JP2004009158A

JP2004009158A - ゴルフボール用金型の製造方法

Info

Publication number: JP2004009158A
Application number: JP2002162382A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Nakai; 中井　美行
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】予め設計された寸法に対して高精度の加工を容易且つ安価に行うことができるゴルフボール製造用の金型の製法の提供。
【解決手段】金型ベース１３が切削工具１４を備えた切削装置１２によって直接切削加工される。切削工具１４は、その軸方向回りに回転駆動されることによって切削刃２１の含絡面が仮想球状を呈する。切削工具１４は、互いに直交する３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）の軸方向に沿って変位される。金型ベース１３は、予め半球形状の凹部１８が形成される。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
この発明は、ゴルフボールの製造に用いられる金型の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ゴルフボールは、従来から金型を用いて成形・製造されている。金型は、まず、真鍮等の半球状の無垢マスターにディンプル加工を施して原型マスターが製作される。そして、この原型マスターを元に、ベリリウム銅や合金工具鋼等からなる成形用金型が転写製造される。
【０００３】
成形用金型の精度は、ゴルフボールの真球度やディンプルの寸法精度に直接影響を与えるものであるから、上記原型マスターから成形用金型への転写技術は、従来からさまざまなものが提案されている（特開平４−２１８６８９号公報、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ　３，８３１，４２３等）。
【０００４】
ところが、従来の種々の成形用金型の製造方法は、原型マスターが製作され、これを元に金型が転写されるという点で一致しており、製造工程が複雑でコスト高となっていた。
また、成形用金型は、原型マスターが転写されることにより製作されるから、成形用金型の精度は、原型マスターの加工誤差及び上記転写による誤差の影響を受け、高精度の成形用金型を製作することは容易ではなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、予め設計された寸法に対して高精度の加工を容易且つ安価に行うことができるゴルフボール製造用の金型の製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するため、本願に係るゴルフボール用金型の製造方法は、ゴルフボールを成形するための金型の製造方法であって、切削工具を備えた切削装置によって金型ベースが直接切削加工されることを特徴とするものである。
【０００７】
この構成によれば、金型ベースが直接切削加工されることによってゴルフボール用金型が製造される。すなわち、従来のように原型マスターの工作作業や、原型マスターを元にした転写作業が不要である。したがって、金型ベースの切削加工という単一の作業のみで直接金型が製造される。しかも、金型の製造工程が単一の作業であるから、加工誤差が発生する機会が少なくなる。
【０００８】
（２）上記切削工具と上記金型ベースとの相対的位置変位の態様は、５軸変位であり、上記切削工具は、互いに直交する３軸の軸方向に沿って変位され、上記金型ベースは、互いに直交する２軸の軸方向回りに回動されるように構成されていてもよい。
【０００９】
この構成では、切削工具は、ある切削面に対して、当該切削面上における左右及びこれに直交する方向並びに上下方向に自在に変位される。一方、金型ベースの表面は上記切削面を構成することになるが、当該金型ベースが互いに直交する２軸の軸方向回りに回動されることから、上記切削面は、上記左右及びこれに直交する方向へ自在に傾斜される。
【００１０】
したがって、金型ベースが、切削加工されることによって例えばいわゆるアンダーカット部を含む凸面が形成される必要がある場合であっても、当該アンダーカット部を容易に切削加工することができる。その結果、成形されたゴルフボールにディンプルを形成するための突起が精度よく形成される。
なお、上記各軸の構成は、切削側が３軸であり金型ベース側が２軸となっているが、これに限定されるものではなく、金型ベースに対して切削工具が相対的に５軸変位となっていればよい。
【００１１】
（３）上記切削工具が、その軸方向回りに回転駆動されることによって刃の含絡面が仮想球状を呈する形状に形成され、且つ互いに直交する３軸の軸方向に沿って相対的に変位される構成とされていてもよい。
【００１２】
この構成では、切削工具は、ある切削面に対して、当該切削面上における左右及びこれに直交する方向並びに上下方向に自在に変位される。また、切削工具が駆動されることによって、刃の含絡面が球状となるから、切削工具の軸の直径をｄとし、上記球の外径をφとすれば、（φ−ｄ）×０．５の寸法だけ切削工具の軸の直径よりもワーク（金型ベース）を切削することができる。
【００１３】
したがって、金型ベースが、切削加工されることによって例えばいわゆるアンダーカット部を含む凸面が形成される必要がある場合であっても、上記寸法のアンダーカット部を容易に切削加工することができる。その結果、成形されたゴルフボールにディンプルを形成するための突起が精度よく形成される。
【００１４】
（４）特に、上記切削工具の軸の直径と上記仮想球の直径との差は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定されるのが好ましい。
かかる寸法が設定されることにより、金型ベースに微細な突起が精度良く形成される。
【００１５】
（５）上記金型ベースに壁面が半球形状の凹部を予め形成する工程が含まれていてもよい。
この工程が含まれることにより、上記凹部の内面全体が切削されながら上記突起が形成される。これにより、上記突起は、一層精度良く形成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係るゴルフボール用金型の製造システムが模式的に示された図であり、当該システムによって本発明の一実施形態に係るゴルフボール用金型の製造方法が実施される。
この製造システムＳは、ＣＡＤ／ＣＡＭによる設計生産管理装置１０と、ＤＮＣ（Ｄｉｒｅｃｔ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）１１を介して設計生産管理装置１０と接続された切削装置１２とを備えている。この切削装置１２は、例えばマシニングセンター等により構成されている。
【００１８】
設計生産管理装置１０、ＤＮＣ１１及び切削装置１２は、それぞれ公知の構成であって、設計生産管理装置１０によりゴルフボール用金型が設計され、その生産手順等が組み立てられると、ＤＮＣ１１を介して切削装置１２に指令が出される。切削装置１２は、当該指令に基づいてワーク１３（金型ベース）を切削加工し、これにより、予め設計されたゴルフボール用金型が製造される。
【００１９】
本実施形態の特徴とするところは、上記ゴルフボール用金型の製造方法、具体的には、上記金型ベース１３の切削の仕方にある。すなわち、本実施形態の特徴とするところは、ゴルフボール用金型は、金型ベース１３が直接上記切削装置１２によって切削加工されることにより製造される点、及び金型ベース１３の切削は、後述される特殊な形状の切削工具１４により行われ、この切削工具１４は、３軸変位されるようになっている点である。以下、ゴルフボール用金型の製造方法が、さらに詳しく説明される。
【００２０】
図２は、本発明の一実施形態に係るゴルフボール用金型の製造方法が（ａ）〜（ｃ）の順に図示されたものである。
【００２１】
上記設計生産管理装置１０で設計されたデータは、ＤＮＣ１１を介して切削装置１２に伝送される。
まず、金型ベース１３が切削装置１２のベッド１５（図１参照）に搬送され、ベッド１５が備えるチャック１６により金型ベース１３が挟持固定される。金型ベース１３は、例えば、鋼材（Ｓ４５Ｃ等）等により構成されており、本実施形態では、図２が示すように円柱状に形成されている。
なお、金型ベース１３は、図示されていない既知の搬送機構により搬送されるようになっている。また、金型ベース１３は、予め当該切削装置１２で切削加工されるものであってもよい。
【００２２】
上記ベッド１５は、図２（ａ）が示すように、ｘ軸回り及びｙ軸回りに回動可能となっており、これにより、ベッド１５上で固定された金型ベース１３は、ｘ軸回り及びｙ軸回りに傾斜される。
また、切削装置１２は、工具ホルダ１７を備えている。この工具ホルダ１７は、複数の工具（例えば、フライス、エンドミル等）を保持することができ、上記設計生産管理装置１０から伝送されるデータに基づいて、指定された工具が選定されるようになっている。
【００２３】
この工具ホルダ１７は、図２（ｃ）が示すように、上記ｘ軸、ｙ軸に沿って移動することができ、さらに、これらｘ軸及びｙ軸に直交するｚ軸に沿って移動することができるようになっている。つまり、工具ホルダ１７は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の３軸に沿って移動することができる。
したがって、この切削装置１２は、金型ベース１３に対して、相対的に５軸変位が可能となっている。
【００２４】
図２（ａ）が示すように金型ベース１３が固定されると、所定の切削工具が選定される。そして、上記設計生産管理装置１０から伝送されるデータに基づいて、同図（ｂ）が示すように、金型ベース１３は、その上面から切削され、内部に半球状の凹部が形成される。この場合の切削工具としては、例えば、２φ〜１０φの超硬ボールエンドミル等が採用される。
【００２５】
次に、同図（ｃ）が示すように、上記設計生産管理装置１０から伝送されるデータに基づいて工具ホルダ１７が稼働し、切削工具１４が選定される。本実施形態では、この切削工具１４は、エンドミルが採用される。そして、この切削工具１４によって、上記凹部１８の内壁面２２が後述のように切削加工される。
【００２６】
図３は、切削工具１４の正面図であり、図４は、切削工具１４の右側面図である。
【００２７】
この切削工具１４は、これらの図が示すように、固定軸部１９と刃部２０とを備えており、刃部２０に切削刃２１が形成されている。切削刃２１は、図４が示すように側面方向に張り出されている。このため、刃部２０は、側面視で略円形となるように形成されており、切削工具１４が回転駆動されることにより、切削刃２１の含絡面が仮想球を形成するようになっている。
【００２８】
図５は、金型ベース１３の切削要領が示された図であり、図６は、金型ベース１３の切削要領がさらに詳細に示された図である。以下、これらの図に基づいて、金型ベース１３の切削要領が説明される。
【００２９】
図２（ｃ）が示すように、金型ベース１３は、チャック１６によってベッド１５上に固定される。
工具ホルダ１７によって選定された切削工具１４が回転され、図５が示すように、切削工具１４によって金型ベース１３に形成された凹部１８の内壁面２２が切削される。なお、図５では、切削工具１４は回転された状態で図示されており、このため、切削工具１４の刃部２０は、便宜上略球形となるように図示されている。
【００３０】
切削工具１４は、ｚ軸方向に下方に移動され、これにより、上記凹部１８の内壁面２２が切削される。切削工具１４は、ｚ軸方向に移動されながらｙ軸方向に所定距離移動され、その後、当該ｙ軸方向に沿って反対側に移動される。また、本実施形態では、切削工具１４は、上記ｙ軸方向に移動されながら、ｘ軸方向にも移動される。
これにより、図５及び図６が示すように、上記内壁面２２に突起２３が形成され、この突起２３は、軸方向に沿って二分割された半紡錘形状となる。なお、この突起２３が、ゴルフボールが成形されたときの、ディンプルに対応する。
【００３１】
本実施形態では、切削工具１４の固定軸部１９の外径ｄと、上記仮想球の外径φとの差は、０．５ｍｍとなるように設定されている。このため、固定軸部１９の端面と仮想球の端部との間の寸法ｈは、０．２５ｍｍとなる。
したがって、切削工具１４を前述のように３軸移動させることによって突起２３を形成すると、突起２３の高さは、上記寸法ｈとなる。なお、本実施形態では、固定軸部１９の外径ｄと、上記仮想球の外径φとの差は、０．５ｍｍに設定されているが、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲で適宜設定される。
【００３２】
そして、上記凹部１８の内壁面２２の全面にわたって、前述と同様に切削工具１４によって切削加工が施されることにより、内壁面２２の全体に突起２３が形成され、これにより、ゴルフボール用金型が製造される。
【００３３】
本実施形態に係るゴルフボール用金型の製造方法では、金型ベース１３が直接切削加工されることによってゴルフボール用金型が製造される。すなわち、従来のように原型マスターの工作作業や、原型マスターを元にした転写作業が不要である。
つまり、金型ベース１３の切削加工という単一の作業のみで直接金型が製造されるので、コスト安価に、加工誤差の少ない高精度なゴルフボール用金型が製造される。
【００３４】
また、本実施形態では、切削工具１４は前述のように３軸変位され、当該３軸変位のみされる切削工具１４により切削加工が行われる。したがって、切削誤差は、当該３軸方向において生じるのみであるから、切削精度はきわめて高いものとなる。
さらに、切削工具１４が回転されることにより、切削工具１４の刃部２０は略球状となる。すなわち、切削工具１４が回転されることにより、前述の寸法ｈに対応する寸法だけ、いわゆるアンダーカット加工が可能となる。これにより、図５及び図６が示すように、突起２３の下方を良好に加工することができ、突起２３は、予め設計された通りに精度良く形成される。
【００３５】
加えて、切削工具１４により上記アンダーカット加工がなされると、突起２３と内壁面２２との境界部部は、滑らかに連続されることになる。したがって、当該ゴルフボール用金型により成形されたゴルフボールは、そのディンプルと、ゴルフボールの周面との境界部分に滑らかなフィレット面を備えることになり、ゴルフボールのいわゆる飛び性能を向上させることが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態では、金型ベース１３に予め上記凹部１８が形成され、この凹部１８の内壁面２２が切削されながら上記突起２３が形成される。これにより、上記突起２３は、一層精度良く形成されるという利点がある。
【００３７】
次に、本実施形態の変形例が説明される。
図７は、本実施形態の変形例に係る金型ベース１３の切削要領が示された図である。
【００３８】
本変形例が上記実施形態と異なるところは、上記実施形態では、特殊形状の切削工具１４が３軸変位されるものであったのに対し、本変形例では、通常の形状の切削工具２５が５軸変位されるようになっている点である。なお、その他の構成については、上記実施形態と同様である。
【００３９】
図７が示すように、切削工具２５は、上記実施形態と同様に、ｚ軸方向下方へ移動されながら、ｙ軸方向及びｘ軸方向に移動される。これにより、上記実施形態と同様に突起２３の側面部分が形成される。
【００４０】
特に、本変形例では、突起２３の頂部にさらに窪み２６が形成される。この切削加工は、切削工具２５が金型ベース１３に対して相対的に回動されることにより行われる。具体的には、前述のように、ベッド１５がｘ軸及びｙ軸方向回りに回転される構造であるから（図２参照）、ベッド１５がｘ軸方向の回りに回転されることにより、図７が示すように、切削工具２５は、突起２３の頂部と対向するように配置される。これにより、突起２３の頂部に窪み２６が形成される。もっとも、かかる窪み２６は、形成されなくてもよい。
【００４１】
さらに、突起２３が形成される際に、切削工具２５がｘ軸又はｙ軸の回りに回転されることによって、いわゆるアンダーカット加工が容易となる。
そして、上記実施形態と同様に、凹部１８の内壁面２２の全体にわたって前述された切削加工が施されることにより、ゴルフボール用金型が製造される。
【００４２】
本変形例においても、金型ベース１３が直接切削加工されることによってゴルフボール用金型が製造されるので、コスト安価に、加工誤差の少ない高精度なゴルフボール用金型が製造される。
【００４３】
また、本変形例では、切削工具２５は前述のように５軸変位されるので、一般的な形状の切削工具を使用して、いわゆるアンダーカット加工を容易且つ高精度に行うことができる。
さらに、切削工具２５により上記アンダーカット加工がなされると、突起２３と内壁面２２との境界部部は、滑らかに連続されることになる。したがって、当該ゴルフボール用金型により成形されたゴルフボールは、そのディンプルと、ゴルフボールの周面との境界部分に滑らかなフィレット面を備えることになり、ゴルフボールのいわゆる飛び性能を向上させることが可能となる。
【００４４】
しかも、突起２３の頂部に窪み２６が形成される場合は、窪み２６の周縁部にシャープなエッジが形成される。これにより、ゴルフボールのいわゆる飛び性能をさらに向上させることが可能となる。
なお、上記実施形態（切削工具１４の３軸変位）においても、本変形例と同様に上記窪み２６と同様の窪みを形成することができるのは勿論である。そして、その場合において、当該窪みの周縁部は、シャープエッジとなるように切削されることができるのも勿論であり、それにより、ゴルフボールのいわゆる飛び性能をさらに向上させることが可能となる。
【００４５】
次に、表１は、上記実施形態に係るゴルフボール用金型の製造方法により製造された金型の寸法精度についての検査結果を表している。
比較例としては、表１が示すように、従来の原型マスターを用いた直彫マスター法による金型、従来の電鋳法（電気鋳造法）による金型、プレス法（プレス転写法）による金型及び放電法（放電加工法）による金型が採用されている。
【００４６】
【表１】

【００４７】
この検査結果が示すように、本実施形態に係る製法で製造されたゴルフボール用金型は、その表面の真球度が０．００４ｍｍであり、突起の直径（ゴルフボールを成形した際に形成されるディンプル直径に対応）のばらつきが０．０３ｍｍ、突起深さ（ゴルフボールを成形した際に形成されるディンプル深さに対応）のばらつきが０．００５ｍｍであり、きわめて高精度にゴルフボール用金型が構成されている。このことは、すなわち、ゴルフボール用金型がきわめて高精度に製造されていることを意味する。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、金型ベースの直接切削という単一の作業によってゴルフボール用金型が製造されるので、製造工程が簡単であり、安価に金型を製造することができる。しかも、従来のような、原型マスターを元にした転写工程を含まないので、金型の加工において誤差が生じにくく、金型の精度を向上の工作作業や、原型マスターを元にした転写作業が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るゴルフボール用金型の製造システムが模式的に示された図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係るゴルフボール用金型の製造方法が（ａ）〜（ｃ）の順に図示されたものである。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る切削工具の正面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る切削工具の右側面図である。
【図５】図５は、金型ベースの切削要領が示された図である。
【図６】図６は、金型ベースの切削要領が詳細に示された図である。
【図７】図７は、本実施形態の変形例に係る金型ベースの切削要領が示された図である。
【符号の説明】
１２・・・切削装置
１３・・・金型ベース
１４・・・切削工具
１５・・・ベッド
１７・・・工具ホルダ
１８・・・凹部
２０・・・刃部
２１・・・切削刃
２２・・・内壁面
２３・・・突起
２５・・・切削工具

Claims

ゴルフボールを成形するための金型の製造方法であって、
切削工具を備えた切削装置によって金型ベースが直接切削加工されることを特徴とするゴルフボール用金型の製造方法。
上記切削工具と上記金型ベースとの相対的位置変位の態様は、５軸変位であり、
上記切削工具は、互いに直交する３軸の軸方向に沿って変位され、
上記金型ベースは、互いに直交する２軸の軸方向回りに回動される請求項１記載のゴルフボール用金型の製造方法。
上記切削工具は、その軸方向回りに回転駆動されることによって刃の含絡面が仮想球状を呈する形状に形成されており、且つ互いに直交する３軸の軸方向に沿って相対的に変位される請求項１記載のゴルフボール用金型の製造方法。
上記切削工具の軸直径と上記仮想球の直径との差は、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である請求項３記載のゴルフボール用金型の製造方法。
上記金型ベースに壁面が半球形状の凹部を予め形成する工程を含む請求項１ないし４のいずれかに記載のゴルフボール用金型の製造方法。