專利名稱：桿面厚度變化的高爾夫球桿頭的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及高爾夫器件，特別涉及桿面厚度變化的高爾夫球桿頭及其制造方法。
背景技術(shù)：
最近在高爾夫球桿設(shè)計中的發(fā)展包括對主要用于擊打放置于高爾夫球球座(golf tee)上的高爾夫球的球棒(driver)的改進。這些改進的結(jié)果是產(chǎn)生了這樣一種球棒，其具有通常由金屬(例如鋼、鋁、鈦)制成的中空外殼的桿頭。這些中空外殼具有相對的薄壁，該薄壁包括用于撞擊高爾夫球的薄前壁。為了避免這些中空外殼的前壁在撞擊高爾夫球后永久變形或破裂，有必要對該前壁進行加固。在Schmidt的第4,511,145號美國專利中公開了包括具有加固前壁的中空金屬外殼的高爾夫球桿頭的實施例。公開在Schmidt的專利中的高爾夫球桿頭在前壁的跟部(heel)和趾部(toe)之間具有拱形脊。Schmidt的這種拱形脊設(shè)計為中等桿頭體積的球棒提供了足夠的加固，但是，為了從這些中空金屬木質(zhì)球棒獲得越來越好的性能，高爾夫球桿制造商在過去的十年內(nèi)將桿頭體積從200cc’s的中等體積增加到超過400cc’s。隨著桿頭尺寸的增大，在可接受的重量范圍內(nèi)(如，約200克質(zhì)量)能用于加固球桿面前壁的材料越來越少。因此，更多的特殊材料(如與鑄鈦本體焊接的鍛造或冷軋鈦桿面)已被用于這些超大尺寸的高爾夫球桿中。這些超大尺寸高爾夫球棒的前壁的后表面必須被小心成型，以用最少的材料來提供足夠的結(jié)構(gòu)強度。
最關(guān)鍵的區(qū)域是加固前壁的理想擊球點。因為大部分高爾夫球手的擺動在每次擊出時都有一些改變，因此前壁的加固區(qū)必須圍繞理想擊球點來分布。但是，由于高爾夫球手的擺動更趨向于沿跟部和趾部的方向變化，而不是向上或向下，所以擊球點就趨向于在水平橢圓區(qū)域內(nèi)，而不是圍繞以桿面中心為圓心的圓形區(qū)域進行分布。因此，橢圓形(而不是純圓形)的加固是優(yōu)選的。一個具有成型的后表面的桿面的高爾夫球桿頭的實施例在Galloway等的第6,354,962號美國專利中披露。在Galloway等的專利中公開的這種球桿頭具有用橢圓區(qū)加固的面板(face plate)，該橢圓區(qū)作為面板鍛造工藝的一部分而形成。對于球桿中的桿面由鍛造合金片或其他片狀材料加工而成的高爾夫球桿來說，形成橢圓加固區(qū)時存在特殊的問題。由于車床只制造圓形加固區(qū)，所以桿面不能在車床上被合適加工。此外，用切削工具(cutter)以橢圓形方式去除部分球桿桿面會使得桿面易于產(chǎn)生疲勞裂紋(fatigue cracks)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，高爾夫球桿頭通過去除面板內(nèi)表面的一部分，以形成被過渡區(qū)包圍的中心加厚區(qū)而被制造，過渡區(qū)逐漸變薄到較薄的周邊區(qū)。根據(jù)示出的實施方式，面板為厚度在0.130到0.180英寸之間的軋制片狀鈦合金，并且面板的一部分被去除以形成過渡區(qū)和較薄的周邊區(qū)。
制造高爾夫球桿桿面插入物的方法可包括將繞通常垂直于面板的內(nèi)表面的軸線旋轉(zhuǎn)的圓頭槽銑刀定位于中心加厚區(qū)外緣和過渡區(qū)之間的第一圓周交界處的起始位置上。通過以徑向向外的方向朝向過渡區(qū)和周邊區(qū)移動旋轉(zhuǎn)的圓頭槽銑刀，使其穿過過渡區(qū)和周邊區(qū)以加工面板的內(nèi)表面，隨著圓頭槽銑刀通過過渡區(qū)和周邊區(qū)，在面板的內(nèi)表面加工產(chǎn)生具有寬度的刀具槽線，因此改變面板插入物在刀具槽線上的厚度。以垂直于面板的表面的方向升高圓頭槽銑刀，將旋轉(zhuǎn)的圓頭槽銑刀再次定位到第一圓周交界處上與先前的刀具槽線相鄰的下一位置。重復加工、升高、再定位圓頭槽銑刀的步驟，直到圓頭槽銑刀通過第一圓周交界的整個圓周。在優(yōu)選的實施方式中，加工步驟可以將過渡區(qū)的厚度從第一厚度改變到第二厚度。圓頭槽銑刀也可以沿變化的路徑通過過渡區(qū)，該路徑可以是直線、曲線或任何其他合適的路徑。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，可形成包括被設(shè)置用于撞擊高爾夫球的桿面插入物的高爾夫球桿頭。桿面插入物優(yōu)選地改變厚度，并包括被過渡區(qū)包圍的中心加厚區(qū)，和位于中心加厚區(qū)與過渡區(qū)之間的圓周交界，該過渡區(qū)從中心加厚區(qū)逐漸變薄到較薄的周邊區(qū)。桿面插入物的內(nèi)表面優(yōu)選地包括多個在該內(nèi)表面中形成的刀具槽線，多個刀具槽線從圓周交界向外徑向延伸到周邊區(qū)的外緣。


圖1為依據(jù)本發(fā)明的高爾夫球桿頭的部分正剖視圖；圖2為圖1的高爾夫球桿頭的后截面圖；圖3為沿圖2中3-3線截取的高爾夫球桿頭的截面圖；圖4為沿圖2中4-4線截取的高爾夫球桿頭的截面圖；圖5為另一個圖1的高爾夫球桿頭的后截面圖；以及圖6示出了在本發(fā)明優(yōu)選方法中對銑床的使用。
具體實施例方式
參見圖1，高爾夫球桿10包括桿頭12、接座(hosel)14和桿身16。桿頭12包括由金屬材料(如鈦)制成的中空本體18。中空本體18被形成為殼體20，其可由一系列的鍛造塊組裝而成，但是，在示出的實施方式中包括鈦熔模鑄造(investment casting)。面板22采用例如等離子體或電子束焊接等傳統(tǒng)方法附著在殼體20內(nèi)對應的開口(opening)23(圖2)上，以形成中空本體18。面板22可以是常用的鍛造毛坯，但是，在示出的實施方式中包括軋制鈦毛坯板，軋制板狀鈦毛坯板在焊接到殼體20之前被加工，這在下文中進行詳細說明。
如上所述，因為高爾夫球手的擺動更趨向于沿跟部到趾部的方向變化，而不是向上或向下，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)最有效的加固應該是優(yōu)選為橢圓形的加厚區(qū)，該加厚區(qū)的位置被設(shè)置為能夠使得當高爾夫桿頭在正常的位置準備擊球時，該加固區(qū)的長軸基本上是水平的。因此，面板22包括優(yōu)選為橢圓形狀的、當球桿在正常的準備擊球位置時其長軸26基本水平的中心加厚區(qū)24。在示出的實施方式中，中心加厚區(qū)24的厚度在0.130到0.180英寸之間。中心加厚區(qū)24被過渡區(qū)28包圍，該過渡區(qū)從中心加厚區(qū)24到周邊區(qū)30逐漸變薄，在示出的實施方式中，周邊區(qū)30的厚度在0.080到0.120之間。過渡區(qū)28也優(yōu)選為橢圓形，但是，為了在下文中進行更為詳盡的闡述，過渡區(qū)的長軸和短軸為分別大于中心加厚區(qū)24的長軸和短軸的固定數(shù)值。因此，過渡區(qū)28的縱橫比就小于中心加厚區(qū)24的縱橫比(換句話說，過渡區(qū)28是比中心加厚區(qū)24更“胖(fatter)”的橢圓)。
參見圖2-圖6，在將面板22組裝到殼體20之前，面板22內(nèi)表面的后部輪廓通過如圖6所示的加工操作來形成。工藝從毛坯面板32開始，在所示實施方式中的毛坯面板包括從軋制的鈦合金板沖模(stamped)得到的毛坯。毛坯面板32的厚度等于成品的面板22(其厚度為從0.130到0.180英寸之間，如上所述)的中心加厚區(qū)24的最終的厚度。毛坯面板32的后或內(nèi)表面用圓頭槽銑刀34加工，以去除其中的一部分。在中心加厚區(qū)24外緣和過渡區(qū)28之間的第一圓周交界處36的起始位置上，旋轉(zhuǎn)的圓頭槽銑刀被定位成與毛坯面板32后表面垂直。從圖6可看出，當使圓頭槽銑刀34較低的切削表面38與毛坯面板32的后表面相接觸時，較低的切削表面38開始切削毛坯面板32的后表面。通過沿徑向方向向外移動旋轉(zhuǎn)的圓頭槽銑刀34，使其朝向并穿過過渡區(qū)28和周邊區(qū)30，從而在毛坯面板32的內(nèi)部后表面加工出寬度與圓頭槽銑刀34的較低的切削表面38相同的刀具槽線40。隨著圓頭槽銑刀34穿過過渡區(qū)28，較低的切削表面逐漸靠近毛坯面板32的后表面，以此改變刀具槽線40中的過渡區(qū)厚度。優(yōu)選地，在到達第二圓周交界處42后，圓頭槽銑刀34被定位在過渡區(qū)28和周邊區(qū)30的交界處，并未增加它對毛坯面板32的穿透深度，因此，形成的周邊區(qū)30具有的厚度不變。圓頭槽銑刀34可以沿各種路徑穿過過渡區(qū)28，包括直線或曲線路徑。在到達周邊區(qū)30后，以垂直于面板32后表面的方式升高旋轉(zhuǎn)的圓頭槽銑刀34，然后將其移動到與之前的刀具槽線40相鄰的加厚區(qū)24的外緣的位置上。重復這些工藝，即，加工刀具槽線40、升高圓頭槽銑刀34和再次將旋轉(zhuǎn)的圓頭槽銑刀34定位到下一個與之前的刀具槽線40相鄰的加厚區(qū)24的橢圓形外部邊緣上的位置，直到形成整個面板22。在面板22的成形期間，圓頭槽銑刀34可采用計算機控制。在優(yōu)選實施方式中，形成面板22的工藝導致毛坯面板32的后表面的大約95％的表面積被加工，毛坯面板32的體積大約被去除25％。
參照圖2-圖4，中心加厚區(qū)24的長軸26的長度在0.65到1.05英寸之間。中心加厚區(qū)24的短軸48的長度在0.25到0.45英寸之間。因此，中心加厚區(qū)24的縱橫比就介于1.4和4.2之間。在示出的實施方式中，長軸26大約為0.85英寸，短軸48大約為0.35英寸，所得的縱橫比約為2.4。
過渡區(qū)28的長軸50和短軸52為固定的值“δ”，并分別大于中心加厚區(qū)24的長軸和短軸。在示出的實施例中，長軸50和短軸52大約為0.86英寸，分別大于中心加厚區(qū)24的長軸和短軸。因此，在示出的實施方式中的長軸50的長度大約為1.71英寸，過渡區(qū)28的短軸52的長度大約為1.21英寸。這樣，過渡區(qū)28的縱橫比大約為1.4，而中心加厚區(qū)24的縱橫比約為2.4。被低縱橫比的過渡區(qū)包圍的高縱橫比的中心升高部分提供了提高性能和可靠性的優(yōu)化分布。
通過使用圓頭槽銑刀在面板的內(nèi)表面進行表面加工生成徑向的刀具槽線，提高了疲勞強度，并更好地提高了桿面的耐用性，這是因為所生成的刀具槽線垂直于疲勞裂紋通常形成的方向。雖然在此公開了某些示出的實施方式和方法，從上述的公開中可以理解，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的情況下，可對這些實施方式和方法進行改變和修改。因此，可以理解，本發(fā)明只受限于適用法律的所附的權(quán)利要求書、法規(guī)以及委托人要求的擴展。
權(quán)利要求
1.一種制造桿面厚度變化的高爾夫桿頭的方法，所述厚度變化的桿面包括由過渡區(qū)包圍的中心加厚區(qū)，所述過渡區(qū)從所述中心加厚區(qū)逐漸變薄到較薄的周邊區(qū)；所述厚度變化的桿面還包括位于所述加厚區(qū)和所述過渡區(qū)之間的第一圓周交界和位于所述過渡區(qū)和所述周邊區(qū)之間的第二圓周交界；所述方法包括提供具有外表面、內(nèi)表面和第一厚度的面板；將繞通常垂直于所述面板的所述內(nèi)表面的軸線旋轉(zhuǎn)的圓頭槽銑刀定位于所述第一圓周交界處的起始位置上；通過以徑向向外的方向朝向所述過渡區(qū)和所述周邊區(qū)移動旋轉(zhuǎn)的所述圓頭槽銑刀，使其穿過所述過渡區(qū)和所述周邊區(qū)以加工所述面板的所述內(nèi)表面，隨著所述圓頭槽銑刀通過所述過渡區(qū)和所述周邊區(qū)，在所述面板的所述內(nèi)表面加工產(chǎn)生具有寬度的刀具槽線，因此改變所述面板插入物在所述刀具槽線上的所述厚度；以垂直于所述面板的所述表面的方向升高所述圓頭槽銑刀；將旋轉(zhuǎn)的所述圓頭槽銑刀再次定位到所述第一圓周交界處上與先前的所述刀具槽線相鄰的下一位置；以及重復所述加工、升高、再定位步驟，直到所述圓頭槽銑刀通過所述第一圓周交界的整個圓周。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述加工步驟將所述過渡區(qū)的厚度從所述第一厚度改變?yōu)榈诙穸取?br> 3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述加工步驟形成具有等于所述第二厚度的不變厚度的所述周邊區(qū)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述加工步驟還包括朝向所述過渡區(qū)和所述周邊區(qū)沿直線向外地移動旋轉(zhuǎn)的所述圓頭槽銑刀，并通過所述過渡區(qū)和所述周邊區(qū)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述加工步驟還包括朝向所述過渡區(qū)和所述周邊區(qū)沿曲線向外地移動所述旋轉(zhuǎn)的圓頭槽銑刀，并通過所述過渡區(qū)和所述周邊區(qū)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一圓周交界具有第一縱橫比，所述第二圓周交界具有第二縱橫比，所述第二縱橫比的值小于所述第一縱橫比。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一圓周交界具有處于0.65和1.05英寸之間的長軸，和處于1.4和4.2之間的縱橫比。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括提供具有開口的殼體，以及使所述面板附著于所述殼體的所述開口，以形成中空體的高爾夫球桿頭。
9.一種高爾夫球桿頭，包括桿面插入物，所述桿面插入物用于撞擊高爾夫球，并具有內(nèi)表面和外表面；所述桿面插入物的厚度是變化的，并具有被過渡區(qū)包圍的中心加厚區(qū)，以及在所述加厚區(qū)和所述過渡區(qū)之間的第一圓周交界，所述過渡區(qū)從所述中心加厚區(qū)從較薄的周邊區(qū)逐漸變薄；以及所述桿面插入物的所述內(nèi)表面具有在其中形成的多個刀具槽線，所述多個刀具槽線從所述第一圓周交界朝向所述過渡區(qū)和所述周邊區(qū)徑向地向外延伸，并穿過所述過渡區(qū)和所述周邊區(qū)。
10.如權(quán)利要求9所述的高爾夫球桿頭，其中，所述桿面插入物還包括位于所述過渡區(qū)和所述周邊區(qū)的第二圓周交界。
11.如權(quán)利要求9所述的高爾夫球桿頭，其中，所述刀具槽線朝向所述過渡區(qū)和所述周邊區(qū)沿直線向外延伸，并穿過所述過渡區(qū)和所述周邊區(qū)。
12.如權(quán)利要求9所述的高爾夫球桿頭，其中，所述刀具槽線朝向所述過渡區(qū)和所述周邊區(qū)沿曲線向外延伸，并穿過所述過渡區(qū)和所述周邊區(qū)。
13.如權(quán)利要求9所述的高爾夫球桿頭，其中所述第一圓周交界具有第一長軸和第一短軸；以及第二圓周交界具有第二長軸和第二短軸，所述第二長軸等于所述第一長軸加上預定的距離，所述第二短軸等于所述第一短軸加上所述預定的距離。
14.如權(quán)利要求13所述的高爾夫球桿頭，其中，所述第一長軸為0.65到1.05英寸，所述第一短軸為0.25到0.45英寸。
15.如權(quán)利要求14所述的高爾夫球桿頭，其中，所述預定的距離為0.40到1.20英寸。
16.如權(quán)利要求14所述的高爾夫球桿頭，還包括具有開口的殼體，所述面板附著于所述殼體的所述開口，以形成中空體。
全文摘要
一種制造桿面厚度變化的高爾夫桿頭的方法，該桿面具有被過渡區(qū)包圍的中心加厚區(qū)，過渡區(qū)從中心加厚區(qū)到較薄的周邊區(qū)逐漸變薄。該方法包括將繞通常垂直于面板的內(nèi)表面的軸線旋轉(zhuǎn)的圓頭槽銑刀定位于中心加厚區(qū)的外緣和過渡區(qū)之間的圓周交界處的起始位置上，通過朝向并穿過過渡區(qū)和周邊區(qū)徑向地向外移動旋轉(zhuǎn)的圓頭槽銑刀加工面板的內(nèi)表面，隨著圓頭槽銑刀通過過渡區(qū)，面板的內(nèi)表面被加工生成具有寬度的刀具槽線，并因此改變面板在刀具路徑上的厚度。然后垂直于面板的表面升高圓頭槽銑刀，并將圓頭槽銑刀再次定位到與之前刀具槽線相鄰的圓周交界處的下一個位置上。重復加工、升高、再定位圓頭槽銑刀的步驟，直到圓頭槽銑刀轉(zhuǎn)過圓周交界處的整個圓周。
文檔編號B21K17/00GK1907520SQ20061009952
公開日2007年2月7日 申請日期2006年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月1日
發(fā)明者布拉德利D·施韋格特, 約翰A·索爾海姆 申請人:卡斯騰制造公司