有插入芯的轻击棒型高尔夫球棍头和制造方法

专利名称：有插入芯的轻击棒型高尔夫球棍头和制造方法
技术领域：
本发明涉及制造一种高尔夫球棍头插入芯的方法。特别是，本发明涉及制造高尔夫球棍头的有面板的聚合物插入芯的方法。
背景技术：
贯穿可以追溯到早至1457年的高尔夫球的历史，已经使用了各种技术来提高高尔夫球棍头的打击特性。至少早至1880年代已经使用击球部分有插入芯的高尔夫球棍头，当时在苏格兰制造包着皮面的铁芯。1890年代的打高尔夫球者能够买到杜仲胶面的轻击棒。最近，高尔夫球业界中有创造力的天才们已经提出由各种材料构成的和有各种形状的插入芯，以便给打高尔夫球的人提供良好的感觉和对高尔夫球更好的控制。
一个例子是Magerman等人在美国专利5,575,472号题目为“有面部插入芯的高尔夫轻击棒头和构成它的方法”中公开的有STRONOMIC插入芯的ODYSSEYDUAL FORCE轻击棒。Magerman等人的专利公开的轻击棒头有凹槽，在槽中灌入或插入树脂材料。将树脂固化接着研磨以便生产该轻击棒。
另一个例子是有聚氨基甲酸酯材料组成的插入芯的ODYSSEYWHITE HOT轻击棒。在美国专利6,238,302号题目为“有带成整体突出物的插入芯的高尔夫球辊头”中公开了该ODYSSEYWHITEHOT轻击棒。
另一个例子是Pond的美国专利5,524,331号题目是“制造有成整体的插入芯的高尔夫球棍头的一种方法”，它公开了在金属的高尔夫球棍头面的凹槽内铸造石墨-环氧树脂复合材料插入芯的一种方法。Pond专利的高尔夫球棍头对准的目标是将重量从中心转移出去和增加转动惯量。
另一个例子是Schmidt等人的美国专利5,485,997号题目是“有加高的中间部分的面板插入芯的高尔夫轻击棒头”，它公开了有非金属材料如弹性体组成的面板的轻击棒头。Schmidt等人专利的轻击棒头的整个结构瞄准的目标是扩大轻快点和提高周边的重量。
还有一个例子发现在Baker等人的美国专利5,931,743号题目是“有高尔夫球击打插入芯和杆在插入芯后的球棍头的轻击棒”，它公开了有中心杆和由热塑聚氨基甲酸酯组成的插入芯的一种轻击棒。另一个例子是Jepson等人的美国专利3,937,474号题目是“有聚氨基甲酸酯插入芯的高尔夫球辊”，它公开了一种木芯，在它的打击面上有聚氨基甲酸酯组成的插入芯，聚氨基甲酸酯是由预聚物和固化剂封端的甲苯二异氰酸酯聚醚聚合而成。这个插入芯的硬度在40至75肖氏D之间变化，和Bashore回弹计读数为17或更高。在击球时要求聚氨基甲酸酯插入芯给予高尔夫球附加的能量。
Chen等人的美国专利5,743,813号题目是“高尔夫球辊头”。公开了有不锈钢三层面组成的木芯，它有第1层不锈钢面、弹性层和第2层不锈钢面。在击打高尔夫球时该三层的面不吸收打击力。
Fisher的美国专利5,458,332号题目是“有缓冲面的高尔夫轻击棒头”，它公开了一组高尔夫轻击棒，每个有聚氨基甲酸酯组成的插入芯，其硬度在70肖氏A到约80肖氏D的范围内。每个插入芯的回弹系数在12.5％到50％的范围内，和配制各插入芯以便在回弹系数和轻击高尔夫球的距离之间实现能再现的直接的线性关系。
还有一个例子是McGeeney等人的欧洲专利申请0891790号题目是“多密度高尔夫球棍头和制造的方法”，它公开了一种轻击棒有热塑弹性体或热固聚合物组成的中心段。可能的热塑弹性体包括苯乙烯共聚物、共聚酯、聚氨基甲酸酯、聚酰胺、烯烃和Vulcanates。可能的热固聚合物包括环氧树脂、聚酰亚胺树脂和聚酯树脂。该中心段有最小硬度计硬度为肖氏D50。该中心段被连接到金属跟部和各部分。但是，限制了插入芯的使用以便维持高尔夫球手法的完整性。
在这方面，由美国高尔夫球协会(“USGA”)和圣安德鲁斯的皇家和老式高尔夫球俱乐部制订和解释的高尔夫规则对高尔夫球棍头提出某些要求。在规则第4条和附录II中可找到对高尔夫球棍的各项要求。在USGA网站www.usga.org的页面上有高尔夫规则的完整描述。虽然高尔夫规则并没有特意说明轻击棒插入芯的具体参数，但是已经解释的高尔夫规则规定轻击棒插入芯应有肖氏A硬度大于87±2％，应有恒定的厚度，应有厚度至少为0.125英寸，和不是象弹簧一样作用。
现有技术的插入芯其问题包括复杂的加工、聚氨基甲酸酯材料的变黄、和在长期高温下的变形。

发明内容
本发明提供制造高尔夫球棍头插入芯的一种方法。插入芯为聚合物主体有金属面。该方法包括围绕金属面插入芯同型模制第1聚合物插入芯然后围绕组合的第1聚合物插入芯和金属面插入芯同型模制第2聚合物插入芯。金属面插入芯的许多凸缘将金属面插入芯固定在聚合物体内。


图1是高尔夫球棍头一个实施例的透视图，在球棍头体的凹槽内没有插入芯。
图1A是图1球棍头的前视图，有插入芯放入其中。
图1B是图1球棍头的侧视图。
图1C是图1球棍头的后视图。
图1D是图1球棍头的顶视图。
图2是高尔夫球棍头另一个实施例的前视图，在球辊头体的凹槽内有插入芯。
图2A是图2球棍头的部分剖面侧视图。
图2B是图2球棍头的与后视图。
图2C是图2球棍头的顶视图。
图2D是图2A的D圈的放大图。
图3是高尔夫球棍头另一个实施例的前视图，在球辊头体的凹槽内有插入芯。
图3A是图3球棍头的侧视图。
图3B是图3球棍头的后视图。
图3C是图3球棍头的顶视图。
图4是本发明的高尔夫球棍头另一个实施例的前视图，在球辊头体的凹槽内有插入芯。
图4A是图4球棍头的侧视图。
图4B是图4球棍头的后视图。
图4C是图4球棍头的顶视图。
图5是高尔夫球棍头另一个实施例的顶透视图，在球棍头体的凹槽内有插入芯。
图6是图5高尔夫球棍头的前视图。
图7是图5高尔夫球棍头的侧视图。
图8是图5高尔夫球棍头的顶视图。
图9是图5高尔夫球棍头的底视图。
图10是本发明一般方法的流程图。
图11是本发明具体方法的流程图。
图12是模锻金属面插入芯的顶视平面图。
图12A是图12插入芯的端视图。
图13是机加工的金属而插入芯的顶视平面图。
图13A是图13的机加工金属面插入芯的端视图。
图13B是图13的机加工金属面插入芯的前侧视图。
图14是围绕机加工金属面插入芯同型模制的第1聚合物插入芯的前视平面图。
图14A是图14的前侧视图。
图15是围绕第1聚合物插入芯和机加工金属面插入芯同型模制的第2聚合物插入芯的前视平面图。
图15A是图14的前视视图。
具体实施例方式
如在图1到1D中所示，轻击棒一般记为50。轻击棒50包括棍头52，它有主体54，主体有带槽58的前面56。棍头52还包括放在凹槽56内的插入芯60。插入芯60沿着面部56的大部分从辊头52的跟部62伸展到趾部64，和从棍头52的底66伸展到顶68。如下面讨论那样面板75与插入芯同型模制。棍头52还包括插杆孔70用于连接杆72。与棍头52的前面56相反是棍头52的后面74。
棍头52的主体54优选地是由金属材料如不锈钢组成。其他金属材料包括钛、铝、钨、锌、镁和不锈钢与钨的合金。但是，本发明所属技术领域的普通技术人员将认识到主体54可由其他材料组成而不会背离本发明的范畴和宗旨。还有，面部56的非插入部分可以是平滑的或有纹理的以便提供与插入芯的外表面相一致或不一致的表面。另外，主体54可以是特定配重的以便提供轻击棒50的特定的重心和惯性特性。
图2-4C说明轻击棒50的各种实施例。图2-4C的每根轻击棒50有带主体54的棍头52，放置在主体54的凹槽58内的插入芯60，和面板75。在图1-4C中说明的各轻击棒50是有凸缘的刀片、木槌(mallet)和半木槌的轻击棒(putter)，但是本发明所属技术领域的普通技术人员将认识到可以使用其他类似的轻击棒设计而不会背离本发明的范畴和宗旨。在优选的实施例中，每个球棍头52的重量约为328克±7克。还有在优选的实施例中，每个球棍头52的凹槽58的深度约为0.205英寸±0.010英寸。
特别参考图1，由凹槽面壁80和凹槽边缘壁82限定主体54的凹槽58，该面壁基本上平行于插入芯60，而凹槽的边缘壁82基本垂直于凹槽面壁80。凹槽面壁80限定凹槽58的深度，从而也决定了聚合物插入芯60的厚度。如在图1中所示，凹槽边缘壁52是由凹槽底边壁82a、凹槽跟边壁82b、凹槽顶边壁82c和凹槽趾边壁82d组成。凹槽边缘壁82限定凹槽58的形状，而凹槽边缘壁82的长度是由凹槽58的深度决定。在优选的实施例中，如下面描述那样插入芯60将与凹槽边缘壁82接合。
图1-1D的轻击棒是有凸缘的刀型轻击棒。球棍头52的后面74有后壁75和凸缘部分77。这个实施例的插入芯60占据球棍头52的面部面积约67.90％。插入芯60还占据球棍头52的体积约20.71％。还有，这个实施例的插入芯60是球棍头52重量的约3.95％。
图2-2C的轻击棒也是刀型轻击棒，但是它有偏置的杆插入孔70，和插入芯60有狭长柄部分60a。插入芯60是一件式的，包括狭长柄部分60a。从图2清楚可见，这个轻击棒50其面部56比图1A表示的实施例有更大的非插入芯部分的面积。这个实施例的插入芯60占据球辊头52的面部面积的约69.22％。插入芯60还占据球棍头52体积的约20.33％。还有，这个实施例的插入芯60是球棍头52重量的约3.86％。图2D说明轻击棒50放大的剖面图。
图3-3C的轻击棒是半木槌型轻击棒有偏置的杆插入孔70。插入芯60有带平行的侧边和弯曲的底部分的梯形形状。从图3清楚可见这个轻击棒50面部56的趾端和限端有大面积的非插入芯部分。这个实施例的插入芯60占据球棍头52面部面积的约68.27％。插入芯60还占据球棍头52体积的约17.15％。还有，这个实施例的插入芯60是球棍头52重量的约3.08％。
图4-4C的轻击棒是木槌型轻击棒，但是它没有偏置的杆插入孔70。这个实施例的插入芯占据球棍头52面部面积的最大部分，约70.38％。但是，插入芯60占据球棍头最小的体积，约16.24％。还有，这个实施例的插入芯60是最轻的，重量约为球辊头52的2.46％。
图5-9说明有伸出部的木槌型轻击棒型高尔夫球棍头20，并有2002年10月22日颁发的美国专利6,471,600号中公开的对齐系统，它的相关部分插入这里作为参考。
在优选的实施例中，插入芯60是由热塑聚氨基甲酸酯(thermoplastic polyurethane)材料组成，优选地是可注模的热塑聚氨基甲酸酯。优选的热塑聚氨基甲酸酯从Bayer公司有售，其商标为Desmopan KU2-88956。
用于插入芯60的热塑聚氨基甲酸酯材料的肖氏D硬度优选地在40到70肖氏D范围内，更优选地是在50到65肖氏D，和最优选的是约60肖氏D。
插入芯60的厚度取决于它的应用可以变化。轻击棒50优选的厚度是在0.125到0.500英寸范围内。一种优选的厚度范围是0.188到0.200英寸。优选的厚度是0.198英寸。增加或减小插入芯60的厚度在打击高尔夫球时会影响打球人的脚跟。
面板75优选地是由金属材料组成。这样的金属材料包括不锈钢、钢、其他钢合金、钛、钛合金、无定形(amorphous)金属、铝、铝合金、镁、镁合金、青铜、和其他类似的金属材料。面板75优选地有厚度在从0.020到0.075英寸范围内，更优选地是在0.035到0.045英寸范围内，最优选的厚度是0.040英寸。面板75优选地有高度、Hf在从0.30到0.80英寸范围内，更优选地是在0.50到0.70英寸范围内，和最优选的是0.60英寸。面板75优选地有梯形的形状，其底边宽，Wf，在1.0到2.0英寸范围内，更优选地是在1.20到1.75英寸范围内，和最优选的是1.27英寸。面板75的顶宽，W’f，优选地有长度在0.50到1.5英寸的范围内，更优选地是在0.70到1.25英寸范围内，和最优选的是0.88英寸。
面板75优选地是定位在轻击棒20面部的中心。面板75优选地覆盖插入芯小于90％的外表面，更优选地小于插入芯60％的外表面，和最优选地覆盖插入芯60在25％到50％之间的外表面。
插入芯60有许多基本上均匀间隔的小突出部。在优选的实施例中，距离“d”是0.41英寸。但是本发明所属技术领域的普通技术人员将认识到对各种实施例可以调节d的值。许多小突出部设置在插入芯60的周边。该周边限定插入芯60的厚度。最优选的厚度是0.198英寸，但是厚度优选的范围在0.125到0.50英寸。插入芯60有内表面和外表面。内表面朝向凹槽面壁80而外表面构成球棍头52的面部56的一部分。
面板75优选地是与第1插入芯和第2插入芯部分同型模制以便制成最终的插入芯60。如在图10中所示，同型模制插入芯60的一般方法记为200。在方框202，由一张金属片制成金属面插入芯75a和将其机加工成机加工的面插入芯75b，如在图13-13B中所示。金属面插入芯75b通常构成梯形形状。在方框204，围绕金属面插入芯75b同型模制第1聚合物插入芯95，如在图14和14A中所示。在方框206，围绕第1聚合物插入芯体95和金属面插入芯75b同型模制第2聚合物插入芯99以便生成最终的插入芯60。
在图11中说明更具体的方法300。在方框302，由一张金属片优选地是不锈钢片模锻成金属面插入芯75a。金属面插入芯75a如在图12和12A中所示。金属面插入芯75a优选地有约为3.2mm的厚度，约为55mm的长度和约为18mm的高度。
在方框304，对金属面插入芯75a进行机加工和加工出外表面173以便制成机加工的金属面插入芯756。如在图13，13A、和13B中所示，在金属面插入芯75a机加工时加工出趾凸缘170a和跟凸缘170b。机加工金属面插入芯75b的主体165伸展到趾凸缘170a和跟凸缘170b上面。机加工金属面插入芯75b优选地有约为3.2mm的厚度，约为41mm的长度和约为14mm的高度。趾凸缘170a和跟凸缘170b每个有厚度约为0.8mm。趾凸缘170a和跟凸缘170b为将面插入芯75固定在聚合物插入芯60内提供锁定机构。
在方框306，对金属面插入芯喷砂以便在金属和聚合物之间提供更好的粘着力。在方框308，在机加工的金属面插入芯75b的内表面171上涂上粘合剂材料，优选地是CHEMLOCK213。
在方框310，围绕机加工金属面插入芯75b同型模制第1聚合物插入芯体95以便生成组合的金属面插入芯/第1聚合物插入芯体93。第1聚合物插入芯体95优选地是由热塑聚氨基甲酸酯组成，如Bayer公司的DESMOPAN KU2-88956。如在图14和14A中所示，围绕机加工金属面插入芯75b和围绕趾凸缘170a和跟凸缘170b同型模制第1聚合物插入芯体95，从而将机加工金属面插入芯75b固定在第1聚合物插入芯体95内。机加工金属面插入芯75b的主体165伸展到第1聚合物插入芯体95的前表面之上。
在方框312，对组合的金属面插入芯/第1聚合物插入芯体93进行热处理，优选地将金属面插入芯/第1聚合物插入芯体93放在烘箱中烘焙，烘箱温度范围在100到150℃，和最优选地是120℃，烘焙时间在1到2小时范围内，最优选地是1个半小时。
在方框314，围绕组合的金属面插入芯/第1聚合物插入芯体93同型模制第2聚合物插入芯体99以便制成最终的插入芯60。如在图15和15A中所示，围绕第1聚合物插入芯体95优选地同型模制第2聚合物插入芯体99。优选地使第2聚合物插入芯体99的外表面与机加工金属面插入芯75b的外表面齐平。优选地对着机加工金属面插入芯75b的主体165侧壁同型模制第2聚合物插入芯体99。同型模制优选地包括在插入芯60的外周边上形成许多小突出部100。
在框316，优选地用耐用的上等涂料涂在外表面上，完成最终的前插入芯60。在框318，将插入芯60附着在高尔夫球棍头的凹槽内。
权利要求
1.一种制造轻击棒型球辊头的前插入芯的方法，该方法包括制成金属面插入芯；在金属面插入芯内表面上涂上粘合剂；围绕金属面插入芯同型模制第1聚合物插入芯，第1聚合物插入芯包覆金属面插入芯的内表面，而金属面插入芯的外表面伸出在第1聚合物插入芯的前表面之外；和围绕第1聚合物插入芯和金属面插入芯同型模制第2聚合物插入芯以便制成最终的前插入芯，金属面插入芯的外表面与第2聚合物插入芯的外表面齐平。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于金属面插入芯是由不锈钢材料组成。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于第1聚合物插入芯和第2聚合物插入芯是由热塑聚氨基甲酸酯组成。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于制成金属面插入芯包括从金属片模锻成金属面插入芯和机加工金属面插入芯。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于机加工金属面插入芯包括在金属面插入芯中形成许多凸缘。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于最终前插入芯的厚度在0.125到0.500英寸范围内。
7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于第1聚合物插入芯围绕金属面插入芯许多凸缘的每一个同型模制。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于金属面插入芯有梯形的形状。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于金属面插入芯是由钛合金材料组成。
10.一种制造轻击棒型球辊头的前插入芯的方法，该方法包括由不锈钢片模锻成金属面插入芯；对该金属面插入芯进行机加工以生成有主体、跟凸缘和趾凸缘的机加工金属面插入芯，主体有带纹理的外表面；对机加工的金属面插入芯的内表面进行喷吵处理；在机加工的金属面插入芯的内表面上涂刷粘合剂；围绕机加工的金属面插入芯注模成型第1聚合物插入芯以便生成第1同型模制的双体的插入芯，第1聚合物插入芯包覆涂有粘合剂的机加工的金属面插入芯的内表面，第1聚合物插入芯包覆机加工的金属面插入芯的跟凸缘和趾凸缘，机加工的金属面插入芯的外表面伸出在第1聚合物插入芯的前表面之外；在烘箱中烘焙第1同型模制的双体插入芯1到2小时，烘箱温度范围在100到150℃；和围绕第1同型模制双体插入芯注模成型第2聚合物插入芯以便生成最终同型模制的双体插入芯，机加工的金属面插入芯的外表面与第2聚合物插入芯的外表面齐平。
全文摘要
这里公开为高尔夫球辊头(50)制造插入芯(60)的一种方法(200或300)，该插入芯有面板(75)。方法(200或300)包括制成金属面插入芯(75b)，同型模制第1聚合物插入芯(95)然后第2聚合物插入芯(99)。金属面插入芯(75b)有许多凸缘(170a、170b)，在与第1聚合物插入芯同型模制时凸缘将金属面插入芯(75b)固定在插入芯(60)内。
文档编号B28B23/00GK101072665SQ200580042073
公开日2007年11月14日 申请日期2005年12月6日 优先权日2004年12月7日
发明者K·米钱 申请人:卡拉韦高尔夫公司