JP4081315B2 - ゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製等の中空ゴルフクラブヘッド等のゴルフクラブヘッドでゴルフボールを打撃する際のゴルフクラブヘッドの打撃面の反発特性を評価するゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、ゴルフクラブメーカーはゴルフクラブヘッドの構造や素材の改良や開発を通じて、非力なゴルファーでもゴルフボールを遠くに飛ばすことができるように、反発性の良いゴルフクラブヘッドを持つゴルフクラブを種々提案している。
【０００３】
一方において、全米ゴルフ協会（ＵＳＧＡ）およびＲ＆Ａ（Royal and Ancient Golf Club of St.Andrews)では、反発特性があまりにも良好であるためゴルフボールが飛び過ぎるゴルフクラブを規制することをルール化し、反発係数ｅが基準を満たすゴルフクラブをゴルフ競技会で使用することを規定している。
例えば、ＵＳＧＡは、ゴルフボールとゴルフクラブヘッドとの反発係数ｅを調べるために、図７に示すように、ゴルフクラブヘッドＨを載置台の上に置いた状態で、ゴルフクラブヘッドＨのフェース面Ｆに対して垂直にゴルフボールを衝突させて、その時のゴルフボールの入射速度Ｖinと反射速度Ｖout とゴルフクラブヘッドの質量Ｍとゴルフボールの質量ｍとの関係式（下記式）から反発係数ｅを求める方法を提唱している。
Ｖout ／Ｖin ＝ （ｅ・Ｍ −ｍ）／（Ｍ＋ｍ）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記方法で反発係数ｅを求める場合、ゴルフボールの入射方向に対してゴルフクラブヘッドＨのフェース面Ｆを垂直にセットし、しかも、ゴルフボールのフェース面Ｆ上の所定の位置を打点位置とするためにゴルフクラブヘッドＨの位置合わせを正確に行う必要がある。また、ゴルフクラブヘッドをシャフトから外してゴルフクラブヘッド単体で計測する必要があるためゴルフクラブを分解し、計測後、再度組み立てる煩雑な作業も必要となる。
【０００５】
さらに、上記方法では、大がかりな装置構成となり、所望の場所に出向いて簡単に反発係数ｅを求め、ゴルフクラブヘッドの反発特性を評価することはできない。
このように、上記方法による反発係数ｅの算出により、競技会の開始前の限られた時間内に競技に参加するプロゴルファのゴルフクラブを１本ずつ検査することは到底できないばかりか、競技会場等に出向いて短時間にかつ容易に評価することはできない。
また、分解したゴルフクラブを再度組み立てると、今まで好感触を持っていたゴルフクラブの感覚が変わってしまう場合も多い。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点を解決すべく、ゴルフクラブヘッドをシャフトから外してゴルフクラブを分解することなくゴルフクラブヘッドの反発係数を推定して求め、しかも、所望の場所に出向いて反発係数を極めて容易かつ短時間に求めることのできるゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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反発特性を評価するゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置であって、ゴルフクラブヘッドの打撃面をインパクト加振することによって前記打撃面から発する打撃音を音圧信号として出力するマイクと、
出力された前記音圧信号を応答信号として取り込む入力デバイスと、前記応答信号から前記打撃面の共振周波数を求める分析ユニットと、この共振周波数からゴルフボールを前記打撃面で打撃する際の反発係数を求める算出ユニットと、算出された反発係数を用いて評価されたゴルフクラブヘッドの評価結果を表示するディスプレイと、を有することを特徴とするゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置を提供する。
【０００８】
ここで、前記算出ユニットは、ゴルフボールを前記打撃面で打撃する際の反発係数と前記共振周波数との関係を表した参照テーブルおよび前記関係を関数で表した関係式のいずれか一方を用いて、前記打撃面の反発係数を求めるのが好ましい。
また、前記算出ユニットで算出された反発係数を、予め定められた値と比較することによって、前記ゴルフクラブヘッドの反発特性の合否を判定する評価ユニットを有し、この評価ユニットの判定結果を前記評価結果として前記ディスプレイに表示するのが好ましい。
【０００９】
前記共振周波数は、１次共振周波数であるのが好ましい。
また、前記ゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置における前記入力デバイスと、前記分析ユニットと、前記算出ユニットとはモバイル型のコンピュータに組み込まれた構成とするのが好ましい。
さらに、前記ゴルフクラブヘッドの打撃面をインパクト加振することによって生じる前記打撃面の振動を加速度信号として出力する加速度センサと、前記インパクト加振するときの加振力を打撃信号として出力するハンマーと、前記音圧信号を取り込む端子の他に、前記加速度信号を前記応答信号として取り込む端子と、前記打撃信号を取り込む端子とを備え、取り込まれた信号を増幅し、増幅された信号を前記入力デバイスに供給するアンプと、を有し、前記分析ユニットで前記共振周波数を求めるために、前記音圧信号を前記応答信号として取り込む方式と、前記分析ユニットで前記共振周波数を求めるために、前記打撃信号を取り込むとともに前記加速度信号を前記応答信号として取り込む方式との間で、方式を切り換えることができることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
図１（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施例であるゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置１０の概略を示す図である。
反発特性評価装置１０は、ゴルフクラブヘッドの反発特性を評価する装置であって、ゴルフクラブヘッドＨの打撃面Ｆにインパクトを付与することによって打撃面Ｆを振動させた際、この振動によって生成された打撃面Ｆの応答信号を取り込むアナログ入出力カード２０と、アナログ入出力カード２０から供給される応答信号を用いて反発特性を評価するモバイル型のコンピュータ２２と、を有して構成される。アナログ入出力カード２０は、コンピュータ２２の所定の位置に挿入されて、コンピュータ２２と一体化されている。
【００１１】
コンピュータ２２には、打撃面Ｆの振動中の応答信号から打撃面Ｆの共振周波数を求める周波数分析ユニット２２ａと、ゴルフボールを打撃面Ｆで打撃する際の反発係数ｅを、周波数分析ユニット２２ａにて求められた共振周波数から算出する反発係数算出ユニット２２ｂと、反発係数算出ユニット２２ｂで算出された反発係数ｅを、予め定められた値と比較することによって、ゴルフクラブヘッドＨの反発特性の合否を判定する評価ユニット２２ｃと、算出された反発係数ｅを用いて評価されたゴルフクラブヘッドの反発特性の評価結果を表示するディスプレイ２２ｄとを有して構成される。
なお、周波数分析ユニット２２ａと、反発係数算出ユニット２２ｂと、評価ユニット２２ｃは、所定のプログラムを実行することで機能を発揮する、すなわち、ソフトウェア処理によって機能を発揮するユニットである。
【００１２】
ここで、ゴルフクラブヘッドＨの反発特性の評価は、反発特性評価装置１０の他に、マイク１２とアンプ１４とハンマ２４とを用いて行われる。
すなわち、ゴルフクラブヘッドＨの打撃面Ｆは、ハンマ２４による打撃力が付与されることにより（インパクト加振により）振動するが、この振動によって発生する打撃音は、マイク１２によって音圧信号に変換され、アンプ１４で増幅され、さらに、アナログ入出力ボード２０を介してコンピュータ２２に取り込まれる。
なお、ハンマ２４の先端は打撃面Ｆをキズをつけない程度の硬さを持つ金属材料が用いられ、ハンマ２４によるインパクトは、打撃面Ｆをキズをつけない程度の軽い打撃である。
打撃を受けるゴルフクラブヘッドＨは、例えば、天井よりホーゼル部が宙づり状態とされて、自由端を形成する。あるいは、ゴルフクラブ１２のシャフトＳが軽く固定支持される。いずれにしても、ゴルフクラブヘッドＨの打撃面Ｆが膜状に振動する時の共振周波数に影響を与えない程度の固定方法であればよい。
【００１３】
マイク１２は、音を電気信号に変換する小型マイク、例えばコンデンサーマイクである。
アンプ１４は、マイク１２から取り込まれた音圧信号を増幅するように接続端子１４ａが設けられ、例えば３．５ｍｍピンジャックコネクタによってマイク１２と接続される装置である。アンプ１４の接続端子１４ａは、マイク１２の接続端子の他に、後述するように、加速度ピックアップ３０（図４参照）で得られた加速度信号およびインパクトの打撃力を計測するピックアップ３２ａ（図４参照）からの打撃信号を増幅するように構成されている。
アンプ１４は、接続コネクタ１８を介してアナログ入出力カード２０に接続されている。接続コネクタ１８は、例えばＤ−ｓｕｂ３７ピンコネクタが用いられる。
アナログ入出力カード２０は、コンピュータ２２の所定のスロットに装着され、アンプ１４で増幅されたアナログ信号である音圧信号をデジタル信号に変換するデバイスで、本発明における入力デバイスに対応するものである。アナログ入出力カード２０は、例えば、CONTEC社製、AD-12-8 (PM)等が用いられる。
【００１４】
周波数分析ユニット２２ａは、アンプ１４より入力された音圧信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transformation)を用いて周波数分析し、ゴルフクラブヘッドＨの打撃面Ｆの１次共振周波数ｆを求めるユニットである。
周波数分析では、例えば図２に示すような音圧スペクトル波形を得る。ここで、音圧波形は、４０００Ｈｚ〜７０００Ｈｚの帯域に５つのピークが発生するが、予めゴルフクラブ１２のブランド別に、あるいは商品別に、あるいはゴルフクラブの番手やドライバーやスプーン等の種類別に１次共振周波数ｆの発生帯域を、例えば５２００〜６２００Ｈｚのように予め定めておいて、音圧信号の周波数波形から、位置Ｂにおける周波数を１次共振周波数ｆとして求めることができる。
求められた１次共振周波数ｆは、反発係数算出ユニット２２ｂに送られる。
【００１５】
反発係数算出ユニット２２ｂは、送られてきた１次共振周波数ｆから、反発係数ｅと１次共振周波数ｆとの関係を表した参照テーブルおよびこの対応関係を関数で表した関係式のいずれか一方を用いて、図７に示すＵＳＧＡが提唱する方法で求まるゴルフボールを打撃する際の反発係数ｅを推定算出するユニットである。参照テーブルまたは関係式は、例えば、（１次共振周波数ｆ）2 と反発係数ｅとの関係を表したものである。
このようにゴルフボールの反発係数ｅを推定算出することができるのは、（１次共振周波数ｆ）2 が、ゴルフクラブメーカやブランドやタイプの区別なく、図７に示す方法で求まるゴルフボールの反発係数ｅと極めて強い相関を持つことを本願発明者らが見出したことによるものである。
【００１６】
図３には、（１次共振周波数ｆ）2 とゴルフボールの反発係数ｅの関係の一例が示されている。
図３に示す◆は、ゴルフクラブメーカやブランドやタイプの異なる様々なゴルフクラブのゴルフクラブヘッドＨの、打撃面Ｆにおける１次共振周波数ｆの自乗値と図７に示す方法で求まる反発係数ｅとの関係を示している。
これによると、ゴルフクラブメーカやブランドやタイプの異なる様々なゴルフクラブヘッドは、１次共振周波数ｆが略４４００Ｈｚ〜６２００Ｈｚに位置し、ゴルフボールの反発係数ｅは、０．９５０７の相関係数Ｒ2 を持って１次共振周波数ｆの自乗値と線形の対応関係を有する。このような直線回帰式Ｌを用いてゴルフボールの反発係数ｅを推定し、後述するように、反発係数ｅがＵＳＧＡやＲ＆Ａが定めた規制、すなわち反発係数ｅが０．８３０以下の条件を満たすかどうか評価することができる。
【００１７】
なお、図３では反発係数ｅの推定評価に１次共振周波数ｆの自乗値を用いたが、これは、反発係数ｅが打撃面Ｆの振動エネルギーに応じて変化するものと考えられるからである。本発明においては、１次共振周波数ｆの自乗値を用いて反発係数ｅを推定評価する場合に限定されず、例えば１次共振周波数ｆから反発係数ｅを推定算出してもよい。
また、本発明は必ずしも１次共振周波数に限定されず、打撃面Ｆの２次や３次、・・・等の共振周波数であってもよいが、共振周波数の安定度や正確さから打撃面Ｆの基本共振周波数である１次共振周波数を用いるのが好ましい。
こうして算出された反発係数ｅは、評価ユニット２２ｃに送られる。
【００１８】
評価ユニット２２ｃは、予め定められた反発係数の許容範囲、例えば反発係数０．８３以下といった許容範囲と、反発係数算出ユニット２２ｂにて算出された反発係数ｅとを比較し、算出された反発係数ｅが許容範囲に入る場合、ゴルフクラブヘッドＨの反発係数ｅは規制をクリアした合格品と判定し、算出された反発係数ｅが許容範囲から外れる場合、ゴルフクラブヘッドＨの反発特性は規制をクリアしない不合格品と判定するユニットである。
判定結果は、算出された反発係数ｅとともにディスプレイ２２ｄに送られる。ディスプレイ２２ｄでは、算出された反発係数ｅと、合格、不合格の判定結果の情報が表示される。
【００１９】
このような反発特性の評価では、まず、ハンマ２４で打撃面Ｆにインパクトが与えられてインパクト加振が行われ、このとき発生する打撃面Ｆの応答信号である音圧信号が、アナログ入出力カード２０を介してコンピュータ２２内に取り込まれる。
コンピュータ２２では、まず、周波数分析ユニット２２ａにおいて周波数分析が行われ１次共振周波数ｆが求められる。
さらに、反発係数算出ユニット２２ｂにおいて、反発係数ｅと１次共振周波数との関係を表した参照テーブルおよび前記関係を関数で表した関係式のいずれか一方を用いて、ＵＳＧＡの提唱する方法で求められるゴルフボールを打撃した際の反発係数ｅが精度良く推定算出される。
この後、算出された反発係数ｅと、予め定められた許容範囲、例えば０．８３以下といった許容範囲とが比較され、許容範囲を満足するか否かが判定され、判定結果がディスプレイ２２ｄに表示される。勿論、この許容範囲は、設定により自在に可変とすることができる。
なお、モバイル型のコンピュータ２２は電池または蓄電式バッテリ等を用いて駆動されるので、所望の場所で簡単にゴルフクラブヘッドＨの反発特性を評価することができる。
【００２０】
なお、アンプ１４には、上述したように、加速度ピックアップおよびハンマのインパクトの力を測定するピックアップからの打撃信号を取り込む接続端子１４ａが設けられ、図４に示すように、打撃面Ｆに貼り付けた加速度ピックアップ３０からの打撃面Ｆの加速度信号と、ハンマ３２の先端に取り付けられ、打撃力を計測するピックアップ３２ａからの打撃信号とをアンプ１４に取り込むように構成することもできる。
加速度ピックアップ３０は、例えば、Endevco 社製Model122等小型軽量のものが用いられる。
【００２１】
この場合、アンプ１４で増幅された加速度信号および打撃信号は、アナログ入出力カード２０を介してコンピュータ２２に取り込まれ、周波数分析ユニット２２にて、打撃信号に対する加速度信号の比率を表す伝達関数が求められ、この伝達関数のスペクトル波形から１次共振周波数ｆが求められる。
すなわち、加速度信号を用いて１次共振周波数ｆを求める方法は、ゴルフクラブヘッドＨの打撃面Ｆの１次共振周波数ｆが例えば４０００Ｈｚ〜７０００Ｈｚの帯域に存在するので、音圧のみならず打撃面Ｆの振動にも１次共振ピークの情報が含まれることを利用するものである。
この場合、図４に示すように、ゴルフクラブヘッドＨの打撃面Ｆに加速度ピックアップ３０を貼り付け、ハンマ３２を用いて打撃面Ｆにインパクトを与えて振動させる。加速度ピックアップ３０からアンプ１４を介して得られる加速度信号と、打撃力を計測するピックアップ３２ａからアンプ１４を介して得られる打撃信号とをコンピュータ２２に取込み、周波数分析ユニット２２ａで打撃力に対する加速度信号の比率である伝達関数を求める。その際、ハンマ３２による打撃位置をゴルフクラブヘッドＨの打撃面Ｆ上で分散させて複数点で加振を行い、伝達関数を打撃位置別に求める。こうして求められた複数の伝達関数において、打撃位置にかかわらず打撃面Ｆの１次共振周波数の振動モードの形態に起因した同一の位相を持つ急峻なピークが現れる。このピーク位置における周波数を１次共振周波数ｆとして取り出す。
【００２２】
例えば、図５は、打撃面Ｆ上の５箇所の異なる打撃位置でインパクトを与えた際の伝達関数の虚数部の波形をそれぞれ示している。これによると、周波数５８２０Ｈｚの位置Ａにおいて、５つの伝達関数のいずれにおいても虚数部が急峻なピークを形成し、共振ピークを形成する。これより、周波数５８２０Ｈｚを１次共振周波数ｆとして取り出す。
また、打撃位置に関わらず伝達関数が同一位相となって形成する急峻なピークのピーク周波数を１次共振周波数として求めてもよい。このように同一位相の急峻なピークを見出すことによって１次共振周波数を求めることができるのは、１次共振周波数の振動モードは、打撃面Ｆが膜のように打撃面Ｆの垂直方に一様に飛びだしあるいは凹む形態で変形するからである。
【００２３】
このようにして、音圧信号のスペクトル波形において、複数のピークが存在し、このスペクトル波形から１次共振周波数を求めることができない場合、加速度信号と打撃信号を用いて伝達関数を求め、この伝達関数から１次共振周波数における振動モードの形態に合った位相を持つピークを特定することで、１次共振周波数ｆを求めることができる。
【００２４】
なお、図４に示す例では伝達関数をハンマ３２の打撃位置ごとに求めて、１次共振周波数ｆを求めるが、打撃位置毎に得られる伝達関数を加算平均して１つの伝達関数として表し、平均化された伝達関数において得られる最大ピークを１次共振によるピークとして１次共振周波数ｆを特定して求めてもよい。
また、伝達関数の替わりに、伝達関数のコヒーレント値から１次共振ピークを特定して１次共振周波数ｆを求めてもよい。伝達関数のコヒーレント値は、共振ピークで応答信号が大きくなりコヒーレント値が略１となる特性を有するため、この特性を利用して１次共振ピークを特定することができるからである。
また、加速度信号のスペクトル波形を用いて１次共振周波数ｆを求めてもよい。図６は加速度信号のスペクトル波形の一例を示しているが、位置Ｃにおいて形成する最大ピークが１次共振ピークである。従って、位置Ｃにおける周波数が１次共振周波数として求められる。
なお、上記例ではいずれも４０００〜７０００Ｈｚの帯域で周波数分析を行って１次共振周波数ｆを特定するものであるが、本発明では、この帯域に制限されるわけではない。例えば、３０００〜７０００Ｈｚの帯域で周波数分析を行って、３０００Ｈｚ〜７０００Ｈｚの帯域にて共振周波数を求めてもよい。
このようにして求められた１次共振周波数は、反発係数算出ユニット２２ｂにて反発係数ｅの算出のために用いられる。
【００２５】
反発特性評価装置１０では、打撃面Ｆの打撃音をマイク１２から取り込むことで音圧信号のスペクトル波形を求め、これにより１次共振周波数を求める方式と、打撃面Ｆの振動を加速度ピックアップ３０から取り込むとともに、打撃力をピックアップ３２ａから取り込み伝達関数を求め、これより１次共振周波数を求める方式と、の２方式を行うことができるが、反発特性評価装置１０では、この２方式は自在に切り換えることができ、いずれか一方の方式を選択できるように構成されている。
これにより、音圧信号では１次共振周波数ｆを求めることができない場合には、伝達関数を求めて１次共振周波数ｆを迅速かつ確実にもとめることができる。
【００２６】
以上、本発明のゴルフクラブヘッドの反発係数評価装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
例えば、周波数分析ユニット２２ａは、プログラムを実行しソフトウェア処理により機能を発揮するものに限定されず、専用回路で構成されたものであってもよいし、アナログ入出力ボード２０は、アナログ−デジタル変換を行う専用回路で構成されてもよい。また、反発係数評価装置１０は、コンピュータ２２を用いて構成される他、回路によって構成される専用装置であってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明では、ゴルフクラブヘッドをシャフトから外してゴルフクラブを分解することなくゴルフクラブヘッドの反発係数を推定して求め、しかも、所望の場所に出向いて反発係数を極めて容易かつ短時間に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）および（ｂ）は、本発明のゴルフクラブヘッドの反発係数評価装置の一態様の概略の構成を示す構成図である。
【図２】 本発明のゴルフクラブヘッドの反発係数評価装置で得られるスペクトル波形の一例を示す図である。
【図３】 ゴルフクラブヘッドの打撃面の１次固有振動数と反発係数ｅとの関係の一例を示す図である。
【図４】 本発明のゴルフクラブヘッドの反発係数評価装置の他の態様の概略の構成を示す構成図である。
【図５】 図４に示す反発係数評価装置で得られる伝達関数の虚数部の一例を示す図である。
【図６】 図４に示す反発係数評価装置で得られるスペクトル波形の一例を示す図である。
【図７】 従来の反発係数算出方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 反発特性評価装置
１２ マイク
１４ アンプ
２０ アナログ入出力カード
２２ コンピュータ
２２ａ 周波数分析ユニット
２２ｂ 反発係数算出ユニット
２２ｃ 評価ユニット
２２ｄ ディスプレイ
２４，３２ ハンマ
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製等の中空ゴルフクラブヘッド等のゴルフクラブヘッドでゴルフボールを打撃する際のゴルフクラブヘッドの打撃面の反発特性を評価するゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、ゴルフクラブメーカーはゴルフクラブヘッドの構造や素材の改良や開発を通じて、非力なゴルファーでもゴルフボールを遠くに飛ばすことができるように、反発性の良いゴルフクラブヘッドを持つゴルフクラブを種々提案している。
【０００３】
一方において、全米ゴルフ協会（ＵＳＧＡ）およびＲ＆Ａ（Royal and Ancient Golf Club of St.Andrews)では、反発特性があまりにも良好であるためゴルフボールが飛び過ぎるゴルフクラブを規制することをルール化し、反発係数ｅが基準を満たすゴルフクラブをゴルフ競技会で使用することを規定している。
例えば、ＵＳＧＡは、ゴルフボールとゴルフクラブヘッドとの反発係数ｅを調べるために、図７に示すように、ゴルフクラブヘッドＨを載置台の上に置いた状態で、ゴルフクラブヘッドＨのフェース面Ｆに対して垂直にゴルフボールを衝突させて、その時のゴルフボールの入射速度Ｖinと反射速度Ｖout とゴルフクラブヘッドの質量Ｍとゴルフボールの質量ｍとの関係式（下記式）から反発係数ｅを求める方法を提唱している。
Ｖout ／Ｖin ＝ （ｅ・Ｍ −ｍ）／（Ｍ＋ｍ）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記方法で反発係数ｅを求める場合、ゴルフボールの入射方向に対してゴルフクラブヘッドＨのフェース面Ｆを垂直にセットし、しかも、ゴルフボールのフェース面Ｆ上の所定の位置を打点位置とするためにゴルフクラブヘッドＨの位置合わせを正確に行う必要がある。また、ゴルフクラブヘッドをシャフトから外してゴルフクラブヘッド単体で計測する必要があるためゴルフクラブを分解し、計測後、再度組み立てる煩雑な作業も必要となる。
【０００５】
さらに、上記方法では、大がかりな装置構成となり、所望の場所に出向いて簡単に反発係数ｅを求め、ゴルフクラブヘッドの反発特性を評価することはできない。
このように、上記方法による反発係数ｅの算出により、競技会の開始前の限られた時間内に競技に参加するプロゴルファのゴルフクラブを１本ずつ検査することは到底できないばかりか、競技会場等に出向いて短時間にかつ容易に評価することはできない。
また、分解したゴルフクラブを再度組み立てると、今まで好感触を持っていたゴルフクラブの感覚が変わってしまう場合も多い。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点を解決すべく、ゴルフクラブヘッドをシャフトから外してゴルフクラブを分解することなくゴルフクラブヘッドの反発係数を推定して求め、しかも、所望の場所に出向いて反発係数を極めて容易かつ短時間に求めることのできるゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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反発特性を評価するゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置であって、ゴルフクラブヘッドの打撃面をインパクト加振することによって前記打撃面から発する打撃音を音圧信号として出力するマイクと、
出力された前記音圧信号を応答信号として取り込む入力デバイスと、前記応答信号から前記打撃面の共振周波数を求める分析ユニットと、この共振周波数からゴルフボールを前記打撃面で打撃する際の反発係数を求める算出ユニットと、算出された反発係数を用いて評価されたゴルフクラブヘッドの評価結果を表示するディスプレイと、を有することを特徴とするゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置を提供する。
【０００８】
ここで、前記算出ユニットは、ゴルフボールを前記打撃面で打撃する際の反発係数と前記共振周波数との関係を表した参照テーブルおよび前記関係を関数で表した関係式のいずれか一方を用いて、前記打撃面の反発係数を求めるのが好ましい。
また、前記算出ユニットで算出された反発係数を、予め定められた値と比較することによって、前記ゴルフクラブヘッドの反発特性の合否を判定する評価ユニットを有し、この評価ユニットの判定結果を前記評価結果として前記ディスプレイに表示するのが好ましい。
【０００９】
前記共振周波数は、１次共振周波数であるのが好ましい。
また、前記ゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置における前記入力デバイスと、前記分析ユニットと、前記算出ユニットとはモバイル型のコンピュータに組み込まれた構成とするのが好ましい。
さらに、前記ゴルフクラブヘッドの打撃面をインパクト加振することによって生じる前記打撃面の振動を加速度信号として出力する加速度センサと、前記インパクト加振するときの加振力を打撃信号として出力するハンマーと、前記音圧信号を取り込む端子の他に、前記加速度信号を前記応答信号として取り込む端子と、前記打撃信号を取り込む端子とを備え、取り込まれた信号を増幅し、増幅された信号を前記入力デバイスに供給するアンプと、を有し、前記分析ユニットで前記共振周波数を求めるために、前記音圧信号を前記応答信号として取り込む方式と、前記分析ユニットで前記共振周波数を求めるために、前記打撃信号を取り込むとともに前記加速度信号を前記応答信号として取り込む方式との間で、方式を切り換えることができることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
図１（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施例であるゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置１０の概略を示す図である。
反発特性評価装置１０は、ゴルフクラブヘッドの反発特性を評価する装置であって、ゴルフクラブヘッドＨの打撃面Ｆにインパクトを付与することによって打撃面Ｆを振動させた際、この振動によって生成された打撃面Ｆの応答信号を取り込むアナログ入出力カード２０と、アナログ入出力カード２０から供給される応答信号を用いて反発特性を評価するモバイル型のコンピュータ２２と、を有して構成される。アナログ入出力カード２０は、コンピュータ２２の所定の位置に挿入されて、コンピュータ２２と一体化されている。
【００１１】
コンピュータ２２には、打撃面Ｆの振動中の応答信号から打撃面Ｆの共振周波数を求める周波数分析ユニット２２ａと、ゴルフボールを打撃面Ｆで打撃する際の反発係数ｅを、周波数分析ユニット２２ａにて求められた共振周波数から算出する反発係数算出ユニット２２ｂと、反発係数算出ユニット２２ｂで算出された反発係数ｅを、予め定められた値と比較することによって、ゴルフクラブヘッドＨの反発特性の合否を判定する評価ユニット２２ｃと、算出された反発係数ｅを用いて評価されたゴルフクラブヘッドの反発特性の評価結果を表示するディスプレイ２２ｄとを有して構成される。
なお、周波数分析ユニット２２ａと、反発係数算出ユニット２２ｂと、評価ユニット２２ｃは、所定のプログラムを実行することで機能を発揮する、すなわち、ソフトウェア処理によって機能を発揮するユニットである。
【００１２】
ここで、ゴルフクラブヘッドＨの反発特性の評価は、反発特性評価装置１０の他に、マイク１２とアンプ１４とハンマ２４とを用いて行われる。
すなわち、ゴルフクラブヘッドＨの打撃面Ｆは、ハンマ２４による打撃力が付与されることにより（インパクト加振により）振動するが、この振動によって発生する打撃音は、マイク１２によって音圧信号に変換され、アンプ１４で増幅され、さらに、アナログ入出力ボード２０を介してコンピュータ２２に取り込まれる。
なお、ハンマ２４の先端は打撃面Ｆをキズをつけない程度の硬さを持つ金属材料が用いられ、ハンマ２４によるインパクトは、打撃面Ｆをキズをつけない程度の軽い打撃である。
打撃を受けるゴルフクラブヘッドＨは、例えば、天井よりホーゼル部が宙づり状態とされて、自由端を形成する。あるいは、ゴルフクラブ１２のシャフトＳが軽く固定支持される。いずれにしても、ゴルフクラブヘッドＨの打撃面Ｆが膜状に振動する時の共振周波数に影響を与えない程度の固定方法であればよい。
【００１３】
マイク１２は、音を電気信号に変換する小型マイク、例えばコンデンサーマイクである。
アンプ１４は、マイク１２から取り込まれた音圧信号を増幅するように接続端子１４ａが設けられ、例えば３．５ｍｍピンジャックコネクタによってマイク１２と接続される装置である。アンプ１４の接続端子１４ａは、マイク１２の接続端子の他に、後述するように、加速度ピックアップ３０（図４参照）で得られた加速度信号およびインパクトの打撃力を計測するピックアップ３２ａ（図４参照）からの打撃信号を増幅するように構成されている。
アンプ１４は、接続コネクタ１８を介してアナログ入出力カード２０に接続されている。接続コネクタ１８は、例えばＤ−ｓｕｂ３７ピンコネクタが用いられる。
アナログ入出力カード２０は、コンピュータ２２の所定のスロットに装着され、アンプ１４で増幅されたアナログ信号である音圧信号をデジタル信号に変換するデバイスで、本発明における入力デバイスに対応するものである。アナログ入出力カード２０は、例えば、CONTEC社製、AD-12-8 (PM)等が用いられる。
【００１４】
周波数分析ユニット２２ａは、アンプ１４より入力された音圧信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transformation)を用いて周波数分析し、ゴルフクラブヘッドＨの打撃面Ｆの１次共振周波数ｆを求めるユニットである。
周波数分析では、例えば図２に示すような音圧スペクトル波形を得る。ここで、音圧波形は、４０００Ｈｚ〜７０００Ｈｚの帯域に５つのピークが発生するが、予めゴルフクラブ１２のブランド別に、あるいは商品別に、あるいはゴルフクラブの番手やドライバーやスプーン等の種類別に１次共振周波数ｆの発生帯域を、例えば５２００〜６２００Ｈｚのように予め定めておいて、音圧信号の周波数波形から、位置Ｂにおける周波数を１次共振周波数ｆとして求めることができる。
求められた１次共振周波数ｆは、反発係数算出ユニット２２ｂに送られる。
【００１５】
反発係数算出ユニット２２ｂは、送られてきた１次共振周波数ｆから、反発係数ｅと１次共振周波数ｆとの関係を表した参照テーブルおよびこの対応関係を関数で表した関係式のいずれか一方を用いて、図７に示すＵＳＧＡが提唱する方法で求まるゴルフボールを打撃する際の反発係数ｅを推定算出するユニットである。参照テーブルまたは関係式は、例えば、（１次共振周波数ｆ）2 と反発係数ｅとの関係を表したものである。
このようにゴルフボールの反発係数ｅを推定算出することができるのは、（１次共振周波数ｆ）2 が、ゴルフクラブメーカやブランドやタイプの区別なく、図７に示す方法で求まるゴルフボールの反発係数ｅと極めて強い相関を持つことを本願発明者らが見出したことによるものである。
【００１６】
図３には、（１次共振周波数ｆ）2 とゴルフボールの反発係数ｅの関係の一例が示されている。
図３に示す◆は、ゴルフクラブメーカやブランドやタイプの異なる様々なゴルフクラブのゴルフクラブヘッドＨの、打撃面Ｆにおける１次共振周波数ｆの自乗値と図７に示す方法で求まる反発係数ｅとの関係を示している。
これによると、ゴルフクラブメーカやブランドやタイプの異なる様々なゴルフクラブヘッドは、１次共振周波数ｆが略４４００Ｈｚ〜６２００Ｈｚに位置し、ゴルフボールの反発係数ｅは、０．９５０７の相関係数Ｒ2 を持って１次共振周波数ｆの自乗値と線形の対応関係を有する。このような直線回帰式Ｌを用いてゴルフボールの反発係数ｅを推定し、後述するように、反発係数ｅがＵＳＧＡやＲ＆Ａが定めた規制、すなわち反発係数ｅが０．８３０以下の条件を満たすかどうか評価することができる。
【００１７】
なお、図３では反発係数ｅの推定評価に１次共振周波数ｆの自乗値を用いたが、これは、反発係数ｅが打撃面Ｆの振動エネルギーに応じて変化するものと考えられるからである。本発明においては、１次共振周波数ｆの自乗値を用いて反発係数ｅを推定評価する場合に限定されず、例えば１次共振周波数ｆから反発係数ｅを推定算出してもよい。
また、本発明は必ずしも１次共振周波数に限定されず、打撃面Ｆの２次や３次、・・・等の共振周波数であってもよいが、共振周波数の安定度や正確さから打撃面Ｆの基本共振周波数である１次共振周波数を用いるのが好ましい。
こうして算出された反発係数ｅは、評価ユニット２２ｃに送られる。
【００１８】
評価ユニット２２ｃは、予め定められた反発係数の許容範囲、例えば反発係数０．８３以下といった許容範囲と、反発係数算出ユニット２２ｂにて算出された反発係数ｅとを比較し、算出された反発係数ｅが許容範囲に入る場合、ゴルフクラブヘッドＨの反発係数ｅは規制をクリアした合格品と判定し、算出された反発係数ｅが許容範囲から外れる場合、ゴルフクラブヘッドＨの反発特性は規制をクリアしない不合格品と判定するユニットである。
判定結果は、算出された反発係数ｅとともにディスプレイ２２ｄに送られる。ディスプレイ２２ｄでは、算出された反発係数ｅと、合格、不合格の判定結果の情報が表示される。
【００１９】
このような反発特性の評価では、まず、ハンマ２４で打撃面Ｆにインパクトが与えられてインパクト加振が行われ、このとき発生する打撃面Ｆの応答信号である音圧信号が、アナログ入出力カード２０を介してコンピュータ２２内に取り込まれる。
コンピュータ２２では、まず、周波数分析ユニット２２ａにおいて周波数分析が行われ１次共振周波数ｆが求められる。
さらに、反発係数算出ユニット２２ｂにおいて、反発係数ｅと１次共振周波数との関係を表した参照テーブルおよび前記関係を関数で表した関係式のいずれか一方を用いて、ＵＳＧＡの提唱する方法で求められるゴルフボールを打撃した際の反発係数ｅが精度良く推定算出される。
この後、算出された反発係数ｅと、予め定められた許容範囲、例えば０．８３以下といった許容範囲とが比較され、許容範囲を満足するか否かが判定され、判定結果がディスプレイ２２ｄに表示される。勿論、この許容範囲は、設定により自在に可変とすることができる。
なお、モバイル型のコンピュータ２２は電池または蓄電式バッテリ等を用いて駆動されるので、所望の場所で簡単にゴルフクラブヘッドＨの反発特性を評価することができる。
【００２０】
なお、アンプ１４には、上述したように、加速度ピックアップおよびハンマのインパクトの力を測定するピックアップからの打撃信号を取り込む接続端子１４ａが設けられ、図４に示すように、打撃面Ｆに貼り付けた加速度ピックアップ３０からの打撃面Ｆの加速度信号と、ハンマ３２の先端に取り付けられ、打撃力を計測するピックアップ３２ａからの打撃信号とをアンプ１４に取り込むように構成することもできる。
加速度ピックアップ３０は、例えば、Endevco 社製Model122等小型軽量のものが用いられる。
【００２１】
この場合、アンプ１４で増幅された加速度信号および打撃信号は、アナログ入出力カード２０を介してコンピュータ２２に取り込まれ、周波数分析ユニット２２にて、打撃信号に対する加速度信号の比率を表す伝達関数が求められ、この伝達関数のスペクトル波形から１次共振周波数ｆが求められる。
すなわち、加速度信号を用いて１次共振周波数ｆを求める方法は、ゴルフクラブヘッドＨの打撃面Ｆの１次共振周波数ｆが例えば４０００Ｈｚ〜７０００Ｈｚの帯域に存在するので、音圧のみならず打撃面Ｆの振動にも１次共振ピークの情報が含まれることを利用するものである。
この場合、図４に示すように、ゴルフクラブヘッドＨの打撃面Ｆに加速度ピックアップ３０を貼り付け、ハンマ３２を用いて打撃面Ｆにインパクトを与えて振動させる。加速度ピックアップ３０からアンプ１４を介して得られる加速度信号と、打撃力を計測するピックアップ３２ａからアンプ１４を介して得られる打撃信号とをコンピュータ２２に取込み、周波数分析ユニット２２ａで打撃力に対する加速度信号の比率である伝達関数を求める。その際、ハンマ３２による打撃位置をゴルフクラブヘッドＨの打撃面Ｆ上で分散させて複数点で加振を行い、伝達関数を打撃位置別に求める。こうして求められた複数の伝達関数において、打撃位置にかかわらず打撃面Ｆの１次共振周波数の振動モードの形態に起因した同一の位相を持つ急峻なピークが現れる。このピーク位置における周波数を１次共振周波数ｆとして取り出す。
【００２２】
例えば、図５は、打撃面Ｆ上の５箇所の異なる打撃位置でインパクトを与えた際の伝達関数の虚数部の波形をそれぞれ示している。これによると、周波数５８２０Ｈｚの位置Ａにおいて、５つの伝達関数のいずれにおいても虚数部が急峻なピークを形成し、共振ピークを形成する。これより、周波数５８２０Ｈｚを１次共振周波数ｆとして取り出す。
また、打撃位置に関わらず伝達関数が同一位相となって形成する急峻なピークのピーク周波数を１次共振周波数として求めてもよい。このように同一位相の急峻なピークを見出すことによって１次共振周波数を求めることができるのは、１次共振周波数の振動モードは、打撃面Ｆが膜のように打撃面Ｆの垂直方に一様に飛びだしあるいは凹む形態で変形するからである。
【００２３】
このようにして、音圧信号のスペクトル波形において、複数のピークが存在し、このスペクトル波形から１次共振周波数を求めることができない場合、加速度信号と打撃信号を用いて伝達関数を求め、この伝達関数から１次共振周波数における振動モードの形態に合った位相を持つピークを特定することで、１次共振周波数ｆを求めることができる。
【００２４】
なお、図４に示す例では伝達関数をハンマ３２の打撃位置ごとに求めて、１次共振周波数ｆを求めるが、打撃位置毎に得られる伝達関数を加算平均して１つの伝達関数として表し、平均化された伝達関数において得られる最大ピークを１次共振によるピークとして１次共振周波数ｆを特定して求めてもよい。
また、伝達関数の替わりに、伝達関数のコヒーレント値から１次共振ピークを特定して１次共振周波数ｆを求めてもよい。伝達関数のコヒーレント値は、共振ピークで応答信号が大きくなりコヒーレント値が略１となる特性を有するため、この特性を利用して１次共振ピークを特定することができるからである。
また、加速度信号のスペクトル波形を用いて１次共振周波数ｆを求めてもよい。図６は加速度信号のスペクトル波形の一例を示しているが、位置Ｃにおいて形成する最大ピークが１次共振ピークである。従って、位置Ｃにおける周波数が１次共振周波数として求められる。
なお、上記例ではいずれも４０００〜７０００Ｈｚの帯域で周波数分析を行って１次共振周波数ｆを特定するものであるが、本発明では、この帯域に制限されるわけではない。例えば、３０００〜７０００Ｈｚの帯域で周波数分析を行って、３０００Ｈｚ〜７０００Ｈｚの帯域にて共振周波数を求めてもよい。
このようにして求められた１次共振周波数は、反発係数算出ユニット２２ｂにて反発係数ｅの算出のために用いられる。
【００２５】
反発特性評価装置１０では、打撃面Ｆの打撃音をマイク１２から取り込むことで音圧信号のスペクトル波形を求め、これにより１次共振周波数を求める方式と、打撃面Ｆの振動を加速度ピックアップ３０から取り込むとともに、打撃力をピックアップ３２ａから取り込み伝達関数を求め、これより１次共振周波数を求める方式と、の２方式を行うことができるが、反発特性評価装置１０では、この２方式は自在に切り換えることができ、いずれか一方の方式を選択できるように構成されている。
これにより、音圧信号では１次共振周波数ｆを求めることができない場合には、伝達関数を求めて１次共振周波数ｆを迅速かつ確実にもとめることができる。
【００２６】
以上、本発明のゴルフクラブヘッドの反発係数評価装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
例えば、周波数分析ユニット２２ａは、プログラムを実行しソフトウェア処理により機能を発揮するものに限定されず、専用回路で構成されたものであってもよいし、アナログ入出力ボード２０は、アナログ−デジタル変換を行う専用回路で構成されてもよい。また、反発係数評価装置１０は、コンピュータ２２を用いて構成される他、回路によって構成される専用装置であってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明では、ゴルフクラブヘッドをシャフトから外してゴルフクラブを分解することなくゴルフクラブヘッドの反発係数を推定して求め、しかも、所望の場所に出向いて反発係数を極めて容易かつ短時間に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）および（ｂ）は、本発明のゴルフクラブヘッドの反発係数評価装置の一態様の概略の構成を示す構成図である。
【図２】 本発明のゴルフクラブヘッドの反発係数評価装置で得られるスペクトル波形の一例を示す図である。
【図３】 ゴルフクラブヘッドの打撃面の１次固有振動数と反発係数ｅとの関係の一例を示す図である。
【図４】 本発明のゴルフクラブヘッドの反発係数評価装置の他の態様の概略の構成を示す構成図である。
【図５】 図４に示す反発係数評価装置で得られる伝達関数の虚数部の一例を示す図である。
【図６】 図４に示す反発係数評価装置で得られるスペクトル波形の一例を示す図である。
【図７】 従来の反発係数算出方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 反発特性評価装置
１２ マイク
１４ アンプ
２０ アナログ入出力カード
２２ コンピュータ
２２ａ 周波数分析ユニット
２２ｂ 反発係数算出ユニット
２２ｃ 評価ユニット
２２ｄ ディスプレイ
２４，３２ ハンマ
Claims (6)
- ゴルフクラブヘッドの反発特性を評価するゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置であって、
ゴルフクラブヘッドの打撃面をインパクト加振することによって前記打撃面から発する打撃音を音圧信号として出力するマイクと、
出力された前記音圧信号を応答信号として取り込む入力デバイスと、
前記応答信号から前記打撃面の共振周波数を求める分析ユニットと、
この共振周波数からゴルフボールを前記打撃面で打撃する際の反発係数を求める算出ユニットと、
算出された反発係数を用いて評価されたゴルフクラブヘッドの評価結果を表示するディスプレイと、を有することを特徴とするゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置。 - 前記算出ユニットは、ゴルフボールを前記打撃面で打撃する際の反発係数と前記共振周波数との関係を表した参照テーブルおよび前記関係を関数で表した関係式のいずれか一方を用いて、前記打撃面の反発係数を求める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反発特性評価装置。
- 前記算出ユニットで算出された反発係数を、予め定められた値と比較することによって、前記ゴルフクラブヘッドの反発特性の合否を判定する評価ユニットを有し、
この評価ユニットの判定結果を前記評価結果として前記ディスプレイに表示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反発特性評価装置。 - 前記共振周波数は、１次共振周波数であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置。
- 前記入力デバイスと、前記分析ユニットと、前記算出ユニットとがモバイル型のコンピュータに組み込まれたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置。
- さらに、前記ゴルフクラブヘッドの打撃面をインパクト加振することによって生じる前記打撃面の振動を加速度信号として出力する加速度センサと、
前記インパクト加振するときの加振力を打撃信号として出力するハンマーと、
前記音圧信号を取り込む端子の他に、前記加速度信号を前記応答信号として取り込む端子と、前記打撃信号を取り込む端子とを備え、取り込まれた信号を増幅し、増幅された信号を前記入力デバイスに供給するアンプと、を有し、
前記分析ユニットで前記共振周波数を求めるために、前記音圧信号を前記応答信号として取り込む方式と、前記分析ユニットで前記共振周波数を求めるために、前記打撃信号を取り込むとともに前記加速度信号を前記応答信号として取り込む方式との間で、方式を切り換えることができる請求項１〜５のいずれか１項に記載のゴルフクラブヘッドの反発特性評価装置。
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