JP3031833B2 - シャフトの質量分布の測定方法及び測定装置 - Google Patents
シャフトの質量分布の測定方法及び測定装置Info
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Description
方向及び(又は)周方向の質量分布を測定する装置に関
する。
質の評価については旧くから、キックポイント、ベント
値、硬さ等の各種の評価値が提案されている。さらに本
出願人は、新しい評価値としてシャフトのチップ側に荷
重を与えて変形させたとき、該荷重点における接線が中
立軸と交わる点迄の距離λ(特願平4−42905号、
特開平5−35374号)、及び同じくシャフトのチッ
プ側に荷重を与えて変形させたときのシャフトの曲率分
布1/ρ(同4−257982号、同6−105934
号)を提案した。これらの新しい評価値は、シャフトの
性質をより詳細に評価するのに役立ち、シャフトをゴル
ファーの個性に合わせて設計製造する一助となりつつあ
る。
トの質量分布を非破壊で測定できる方法及び装置を提案
し、より多面的なシャフトの評価を可能とすることを目
的とする。
方向のそれとに分けることができる。軸方向の質量分布
が分かると、シャフトの任意の点に関する慣性モーメン
トを計算で求めることが可能になる。さらに、シャフト
の質量分布が分かれば、シャフトにヘッドやグリップを
付けたクラブとしての慣性モーメントの計算も容易にで
きる。慣性モーメントの測定は、シャフトを任意点を中
心に揺動自在に保持すれば、理論上は、測定可能であ
り、そのような測定器も市販されているが、この測定器
の最大の問題点は、揺動自在に支持する点の摩擦抵抗が
測定誤差になることである。
測定できると、製造時の偏肉やボイド(気泡)の存在、
異物の混入等を非破壊で知ることができる。
トの長さ方向の質量分布を測定する態様においては、被
測定シャフトに、長さ方向に分割された多数の分割測定
エリアを設定し、この分割測定エリア毎に、その径方向
の一側部から同一線量のβ線を照射し、他側部におい
て、各分割測定エリアの被測定シャフトを透過したこの
β線の透過線量を測定し、各分割測定エリア毎に、その
直径を測定し、この各分割測定エリア毎のβ線の透過線
量データ及び直径データを用いて、被測定シャフトの長
さ方向の相対質量分布を求めることを特徴としている。
に、被測定シャフトの方向を異ならせて複数回測定さ
れ、各分割測定エリア毎にその平均値をβ線の透過線量
とすることが好ましい。
フトの長さ方向の質量分布を測定する態様においては、
中空の被測定シャフトの中空部内に、β線を感知するセ
ンサを配置し、この被測定中空シャフトの径方向の一側
部から同一線量のβ線を照射し、β線感知センサで感知
される、被測定中空シャフトを透過したこのβ線の透過
線量を測定するとともに、この測定を、被測定中空シャ
フトをβ線源に対して相対的にその軸線を中心に回転さ
せて、複数回行ない、このβ線量の相対的な大小によっ
て、被測定中空シャフトの径方向の相対質量分布を求め
ることを特徴としている。
さらに、被測定中空シャフトに長さ方向に分割された多
数の分割測定エリアを設定し、各測定エリア毎に、複数
回のβ線量の測定を行なっても勿論よい。
分布を測定する態様においては、被測定シャフトを保持
するシャフト保持部;この被測定シャフトに沿って相対
的に移動可能な昇降測定ユニット;この昇降測定ユニッ
トを被測定シャフトに沿って相対的に所定距離ずつ移動
させる駆動手段;この昇降測定ユニットに設けられ、上
記被測定シャフトの一側部と他側部に位置するβ線源と
β線検出器;昇降測定ユニットに設けられた、上記被測
定シャフトの直径を測定する直径測定手段;駆動手段に
より昇降測定ユニットを被測定シャフトに沿って相対的
に移動させ、各移動位置において、該β線検出器による
β線量データと、直径測定手段による被測定シャフトの
直径データとを求める測定実行手段;及び、これらのβ
線量データ群と直径データ群を用いて被測定シャフトの
長さ方向の相対質量分布を求める演算手段;を備えたこ
とを特徴としている。直径測定手段は、例えば、被測定
シャフトの一側部と他側部に位置する、レーザ投光器と
受光器から構成することができる。
に支持された被測定シャフトをその軸線を中心に所定角
度ずつ回転させるシャフト回転機構を設け、少なくとも
β線量データは、同一の被測定シャフトの軸方向位置に
おいて、該被測定シャフトを回転させて複数回測定可能
とすることが好ましい。
量分布を測定する態様においては、中空の被測定シャフ
トを保持するシャフト保持部;この被測定中空シャフト
の中空部内に該シャフトに沿わせて配置された、β線を
感知するセンサ;シャフト保持部に保持される被測定中
空シャフトの一側部に、該シャフトに沿って昇降可能に
保持されたβ線源;β線感知センサが感知したβ線を検
出するβ線検出器;シャフト保持部に保持された被測定
中空シャフトと上記β線源とを、被測定シャフトの軸線
回りに相対的に所定角度ずつ回転させるシャフト回転機
構;及び、シャフト回転機構によって相対回転させる被
測定中空シャフトとβ線源との各角度位置において、β
線検出器によって検出されたβ線量データを用いて、被
測定中空シャフトの周方向の相対質量分布を求める演算
手段;を備えたことを特徴としている。
定中空シャフトの長さ方向に相対的に所定距離ずつ移動
させる駆動手段を設け、β線源の各相対移動位置におい
て、被測定中空シャフトの周方向の相対質量分布をさら
に求められるようにすることができる。
の実施例を説明する。図1ないし図4は、中空の被測定
シャフト10の長手方向の相対質量分布を測定する装置
の実施例を示す。この実施例の被測定シャフト10は、
長手方向の径及び肉厚が徐々に変化する中空のゴルフク
ラブシャフトである。
の軸を持つ回転支軸13が回転自在に支持され、上部基
台14には、この回転支軸13と同軸の昇降支軸15が
回転及び昇降自在に支持されている。昇降支軸15は、
操作ノブ16を回動させると、上下に昇降するもので、
この昇降支軸15と回転支軸13の間に、中空シャフト
10が支持される。回転支軸13は、シャフト回転機構
17に接続されていて、このシャフト回転機構17を介
して回転支軸13に回転を与えると、回転支軸13と昇
降支軸15の間に支持されている中空シャフト10が回
転する。中空シャフト10の回転角は、シャフト回転機
構17の駆動系に設けたエンコーダにより検出される。
0が回転自在に支持されており、この送りねじ20と平
行にガイドレール21が設けられている。昇降測定ユニ
ット30は、この送りねじ20に螺合する雌ねじ20a
(図4)とガイドレール21と係合するスライダ21a
(同)を備えていて、ガイドレール21を回転駆動する
と昇降測定ユニット30が中空シャフト10に沿って昇
降する。昇降測定ユニット30の昇降位置(中空シャフ
ト10に対する位置)は、送りねじ20の駆動系に設け
られたエンコーダによって検出される。
に、シャフト挿入開口31を有し、このシャフト挿入開
口31は、軸32aを中心に開閉可能な蓋体32によっ
て開閉可能である。この蓋体32には、受光面積を決め
るスリット33aとともにβ線源33が設けられてお
り、ユニット30には、蓋体32を閉じた状態でこのβ
線源33と対向するβ線検出器34が設けられている。
昇降測定ユニット30には、さらに、このβ線源33と
β線検出器34と直交する位置関係で、レーザ投光器3
5と受光器36が設けられている。β線源33は一定線
量のβ線を放射するもので、β線源33を出て中空シャ
フト10を透過したβ線はβ線検出器34に入射し、一
方、レーザ投光器35を出て中空シャフト10で遮られ
たレーザ光は受光器36で受光される。β線検出器34
の前には、受光側のスリット34aが設けられている。
核から放射される高速度の電子である。β線は、低密度
の物質程、よく透過するという性質があり、一定時間の
透過量をカウントすることにより、その物質(部分)の
相対密度を検出することができる。β線を検出するため
の検出器は、種々知られているが、この実施例ではプラ
スチックシンチレータを使用したシンチレーションカウ
ンタを用いた。シンチレーション(現象)とは、特定の
物質が持つ、放射線が当ると微弱な蛍光を発する性質
(現象)をいい、β線の検出効率が高い。シンチレーシ
ョンカウンタは、シンチレーション現象による微弱な蛍
光を光電子倍増管(電子管)で数百万倍に増幅すると同
時に、電気信号(パルス信号)に変換する検出器であ
る。
8及び波高弁別波形成形器39を経てマイクロコンピュ
ータ40に入力され、受光器36からの出力信号は、A
/Dコンバータ41を経てマイクロコンピュータ40に
入力される。受光器36は、ラインセンサからなるもの
で、レーザ投光器35から出力され中空シャフト10で
遮られたレーザ光が入射する。よってその受光画素群の
情報から中空シャフト10の直径を検出することができ
る。マイクロコンピュータ40はさらに、パーソナルコ
ンピュータ42、モニタ画面43、キーボード44に接
続されている。
支軸15の間に中空シャフト10を保持し、昇降測定ユ
ニット30を中空シャフト10の上下の一端部、例えば
上端部から、所定距離ずつ移動させ、各移動位置におい
て、測定を行なう。中空シャフト10を回動させるの
は、昇降測定ユニット30の各移動位置において中空シ
ャフト10の軸回りの方向を異ならせて複数回の測定を
行ない、平均をとって測定値の精度を高めるためであ
る。各移動位置における測定回数は、中空シャフト10
の断面真円度、偏肉等の状態、測定目的等に応じて定め
る。
(照射高さh)は、スリット33aによって定められ
る。スリット33aを透過したβ線は中空シャフト10
を透過し、スリット34aを経てβ線検出器34に向か
う。スリット34aは、散乱線等がβ線検出器34に入
射するのを防ぎ、β線だけをβ線検出器34に入射させ
て透過量の検出誤差をなくすために用いられる。β線検
出器34に入射したβ線は、その入射線量に応じた数の
パルス信号に変換され、このパルス信号は、増幅器3
8、波高弁別波形成形器39を経て、有効信号のみが成
形されてマイクロコンピュータ40に入力される。
シャフト10で遮られたレーザ光は、受光器36に入射
する。受光器36の出力アナログ信号は、中空シャフト
10の直径に対応するもので、A/Dコンバータ41に
よってデジタル信号に変換された後、マイクロコンピュ
ータ40に入力される。
により演算され、β線が照射された高さh部分(分割測
定エリア)の相対質量(重量)が求められる。β線の透
過量は次式で与えられる。 I/I0 =e-C・p・x 但し、 I:透過物体(シャフト10)がないとき、特定時間内
のβ線の線量率(cps(カウント/秒)) I0 :透過物体を透過した後の同特定時間内の線量率
(cps) C:質量吸収係数(cm2 /g) p:密度(g/cm3 ) x:透過物体の厚さ(cm)
けないときのβ線量として予め測定しておく。Iは、β
線検出器34の出力から求まり、D、Lは、受光器36
の出力から求まる。
ていない。つまり、厚さxを測定する必要はない。この
式において、ln(I/I0 )は、β線透過量により
求まり、hは一定である。また、Lはレーザ投光器35
と受光器36によって測定される中空シャフト10の直
径Dから求まる。Cは、中空シャフト10の材質が一定
であると仮定すれば、一定である。
つ移動させて以上の測定を中空シャフト10の全長に渡
って繰り返すことにより、中空シャフト10の相対質量
分布を測定することができる。さらに、中空シャフト1
0の全体重量を予め測定し、この相対質量分布に基づ
き、各分割測定エリアに総重量を比例配分すれば、分割
測定エリア毎の質量(重量)を知ることができる。な
お、β線の受光高さhは、スリット33a、34aの高
さを変えることにより変えることができる。分割測定エ
リアをより細かく設定するには、この照射高さhを小さ
くし、それに応じて移動ステップ量を変化させればよ
い。
部を示す。この例では、簡単のため、各分割測定エリア
での測定は、一度だけ行なった。中空シャフト10を回
転させて異なる角度位置で複数回測定を行なう場合に
は、透過β線のカウント数値、及び直径の測定値を平均
すればよい。この測定例では、hは20mmである。ま
た、距離(mm)は、高さhの中心位置を示す。各分割
測定エリアでの測定時間は20秒、シャフト総重量は9
6.0gである。
グラフである。この例では、簡単のため、各分割測定エ
リアでの測定は、一度だけ行なった。このデータ及びグ
ラフによると、先端部にカウント数の少ない部分、つま
り相対密度の高い部分が認められる。これは、中空の中
空シャフト10の先端部には、補強用のロッドが挿入さ
れていることによる。図6は、この相対質量分布と、予
め測定した中空シャフト10の全体重量を用いて、各分
割測定エリアに総重量を比例配分した相対質量分布曲線
を示している。
中空シャフト10の質量分布を測定することができる。
このようにして得られた質量分布曲線からは、その中空
シャフト10の重心位置、重心回りの慣性モーメント、
任意点回りの慣性モーメント等を計算によって求めるこ
とができる。
任意の部分で任意の長さに切断したときのこれらの値
も、同様に計算によって求めることができる。すなわ
ち、1本の中空シャフト10の全体の質量分布曲線が求
まっているとき、その任意部分を取り出した質量分布曲
線を描くことは、コンピュータ演算によって簡単に行な
うことができる。つまり、切り出した部分の質量分布曲
線から、その重量と質量分布を新たに求めればよい。実
際にゴルフクラブとするときには、中空シャフト10を
適当な長さに切断することが不可欠であり、本発明によ
れば、重量分布が分かっている中空シャフト10の任意
部分を取り出した所定長さの切出シャフトについて、計
算により、その質量分布を知ることができるのである。
中空シャフト10の重心SG の位置は、図6の質量分布
曲線において、左右の面積が等しくなる点である。この
重心回りの慣性モーメントISGは、分割エリアの中心と
重心との距離にその分割エリアの重量を掛けた値の積分
値として求めることができる。また、図7に示すよう
に、重心SG から距離dだけ離れた任意点に関する慣性
モーメントISOは、 ISO=ISG+M・d2 (Mは中空シャフト10の総重
量) で求められる。このISOの値が大きいと、中空シャフト
10は動き難いが動き始めると止まりにくく、小さい
と、動き易く止まり易いことを示している。
けるべきヘッド、グリップ、接着剤、テープ等の重量と
位置を考慮すれば、クラブとしてのこれらの値も簡単に
計算することができる。図8は、クラブとしての慣性モ
ーメントICGを求める際に考慮すべき要素の重心位置の
例を示している。但し、 CG :クラブ重心 HG :ヘッド重心 FG :フェルール及び接着剤の重心 GG :グリップ重心 TG :グリップ下に巻くテープの重心
長さに切断した後の中空シャフト10の重心位置と重量
に重ね合わせれば、完成したゴルフクラブの任意点回り
の慣性モーメントを演算によって求めることができる。
相対質量分布を測定する装置に適用した実施例である。
この実施例は、図1ないし図4の実施例において、中空
の中空シャフト10内に、β線感知センサ50を挿入
し、このβ線感知センサ50をβ線検出器34に接続し
たものである。β線源33から出力され中空シャフト1
0を透過したβ線は、β線感知センサ50を介してβ線
検出器34でカウントされる。β線感知センサ50は、
光ファイバの一種からなるもので、β線源33から出射
され中空シャフト10の壁面を透過して中心部に達した
β線を外部に漏らすことなく補足してβ線検出器34に
与える。
方向の各分割測定エリアにおいて、中空シャフト10を
所定角度ずつ回転させ、複数回(好ましくは3回以上)
の測定を行なう。図10は、90゜ずつ回転させ4回測
定を行なう場合を模式的に示している。仮に、中空シャ
フト10に偏肉51や、ボイド(気泡)52が存在し、
あるいは密度の異なる異物53が混入していれば、各測
定角度位置におけるβ線のカウント数が異なる。よって
これらの異常を非破壊で検出することができる。より細
かく周方向の分割測定エリアを設定すれば、より詳細な
質量分布、つまり、各種の異常を検出することができ
る。
質量分布を測定する場合だけに適用する場合には、中空
シャフト10の長さ方向へ複数の分割測定エリアを設定
する必要はない。
シャフト10を例示したが、長さ方向の質量分布の測定
に関しては中実のシャフトについても同様に適用でき
る。また本発明は、ゴルフクラブシャフト以外の長尺シ
ャフト、例えば、スキーストック、棒高跳び用のポール
等の解析に用いることが可能である。
非破壊で測定でき、新たなシャフトの評価ができる。
示す模式図である。
る。
図である。
する図である。
き部材とその重心位置の例を示す図である。
定に適用する場合の測定原理を示す模式図である。
を示す模式断面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 被測定シャフトに、長さ方向に分割され
た多数の分割測定エリアを設定し、 この分割測定エリア毎に、その径方向の一側部から同一
線量のβ線を照射し、他側部において、各分割測定エリ
アの被測定シャフトを透過したこのβ線の透過線量を測
定し、 上記各分割測定エリア毎に、その直径を測定し、 この各分割測定エリア毎のβ線の透過線量データ及び直
径データを用いて、被測定シャフトの長さ方向の相対質
量分布を求めることを特徴とするシャフトの質量分布の
測定方法。 - 【請求項2】 請求項1において、β線の透過線量は、
各分割測定エリア毎に、被測定シャフトの方向を異なら
せて複数回測定され、各分割測定エリア毎にその平均値
をβ線の透過線量とするシャフトの質量分布の測定方
法。 - 【請求項3】 中空の被測定シャフトの中空部内に、β
線を感知するセンサを配置し、 この被測定中空シャフトの径方向の一側部から同一線量
のβ線を照射し、上記β線感知センサで感知される、被
測定中空シャフトを透過したこのβ線の透過線量を測定
するとともに、この測定を、被測定中空シャフトをβ線
源に対して相対的にその軸線を中心に回転させて、複数
回行ない、 このβ線量の相対的な大小によって、被測定中空シャフ
トの周方向の相対質量分布を求めることを特徴とするシ
ャフトの質量分布の測定方法。 - 【請求項4】 請求項3において、被測定中空シャフト
に長さ方向に分割された多数の分割測定エリアを設定
し、各測定エリア毎に、上記複数回のβ線量の測定を行
なうシャフトの質量分布の測定方法。 - 【請求項5】 被測定シャフトを保持するシャフト保持
部;この被測定シャフトに沿って相対的に移動可能な昇
降測定ユニット;この昇降測定ユニットを被測定シャフ
トに沿って相対的に所定距離ずつ移動させる駆動手段;
この昇降測定ユニットに設けられ、上記被測定シャフト
の一側部と他側部に位置するβ線源とβ線検出器;上記
昇降測定ユニットに設けられた、上記被測定シャフトの
直径を測定する直径測定手段;上記駆動手段により昇降
測定ユニットを被測定シャフトに沿って相対的に移動さ
せ、各移動位置において、該β線検出器によるβ線量デ
ータと、直径測定手段による被測定シャフトの直径デー
タとを求める測定実行手段;及び、 これらのβ線量データ群と直径データ群を用いて被測定
シャフトの長さ方向の相対質量分布を求める演算手段;
を備えたことを特徴とするシャフトの質量分布の測定装
置。 - 【請求項6】 請求項5において、さらに、シャフト保
持部に支持された被測定シャフトをその軸線を中心に所
定角度ずつ回転させるシャフト回転機構が設けられてお
り、少なくともβ線量データは、同一の被測定シャフト
の軸方向位置において、該被測定シャフトを回転させて
複数回測定可能であるシャフトの質量分布の測定装置。 - 【請求項7】 請求項5または6において、上記直径測
定手段は、被測定シャフトの一側部と他側部に位置す
る、レーザ投光器と受光器からなるシャフトの質量分布
の測定装置。 - 【請求項8】 中空の被測定シャフトを保持するシャフ
ト保持部;この被測定中空シャフトの中空部内に該シャ
フトに沿わせて配置された、β線を感知するセンサ;上
記シャフト保持部に保持される被測定中空シャフトの一
側部に、該シャフトに沿って昇降可能に保持されたβ線
源;上記β線感知センサが感知したβ線を検出するβ線
検出器;上記シャフト保持部に保持された被測定中空シ
ャフトと上記β線源とを、被測定シャフトの軸線回りに
相対的に所定角度ずつ回転させるシャフト回転機構;及
び、 上記シャフト回転機構によって相対回転させる被測定中
空シャフトとβ線源との各角度位置において、β線検出
器によって検出されたβ線量データを用いて、被測定中
空シャフトの周方向の相対質量分布を求める演算手段;
を備えたことを特徴とするシャフトの質量分布の測定装
置。 - 【請求項9】 請求項8において、さらに、β線源を被
測定中空シャフトの長さ方向に相対的に所定距離ずつ移
動させる駆動手段が備えられ、β線源の各相対移動位置
において、被測定中空シャフトの周方向の相対質量分布
が求められるシャフトの質量分布の測定装置。
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