JP2013200721A - Design method of golf club head and golf head - Google Patents

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亘男 鈴木
Norihiko Nakahara
紀彦 中原
Naoshi Miyashita
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of obtaining design data of a golf club head suitable for mass production from design plan data having many irregularities.SOLUTION: A finite element model for reproducing a golf club head is generated, and an optimization model is generated by optimization processing. A design parameter of the optimization model is converted to a pixel gradation, and pixel data of the prescribed number of pixels is generated. In each pixel in the image data, averaging processing of the pixel gradation is performed with peripheral pixels. The average pixel gradation of the image data is converted to the design parameter again, an averaged model is generated, and a rib of the golf club head is designed using the averaged model.

Description

本発明はゴルフクラブヘッドの設計方法およびゴルフクラブヘッドに関する。   The present invention relates to a golf club head design method and a golf club head.

ゴルフクラブヘッドの設計方法として、ゴルフクラブヘッドを再現するゴルフクラブヘッドモデル(有限要素モデル)を作成し、ゴルフクラブヘッドの設計パラメータを変化させてゴルフクラブヘッドモデルの挙動を解析し、その解析結果から設計パラメータ毎に様々な特性値を算出し、それら特性値のうち目的関数となる特性値を評価し、目的関数が最適となるような設計パラメータを算出する手法が用いられている。
例えば、特許文献1には、設計パラメータとしてヘッドの肉厚、比重が例示され、目的関数としてヘッドの重心位置、慣性モーメントが例示されている。
また、特許文献2には、設計パラメータとしてフェース面の裏面に設ける補強リブの本数や配置位置などが例示され、目的関数としてミーゼス応力の最大値が例示されている。
As a golf club head design method, a golf club head model (finite element model) that reproduces the golf club head is created, and the behavior of the golf club head model is analyzed by changing the design parameters of the golf club head. Thus, various characteristic values are calculated for each design parameter, a characteristic value that is an objective function is evaluated among the characteristic values, and a design parameter that optimizes the objective function is used.
For example, in Patent Document 1, the thickness and specific gravity of the head are exemplified as design parameters, and the center of gravity position and the moment of inertia are exemplified as objective functions.
Further, Patent Document 2 exemplifies the number of reinforcing ribs provided on the back surface of the face surface, the arrangement position, and the like as design parameters, and the maximum value of Mises stress as an objective function.

特開2005−65996号公報JP-A-2005-65996 特開2007−25761号公報JP 2007-257571 A

図11は、従来技術にかかる設計方法によるゴルフクラブヘッドの設計データの一例である。図11(a)は、有限要素モデルの最適化処理によって得られた設計案データであり、ゴルフクラブヘッドのフェース部を49個の領域に分割して、それぞれの領域に設計パラメータ(フェース部肉厚)が設定されている。図11(b)は、図11(a)から得られるフェース部の形状モデルを示す。図11(b)では、図11(a)の点線部の位置にリブが形成されている。   FIG. 11 is an example of design data for a golf club head according to a conventional design method. FIG. 11A shows design plan data obtained by the optimization process of the finite element model. The face portion of the golf club head is divided into 49 regions, and the design parameters (face portion thickness) are divided into the respective regions. Thickness) is set. FIG. 11B shows a shape model of the face portion obtained from FIG. In FIG. 11B, a rib is formed at the position of the dotted line in FIG.

図11(b)に示すように、従来技術にかかる設計方法で得られた設計案を忠実に再現すると、多数の凹凸(段差)を有するフェース部形状となる。このような多数の凹凸を有するゴルフクラブヘッドは、鍛造・鋳造ともに作成は可能である。しかしながら、量産工程における歩留まりの低下、段差における応力集中による耐久性の低下、金型の作成が困難であることによる作成コストの増大、などの問題点があるため、量産化が困難であるという問題点がある。   As shown in FIG. 11B, when the design plan obtained by the design method according to the prior art is faithfully reproduced, a face portion shape having a large number of irregularities (steps) is obtained. Such a golf club head having a large number of irregularities can be produced by both forging and casting. However, there are problems such as a decrease in yield in the mass production process, a decrease in durability due to stress concentration at the level difference, and an increase in production cost due to difficulty in creating a mold, which makes it difficult to achieve mass production. There is a point.

本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、多数の凹凸を有する設計案データから、量産に適したゴルフクラブヘッドの設計データを得ることができるゴルフクラブヘッドの設計方法、およびこの設計方法を用いて設計されたゴルフクラブヘッドを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and a golf club head design capable of obtaining golf club head design data suitable for mass production from a design plan data having a large number of irregularities. It is an object to provide a method and a golf club head designed using this design method.

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を再現する有限要素モデルを生成し、前記有限要素モデルにおける設計パラメータを変化させて前記有限要素モデルの挙動を解析し、その解析結果から設計パラメータ毎に所定の特性値を算出し、前記特性値が最適となるような前記設計パラメータを有する最適化モデルを生成する最適化モデル生成ステップと、前記最適化モデルの前記設計パラメータを画素階調に変換し、所定画素数の画像データを生成する画像データ生成ステップと、前記画像データ中の各画素において、周囲の画素との間で画素階調の平均化処理をおこなう平均化ステップと、前記平均化処理された画像データの前記画素階調を前記設計パラメータに再変換して、平均化モデルを生成する平均化有限要素モデル生成ステップと、前記平均化モデルを用いて前記ゴルフクラブヘッドのリブを設計するリブ設計ステップと、を含んだことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention generates a finite element model that reproduces a golf club head, changes design parameters in the finite element model, analyzes the behavior of the finite element model, and analyzes the results. A predetermined characteristic value is calculated for each design parameter, an optimization model generating step for generating an optimization model having the design parameter that optimizes the characteristic value, and the design parameter of the optimization model is converted to a pixel level. An image data generation step for converting into a key and generating image data of a predetermined number of pixels, and an averaging step for performing pixel gradation averaging processing with surrounding pixels in each pixel in the image data; An averaged finite element model that reconverts the pixel gradation of the averaged image data into the design parameters to generate an average model. A generation step, wherein the containing and rib design step of designing the ribs of the golf club head using the average model.

本発明によれば、最適化処理によって得られた最適化モデルを画像データに変換して平均化処理をおこなうことにより、フェース部表面の凹凸度合いを低減させた上でリブの位置や形状を決定する。これにより、最適化処理によって性能の向上を図りつつ、量産に適した設計データを得ることができる。
また、本発明によれば、効率的に実用的な設計データを得ることができ、ゴルフクラブヘッドの量産化にスムーズに対応することができる。
According to the present invention, the optimization model obtained by the optimization process is converted into image data, and the averaging process is performed to determine the position and shape of the rib while reducing the degree of unevenness of the face surface. To do. Thereby, design data suitable for mass production can be obtained while improving the performance by the optimization process.
Further, according to the present invention, practical design data can be obtained efficiently, and it is possible to smoothly cope with the mass production of golf club heads.

実施の形態にかかる設計方法の対象となるゴルフクラブヘッドの一例を示す正面図である。It is a front view which shows an example of the golf club head used as the object of the design method concerning embodiment. 実施の形態にかかる設計方法を実行するためのコンピュータ30の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the computer 30 for performing the design method concerning embodiment. 実施の形態にかかる設計方法の概要手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary procedure of the design method concerning embodiment. 実施の形態にかかる設計方法の概要手順を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary procedure of the design method concerning embodiment. 最適化有限要素モデル生成ステップの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of an optimization finite element model production | generation step. フェース面12が多数の領域aに分割されて設定されている状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the face surface 12 was divided | segmented and set to many area | region a. 平均化ステップにおける処理の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the process in an averaging step. 平均化ステップの前後の画像データを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image data before and behind an averaging step. リブ設計ステップの処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of a rib design step. 本実施の形態にかかる設計方法で得られたゴルフクラブヘッドのフェースたわみ面積の比較例を示すグラフである。It is a graph which shows the comparative example of the face deflection area of the golf club head obtained with the design method concerning this Embodiment. 従来技術にかかる設計方法によるゴルフクラブヘッドの設計データの一例である。It is an example of the design data of the golf club head by the design method concerning a prior art.

以下に添付図面を参照して、本発明にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法およびゴルフクラブヘッドの好適な実施の形態を詳細に説明する。   Exemplary embodiments of a golf club head design method and a golf club head according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.

(実施の形態)
図1は、実施の形態にかかる設計方法の対象となるゴルフクラブヘッドの一例を示す正面図である。
図1に示すように、ゴルフクラブヘッド10は、フェース部14と、クラウン部16と、ソール部18と、サイド部20とを備えて中空構造を呈している。
フェース部14はゴルフボールを打撃するフェース面12を形成する。
クラウン部16はフェース部14に接続される。
ソール部18はフェース部14およびクラウン部16に接続される。
サイド部20はクラウン部16およびソール部18に接続されフェース部14に対向する。
ゴルフクラブヘッド10は、金属製であり、ゴルフクラブヘッド10の金属材料は、チタン合金やアルミニウム合金などの高強度の低比重金属が好ましく用いられる。
また、クラウン部16には、フェース面12側でかつヒール22寄りの位置にシャフト28に接続するホーゼル26が設けられている。
また、フェース面12を正面から見てゴルフクラブヘッド10のヒール22と反対側がトウ24である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a front view showing an example of a golf club head that is an object of a design method according to an embodiment.
As shown in FIG. 1, the golf club head 10 includes a face portion 14, a crown portion 16, a sole portion 18, and a side portion 20 and has a hollow structure.
The face portion 14 forms a face surface 12 for hitting a golf ball.
The crown portion 16 is connected to the face portion 14.
The sole portion 18 is connected to the face portion 14 and the crown portion 16.
The side portion 20 is connected to the crown portion 16 and the sole portion 18 and faces the face portion 14.
The golf club head 10 is made of metal, and the metal material of the golf club head 10 is preferably a high strength low specific gravity metal such as a titanium alloy or an aluminum alloy.
Further, the crown portion 16 is provided with a hosel 26 connected to the shaft 28 at a position near the heel 22 on the face surface 12 side.
Further, the toe 24 is located on the opposite side of the golf club head 10 from the heel 22 when the face surface 12 is viewed from the front.

図2は、実施の形態にかかる設計方法を実行するためのコンピュータ30の構成を示すブロック図である。
コンピュータ30は、CPU32と、不図示のインターフェース回路およびバスラインを介して接続されたROM34、RAM36、ハードディスク装置38、ディスク装置40、キーボード42、マウス44、ディスプレイ46、プリンタ48、入出力インターフェース50などを有している。
ROM34は制御プログラムなどを格納し、RAM36はワーキングエリアを提供するものである。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a computer 30 for executing the design method according to the embodiment.
The computer 30 includes a CPU 32, a ROM 34, a RAM 36, a hard disk device 38, a disk device 40, a keyboard 42, a mouse 44, a display 46, a printer 48, an input / output interface 50, etc. connected via an interface circuit (not shown) and a bus line. have.
The ROM 34 stores a control program and the like, and the RAM 36 provides a working area.

ハードディスク装置38は、ゴルフクラブヘッド10の有限要素解析をおこなう有限要素解析プログラムと、この有限要素解析プログラムによって得られたシミュレーション結果を用いてゴルフクラブヘッド10の設計パラメータ、特性値などを計算する計算プログラムを格納している。この種の計算プログラムは、専用のプログラムを用いても、あるいは、市販の表計算ソフトウェア(アプリケーションプログラム)およびそのマクロプログラムを用いるなど任意である。   The hard disk device 38 calculates a design parameter, a characteristic value, and the like of the golf club head 10 using a finite element analysis program for performing a finite element analysis of the golf club head 10 and a simulation result obtained by the finite element analysis program. The program is stored. This kind of calculation program is arbitrary, such as using a dedicated program, or using commercially available spreadsheet software (application program) and its macro program.

有限要素解析プログラムとして、有限要素解析をおこなう従来公知の様々な市販の有限要素解析ソフトウェア、例えば、Abaqus(ダッソー・システムズまたはダッソー・システムズ子会社のアメリカ合衆国およびその他の国の登録商標)などを用いることができる。
有限要素解析プログラムは、以下のプログラムを含んで構成されている。
1)有限要素モデルを作成するためのプログラム:
本実施の形態ではゴルフクラブヘッド10の有限要素モデルを作成するためのプログラムである。
2)有限要素モデルを用いて有限要素法によるシミュレーション(解析)をおこなうためのプログラム:
本実施の形態では、ゴルフクラブヘッドの有限要素モデルを用いて固有値解析(振動解析)、衝突解析をおこなうためのプログラムである。なお、固有値解析に代えて周波数応答解析を行っても良い。
3)シミュレーション結果を出力するためのプログラム:
シミュレーション結果をコンター図などを含む様々な形態の図や数表として可視化して出力するためのプログラムである。
As a finite element analysis program, various known commercially available finite element analysis software for performing finite element analysis, such as Abaqus (registered trademark of Dassault Systèmes or Dassault Systèmes subsidiaries in the United States and other countries), etc. it can.
The finite element analysis program includes the following programs.
1) A program for creating a finite element model:
In the present embodiment, the program is for creating a finite element model of the golf club head 10.
2) A program for performing simulation (analysis) by the finite element method using a finite element model:
In the present embodiment, a program for performing eigenvalue analysis (vibration analysis) and collision analysis using a finite element model of a golf club head. Note that frequency response analysis may be performed instead of eigenvalue analysis.
3) Program for outputting simulation results:
It is a program for visualizing and outputting simulation results as figures and numerical tables in various forms including contour diagrams.

ディスク装置40はCDやDVDなどの記録媒体に対してデータの記録および/または再生をおこなうものである。
キーボード42およびマウス44は、操作者による操作入力を受け付けるものである。
ディスプレイ46はデータを表示出力するものであり、プリンタ48はデータを印刷出力するものであり、ディスプレイ46およびプリンタ48によってデータを出力する。
入出力インターフェース50は、外部機器との間でデータの授受をおこなうものである。
The disk device 40 records and / or reproduces data on a recording medium such as a CD or a DVD.
The keyboard 42 and the mouse 44 receive an operation input by the operator.
The display 46 displays and outputs data, and the printer 48 prints and outputs data. The display 46 and the printer 48 output data.
The input / output interface 50 exchanges data with an external device.

次に、図3のフローチャートを参照して実施の形態にかかる設計方法について説明する。
以下の各処理は、基本的にコンピュータ30が有限要素解析プログラムおよび前記の計算プログラムを実行することにより行われるものである。なお、以下の説明では、まず、設計方法の処理手順の全体について概略的に説明したのち、個々の処理手順について具体的に説明する。
Next, the design method according to the embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
The following processes are basically performed by the computer 30 executing the finite element analysis program and the calculation program. In the following description, first, the entire processing procedure of the design method is schematically described, and then each processing procedure is specifically described.

図3は、実施の形態にかかる設計方法の概要手順を示すフローチャートである。まず、コンピュータ30において、ゴルフクラブヘッドを再現する有限要素モデルを生成し、有限要素モデルにおける設計パラメータを変化させて有限要素モデルの挙動を解析し、その解析結果から設計パラメータ毎に所定の特性値を算出し、特性値が最適となるような設計パラメータを有する最適化モデルを生成する(ステップS301:最適化モデル生成ステップ)。   FIG. 3 is a flowchart illustrating an outline procedure of the design method according to the embodiment. First, the computer 30 generates a finite element model that reproduces the golf club head, changes the design parameter in the finite element model, analyzes the behavior of the finite element model, and determines a predetermined characteristic value for each design parameter from the analysis result. And an optimization model having a design parameter that optimizes the characteristic value is generated (step S301: optimization model generation step).

次に、ステップS301で生成された最適化モデルの設計パラメータを画素階調に変換し、所定画素数の画像データを生成する(ステップS302:画像データ生成ステップ)。つづいて、画像データ中の各画素において、周囲の画素との間で画素階調の平均化処理をおこなう(ステップS303:平均化ステップ)。そして、平均化処理された画像データの画素階調を設計パラメータに再変換して、平均化モデルを生成する(ステップS304:平均化モデル生成ステップ)。最後に、平均化モデルを用いてゴルフクラブヘッドのリブを設計して(ステップS305:リブ設計ステップ)、本フローチャートによる処理を終了する。   Next, the design parameters of the optimization model generated in step S301 are converted into pixel gradations, and image data with a predetermined number of pixels is generated (step S302: image data generation step). Subsequently, for each pixel in the image data, pixel gradation averaging processing is performed with surrounding pixels (step S303: averaging step). Then, the pixel gradation of the averaged image data is reconverted into design parameters to generate an average model (step S304: average model generation step). Finally, the rib of the golf club head is designed using the averaging model (step S305: rib design step), and the processing according to this flowchart is terminated.

図4は、実施の形態にかかる設計方法の概要手順を示す説明図である。図4(a)は、最適化モデル生成ステップ(図3のステップS301)で得られる最適化モデルである。図4(b)は、最適化モデルを画像データに変換し(ステップS302:画像データ生成ステップ)、平均化処理をおこなって得られた平均化モデルである(ステップS303:平均化ステップ、ステップS304:平均化モデル生成ステップ)。図4(c)は平均化モデルを用いてリブを設計した最終設計モデルである(ステップS305:リブ設計ステップ)。図4(c)では、図4(b)の点線の位置にリブを形成して最終設計モデルとしている。   FIG. 4 is an explanatory diagram of an outline procedure of the design method according to the embodiment. FIG. 4A shows an optimization model obtained in the optimization model generation step (step S301 in FIG. 3). FIG. 4B shows an average model obtained by converting the optimization model into image data (step S302: image data generation step) and performing an averaging process (step S303: averaging step, step S304). : Averaging model generation step). FIG. 4C shows a final design model in which ribs are designed using an averaging model (step S305: rib design step). In FIG. 4C, a rib is formed at the position of the dotted line in FIG.

このように、本実施の形態にかかる設計方法では、有限要素モデルを用いた最適化モデルに対して画像加工技術を適用して、フェース部における段差を平滑化している。これにより、最適化モデルの性能を維持しつつ、フェース面の凹凸が少ない最終設計モデルを得ることができる。また、本実施の形態にかかる設計方法では、フェース部をリブ構造として最適化モデルよりも肉厚数を減じている。これにより、量産に適し、かつ性能および効率を両立させた最終設計モデルを得ることができる。   Thus, in the design method according to the present embodiment, the image processing technique is applied to the optimization model using the finite element model to smooth the step in the face portion. As a result, it is possible to obtain a final design model with less irregularities on the face surface while maintaining the performance of the optimized model. In the design method according to the present embodiment, the face portion is a rib structure, and the wall thickness is reduced as compared with the optimized model. This makes it possible to obtain a final design model that is suitable for mass production and has both performance and efficiency.

以下、図3の各ステップ(ステップS301〜S305)における処理の詳細について説明する。   Details of the processing in each step (steps S301 to S305) in FIG. 3 will be described below.

(最適化有限要素モデル生成ステップ)
図5は、最適化有限要素モデル生成ステップの処理手順を示すフローチャートである。まず、ゴルフクラブヘッド10における変更すべき設計パラメータを設定する(ステップS501:条件設定ステップ)。設計パラメータをどのように設定するかは、設計者によって定められる。本実施の形態では、設計パラメータはフェース部14の肉厚値である。
(Optimized finite element model generation step)
FIG. 5 is a flowchart showing the processing procedure of the optimized finite element model generation step. First, design parameters to be changed in the golf club head 10 are set (step S501: condition setting step). How to set the design parameters is determined by the designer. In the present embodiment, the design parameter is the thickness value of the face portion 14.

図6は、フェース面12が多数の領域aに分割されて設定されている状態を示す図である。図6に示すように、フェース部14は、予め定められた多数の領域aに分割して設定されており、設計パラメータは各領域に対応して設定される。すなわち、ひとつの領域aにおいて、設計パラメータ(肉厚値)は同一の値である。本実施の形態では、フェース面12について、187個の領域aを格子状に設定している。複数の領域aの数や形状、面積は限定されるものではなく、計算に要する時間や最終的に得られる設計パラメータの評価結果に基づいて設定することができる。   FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the face surface 12 is set by being divided into a large number of regions a. As shown in FIG. 6, the face portion 14 is set by being divided into a number of predetermined areas a, and the design parameters are set corresponding to each area. That is, in one region a, the design parameter (thickness value) is the same value. In the present embodiment, 187 regions a are set in a lattice pattern on the face surface 12. The number, shape, and area of the plurality of regions a are not limited, and can be set based on the time required for calculation and the evaluation result of the finally obtained design parameter.

図5の説明に戻り、次に、設計パラメータを変数としてゴルフクラブヘッドを再現するゴルフクラブヘッドモデルを生成する(ステップS502:有限要素モデル作成ステップ)。すなわち、ゴルフクラブヘッド10の有限要素モデルであるゴルフクラブヘッドモデルを作成する。   Returning to the description of FIG. 5, next, a golf club head model that reproduces the golf club head with the design parameters as variables is generated (step S502: finite element model creation step). That is, a golf club head model that is a finite element model of the golf club head 10 is created.

有限要素モデルの作成は従来公知の有限要素法に基づいてなされるものである。具体的には、3次元CADプログラムを用いて作成されたゴルフクラブヘッド10の3次元形状データ、すなわち、設計データ(CADデータ)をコンピュータ30に入力する。また、ゴルフクラブヘッド10の有限要素モデルを作成するために必要な拘束条件や材料定数を含む様々なデータをコンピュータ30に入力する。コンピュータ30が有限要素解析プログラムを実行することにより、ゴルフクラブヘッド10の3次元形状データがそれぞれメッシュ分割される。有限要素としては、シェル要素およびソリッド要素のいずれを用いてもよいが、シェル要素を用いるとソリッド要素に比較して計算に要する時間の短縮化を図る点で有利となる。   The finite element model is created based on a conventionally known finite element method. Specifically, three-dimensional shape data of the golf club head 10 created using a three-dimensional CAD program, that is, design data (CAD data) is input to the computer 30. In addition, various data including constraint conditions and material constants necessary for creating a finite element model of the golf club head 10 are input to the computer 30. When the computer 30 executes the finite element analysis program, the three-dimensional shape data of the golf club head 10 is divided into meshes. As the finite element, either a shell element or a solid element may be used. However, using a shell element is advantageous in that the time required for calculation is shortened as compared with a solid element.

なお、ゴルフクラブヘッドモデルは、ゴルフクラブヘッド10の全体、より詳細には、フェース部14、クラウン部16、ソール部18、サイド部20の全てを含むゴルフクラブヘッド10の有限要素モデルで構成される。すなわち、固有値解析処理(ステップS505,S507)で用いるゴルフクラブヘッドモデルと、インパクト解析処理(ステップS506,S508)で用いるゴルフクラブヘッドモデルとで要素の数を異ならせている。   The golf club head model is composed of the entire golf club head 10, more specifically, a finite element model of the golf club head 10 including all of the face portion 14, the crown portion 16, the sole portion 18, and the side portion 20. The That is, the number of elements is different between the golf club head model used in the eigenvalue analysis processing (steps S505 and S507) and the golf club head model used in the impact analysis processing (steps S506 and S508).

次に、設計パラメータの値の許容範囲と、ゴルフクラブヘッド10の評価対象としての特性値である第1の特性値と、予め定められた制約条件を満たすべきゴルフクラブの特性値である第2の特性値と、第1の特性値が満たすべき最適条件と、前記の制約条件とを設定する(ステップS503:条件設定ステップ)。なお、ステップS503は、ステップS501の次に実行してもよい。これら設計パラメータの値の許容範囲、第1の特性値、第2の特性値、最適条件、制約条件をどのように設定するかは、設計者によって定められる。   Next, an allowable range of design parameter values, a first characteristic value that is a characteristic value as an evaluation target of the golf club head 10, and a second characteristic value that is a golf club characteristic value that satisfies a predetermined constraint condition. , The optimum condition to be satisfied by the first characteristic value, and the constraint condition are set (step S503: condition setting step). Note that step S503 may be executed next to step S501. How to set the allowable range of the values of the design parameters, the first characteristic value, the second characteristic value, the optimum condition, and the constraint condition is determined by the designer.

また、以下に説明するように、コンピュータ30は、設計パラメータの値を許容範囲内で繰り返し変更し、変更の度にこの変更によって生成されるゴルフクラブヘッドモデルについて第1、第2の特性値を算出する計算をおこなうが、ステップS503では、この計算回数の上限回数を予め設定しておく。計算回数の上限回数は、一連の計算処理に要する時間がむやみに長くなることを抑制しつつ、得られる設計パラメータが適切なものとなる範囲で適宜設定される。   Further, as will be described below, the computer 30 repeatedly changes the value of the design parameter within an allowable range, and sets the first and second characteristic values for the golf club head model generated by this change every time the change is made. In step S503, an upper limit number of the calculation times is set in advance. The upper limit of the number of calculations is appropriately set within a range in which the obtained design parameters are appropriate while suppressing an unnecessarily long time required for a series of calculation processes.

本実施の形態では、第1の特性値は、フェース面12においてたわみ量が所定量以上となる領域の面積であるフェースたわみ面積である。フェースたわみ面積が大きいほど、スイートエリアを大きく確保する上で有利となる。第1の特性値が満たすべき最適条件は、フェースたわみ面積がなるべく大きな値となることである。   In the present embodiment, the first characteristic value is a face deflection area which is an area of a region where the deflection amount on the face surface 12 is equal to or larger than a predetermined amount. A larger face deflection area is advantageous in securing a larger sweet area. The optimum condition to be satisfied by the first characteristic value is that the face deflection area is as large as possible.

第2の特性値は、フェース部14の重量Wtと、フェース面12の反発係数であるCT値と、フェース面12の1次振動における最大たわみ点と、ゴルフクラブヘッド10の重心位置をフェース面12に垂直に投影した重心点と最大たわみ点との離間距離Lと、である。なお、離間距離Lはフェースの幾何学的な中心点(センター点)と最大たわみ点の距離としても良い。
第2の特性値の制約条件は以下のように例示される。
重量Wt:Wt≦53g
CT値:CT≦257μsec
離間距離L:7.0≦L≦10.0mm
各制約条件を設定した根拠は次の通りである。
重量Wtは設計条件として適宜設定されるものである。
CT値は規定により上限が257μsecに制限されているためである。
離間距離Lは後述するように標準的なスイングをおこなうゴルファが用いた場合にスイートエリアを確保する上で有利な範囲であるためである。
The second characteristic value includes the weight Wt of the face portion 14, the CT value which is the coefficient of restitution of the face surface 12, the maximum deflection point in the primary vibration of the face surface 12, and the gravity center position of the golf club head 10. 12 is a separation distance L between the barycentric point projected perpendicularly to 12 and the maximum deflection point. The separation distance L may be the distance between the geometric center point (center point) of the face and the maximum deflection point.
The constraint condition of the second characteristic value is exemplified as follows.
Weight Wt: Wt ≦ 53g
CT value: CT ≦ 257 μsec
Separation distance L: 7.0 ≦ L ≦ 10.0 mm
The grounds for setting each constraint are as follows.
The weight Wt is appropriately set as a design condition.
This is because the upper limit of the CT value is limited to 257 μsec.
This is because the separation distance L is an advantageous range for securing a sweet area when used by a golfer who performs a standard swing as will be described later.

次に、コンピュータ30は、各領域aに対して設計パラメータを設定する(ステップS504)。設計パラメータは予め定められた許容範囲内で変更して設定される。本実施の形態では、肉厚値の許容範囲は1.5〜6mmである。   Next, the computer 30 sets design parameters for each region a (step S504). The design parameter is changed and set within a predetermined allowable range. In the present embodiment, the allowable range of the wall thickness value is 1.5 to 6 mm.

次に、コンピュータ30は、設計パラメータの値が設定されたゴルフクラブヘッドモデルについて第1、第2の特性値の演算をおこなう3つの処理を並行しておこなう(ステップS505〜S510)。すなわち、コンピュータ30が固有値解析を実行することにより、フェース面12のたわみに関する第1の特性値、第2の特性値を算出する(ステップS505,S507)。フェース面12のたわみに関する第1の特性値は後述するフェースたわみ面積である。フェース面12のたわみに関する第2の特性値は離間距離Lである。   Next, the computer 30 performs in parallel three processes for calculating the first and second characteristic values for the golf club head model in which the design parameter values are set (steps S505 to S510). That is, the computer 30 executes the eigenvalue analysis to calculate the first characteristic value and the second characteristic value related to the deflection of the face surface 12 (steps S505 and S507). The first characteristic value related to the deflection of the face surface 12 is a face deflection area described later. The second characteristic value regarding the deflection of the face surface 12 is the separation distance L.

また、コンピュータ30は、ヘッドと質量体とのインパクト解析(衝突解析)を実行することにより、ヘッド反発に関する第2の特性値を算出する(ステップS506,S508)。ヘッド反発に関する第2の特性値は反発係数であるCT値である。   In addition, the computer 30 calculates a second characteristic value related to head repulsion by performing impact analysis (collision analysis) between the head and the mass body (steps S506 and S508). The second characteristic value relating to the head rebound is a CT value which is a restitution coefficient.

また、コンピュータ30は、各領域aに設定された肉厚値と、各領域の面積と、フェース部14を構成する材料の比重とに基づいて計算を行い、第2の特性値としてのフェース部14の重量Wtを算出する(ステップS509,S510)。このような計算は、例えば、コンピュータ30が表計算ソフトを実行することでなされる。本実施の形態では、ステップS505〜S510が、有限要素モデルを使用して特性値を算出する特性値算出ステップに相当する。   In addition, the computer 30 performs calculation based on the thickness value set in each region a, the area of each region, and the specific gravity of the material constituting the face portion 14, and the face portion as the second characteristic value is calculated. A weight Wt of 14 is calculated (steps S509 and S510). Such calculation is performed, for example, by the computer 30 executing spreadsheet software. In the present embodiment, steps S505 to S510 correspond to a characteristic value calculation step for calculating characteristic values using a finite element model.

次に、コンピュータ30は、計算回数(3つの処理の実行回数)が前記の上限回数に達したか否かを判定する(ステップS511)。計算回数が上限回数に達していなければ(ステップS511:No)、ステップS504に戻り、設計パラメータを予め定められた許容範囲内で変更して設定し、同様の処理を繰り返しておこなう。   Next, the computer 30 determines whether or not the number of calculations (the number of executions of the three processes) has reached the upper limit number (step S511). If the number of calculations has not reached the upper limit number (step S511: No), the process returns to step S504, the design parameter is changed and set within a predetermined allowable range, and the same processing is repeated.

本実施の形態では、ステップS504〜S511が、ゴルフクラブヘッドモデルに与える設計パラメータの値を許容範囲内で繰り返し変更し、変更の度にこの変更によって生成される有限要素モデルについて特性値算出ステップを実行する繰り返しステップに相当する。
なお、ステップS504〜S511の処理を繰り返して実行する際における設計パラメータを変更する方法として、初期値に依存しないランダムサンプリングによる大域的な最適解探索を用いることができ、例えば、焼きなまし法(SA)や遺伝的アルゴリズム(GA)の従来公知の様々な手法が採用可能である。
In the present embodiment, steps S504 to S511 repeatedly change the value of the design parameter given to the golf club head model within an allowable range, and perform a characteristic value calculation step for the finite element model generated by this change every time the change is made. This corresponds to the repeated step to be executed.
Note that, as a method for changing the design parameters when the processes in steps S504 to S511 are repeatedly executed, a global optimum solution search based on random sampling independent of the initial value can be used. For example, the annealing method (SA) Various conventionally known techniques of genetic algorithm (GA) can be adopted.

ステップS511で計算回数が前記の上限回数に達していれば(ステップS511:Yes)、コンピュータ30は、それまでに得られた特性値、すなわち、第1の特性値としてのフェースたわみ面積と、第2の特性値としての重量Wt、CT値、最大たわみ点、離間距離Lとを出力する(ステップS512)。   If the number of calculations reaches the above upper limit number in step S511 (step S511: Yes), the computer 30 calculates the characteristic value obtained so far, that is, the face deflection area as the first characteristic value, and the first characteristic value. The weight Wt, the CT value, the maximum deflection point, and the separation distance L as the characteristic values of 2 are output (step S512).

そして、第1の特性値が最適条件を満たし、かつ、第2の特性値が制約条件を満たす設計パラメータが存在するか否かを判定する(ステップS513)。判定結果が肯定であれば(ステップS513:Yes)、コンピュータ30は、第1の特性値が最適条件を満たし、かつ、第2の特性値が制約条件を満たす設計パラメータを設計案(最適化モデル)として出力する(ステップS514)。   Then, it is determined whether or not there is a design parameter in which the first characteristic value satisfies the optimum condition and the second characteristic value satisfies the constraint condition (step S513). If the determination result is affirmative (step S513: Yes), the computer 30 selects a design parameter (optimization model) in which the first characteristic value satisfies the optimal condition and the second characteristic value satisfies the constraint condition. ) (Step S514).

一方、ステップS513の判定結果が否定ならば(ステップS513:No)、コンピュータ30は、ステップS503で設定した最適条件、制約条件について見直しを行い最適条件、制約条件の一方あるいは双方を変更し、再度同様の処理を実行する。ステップS512,S513の処理は、例えば、コンピュータ30が表計算ソフトを実行することによってなされる。   On the other hand, if the determination result in step S513 is negative (step S513: No), the computer 30 reviews the optimum conditions and constraint conditions set in step S503, changes one or both of the optimum conditions and constraint conditions, and again A similar process is executed. The processing in steps S512 and S513 is performed, for example, by the computer 30 executing spreadsheet software.

本実施の形態では、ステップS513,S514が、繰り返しステップによって求められた特性値が最適条件を満たすときの設計パラメータの値を最適化された設計パラメータの値として求める最適化ステップに相当する。本実施の形態では、フェース面12が187個の領域aに分割されているため、設計パラメータである肉厚値も各領域aに設定され、したがって、合計187個の肉厚値が得られることになる。   In the present embodiment, steps S513 and S514 correspond to the optimization step of obtaining the design parameter value when the characteristic value obtained in the repetition step satisfies the optimum condition as the optimized design parameter value. In the present embodiment, since the face surface 12 is divided into 187 areas a, the wall thickness value, which is a design parameter, is also set in each area a. Therefore, a total of 187 wall thickness values can be obtained. become.

また、一般的に、最適化モデル生成ステップにおいては、複数の最適化モデルが得られる。以後、特に断らない限り、得られた複数の最適化モデルのそれぞれに対して、各ステップの処理がおこなわれる。   In general, a plurality of optimization models are obtained in the optimization model generation step. Thereafter, unless otherwise specified, each step is processed for each of the obtained optimization models.

(画像データ生成ステップ)
画像データ生成ステップでは、最適化モデル生成ステップで生成された最適化モデルの設計パラメータを画素階調に変換し、所定画素数の画像データを生成する。より詳細には、最適化モデルに所定領域(たとえば1mm四方など)を1つの画素(ピクセル)とし、それぞれの領域aに設定された設計パラメータ(肉厚値)を画素階調に変換する。1つの画素に対応させる領域の大きさは任意である。
(Image data generation step)
In the image data generation step, the design parameters of the optimization model generated in the optimization model generation step are converted into pixel gradations, and image data having a predetermined number of pixels is generated. More specifically, a predetermined region (for example, 1 mm square) is set as one pixel (pixel) in the optimization model, and a design parameter (thickness value) set in each region a is converted into a pixel gradation. The size of the area corresponding to one pixel is arbitrary.

(平均化ステップ)
図7は、平均化ステップにおける処理の概要を示す説明図である。平均化ステップでは、画像データ中の各画素において、周囲の画素との間で画素階調の平均化処理をおこなう。具体的には、処理対象の画素を画素Pとする場合、対象画素Pを中心として半径Rの円内にある画素群Qにおける画素階調の平均値をとり(平均化処理)、この平均画素階調を対象画素Pの画素階調に置き換える。この処理を画像データ内の全ての画素を対象としておこなうことによって、平均化画像データを得ることができる。
(Averaging step)
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an outline of processing in the averaging step. In the averaging step, pixel gradation averaging processing is performed between each pixel in the image data and surrounding pixels. Specifically, when the pixel to be processed is the pixel P, an average value of the pixel gradations in the pixel group Q within the circle having the radius R with the target pixel P as the center is taken (averaging process), and this average pixel The gradation is replaced with the pixel gradation of the target pixel P. By performing this process for all the pixels in the image data, averaged image data can be obtained.

半径Rは、例えば3mm≦R≦6.5mm、好ましくは4.75mm程度とする。これは、半径Rが大きすぎると各部の画素階調の情報が失われすぎてしまい、半径Rが小さすぎると段差を平均化しきれないためである。
なお、対象画素P’のように半径Rの円がフェース部の輪郭外にはみ出る場合には、例えば、輪郭内の画素群Q’における画素階調の平均値をとり、この平均画素階調を対象画素P’の画素階調に置き換える。
The radius R is, for example, 3 mm ≦ R ≦ 6.5 mm, preferably about 4.75 mm. This is because if the radius R is too large, the information of the pixel gradation of each part is lost too much, and if the radius R is too small, the steps cannot be averaged.
When the circle with the radius R protrudes outside the outline of the face portion as in the target pixel P ′, for example, an average value of the pixel gradations in the pixel group Q ′ in the outline is taken, and this average pixel gradation is calculated. The pixel gradation of the target pixel P ′ is replaced.

図8は、平均化ステップの前後の画像データを示す説明図である。図8(a)は画像データ生成ステップによって得られたオリジナルの画像データ、図8(b)は半径R=0.79mmとして平均化処理をおこなって得られた画像データ、図8(c)は半径R=3.18mmとして平均化処理をおこなって得られた画像データである。図8(a)と図8(b)とを比較すると、平均化処理によって画素階調の変化率、すなわちフェース部における段差が小さくなっていることがわかる。さらに、図8(b)と図8(c)とを比較すると、半径Rが大きいほど、すなわち平均化処理の対象とする画素が多いほど、画素階調の変化率(フェース部における段差)が小さくなだらかになっていることがわかる。   FIG. 8 is an explanatory diagram showing image data before and after the averaging step. 8A is the original image data obtained by the image data generation step, FIG. 8B is the image data obtained by performing the averaging process with the radius R = 0.79 mm, and FIG. This is image data obtained by performing an averaging process with a radius R = 3.18 mm. Comparing FIG. 8A and FIG. 8B, it can be seen that the change rate of the pixel gradation, that is, the step in the face portion is reduced by the averaging process. Further, comparing FIG. 8B and FIG. 8C, the change rate of the pixel gradation (step difference in the face portion) increases as the radius R increases, that is, as the number of pixels to be averaged increases. You can see that it is small and gentle.

なお、平均化処理の対象とする周辺画素の決め方は任意である。すなわち、図7では、半径Rの円内に含まれる画素を平均化処理の対象としたが、例えば、対象画素を中心とする矩形領域に含まれる画素を平均化処理の対象としたりしてもよい。   Note that the method of determining the peripheral pixels to be subjected to the averaging process is arbitrary. That is, in FIG. 7, pixels included in a circle having a radius R are targeted for averaging processing. However, for example, pixels included in a rectangular area centered on the target pixel may be targeted for averaging processing. Good.

また、平均化処理における平均画素階調の決め方は、従来公知の様々な平均化方法を用いることができる。例えば、上述したように、領域内の画素階調の平均値によって対象画素の画素階調を置き換える平均法の他、領域内の画素階調を昇順(または降順)で並び変えたときの中間値によって対象画素の画素階調を置き換えるメディアン法(中間値法)、ガウス関数を基にしたフィルタによって領域内の画素階調を平均化するガウシアン法などを用いることができる。   In addition, various known averaging methods can be used to determine the average pixel gradation in the averaging process. For example, as described above, in addition to the average method of replacing the pixel gradation of the target pixel with the average value of the pixel gradation in the area, the intermediate value when the pixel gradation in the area is rearranged in ascending order (or descending order) For example, a median method (intermediate value method) that replaces the pixel gradation of the target pixel and a Gaussian method that averages the pixel gradation in the region by a filter based on a Gaussian function can be used.

(平均化モデル生成ステップ)
平均化モデル生成ステップでは、平均化処理された画像データの画素階調を設計パラメータに再変換して、平均化モデルを生成する。より詳細には、平均化処理された画像データの画素階調をゴルフクラブヘッドの肉厚値に再変換し、平均化モデルを生成する。
(Averaged model generation step)
In the averaging model generation step, the pixel gradation of the averaged image data is reconverted into design parameters to generate an average model. More specifically, the pixel gradation of the averaged image data is reconverted into the thickness value of the golf club head to generate an average model.

(リブ設計ステップ)
図9は、リブ設計ステップの処理手順を示すフローチャートである。まず、平均化モデル生成ステップで生成された平均化モデルが入力されると(ステップS901)、複数の平均化モデルのうち、フェースたわみ面積の大きさが上位80%の平均化モデルを抽出する(ステップS902)。フェースたわみ面積の大きさが上位80%の平均化モデルとは、最もフェースたわみ面積が大きい平均化モデルにおけるフェースたわみ面積値を100として、その80%のフェースたわみ面積値を有する平均化モデルである。ステップS902では、例えば図5の特性値算出ステップにおいて算出された各モデルの特性値を参照して上記の抽出をおこなう。
(Rib design step)
FIG. 9 is a flowchart showing the processing procedure of the rib design step. First, when the averaged model generated in the averaged model generating step is input (step S901), an averaged model having a face deflection area size of the top 80% is extracted from a plurality of averaged models ( Step S902). The average model having the largest face deflection area of 80% is an averaging model having the face deflection area value of 100 in the averaging model having the largest face deflection area and having the face deflection area value of 80%. . In step S902, for example, the above extraction is performed with reference to the characteristic value of each model calculated in the characteristic value calculating step of FIG.

次に、複数の平均化モデルにおける設計パラメータの分布、すなわち肉厚値の分布を分類して、リブの形状および位置を決定する(ステップS903:決定ステップ)。本実施の形態にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法では、段差平滑度が大きいので、リブの配置情報を容易に把握することができる。そして、ステップS903で決定した形状および位置のリブを有するゴルフクラブヘッドを再現する有限要素モデルを生成する(ステップS904:有限要素モデル生成ステップ)。   Next, the distribution of design parameters in a plurality of averaging models, that is, the distribution of the wall thickness value is classified to determine the rib shape and position (step S903: determination step). In the golf club head design method according to the present embodiment, since the level difference smoothness is large, it is possible to easily grasp the rib arrangement information. And the finite element model which reproduces the golf club head which has the rib of the shape and position determined at Step S903 is generated (Step S904: Finite element model generation step).

つづいて、ステップS904で生成した有限要素モデルを使用して衝突解析をおこない、特性値を算出して(ステップS905:特性値算出ステップ)、特性値の結果を出力する(ステップS906)。この時算出する特性値は、CT値および反発係数(COR値)である。ここで、反発係数とは、U.S.G.A(全米ゴルフ協会)のCOR測定方法(Procedure for Measuring the Velocity Ratio of a Club Head for Conformance to Rule 4−1e,Revision 2(February8,1999)により測定される値である。反発係数とたわみ量とは正の相関関係にあるため、例えば、たわみ量から反発係数を換算することができる。   Subsequently, collision analysis is performed using the finite element model generated in step S904, a characteristic value is calculated (step S905: characteristic value calculation step), and a result of the characteristic value is output (step S906). The characteristic values calculated at this time are the CT value and the coefficient of restitution (COR value). Here, the coefficient of restitution means U.S. S. G. A (American Golf Association) COR measurement method (Procedure for Measuring the Velocity Ratio of a Club Head for Conformance to Rule 4-1e, Revision 2 (February 8, 1999). Since is in a positive correlation, for example, the coefficient of restitution can be converted from the amount of deflection.

出力された特性値が最適条件を満たす場合(ステップS907:Yes)、コンピュータ30は、特性値が最適条件を満たす設計パラメータを最終設計モデルとして出力する(ステップS908)。一方、出力された特性値が最適条件を満たさない場合(ステップS907:No)、コンピュータ30は、ステップS903で決定したリブの形状および位置ついて見直しを行い、形状および位置の一方あるいは双方を変更し、再度同様の処理を実行する。ステップS907,908の処理は、例えば、コンピュータ30が表計算ソフトを実行することによってなされる。   When the output characteristic value satisfies the optimum condition (step S907: Yes), the computer 30 outputs a design parameter whose characteristic value satisfies the optimum condition as a final design model (step S908). On the other hand, when the output characteristic value does not satisfy the optimum condition (step S907: No), the computer 30 reviews the shape and position of the rib determined in step S903, and changes one or both of the shape and position. The same process is executed again. The processing in steps S907 and 908 is performed, for example, by the computer 30 executing spreadsheet software.

本実施の形態では、ステップS903〜907が、有限要素モデルにおける設計パラメータの値を許容範囲内で繰り返し変更し、変更の度にこの変更によって生成される有限要素モデルについて特性値算出ステップを実行する繰り返しステップに対応する。また、本実施の形態では、ステップS907,S908が、繰り返しステップによって求められた特性値が最適条件を満たすときの設計パラメータの値を最適化された設計パラメータの値として求める最適化ステップに相当する。
以上のような処理で得られた最終設計モデルを用いることによって、性能と生産効率とを両立したゴルフクラブヘッドを得ることができる。
In the present embodiment, steps S903 to 907 repeatedly change the design parameter value in the finite element model within an allowable range, and execute the characteristic value calculation step for the finite element model generated by this change every time the change is made. Corresponds to repeated steps. Further, in the present embodiment, steps S907 and S908 correspond to the optimization step of obtaining the design parameter value when the characteristic value obtained by the repetition step satisfies the optimum condition as the optimized design parameter value. .
By using the final design model obtained by the above processing, a golf club head having both performance and production efficiency can be obtained.

図10は、本実施の形態にかかる設計方法で得られたゴルフクラブヘッドのフェースたわみ面積の比較例を示すグラフである。図10には、本実施の形態にかかる設計方法を用いて設計されたゴルフクラブヘッドのフェースたわみ面積(実施例)、従来技術にかかる方法、すなわち有限要素モデルによる最適化計算結果を用いてリブを作成したゴルフクラブヘッドのフェースたわみ面積(比較例1)、最適化計算をおこなわず均一肉厚としたゴルフクラブヘッドのフェースたわみ面積(比較例2)がそれぞれ示されている。   FIG. 10 is a graph showing a comparative example of the face deflection area of the golf club head obtained by the design method according to the present embodiment. FIG. 10 shows a face deflection area (example) of a golf club head designed by using the design method according to the present embodiment, a rib according to a method according to the prior art, that is, an optimization calculation result by a finite element model. 2 shows the face deflection area of the golf club head (Comparative Example 1) and the face deflection area (Comparative Example 2) of the golf club head having a uniform thickness without performing the optimization calculation.

本実施の形態にかかる設計方法を用いて設計されたゴルフクラブヘッドのフェースたわみ面積(実施例)は171mm、比較例1は159mm、比較例2は132mmである。本実施の形態にかかる設計方法によれば、いずれの比較例よりもフェースたわみ面積を大きくすることができる。 A golf club head designed using the design method according to the present embodiment has a face deflection area (Example) of 171 mm 2 , Comparative Example 1 of 159 mm 2 , and Comparative Example 2 of 132 mm 2 . According to the design method of the present embodiment, the face deflection area can be made larger than any of the comparative examples.

以上説明したように、実施の形態にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法によれば、最適化処理によって得られた最適化モデルを画像データに変換して平均化処理をおこなうことにより、フェース部表面の凹凸度合いを低減させた上でリブの位置や形状を決定する。これにより、最適化処理によって性能の向上を図りつつ、量産に適した設計データを得ることができる。
また、実施の形態にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法によれば、効率的に実用的な設計データを得ることができ、ゴルフクラブヘッドの量産化にスムーズに対応することができる。
As described above, according to the golf club head design method according to the embodiment, the optimization model obtained by the optimization process is converted into image data and the averaging process is performed. The position and shape of the rib are determined after reducing the degree of unevenness. Thereby, design data suitable for mass production can be obtained while improving the performance by the optimization process.
In addition, according to the golf club head design method according to the embodiment, practical design data can be obtained efficiently, and the mass production of golf club heads can be handled smoothly.

また、実施の形態にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法によって設計されたゴルフクラブヘッドは、図10に示すように、従来技術にかかる方法で設計されたゴルフクラブヘッドよりもたわみ面積が大きいので、飛距離の増大を図る上で有利なゴルフクラブヘッドを実現することができる。   Further, as shown in FIG. 10, the golf club head designed by the golf club head designing method according to the embodiment has a larger deflection area than the golf club head designed by the method according to the prior art. A golf club head advantageous in increasing the distance can be realized.

10……ゴルフクラブヘッド、12……フェース面、14……フェース部、30……コンピュータ、P,P’……対象画素、Q,Q’……画素群、R……半径、a……領域。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Golf club head, 12 ... Face surface, 14 ... Face part, 30 ... Computer, P, P '... Target pixel, Q, Q' ... Pixel group, R ... Radius, a ... region.

Claims (10)

ゴルフクラブヘッドを再現する有限要素モデルを生成し、前記有限要素モデルにおける設計パラメータを変化させて前記有限要素モデルの挙動を解析し、その解析結果から設計パラメータ毎に所定の特性値を算出し、前記特性値が最適となるような前記設計パラメータを有する最適化モデルを生成する最適化モデル生成ステップと、
前記最適化モデルの前記設計パラメータを画素階調に変換し、所定画素数の画像データを生成する画像データ生成ステップと、
前記画像データ中の各画素において、周囲の画素との間で画素階調の平均化処理をおこなう平均化ステップと、
前記平均化処理された画像データの前記画素階調を前記設計パラメータに再変換して、平均化モデルを生成する平均化有限要素モデル生成ステップと、
前記平均化モデルを用いて前記ゴルフクラブヘッドのリブを設計するリブ設計ステップと、
を含んだことを特徴とするゴルフクラブヘッドの設計方法。
Generate a finite element model that reproduces the golf club head, analyze the behavior of the finite element model by changing the design parameter in the finite element model, calculate a predetermined characteristic value for each design parameter from the analysis result, An optimization model generation step of generating an optimization model having the design parameters such that the characteristic value is optimal;
An image data generation step of converting the design parameters of the optimization model into pixel gradations and generating image data of a predetermined number of pixels;
In each pixel in the image data, an averaging step for averaging pixel gradations with surrounding pixels;
An averaged finite element model generating step of reconverting the pixel gradation of the averaged image data into the design parameter to generate an averaged model;
A rib design step of designing a rib of the golf club head using the averaged model;
A method of designing a golf club head, comprising:
前記最適化モデル生成ステップは、
前記設計パラメータの許容範囲と前記特性値の最適条件とを設定する条件設定ステップと、
前記設計パラメータを変数として前記ゴルフクラブヘッドを再現する前記有限要素モデルを生成する有限要素モデル生成ステップと、
前記有限要素モデルを使用して前記特性値を算出する特性値算出ステップと、
前記有限要素モデルにおける前記設計パラメータの値を前記許容範囲内で繰り返し変更し、変更の度にこの変更によって生成される前記有限要素モデルについて前記特性値算出ステップを実行する繰り返しステップと、
前記繰り返しステップで算出された前記特性値が前記最適条件を満たすときの前記設計パラメータの値を最適化された設計パラメータの値として求める最適化ステップと、
を含んだことを特徴とする請求項1に記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
The optimization model generation step includes:
A condition setting step for setting an allowable range of the design parameter and an optimum condition of the characteristic value;
A finite element model generating step for generating the finite element model for reproducing the golf club head with the design parameter as a variable;
A characteristic value calculating step of calculating the characteristic value using the finite element model;
Repetitively changing the value of the design parameter in the finite element model within the allowable range, and executing the characteristic value calculating step for the finite element model generated by the change every time the change is made;
An optimization step for obtaining the value of the design parameter as the value of the optimized design parameter when the characteristic value calculated in the repetition step satisfies the optimal condition;
The golf club head design method according to claim 1, comprising:
前記最適化モデル生成ステップでは、前記有限要素モデルを用いて固有値解析または衝突解析の少なくともいずれかを行って前記特性値を算出することを特徴とする請求項1または2に記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。   3. The golf club head according to claim 1, wherein in the optimization model generation step, the characteristic value is calculated by performing at least one of eigenvalue analysis or collision analysis using the finite element model. Design method. 前記特性値は、前記ゴルフヘッドのフェース面においてたわみ量が所定量以上となる領域の面積であるフェースたわみ面積と、前記フェース面の1次振動における最大たわみ点と、前記ゴルフヘッドの重心位置を前記フェース面に垂直に投影した重心点と前記最大たわみ点との間の離間距離と、前記ゴルフヘッドの反発係数と、前記ゴルフヘッドの重量と、のうち少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。   The characteristic value includes a face deflection area which is an area of a region where the deflection amount on the face surface of the golf head is a predetermined amount or more, a maximum deflection point in primary vibration of the face surface, and a gravity center position of the golf head. It includes at least one of a separation distance between a center of gravity point projected perpendicularly to the face surface and the maximum deflection point, a coefficient of restitution of the golf head, and a weight of the golf head. The method for designing a golf club head according to claim 1. 前記リブ設計ステップは、
前記平均化モデルにおける前記設計パラメータの分布に基づいて前記リブの形状および位置を決定する決定ステップと、
前記形状および位置のリブを有する前記ゴルフクラブヘッドを再現する有限要素モデルを生成する有限要素モデル生成ステップと、
前記有限要素モデルを使用して前記特性値を算出する特性値算出ステップと、
前記有限要素モデルにおける前記設計パラメータの値を前記許容範囲内で繰り返し変更し、変更の度にこの変更によって生成される前記有限要素モデルについて前記特性値算出ステップを実行する繰り返しステップと、
前記繰り返しステップで算出された前記特性値が前記最適条件を満たすときの前記設計パラメータの値を最適化された設計パラメータの値として求める最適化ステップと、
を含んだことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
The rib design step includes:
A determining step for determining the shape and position of the rib based on the distribution of the design parameters in the averaging model;
A finite element model generating step for generating a finite element model that reproduces the golf club head having ribs of the shape and position;
A characteristic value calculating step of calculating the characteristic value using the finite element model;
Repetitively changing the value of the design parameter in the finite element model within the allowable range, and executing the characteristic value calculating step for the finite element model generated by the change every time the change is made;
An optimization step for obtaining the value of the design parameter as the value of the optimized design parameter when the characteristic value calculated in the repetition step satisfies the optimal condition;
The golf club head design method according to claim 1, further comprising:
前記最適化モデル生成ステップでは、複数の前記最適化モデルを生成し、
前記画像データ生成ステップでは、複数の前記最適化モデルにそれぞれ対応する複数の前記画像データを生成し、
前記平均化ステップでは、複数の前記画像データのそれぞれに対して平均化処理をおこない、
前記平均化有限要素モデル生成ステップでは、前記平均化処理された複数の前記画像データにそれぞれ対応する複数の前記平均化モデルを生成し、
前記リブ設計ステップでは、複数の前記平均化モデルのうち、前記フェースたわみ面積の大きさが上位80%の前記平均化モデルのみを用いて前記ゴルフクラブヘッドのリブを設計することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
In the optimization model generation step, a plurality of the optimization models are generated,
In the image data generation step, a plurality of the image data respectively corresponding to the plurality of optimization models are generated,
In the averaging step, an averaging process is performed for each of the plurality of image data,
In the averaged finite element model generation step, a plurality of the averaged models respectively corresponding to the plurality of the averaged image data are generated,
In the rib designing step, the rib of the golf club head is designed by using only the averaging model having the largest 80% of the face deflection area among the plurality of averaging models. Item 6. A golf club head design method according to any one of Items 1 to 5.
前記平均化ステップでは、前記画像データ中の各画素において、対象画素を中心として半径Rの円内にある画素における前記画素階調の平均値を当該対象画素の前記画素階調とすることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。   In the averaging step, in each pixel in the image data, an average value of the pixel gradations of pixels within a circle having a radius R centering on the target pixel is set as the pixel gradation of the target pixel. A method for designing a golf club head according to any one of claims 1 to 6. 前記半径Rを3mm≦R≦6.5mmとしたことを特徴とする請求項7に記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。   The golf club head design method according to claim 7, wherein the radius R is 3 mm ≦ R ≦ 6.5 mm. 前記設計パラメータは、前記ゴルフヘッドのフェース部の肉厚値であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。   9. The golf club head design method according to claim 1, wherein the design parameter is a thickness value of a face portion of the golf head. 請求項1〜9のいずれか一つに記載のゴルフクラブヘッドの設計方法を用いて設計されたゴルフヘッド。   A golf head designed using the golf club head design method according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016119087A (en) * 2014-12-18 2016-06-30 大連理工大学Dalian University of Technology Reliability optimization method of plate and shell structure with reinforcement rib in consideration of pluralistic uncertainty
CN109697300A (en) * 2017-10-20 2019-04-30 东方学校财团法人东方设计大学 Glof club head automatic modeling system and method

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