JP2011050674A - Method of measuring excitation force - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゴルフクラブヘッドに加わる衝撃力またはゴルファ等によるゴルフスイングによりゴルフボールを打撃した際にゴルフクラブヘッドに生じる加振力の測定方法に関し、特に、ゴルフクラブヘッドに生じる加振力を高い精度で求めることができる加振力の測定方法に関するものである。 The present invention relates to a method for measuring an excitation force generated on a golf club head when the golf ball is hit by an impact force applied to the golf club head or a golf swing by a golfer or the like, and particularly, the excitation force generated on the golf club head is high. The present invention relates to a method for measuring an excitation force that can be obtained with accuracy.
現在、ゴルフクラブヘッドを有限要素モデル化して、例えば、フェースにゴルフボールが衝突したとき、すなわち、インパクト時におけるゴルフクラブヘッドの挙動の解析がFEMを用いてなされている。
ゴルフクラブヘッドの解析においては、フェースの厚さ、形状、材質等を設計パラメータとして解析がなされている。これにより、例えば、スイングスピード毎に、フェースの最適化がなされる。
Currently, a golf club head is modeled as a finite element, and for example, when a golf ball collides with a face, that is, an analysis of the behavior of the golf club head at the time of impact is performed using FEM.
In the analysis of the golf club head, the analysis is performed using the thickness, shape, material, and the like of the face as design parameters. Thereby, for example, the face is optimized for each swing speed.
ゴルフボールについても、有限要素モデル化して、ゴルフクラブヘッドのフェースに衝突した場合、すなわち、インパクト時におけるゴルフボールの変形、衝突後のゴルフボールの跳ね返り角度、跳ね返り速度等についてFEMにより解析されている。
ゴルフボールにおいては、例えば、2層構造、3層構造等の構造、各層の厚さ、ゴルフボールの材質等を設計パラメータとして、解析がなされている。これにより、例えば、スイングスピード毎に、ゴルフボールの各層の厚さ、ゴルフボールの材質等の最適化がなされる。
The golf ball is also modeled by a finite element model and analyzed by FEM when it collides with the face of the golf club head, that is, the deformation of the golf ball at impact, the rebound angle of the golf ball after impact, the rebound speed, etc. .
Golf balls are analyzed using, for example, structures such as a two-layer structure and a three-layer structure, the thickness of each layer, and the material of the golf ball as design parameters. Thereby, for example, the thickness of each layer of the golf ball, the material of the golf ball, and the like are optimized for each swing speed.
上述のように、ゴルフクラブヘッドについて、FEM解析を行う場合、例えば、フェースに衝突するゴルフボールによる衝撃力(加振力)は、正確なものであることが好ましい。このため、FEM解析を行う場合、ゴルフクラブヘッドに加わる加振力を正確に求める必要がある。
また、ゴルフボールについてFEM解析を行う場合においても、構造、材質等により、加振力が一定であるとは限らない。このため、フェースの衝突した後のゴルフボールの跳ね返り等のゴルフボールの特性を正確に解析する場合、設計するゴルフボールの構造、材質等に応じて、各ゴルフボール毎に、フェース面との衝突により生じる衝撃力(加振力)を正確に求める必要がある。
As described above, when FEM analysis is performed on a golf club head, for example, it is preferable that an impact force (excitation force) by a golf ball colliding with a face is accurate. For this reason, when FEM analysis is performed, it is necessary to accurately determine the excitation force applied to the golf club head.
Further, even when FEM analysis is performed on a golf ball, the excitation force is not always constant depending on the structure, material, and the like. For this reason, when accurately analyzing the characteristics of a golf ball such as the rebound of the golf ball after the collision of the face, depending on the structure and material of the designed golf ball, the collision with the face surface for each golf ball. It is necessary to accurately determine the impact force (vibration force) generated by.
ゴルフクラブヘッドに対するボールの衝撃力を測定する方法としては、所定のボールスピードでロードセルに衝突させて測定する方法が考えられる。しかし、ロードセルの剛性と比較して、ゴルフクラブヘッドは剛性が低く、ロードセル衝突時に比較して同じボールスピードでもゴルフクラブの衝撃力は低いと推定される。このように、ゴルフクラブヘッドに加わる加振力を正確に求める方法について確立されていないのが現状である。そこで、現在、ゴルフクラブヘッドに加わる加振力、およびゴルフボールの構造、材質等に応じた加振力について正確に求める方法の開発が望まれている。 As a method of measuring the impact force of the ball against the golf club head, a method of measuring by impacting the load cell at a predetermined ball speed can be considered. However, it is presumed that the golf club head has a lower rigidity than the load cell, and the impact force of the golf club is lower at the same ball speed than the load cell. Thus, the present condition is not established about the method of calculating | requiring correctly the exciting force added to a golf club head. Therefore, it is currently desired to develop a method for accurately obtaining the excitation force applied to the golf club head and the excitation force according to the structure and material of the golf ball.
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、ゴルフクラブヘッドに生じる加振力を高い精度で求めることができる加振力の測定方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for measuring an excitation force that can solve the problems based on the prior art and obtain an excitation force generated in a golf club head with high accuracy.
上記目的を達成するために、本発明は、ゴルフクラブヘッドのフェース面の所定の位置に、既知の第1の加振力を付与し、このときの前記ゴルフクラブヘッドの所定の場所における第1の応答信号を測定し、前記既知の第1の加振力と前記第1の応答信号から応答関数を求め、前記応答関数を記憶する工程と、前記応答関数を求めたのと同じゴルフクラブヘッドの前記フェース面の前記所定の位置にゴルフボールを衝突させ、このときの前記所定の場所における第2の応答信号を測定する工程と、前記第2の応答信号と前記応答関数とを用いて、前記ゴルフボールを衝突させたときに前記ゴルフクラブヘッドに生じる第2の加振力を測定する工程とを有することを特徴とする加振力の測定方法を提供するものである。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a known first excitation force is applied to a predetermined position of a face surface of a golf club head, and a first position at a predetermined position of the golf club head at this time is applied. Measuring the response signal, obtaining a response function from the known first excitation force and the first response signal, storing the response function, and the same golf club head as obtaining the response function Using the step of causing the golf ball to collide with the predetermined position of the face surface and measuring the second response signal at the predetermined location, and using the second response signal and the response function, And a step of measuring a second excitation force generated in the golf club head when the golf ball collides with the golf ball.
本発明において、前記第1の応答信号および前記第2の応答信号は、加速度センサを用いて測定された加速度信号であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the first response signal and the second response signal are acceleration signals measured using an acceleration sensor.
また、本発明において、例えば、前記第1の応答信号は加速度であり、この加速度をAとし、前記応答関数をHとし、前記第1の加振力をFとするとき、前記応答関数Hが、H=A/Fで表されるものであり、前記第2の応答信号は加速度であり、この加速度をA1とし、前記ゴルフボールによる第2の加振力をF1とするとき、前記ゴルフボールによる前記第2の加振力F1は、F1=A1/Hで求められる。 In the present invention, for example, when the first response signal is acceleration, the acceleration is A, the response function is H, and the first excitation force is F, the response function H is , H = A / F, the second response signal is acceleration, and when the acceleration is A1, and the second excitation force by the golf ball is F1, the golf ball The second excitation force F1 is obtained by F1 = A1 / H.
また、本発明において、例えば、前記第1の応答信号は加速度であり、この加速度をAとし、前記応答関数をH1とし、前記第1の加振力をFとするとき、前記応答関数H1が、H1=F/Aで表されるものであり、前記第2の応答信号は加速度であり、この加速度をA1とし、前記ゴルフボールによる第2の加振力をF1とするとき、前記ゴルフボールによる前記第2の加振力F1は、F1=A1・H1で求められる。 In the present invention, for example, when the first response signal is acceleration, the acceleration is A, the response function is H1, and the first excitation force is F, the response function H1 is , H1 = F / A, the second response signal is acceleration, and when the acceleration is A1, and the second excitation force by the golf ball is F1, the golf ball The second excitation force F1 is obtained by F1 = A1 · H1.
また、本発明において、例えば、前記第1の応答信号および前記第2の応答信号は、歪ゲージを用いて測定された歪量を表す信号(歪信号)である。
また、本発明において、例えば、前記第1の応答信号および前記第2の応答信号は、音圧計を用いて測定された音圧レベルを表す信号(音圧信号)である。
また、本発明において、前記第1の加振力は、インパルスハンマにより与えられることが好ましい。
In the present invention, for example, the first response signal and the second response signal are signals (strain signals) representing a strain amount measured using a strain gauge.
In the present invention, for example, the first response signal and the second response signal are signals (sound pressure signals) representing sound pressure levels measured using a sound pressure meter.
In the present invention, it is preferable that the first excitation force is provided by an impulse hammer.
本発明によれば、ゴルフクラブヘッドにおいて、ゴルフボールがフェース面に衝突したときに生じる加振力を高い精度で測定することができる。 According to the present invention, in the golf club head, the excitation force generated when the golf ball collides with the face surface can be measured with high accuracy.
以下、添付の図面に示す実施形態に基づいて、本発明の加振力の測定方法を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態の加振力の測定方法に用いられる測定装置を示す模式図である。
Hereinafter, a method for measuring an excitation force of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a measuring device used in the method for measuring the excitation force of the embodiment of the present invention.
図1に示す測定装置10は、例えば、ゴルフクラブヘッド20に、ゴルフボール等によって加えられる加振力を測定するものである。
図1に示す測定装置10は、所定の加振力をゴルフクラブヘッド20に加えるインパルスハンマ12と、FFTアナライザ14と、加速度センサ16と、アンプ18と、コンピュータ(以下、PCという)19とを有する。
加速度センサ16はアンプ18を介してFFTアナライザ14に接続されており、インパルスハンマ12はFFTアナライザ14に接続されている。
A
A
The
インパルスハンマ12は、構造物の固有振動数測定やモーダル解析を行うための力センサを内蔵した加振ハンマである。このインパルスハンマ12で、例えば、ゴルフクラブヘッド20のフェース面22を打撃した場合、内蔵されている力センサから加振力信号がFFTアナライザ14に出力される。このインパルスハンマ12を用いることにより、ゴルフクラブヘッド20に既知の加振力(第1の加振力)を付与することができる。
The impulse hammer 12 is a vibration hammer having a built-in force sensor for measuring the natural frequency of the structure and performing modal analysis. When the impulse hammer 12 strikes the
加速度センサ16は、ゴルフクラブヘッド20のフェース面22に加振力が印加された場合におけるゴルフクラブヘッド20に生じる加速度を測定するものである。
この加速度センサ16は、例えば、ゴルフクラブヘッド20のホーゼル部24の下方に取り付けられる。この加速度センサ16が取り付けられる位置を取付位置Dという。
加速度センサ16には、例えば、軽量加速度ピックアップが用いられる。この軽量加速度ピックアップは、加速度信号を電荷の形態で出力する。なお、加速度ピックアップは超軽量のものが好ましい。例えば、質量が0.6gのものを用いるとよい。これは、質量が大きいとフェース面22の振動に対する影響が大きくなるためである。
The
The
For the
アンプ18は、加速度センサ16に接続されている。このアンプ18には、加速度センサ16で得られた加速度信号が、例えば、電荷の形態で入力される。アンプ18は、その電荷の形態で入力された加速度信号を電圧に変換し、増幅してFFTアナライザ14に加速度信号として出力する。
The
FFTアナライザ14は、アンプ18から電圧の形態で出力される加速度センサ16による加速度信号およびインパクトハンマ12から出力される加振力信号を時系列で取り込み、更には後述のように周波数応答関数を求めるものである。
The
FFTアナライザ14においては、例えば、加速度センサ16による加速度信号、およびインパクトハンマ12の加振力信号について、それぞれ打撃してから、例えば、約1ミリ秒のサンプリング周期(4秒/4096間隔)で4秒間(サンプリング時間)取り込む。FFTアナライザ14により、加速度センサ16による加速度の時系列データ(時間波形)が取得されるとともに、インパクトハンマ12による加振力の時系列データ(時間波形)が取得される。
In the
また、FFTアナライザ14は、加速度センサ16による加速度の時系列データ(時間波形)、およびインパクトハンマ12による加振力の時系列データ(時間波形)について、高速フーリエ変換(以下、FFTという)を行う機能および逆高速フーリエ変換(以下、逆FFTという)を行う機能を有する。
さらに、FFTアナライザ14は、加速度センサ16による加速度の時系列データ(時間波形)、およびインパクトハンマ12による加振力の時系列データ(時間波形)に基づいて、周波数応答関数を求める機能を有する。その他、FFTアナライザ14は、一般的なFFTアナライザが備える機能を有する。
The
Further, the
FFTアナライザ14に取得された加速度センサ16による加速度の時系列データ(時間波形)およびインパクトハンマ12による加振力の時系列データ(時間波形)はPC19に出力される。
また、FFTアナライザ14でなされたFFTの結果、逆FFTの結果および求められた周波数応答関数についてもPC19に出力される。
The time series data (time waveform) of the acceleration by the
Further, the result of FFT performed by the
なお、FFTアナライザ14による加速度信号、および加振力信号についてのサンプリング周期は、約1ミリ秒に限定されるものではなく、要求される振動の測定精度に応じて適宜変更可能である。さらには、FFTアナライザ14による加速度信号、および加振力信号についての取り込み時間(サンプリング時間)も、4秒に限定されるものではなく、ゴルフクラブヘッド20の特性、要求される測定精度に応じて適宜変更可能である。
The sampling period for the acceleration signal and the excitation force signal by the
PC19は、処理装置であって、一般的なパーソナルコンピュータと同様の構成を有するものであり、CPU(図示せず)、メモリ(図示せず)を備え、キーボード、マウスなどのコンピュータの入力に用いられる入力部(図示せず)と、入力部からの入力情報およびCPUで情報処理された情報を表示するLCDなどのモニタ19aとを有する。
The
PC19は、FFTアナライザ14からの加速度センサ16による加速度信号の時系列データ(時間波形)、インパルスハンマ12の加振力信号の時系列データ(時間波形)が入力されて、例えば、メモリ、ハードディスク(図示せず)等に記憶されるとともに、モニタ19aに、グラフ、数値等の形態で表示させる機能を有する。
The
なお、PC19は、FFTアナライザ14を介することなく、加速度センサ16による加速度信号をアンプ18から直接、取り込むことができ、更にはインパクトハンマ12の加振力信号を直接、取り込むことができる。この場合、加速度センサ16による加速度信号、およびインパクトハンマ12の加振力信号をAD変換するAD変換ボードをPC19に組み込み、アンプ18と接続し、加速度信号、加振力信号をPC19に直接取り込む構成としてもよい。
The
次に、本実施形態のゴルフクラブヘッド20の加振力の測定方法について説明する。
ゴルフクラブヘッド20の取付位置Dに、加速度センサ16が取り付けられている。
まず、ゴルフクラブヘッド20のフェース面22の中心点Pにインパクトハンマ12で打撃する。この打撃時に、インパクトハンマ12から加振力信号がFFTアナライザ14に出力される。この打撃によりゴルフクラブヘッド20に生じた加速度(第1の応答信号)が加速度センサ16で測定されて、その加速度の加速度信号がFFTアナライザ14にアンプ18を介して出力される。
Next, a method for measuring the excitation force of the
The
First, the impact hammer 12 strikes the center point P of the
FFTアナライザ14において、加速度センサ16による加速度信号、およびインパクトハンマ12の加振力信号について、例えば、約1ミリ秒のサンプリング周期(4秒/4096間隔)で4秒間(サンプリング時間)取り込み、ゴルフクラブヘッドの加速度の時系列データ、およびインパクトハンマ12による加振力の時系列データが取得される。
In the
次に、加速度の時系列データおよびインパクトハンマ12による加振力の時系列データに基づいて、FFTアナライザ14において中心点Pにおける周波数応答関数が計算される。
これらのゴルフクラブヘッドの加速度の時系列データ、およびインパクトハンマ12による加振力の時系列データならび周波数応答関数はPC19に出力され、PC19のメモリ、ハードディスク等に記憶される。
Next, a frequency response function at the center point P is calculated by the
The time series data of the acceleration of these golf club heads, the time series data of the excitation force by the impact hammer 12 and the frequency response function are output to the
周波数応答関数は、入力のフーリエスペクトルと出力のフーリエスペクトルとの比で表されるものである。入力のフーリエスペクトルは、インパクトハンマの加振力信号のフーリエスペクトルのことである。出力のフーリエスペクトルは、ゴルフクラブヘッドの加速度信号のフーリエスペクトルのことである。
本実施形態において、周波数応答関数をHとするとき、この周波数応答関数Hは、下記数式1により表される。
The frequency response function is represented by a ratio of an input Fourier spectrum and an output Fourier spectrum. The input Fourier spectrum is the Fourier spectrum of the excitation force signal of the impact hammer. The output Fourier spectrum is the Fourier spectrum of the acceleration signal of the golf club head.
In the present embodiment, when the frequency response function is H, the frequency response function H is expressed by the following formula 1.
H=A(f)/F(f) (1) H = A (f) / F (f) (1)
なお、上記数式1において、F(f)は、インパクトハンマの加振力信号の複素フーリエスペクトルであり、A(f)は、ゴルフクラブヘッドの加速度の複素フーリエスペクトルである。
また、ゴルフボール26を、例えば、フェース面22の中心点Pに衝突させたときに発生する加振力(第2の加振力)の加振力信号の複素フーリエスペクトルをF1(f)とし、ゴルフボール26を、例えば、フェース面22の中心点Pに衝突させたときにゴルフクラブヘッド20に発生する加速度(第2の応答信号)の加速度信号の複素フーリエスペクトルをA1(f)とするとき、この加振力信号の複素フーリエスペクトルF1(f)は、下記数式2により求めることができる。
In Equation 1, F (f) is the complex Fourier spectrum of the excitation force signal of the impact hammer, and A (f) is the complex Fourier spectrum of the acceleration of the golf club head.
Further, for example, the complex Fourier spectrum of the excitation force signal of the excitation force (second excitation force) generated when the
F1(f)=A1(f)/H (2) F1 (f) = A1 (f) / H (2)
本実施形態において、周波数応答関数Hを求める場合、まず、FFTアナライザ14により、ゴルフクラブヘッドの加速度の時系列データおよびインパクトハンマ12による加振力の時系列データについて、FFT(高速フーリエ変換)がなされる。これにより、ゴルフクラブヘッドの加速度についての複素フーリエスペクトル、すなわち、A(f)が得られる。更には、インパクトハンマ12による加振力についての複素フーリエスペクトル、すなわち、F(f)が得られる。
In the present embodiment, when the frequency response function H is obtained, first, FFT (Fast Fourier Transform) is performed on the time series data of the acceleration of the golf club head and the time series data of the excitation force by the impact hammer 12 by the
次に、FFTアナライザ14により、加速度の複素フーリエスペクトルA(f)および加振力の複素フーリエスペクトルF(f)を用いて周波数応答関数Hが計算される。これにより、周波数応答関数Hが得られ、周波数応答関数HがPC19に出力されて記憶される。
次に、周波数応答関数Hを測定したのと同じゴルフクラブヘッド20に対して、例えば、インパクトハンマ12で打撃を加えた中心点Pに、所定の速度でゴルフボール26を衝突させる。このとき、加速センサ16でゴルフクラブヘッド20に生じた加速度(第2の応答信号)が測定され、アンプ18を介してFFTアナライザ14に出力される。このFFTアナライザ14では、ゴルフクラブヘッド20の加速度の時系列データが取得される。
Next, the
Next, the
次に、FFTアナライザ14により、このゴルフクラブヘッド20の加速度の時系列データが高速フーリエ変換され、ゴルフクラブヘッド20の加速度のフーリエ変換データを得る。これにより、ゴルフボール26を衝突させたときにゴルフクラブヘッド20に発生した加速度の複素フーリエスペクトルA1(f)を得る。
次に、PC19で記憶しておいた周波数応答関数H、加速度の複素フーリエスペクトルA1(f)をFFTアナライザ14に出力し、このFFTアナライザ14において、上記数式2を用いて、ゴルフボール26を衝突させたときにゴルフクラブヘッド20に発生した加振力の複素フーリエスペクトルF1(f)を求める。
Next, the time series data of the acceleration of the
Next, the frequency response function H stored in the
次に、FFTアナライザ14により、求めた加振力の複素フーリエスペクトルF1(f)について、逆FFT(逆高速フーリエ変換)がされて、逆フーリエ変換データを得る。これにより、ゴルフボール26の衝突時における加振力の時系列データが得られる。
FFTアナライザ14において、この逆フーリエ変換で得られた加振力の時系列データにおける最大の加振力の値が抽出される。この加振力の最大値を、ゴルフボール26がフェース面に衝突したときの加振力F1として、FFTアナライザ14からPC19に出力し、PC19で記憶される。このようにして、ゴルフボール26を衝突させたときにゴルフクラブヘッド20に発生した加振力を求めることができる。
Next, the
The
なお、高速フーリエ変換、逆高速フーリエ変換の処理自体は、公知の方法であり、市販のFFTアナライザに内蔵されている機能を用いることができる。このため、その詳細な説明は省略する。 Note that the processing itself of the fast Fourier transform and the inverse fast Fourier transform is a known method, and a function built in a commercially available FFT analyzer can be used. For this reason, the detailed description is abbreviate | omitted.
なお、本実施形態において、インパクトハンマ12による加振力を、数式1を用いて、得られた加速度信号と周波数応答関数とに基づいて、加振力の複素フーリエスペクトルF(f)を求めた。この複素フーリエスペクトルF(f)について逆FFT変換をして、加振力信号の時系列データを求めた。
この結果、図2に示すグラフ30のように、計算で求めたインパクトハンマ12の加振信号の時系列データを示す曲線32と、インパクトハンマ12による加振信号の時系列データを示す曲線34とでは、ピーク値が略一致した。このように、インパルスハンマ12を用いて、加振力が分かるようにして、周波数応答関数を予め求めておけば、ゴルフボール26を衝突させたときのような加振力印加時の加速度の時系列データから、加振力を求めることができる。
In this embodiment, the complex Fourier spectrum F (f) of the excitation force is obtained from the excitation force by the impact hammer 12 based on the obtained acceleration signal and the frequency response function using Equation 1. . The complex Fourier spectrum F (f) was subjected to inverse FFT transform to obtain time series data of the excitation force signal.
As a result, as shown in the
次に、本発明の加振力の測定方法により得られた加振力について検証する。
図3は、加振力の測定に用いられる落下試験装置を示す模式図である。
図3に示す落下試験装置(以下、単に試験装置という)40は、ロードセル42と、筒44と、アンプ18aと、FFTアナライザ14と、PC19と、モニタ19aとを有する。
ロードセル42は、ゴルフボール26による加振力を測定するものであり、水平面Bに載置されている。このロードセル42は、アンプ18aに接続されている。このアンプ18aにより、加振力に応じてロードセル42で発生した出力信号が所定倍に増幅される。この増幅された出力信号がFFTアナライザ14に出力される。
Next, the excitation force obtained by the excitation force measuring method of the present invention will be verified.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a drop test apparatus used for measuring the excitation force.
A drop test apparatus (hereinafter simply referred to as a test apparatus) 40 shown in FIG. 3 includes a
The
なお、FFTアナライザ14、PC19およびモニタ19aは、図1に示す測定装置10のFFTアナライザ14、PC19およびモニタ19aと同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
The
筒44は、ゴルフボール26が通過できる内径を有するものである。この筒44は、その開口44aをロードセル42に向け、かつ筒44の軸線が水平面Bに対して垂直に設けられている。
この筒44の上方の開口44bからゴルフボール26が落下されて、筒44の内部を通り、ロードセル42に衝突する。このゴルフボール26の落下によりロードセル42に生じる加振力が測定される。
The
The
また、この試験装置40において、ロードセル42に代えて、図4(a)、(b)に示すモデル化したゴルフクラブヘッド46を用いた。このモデル化したゴルフクラブヘッド46に対して加わる加振力を測定する。
図4(a)、(b)に示すモデル化したゴルフクラブヘッド46は、フェースに相当する部分50と、ソールに相当する部分52とを有する。ソールに相当する部分52は、フェースに相当する部分50の反対側に肉厚部52aが形成されている。
さらに、モデル化したゴルフクラブヘッド46には、フェースに相当する部分50の両側に、裏面50bからソールに相当する部分52の肉厚部52aに達する略三角形状のリブ54が設けられている。
Further, in this
The modeled
Further, the modeled
モデル化したゴルフクラブヘッド46を用いることにより、フェースに相当する部分50の裏面50bに加速度センサ16aを取り付けることができる。このため、フェースに相当する部分50の表面50aにおける中心点Pにゴルフボール26を衝突させた場合、その中心点Pにおける加振力を測定することができる。これにより、ロードセル42にゴルフボール26を衝突させたときと同じ条件で、モデル化したゴルフクラブヘッド46に対して、加振力を加えるとともに、その加振力を測定することができる。
なお、フェースに相当する部分50の表面50aは、フェース面に相当する。
By using the modeled
The
また、加速度センサ16aは、図1に示す測定装置10で用いられた加速度センサ16と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。加速度センサ16aは、アンプ18aに接続されて、FFTアナライザ14に加速度信号が入力される。
The
図3に示す試験装置40において、ロードセル42に対して、ボール1〜ボール3の3種類のゴルフボールを用いて落下試験を行った。このときの加振力をそれぞれ測定した。
また、図3に示す試験装置40において、ロードセル42にかえて、モデル化したゴルフクラブヘッド46を配置した。このとき、モデル化したゴルフクラブヘッド46のフェースに相当する部分の表面50aの高さを、ロードセル42でゴルフボールが衝突する部分と同じ高さにする。ロードセル42と同様に、ボール1〜ボール3の3種類のゴルフボールを用いて落下試験を行った。このときの加振力をそれぞれ測定した。
落下試験における試験条件は、ロードセルと、モデル化したゴルフクラブヘッドとでは同じであり、ゴルフボールの衝突時におけるゴルフボールと加振部分との接触時間も同程度である。
In the
Further, in the
The test conditions in the drop test are the same for the load cell and the modeled golf club head, and the contact time between the golf ball and the vibrating portion at the time of the collision of the golf ball is similar.
なお、加振力の測定方法は、ロードセルおよび加速度センサと、FFTアナライザを用いた公知の測定方法であるため、その詳細な説明は省略する。測定した加振力の測定結果を下記表1に示す。 In addition, since the measuring method of an exciting force is a well-known measuring method using a load cell, an acceleration sensor, and an FFT analyzer, the detailed description is abbreviate | omitted. The measurement results of the measured excitation force are shown in Table 1 below.
下記表1においては、ボール1で得られたモデル化したゴルフクラブヘッド46の加振力を基準として正規化している。また、ロードセルの欄において、括弧内に示す数値は、ロードセルを用いた落下試験において、ボール1で得られたロードセルの加振力を基準として正規化したものである。
In Table 1 below, normalization is based on the excitation force of the modeled
上記表1に示すように、ボールの種類による加振力の違いは、ロードセルと、モデル化したゴルフクラブヘッドとでは一致している。また、ロードセルと、モデル化したゴルフクラブヘッドとでは、同じゴルフボールを使用しても加振力が異なる。これは、ゴルフクラブヘッドのような薄肉中空構造物と水平面Bに直置きしたロードセルとにおいて、衝突する部分の剛性の違いの影響を受けている。上述のように、試験条件は、ロードセルとモデル化したゴルフクラブヘッドともに同じである。これらのことから、モデル化したゴルフクラブヘッドについて得られた加振力の値は、精度が高い値といえる。 As shown in Table 1 above, the difference in excitation force depending on the type of ball is the same between the load cell and the modeled golf club head. Also, the load cell and the modeled golf club head have different excitation forces even when the same golf ball is used. This is affected by the difference in the rigidity of the colliding portion between the thin hollow structure such as a golf club head and the load cell placed directly on the horizontal plane B. As described above, the test conditions are the same for both the load cell and the modeled golf club head. From these, it can be said that the value of the excitation force obtained for the modeled golf club head is a value with high accuracy.
以上のように、本実施形態の測定方法によれば、ゴルフクラブヘッド20について、周波数応答関数を予め求めておけば、ゴルフボールを衝突させたときの加振力を高い精度で求めることができる。これにより、例えば、ゴルフクラブヘッドについてFEM解析を行う場合には、実際に作用する加振力を用いることができるため、解析精度を高くすることができる。
また、加振力を正確に求めることができるため、加振力を与える加振源となるゴルフボールの速度、またはゴルフボールの種類等の違いよる加振力の違いについても測定でき、更には評価することができる。
As described above, according to the measurement method of the present embodiment, if the frequency response function is obtained in advance for the
In addition, since the excitation force can be accurately determined, it is possible to measure the difference in the excitation force depending on the speed of the golf ball serving as the excitation source for applying the excitation force or the type of the golf ball. Can be evaluated.
また、本実施形態においては、周波数応答関数Hを上記数式1のように規定したが、これに限定されるものではない。例えば、下記数式3で表される周波数応答関数H1を用いてもよい。この周波数応答関数H1は、周波数応答関数Hの逆数である。
この場合、ゴルフボール26を衝突させたときにゴルフクラブヘッド20に発生する加振力信号の複素フーリエスペクトルF1(f)は、下記数式4により求めることができる。この周波数応答関数H1を用いる場合でも、ゴルフクラブヘッド20について、周波数応答関数H1を予め求めておけば、上述のように、ゴルフボール26を衝突させたときの加振力を正確に求めることができる。
例えば、ゴルフクラブヘッドについてFEM解析を行う場合には、実際に作用する加振力を用いることができるため、解析精度を高くすることができる。また、加振力を正確に求めることができるため、加振力を与える加振源となるゴルフボールの速度、ゴルフボールの種類等による加振力の違いよる加振力の違いについても測定し、更には評価することができる。
Further, in the present embodiment, the frequency response function H is defined as Equation 1 above, but is not limited to this. For example, a frequency response function H1 represented by the following formula 3 may be used. This frequency response function H1 is the reciprocal of the frequency response function H.
In this case, the complex Fourier spectrum F1 (f) of the excitation force signal generated in the
For example, when FEM analysis is performed on a golf club head, since the excitation force that actually acts can be used, the analysis accuracy can be increased. In addition, since the excitation force can be obtained accurately, the difference in the excitation force due to the difference in the excitation force depending on the speed of the golf ball that gives the excitation force, the type of golf ball, etc. is also measured. Furthermore, it can be evaluated.
H1=F(f)/A(f) (3) H1 = F (f) / A (f) (3)
F1(f)=H1×A(f) (4) F1 (f) = H1 × A (f) (4)
また、本実施形態の加振力の測定方法において、ゴルフボールによる加振力の違いを評価する場合には、ゴルフクラブヘッドを用いることなく、単なる板材に衝突させ、そのときの周波数応答関数を用いることもできる。さらに、ゴルフクラブヘッドは、実際のゴルフクラブヘッドに限定されるものではなく、モデル化されたものであってもよい。 Further, in the method for measuring the excitation force of the present embodiment, when evaluating the difference in excitation force due to the golf ball, the golf club head is not used, but it is made to collide with a simple plate material, and the frequency response function at that time is It can also be used. Further, the golf club head is not limited to an actual golf club head, and may be modeled.
なお、モデル化したゴルフクラブヘッド46においては、フェースに相当する部分50の材質、幅W、高さHおよび厚さtを、例えば、設計するゴルフクラブヘッドのフェース、または解析するゴルフクラブヘッドのフェースと同じにする。これにより、ゴルフボールの衝突により生じる加振力を正確に測定することができる。ひいては、FEM解析の精度を向上させることができる。
In the modeled
また、図1に示す測定装置10においても、モデル化したゴルフクラブヘッド46を用いて、フェースに相当する部分50の裏面50bに加速度センサ16aを取り付け、中心点Pにおける加振力を測定することができる。
In the measuring
本実施形態の測定方法においては、周波数応答関数を求めたインパルスハンマ12の打撃位置とゴルフボール26衝突位置、および周波数応答関数を求めた加速度センサ16の取付位置Dは、ゴルフボール26衝突時も同じ位置にしなければならない。
ゴルフクラブヘッド20においては、フェース面22の場所毎に振動特性が異なることがあり、更には、加速度を測定する位置によっても、打撃により生じる加速度が異なることがあるためである。
In the measurement method of the present embodiment, the impact position of the impulse hammer 12 for which the frequency response function is determined, the collision position of the
This is because the
本実施形態においては、打撃されたときに加速度を測定しているが、応答信号として検出することができれば、加速度に限定されるものではない。例えば、加速度に代えて、歪ゲージを用いて測定された歪量を表す信号(歪信号)であっても、音圧計を用いて測定された音圧レベルを表す信号(音圧信号)であってもよい。なお、歪ゲージを用いる場合には、打撃による力が歪ゲージに直接的に作用しない取付位置とする。 In the present embodiment, the acceleration is measured when hit, but the acceleration is not limited as long as it can be detected as a response signal. For example, instead of acceleration, a signal (strain signal) representing a strain amount measured using a strain gauge is a signal (sound pressure signal) representing a sound pressure level measured using a sound pressure gauge. May be. In addition, when using a strain gauge, it is set as the attachment position where the force by impact does not act directly on the strain gauge.
さらには、本実施形態においては、測定対象は、ゴルフクラブヘッドに限定されるものではなく、中空の構造体であれば、例えば、金属バット、卓球のラケット、テニスのラケット等についても加振力を求めることができる。また、ゴルフクラブヘッドも、中空構造のゴルフクラブヘッドに限定されるものではない。 Furthermore, in the present embodiment, the object to be measured is not limited to the golf club head, and if it is a hollow structure, for example, the exciting force is applied to a metal bat, table tennis racket, tennis racket, etc. Can be requested. Further, the golf club head is not limited to a hollow golf club head.
本発明は、基本的に以上のようなものである。以上、本発明の加振力の測定方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。 The present invention is basically as described above. As mentioned above, although the measuring method of the exciting force of this invention was demonstrated in detail, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the main point of this invention, you may make a various improvement or change. Of course.
10 測定装置
12 インパルスハンマ
14 FFTアナライザ
16、16a 加速度センサ
18、18a アンプ
19 コンピュータ(PC)
20 ゴルフクラブヘッド
22 フェース面
24 ホーゼル部
26 ゴルフボール
40 落下試験装置(試験装置)
42 ロードセル
44 筒
46 モデル化したゴルフクラブヘッド
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
42
Claims (7)
前記応答関数を求めたのと同じゴルフクラブヘッドの前記フェース面の前記所定の位置にゴルフボールを衝突させ、このときの前記所定の場所における第2の応答信号を測定する工程と、
前記第2の応答信号と前記応答関数とを用いて、前記ゴルフボールを衝突させたときに前記ゴルフクラブヘッドに生じる第2の加振力を測定する工程とを有することを特徴とする加振力の測定方法。 A known first excitation force is applied to a predetermined position of the face surface of the golf club head, and a first response signal at a predetermined position of the golf club head at this time is measured, and the known first Obtaining a response function from the excitation force and the first response signal, and storing the response function;
A step of causing a golf ball to collide with the predetermined position of the face surface of the same golf club head from which the response function is obtained, and measuring a second response signal at the predetermined position at this time;
Using the second response signal and the response function to measure a second excitation force generated in the golf club head when the golf ball collides. Force measurement method.
前記第2の応答信号は加速度であり、この加速度をA1とし、前記ゴルフボールによる第2の加振力をF1とするとき、前記ゴルフボールによる前記第2の加振力F1は、F1=A1/Hで求められる請求項2に記載の加振力の測定方法。 The first response signal is acceleration. When the acceleration is A, the response function is H, and the first excitation force is F, the response function H is expressed by H = A / F. Is,
The second response signal is acceleration, and when the acceleration is A1, and the second excitation force by the golf ball is F1, the second excitation force F1 by the golf ball is F1 = A1. The method of measuring an excitation force according to claim 2, which is obtained by / H.
前記第2の応答信号は加速度であり、この加速度をA1とし、前記ゴルフボールによる第2の加振力をF1とするとき、前記ゴルフボールによる前記第2の加振力F1は、F1=A1・H1で求められる請求項2に記載の加振力の測定方法。 The first response signal is acceleration, and when the acceleration is A, the response function is H1, and the first excitation force is F, the response function H1 is expressed by H1 = F / A. Is,
The second response signal is acceleration, and when the acceleration is A1, and the second excitation force by the golf ball is F1, the second excitation force F1 by the golf ball is F1 = A1. The method for measuring an excitation force according to claim 2 obtained by H1.
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