JP3285484B2 - スイングロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、ゴルフゴルフクラブ、野球バッ
ト等の長尺材をスイングするロボットに関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】ゴルフゴルフクラブの性質
や性能の評価には、実際にボールを打ち、ヘッド、シャ
フト、あるいはボールの挙動を観察し、研究することが
不可欠である。このため、既に各種のスイングロボット
が提案されているが、従来品は、初級者のスイング軌
道、上級者のスイング軌道、ダウンブロー、アッパーブ
ロー等の各種のスイング軌道を自由に描かせることは困
難であった。

【０００３】

【発明の目的】本発明は、各種のスイング軌道をより自
由に得ることができるスイングロボットを目的とする。

【０００４】

【発明の概要】本発明のスイングロボットは、上下位置
を調節可能な上下動テーブルと；この上下動テーブル上
に、水平方向の腰軸を中心に、人の腰を中心とする上体
の前後の動きに相当する傾動運動を可能に支持された傾
動ブロックと；この傾動ブロック上に、腰軸と直交する
肩軸を中心に、人の腕の肩を中心とする回転運動に相当
する運動をするように支持された肩軸回転体と；この肩
軸回転体上に、上記肩軸からの偏心位置にある、肩軸と
平行な肘軸を中心に、人の腕の肘から先の回動運動に相
当する運動をするように支持されたアーム体と；このア
ーム体に備えられた、棒状体保持部と；肩軸回転体を肩
軸を中心に回転駆動する肩軸駆動機構と；アーム体を、
肩軸回転体とは独立させて、肘軸を中心に回転駆動する
アーム体駆動機構と；を備えたことを特徴としている。

【０００５】棒状体保持部は、アーム体に対して、該棒
状体保持部に保持される棒状体の軸線を中心に回動可能
に支持し、この棒状体保持部の回動位置を制御するロー
リング制御機構が備えることが好ましい。

【０００６】棒状体保持部は、さらに、アーム体に設け
た肘軸と交わらずに直角に交叉するコック軸を中心に回
動位置調節可能であることが好ましい。この棒状体保持
部のコック調節は、より好ましくはスイング動作中に変
化するように制御するのがよいが、制御の単純化のため
にはスイング動作中は変化しない調節態様としてもよ
い。

【０００７】上下動テーブルを支持した基台は、ボール
テーブルに対する接離運動と、ボールの飛球方向の前後
運動とが可能であることが好ましい。

【０００８】

【発明の実施形態】以下図面について本発明によるスイ
ングロボットの実施形態を説明する。本発明のスイング
ロボットは、図１と図１１に示すように、ボールテーブ
ル１０に対して接離する方向の一対の接離用レール１１
と、この接離用レール１１上に移動自在に支持された接
離テーブル１２を備え、この接離テーブル１２上に接離
用レール１１と直交する飛球方向の一対の飛球方向レー
ル１３が固定されている。ロボット本体２０は、この飛
球方向レール１３上に移動自在に支持されている。一対
の接離用レール１１の一方には、該レールと平行な接離
動用送りねじ軸１４と、その駆動機構１５が備えられて
おり、この接離動用送りねじ軸１４は、接離テーブル１
２に固定した雌ねじ体１６と螺合している。接離テーブ
ル１２上には、飛球方向レール１３と平行な送りねじ軸
１７と、その駆動機構１８が備えられており、この送り
ねじ軸１７は、ロボット本体２０の基台２１に固定した
雌ねじ体１９と螺合している。従って、ロボット本体２
０は、駆動機構１５を介して接離動用送りねじ軸１４を
正逆に駆動することにより、ボールテーブル１０に対し
て接離移動し、駆動機構１８を介して送りねじ軸１７を
正逆に駆動することにより、飛球方向の前後に移動す
る。駆動機構１５には、ロボット本体２０のボールテー
ブル１０に対する距離を検出するエンコーダを設け、駆
動機構１８には、接離テーブル１２上でのロボット本体
２０の位置を検出するエンコーダを設けることができ
る。

【０００９】ロボット本体２０の基台２１には、図１、
図２、図１０に示すように、上下方向の互いに平行な上
下ガイドレール２３と上下動用送りねじ軸２４が備えら
れており、上下動用送りねじ軸２４は駆動機構２５によ
って正逆に回転駆動される。上下ガイドレール２３に
は、上下動テーブル２７が昇降自在に支持されていて、
この上下動テーブル２７に、上下動用送りねじ軸２４と
螺合する雌ねじ体２８が固定されている。上下動テーブ
ル２７には、上下動用送りねじ軸２４の回転角（量）を
検出するエンコーダ２９が備えられている。従って、駆
動機構２５を介して上下動用送りねじ軸２４を正逆に駆
動することにより、上下動テーブル２７が昇降し、その
上下方向の位置は、エンコーダ２９によって検出され
る。

【００１０】上下動テーブル２７には、水平方向の腰軸
３０が回動自在に支持されていて、この腰軸３０に、傾
動ブロック３１が固定されている。腰軸３０には、図
８、図１０に示すように、同軸のウォームホイル３２が
固定され、このウォームホイル３２には、ウォーム３３
が噛み合っており、ウォーム３３の軸３４は、上下動テ
ーブル２７に回転自在に支持されている。軸３４にはそ
の下端にベベルギヤ３６が固定されており、このベベル
ギヤ３６が上下動テーブル２７に固定した駆動機構３７
のベベルギヤ３８と噛み合っている。従って、駆動機構
３７を介してベベルギヤ３８を正逆に駆動すると、傾動
ブロック３１が腰軸３０を中心に傾動する。この傾動ブ
ロック３１の動きは人の上体の腰を中心とする前後の傾
動に相当する。傾動ブロック３１の傾動角は、腰軸３０
の一端部に設けたエンコーダ３９が検出する。また腰軸
３０には、ブレーキディスク４１が設けられていて、こ
のブレーキディスク４１が上下動テーブル２７に設けた
ディスクブレーキ４２と係合する。

【００１１】傾動ブロック３１上には、その軸線が腰軸
３０と直交する筒状体４４が固定されており、この筒状
体４４に、大軸受４５を介して、肩軸歯車４６と、これ
に固定した肩軸回転体４８が回転自在に支持されてい
る。肩軸歯車４６と肩軸回転体４８の回転中心は、肩軸
Ｏ１である。肩軸Ｏ１は腰軸３０と直交している。傾動
ブロック３１には、肩軸歯車４６と噛み合う肩軸駆動ギ
ヤ４９を有する肩軸駆動モータ５０が固定されていて、
この肩軸駆動モータ５０を正逆に駆動すると、肩軸回転
体４８が肩軸Ｏ１を中心に回転する。この肩軸回転体４
８の動きが人の肩を中心とする腕（１腕）の回転運動に
相当する。

【００１２】肩軸回転体４８には、肩軸Ｏ１を回転中心
とするセンタギヤ５３が回転自在に支持されている。こ
のセンタギヤ５３は同軸にギヤ５４を有し、このギヤ５
４がギヤ５７と噛み合っていて、ギヤ５７は、ベベルギ
ヤ機構５６を介して肘軸駆動モータ５５によって駆動さ
れる。肩軸回転体４８には、筒状体４４より半径方向外
方へ突出する径方向突出部４８ａが備えられていて、こ
の径方向突出部４８ａに、肘軸Ｏ２を回転中心とする筒
体６１が回転自在に支持されている。肘軸Ｏ２は肩軸Ｏ
１と平行である。この筒体６１は、この筒体から径方向
外方に突出するアーム体６０と一体にされている。筒体
６１の外周に固定されたギヤ６２と、肩軸回転体４８の
中心の上記センタギヤ５３とは、肩軸回転体４８上に軸
６３ａで回転自在に支持された中間ギヤ６３を介して噛
み合っている。図５は、これらのギヤの平面配置を示し
ている。従って、肘軸駆動モータ５５を正逆に駆動する
と、ベベルギヤ機構５６ないしギヤ６２を介してアーム
体６０が肘軸Ｏ２を中心に正逆に回動する。このアーム
体６０の動きは、人の肘から先の腕（２腕）の回転運動
に相当する。

【００１３】アーム体６０には、図３に明らかなよう
に、肘軸Ｏ２と直交するローリング軸６５が回転自在に
支持されており、このローリング軸６５の先端にクラブ
保持部６６が固定されている。クラブ保持部６６は、ゴ
ルフクラブ６７をローリング軸６５と同軸に保持するも
のである。筒体６１の中心部には、ローリングシャフト
６８が相対回転自在に挿通されており、このローリング
シャフト６８のローリング軸６５側の端部に、ベベルギ
ヤ６９が固定されている。一方、ローリング軸６５に
は、このベベルギヤ６９と噛み合うベベルギヤ７０が固
定されており、また、該ローリング軸６５の回転角を検
出するエンコーダ７１が接続されている。ローリングシ
ャフト６８の外端部は、肩軸回転体４８の径方向突出部
４８ａに固定されていて、肩軸回転体４８に対して回転
しない。このため、アーム体６０が肘軸Ｏ２を中心に回
動すると、ベベルギヤ６９と噛み合っているベベルギヤ
７０を有するローリング軸６５は、その軸心回りに回転
する。このローリング軸６５（クラブ保持部６６）の動
きは、ゴルフクラブの振り上げ振り下ろし過程における
人の手首の回転運動（ローリング、ヘッドのフェースの
向きを変える）に相当する。この実施例では、例えば、
クラブ保持部６６に保持したゴルフクラブ６７がボール
をヒットするとき、ゴルフクラブ６７のヘッドがスクエ
アになるように、予めローリング軸６５の回転位置を定
めておく。

【００１４】図４は、このローリング制御機構に代え
て、ローリング軸６５を独立したモータ７２によって回
転させる実施例である。モータ７２は、エンコーダを有
するものを使用する。この実施例によれば、ゴルフクラ
ブ６７のフェースの向きを自由に設定し制御することが
できる。

【００１５】図５、図６は、ローリング制御機構のさら
に別の実施例である。この実施例では、アーム体６０の
先端に、ローリング調整軸８４を中心に回動位置調節可
能にクラブ保持部６６ａが支持されている。クラブ保持
部６６ａには、図２、図３の実施例より短いローリング
軸６５ａが回転自在に支持されていて、このローリング
軸６５ａの後端部に、ベベルギヤ７０ａが固定されてい
る。この実施例は、このベベルギヤ７０ａに与える回転
量をカム機構によって自由に設定可能としたものであ
る。筒体６１内には、カム固定軸７５が筒体６１に対し
て相対回動自在に挿入されていて、このカム固定軸７５
のアーム体６０側の先端部には、カム板７６が固定され
ている。カム板７６には、カム溝７７が切られていて、
このカム溝７７に、軸７８でアーム体６０に枢着した揺
動アーム７９のカムフォロア８０が嵌まっている。揺動
アーム７９の先端は、軸７９ａ（図５）を介して連結ア
ーム８１に枢着され、連結アーム８１の先端は、軸８１
ａ（図６）を介してローリング調整軸８４の径方向アー
ム８５に枢着されている。ローリング調整軸８４には、
ベベルギヤ７０ａと噛み合うベベルギヤ６９ａ（図５）
が固定されており、従って、カム溝７７に従って揺動ア
ーム７９が揺動すると、連結アーム８１、径方向アーム
８５を介してベベルギヤ６９ａが回転し、このベベルギ
ヤ６９ａの回転を受けるベベルギヤ７０ａ、つまりロー
リング軸６５ａが回転する。ローリング軸６５ａ（ゴル
フクラブ６７）のローリング角は、ローリング調整軸８
４に設けたエンコーダ８６が検出する。

【００１６】カム固定軸７５の外側端部には、位相調節
板８７が固定されており、この位相調節板８７の肩軸回
転体４８（径方向突出部４８ａ）に対する相対回動位置
を調節して、カム溝７７の位相を変えることにより、ス
イング動作中においてクラブフェースがスクエアになる
位置を変えることができる。位相調節板８７は、調節後
の位置で、径方向突出部４８ａに固定される。カム溝７
７の形状自体を変えることにより、ローリングの動き自
体を変えることができるのは勿論である。

【００１７】この実施例のローリング制御機構は、ロー
リング調整軸８４が回動しても、クラブ保持部６６ａ
（ゴルフクラブ６７）のローリング調整軸８４を中心と
する回動運動（コック）は生じない。つまりスイング動
作中に、クラブ保持部６６ａがコック動作をすることは
ない。しかし、クラブ保持部６６ａのローリング調整軸
８４回りの方向（図６の平面方向Ｐ）は、調節可能であ
る。この回動位置調節は、例えば、固定ねじを緩めてク
ラブ保持部６６ａのローリング調整軸８４に対する相対
回動を可能とし、調節後、固定ねじを締めて再び同相対
回動ができないようにすればよい。この実施例では、制
御の単純化を図るために、クラブ保持部６６ａのスイン
グ動作中のコック動作はできないようにしたが、ローリ
ング調整軸８４に回転駆動機構を付設し、スイング動作
中にクラブ保持部６６ａにコック動作及びその解除動作
を行なわせることも可能である。

【００１８】さらに図７は、コック軸８８を中心とする
クラブ保持部６６ｂのコック回転運動と、クラブ保持部
６６ｂのクラブ軸を中心とする回転運動（ローリング）
とを独立して行なわせることができるようにした実施例
である。アーム体６０上に回動自在に支持されたコック
軸８８にはクラブ保持部６６ｂが固定されており、コッ
ク軸８８は専用コック動モータ９０によって駆動され
る。一方、クラブ保持部６６ｂに回転自在に支持されて
いるローリング軸６５ａは、ベベルギヤ７０ａ、９１を
介して、専用ローリングモータ９２に接続されている。
よって、この実施例によれば、人の手首の動きのコック
動作とローリング動作を独立して与えることができる。

【００１９】図８は、本発明のさらに別の実施例を示
す。この実施例は、図３の実施例を変形させて、コック
軸８８を中心とするクラブ保持部６６ｃのコック回転運
動と、クラブ保持部６６ｃのクラブ軸を中心とする回転
運動（ローリング）とを独立して行なわせることができ
るようにしたものである。肘軸Ｏ２を中心に回動するア
ーム体６０には、軸受９４を介してローリング筒９５が
回転自在に支持されており、このローリング筒９５の先
端部に、コック軸８８を介してクラブ保持部６６ｃが回
動自在に枢着されている。クラブ保持部６６ｃは、コッ
ク軸８８を中心とするコック動作が可能であり、かつ、
該クラブ保持部６６ｃに保持したゴルフクラブ６７をロ
ーリング筒９５と同軸にする位置（実線位置）を取るこ
とができる。ローリング筒９５の肘軸Ｏ２側の端部に
は、ローリングシャフト６８に固定したベベルギヤ６９
と噛み合うベベルギヤ７０ａが固定されている。ローリ
ングシャフト６８の外端部は、肩軸回転体４８（径方向
突出部４８ａ）に固定されている。

【００２０】ローリング筒９５の中心には、直進軸９６
が相対移動自在に挿入されており、この直進軸９６の先
端には、ピン９７を介して摺動ブロック９８が枢着され
ている。この摺動ブロック９８は、クラブ保持部６６ｃ
に、コック軸８８の径方向に向けて形成した長孔９９に
摺動自在に嵌まっている。アーム体６０上には、この直
進軸９６と同軸に位置させて送りねじ軸１００が回動自
在に支持されており、この送りねじ軸１００は、エンコ
ーダ付きモータ１０１により回転駆動される。送りねじ
軸１００には、直進アーム１０２に設けた雌ねじ体１０
３が螺合しており、直進アーム１０２は、直進軸９６に
結合されている。

【００２１】この実施例では、エンコーダ付きモータ１
０１を介して送りねじ軸１００を正逆に回転駆動する
と、雌ねじ体１０３を介して直進アーム１０２が直進移
動し、直進軸９６がその軸線方向に移動する。図の実線
位置から直進軸９６が前進すると、摺動ブロック９８が
長孔９９内をスライド移動しながら、クラブ保持部６６
ｃをコック軸８８を中心に回動させて図において上昇さ
せる。すなわち、コック動作を行なわせることができ
る。

【００２２】なお、ローリングシャフト６８の外端部
は、図３の実施例と同じく、肩軸回転体４８に固定され
ていて、肩軸回転体４８に対して回転しないから、アー
ム体６０が肘軸Ｏ２を中心に回動すると、ベベルギヤ６
９と噛み合っているベベルギヤ７０ａを有するローリン
グ筒９５は、その軸心回りに回転する。このローリング
軸６５（クラブ保持部６６）の動きは、ゴルフクラブの
振り上げ振り下ろし過程における人の手首の回転運動
（ローリング、ヘッドのフェースの向きを変える）に相
当する。この実施例では、例えば、クラブ保持部６６に
保持したゴルフクラブ６７がボールをヒットするとき、
ゴルフクラブ６７のヘッドがスクエアになるように、予
めローリング軸６５の回転位置を定めておく。

【００２３】傾動ブロック３１と接離テーブル１２は、
図１に示すように、ターンバックル２２によって結合す
ることが好ましい。本ロボットの動作中に傾動ブロック
３１に加わる力を接離テーブル１２で受け、スイング軌
跡を一定にすることができる。

【００２４】上記構成の本スイングロボットは従って、
図１１のロボット本体２０のボールテーブル１０に対す
る接離位置を接離動用送りねじ軸１４と駆動機構１５に
より調節し、ロボット本体２０の飛球方向の前後位置を
送りねじ軸１７と駆動機構１８により調節する。そして
ボールテーブル１０上の所定位置、高さにボールを置
き、肩軸回転体４８の軸Ｏ１を中心とする角速度変化を
伴う回転運動と、アーム体６０の軸Ｏ２を中心とする角
速度変化を伴う回転運動との合成運動により、ゴルフク
ラブ６７のフェースがボールＢをヒットするように、肩
軸駆動モータ５０と肘軸駆動モータ５５の速度と加速度
を制御する。図１２ないし図１５は、上級者、初級者、
ダウンブロー、アッパーブローの各スイング軌道を模式
的に示している。図１５では、コック軸８８を中心にク
ラブ保持部６６ａ（６６ｂ、６６ｃ）を角度Ｐだけ回転
させいる。クラブ保持部は、スイング中、ローリング機
構により回動するが、インパクト時には、フェースがス
クエアになるようにセットされている。よって、これら
のスイング軌道でそれぞれゴルフクラブを振らせ、その
クラブがボールを打つときのヘッド、シャフト、あるい
はボールの挙動をストロボ写真等を用いて観察すること
により、より好ましいゴルフクラブの解析を行なうこと
ができる。図４の実施例によれば、シャフトのローリン
グを自在に設定して、ボールヒット時のフェースの向き
を変化させることができ、図７、図８の実施例によれ
ば、さらにコック動作を自在に設定してコックが与える
影響を研究することができる。また、ロボット本体２０
の接離動用駆動機構１４、１５と、飛球方向用駆動機構
１７、１８を用いれば、スイング中の腰の前後左右の動
きも理論的に加えることができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明のスイングロボットによれば、各
種のスイング軌道をより自由に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスイングロボットの実施例を示す
側面図である。

【図２】同断面図である。

【図３】図２の一部拡大図である。

【図４】ローリング制御機構の別の実施例を示す、図３
に対応する側面図である。

【図５】図２のＡ矢視図であって、ローリング制御機構
は図２、図３とは異ならせた実施例を示す図である。

【図６】図５のVI−VI線に沿う断面図である。

【図７】本発明のさらに別の実施例を示す、図６に対応
する断面図である。

【図８】本発明のさらに別の実施例を示す、図３に対応
する断面図である。

【図９】傾動ブロックの腰軸回りの構造を示す図であ
る。

【図１０】昇降テーブルの昇降機構と傾動ブロックの腰
軸回りの構造を示す図である。

【図１１】スイングロボットの平面的な移動機構を示す
平面図である。

【図１２】本発明によるスイングロボットによる上級者
のスイング軌跡の例を示す図である。

【図１３】本発明によるスイングロボットによる初級者
のスイング軌跡の例を示す図である。

【図１４】本発明によるスイングロボットによるダウン
ブローのスイング軌跡の例を示す図である。

【図１５】本発明によるスイングロボットによるアッパ
ーブローのスイング軌跡の例を示す図である。

【符号の説明】

１０ ボールテーブル １１ 接離用レール １２ 接離テーブル １３ 飛球方向レール ２０ ロボット本体 ２１ 基台 ２７ 上下動テーブル ３０ 腰軸 ３１ 傾動ブロック ４６ 肩軸歯車 ４８ 肩軸回転体 ５０ 肩軸駆動モータ ５５ 肘軸駆動モータ ６０ アーム体 ６１ 筒体 ６５ ６５ａ ローリング軸 ６６ ６６ａ ６６ｂ ６６ｃ クラブ保持部（棒状体
保持部） ６７ ゴルフクラブ（棒状体）

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下位置を調節可能な上下動テーブル
   と； この上下動テーブル上に、 水平方向の腰軸を中心に、人
   の腰を中心とする上体の前後の動きに相当する傾動運動
   を可能に支持された傾動ブロックと； この傾動ブロック上に、上記腰軸と直交する肩軸を中心
   に、人の腕の肩を中心とする回転運動に相当する運動を
   するように支持された肩軸回転体と； この肩軸回転体上に、上記肩軸からの偏心位置にある、
   上記肩軸と平行な肘軸を中心に、人の腕の肘から先の回
   動運動に相当する運動をするように支持されたアーム体
   と； このアーム体に備えられた、棒状体保持部と； 上記肩軸回転体を上記肩軸を中心に回転駆動する肩軸駆
   動機構と； 上記アーム体を、上記肩軸回転体とは独立させて、上記
   肘軸を中心に回転駆動するアーム体駆動機構と； を備えたことを特徴とするスイングロボット。
2. 【請求項２】 請求項１記載のスイングロボットにおい
   て、上記棒状体保持部は、アーム体に対して、該棒状体
   保持部に保持された棒状体の軸線を中心に回動可能に支
   持されており、かつ、該棒状体保持部の回動位置をアー
   ム体の回動中に制御するローリング制御機構が備えられ
   ているスイングロボット。
3. 【請求項３】 請求項２記載のスイングロボットにおい
   て、さらに、棒状体保持部を上記アーム体に設けた、上
   記肘軸と交わらずに直角に交叉するコック軸を中心に回
   動位置調節するコック機構を備えたスイングロボット。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項に記載
   のスイングロボットにおいて、上記上下動テーブルは基
   台に支持されており、この基台は、ボールテーブルに対
   する接離運動と、ボールの飛球方向の前後運動とが可能
   であるスイングロボット。