JP5229073B2 - Method for evaluating rod-shaped body and system for evaluating rod-shaped body - Google Patents
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Description
本発明は、棒状体の振動減衰性能等の振動特性を評価する評価方法およびその棒状体の評価システムに関し、特に、ゴルフクラブシャフト、釣り竿、アイスホッケーのスティック、グランドホッケーのスティック等について振動減衰性能等の振動特性を評価する評価方法および棒状体の評価システムに関する。 The present invention relates to an evaluation method for evaluating vibration characteristics such as vibration damping performance of a rod-shaped body, and an evaluation system for the rod-shaped body, and in particular, vibration damping performance for golf club shafts, fishing rods, ice hockey sticks, ground hockey sticks, and the like. The present invention relates to an evaluation method for evaluating vibration characteristics such as a rod-like body.
現在、ゴルフクラブシャフトとして、金属により形成された金属製のゴルフクラブシャフトと、繊維強化複合材(FRP)で形成されたFRP製のゴルフクラブシャフトがある。金属製のゴルフクラブシャフトのうち、特に、スチール製のものはスチールシャフトと呼ばれ、FRP製のゴルフクラブシャフトのうち、カーボン繊維強化複合材(CFRP)で形成されたゴルフクラブシャフトはカーボンシャフトと呼ばれている。
このFRP製のゴルフクラブシャフトは、例えば、シートワインディング法、フィラメントワインディング法、3軸ブレーディング法等の製造方法によって製造されている。
FRP製のゴルフクラブシャフトにおいては、シャフトの周方向における変形特性が異なることが知られている。この変形特性の異方性は、上記製造方法、またはもともとFRP自体に異方性があることによるものである。
また、FRP製のゴルフクラブシャフトは、強化繊維の配向方向、積層数などを変えることにより、その長手方向の剛性分布、振動減衰等の振動特性を調整することができる。
Currently, as golf club shafts, there are metal golf club shafts made of metal and FRP golf club shafts made of fiber reinforced composite material (FRP). Of the golf club shafts made of metal, in particular, those made of steel are called steel shafts. Among golf club shafts made of FRP, golf club shafts made of carbon fiber reinforced composite (CFRP) are called carbon shafts. It is.
This FRP golf club shaft is manufactured by a manufacturing method such as a sheet winding method, a filament winding method, or a triaxial braiding method.
It is known that the FRP golf club shaft has different deformation characteristics in the circumferential direction of the shaft. The anisotropy of the deformation characteristics is due to the above-described manufacturing method or the fact that the FRP itself has anisotropy.
In addition, by changing the orientation direction of the reinforcing fibers, the number of laminated layers, etc., the FRP golf club shaft can adjust the vibration characteristics such as rigidity distribution and vibration attenuation in the longitudinal direction.
FRP製のゴルフクラブシャフトについて、振動特性が設計された通りになっているかを確認するために振動特性を評価することがなされる。この振動特性の評価のために、ゴルフクラブシャフトの一端を固定して、他端を上下に振動させると、上述のシャフトの周方向における変形特性の異方性により、ゴルフクラブシャフトが左右にも振動してしまい、振動特性を正確に評価できないという問題点がある。更には、製造されたFRP製のゴルフクラブシャフトの振動減衰等の振動特性についての評価方法に特に決まったものがないのが現状である。 For the FRP golf club shaft, the vibration characteristics are evaluated in order to confirm whether the vibration characteristics are as designed. In order to evaluate this vibration characteristic, when one end of the golf club shaft is fixed and the other end is vibrated up and down, the golf club shaft is also moved left and right due to the anisotropy of the deformation characteristic in the circumferential direction of the shaft described above. There is a problem that the vibration characteristics are not accurately evaluated. Furthermore, there is currently no specific evaluation method for vibration characteristics such as vibration attenuation of the manufactured FRP golf club shaft.
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、振動減衰を容易にかつ高い精度で評価できる棒状体の評価方法および棒状体の評価システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a rod-like body evaluation method and a rod-like body evaluation system that can solve the problems based on the prior art and can easily evaluate vibration damping with high accuracy.
上記目的を達成するために、本発明は、棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させ、前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測し、上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得する工程と、前記計測された上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ、高速フーリエ変換し、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、前記振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データをそれぞれ作成する工程と、前記上下方向の振動と前記左右方向の振動に対して、前記各振幅特性データから、それぞれ少なくとも1次共振周波数を求める工程と、前記求められた各1次共振周波数を中心周波数としたバンドパスフィルタを設定する工程と、前記各バンドパスフィルタを、それぞれ前記各振幅特性データにかけた後、それぞれ逆高速フーリエ変換し、1次共振周波数における時間波形データを、それぞれ求める工程と、前記1次共振周波数の時間波形データについて、山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求める工程と、前記上下方向の前記1次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をUpとし、前記左右方向の前記1次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をLpとし、前記各ピーク値の絶対値Upを基準として、各ピーク値の絶対値Upに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Lpを、それぞれ抽出する工程と、前記ピーク値の絶対値Upと前記抽出されたピーク値の絶対値Lpとの自乗平方根の値Vpを求める工程と、前記求められた値Vpを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する工程とを有することを特徴とする棒状体の評価方法を提供するものである。
本発明において、上下方向および左右方向の振動の時系列データは、例えば、上下方向および左右方向の加速度の時系列データである。
In order to achieve the above object, the present invention fixes one end of a rod-shaped body, vibrates the other end, and simultaneously measures the vertical vibration and the horizontal vibration of the other end for a predetermined time. The step of acquiring time series data of vibration in the vertical direction and time series data of vibration in the left and right direction, and the time series data of the measured vertical vibration and the time series data of the left and right vibration, respectively, A step of performing fast Fourier transform to generate amplitude characteristic data indicating a vibration amplitude level with respect to a vibration frequency, and phase characteristic data indicating a vibration phase with respect to the vibration frequency; and With respect to vibration, a step of obtaining at least a primary resonance frequency from each amplitude characteristic data, and a bandpass having the obtained primary resonance frequency as a center frequency. A step of setting a filter, a step of applying each of the bandpass filters to each of the amplitude characteristic data, and then performing inverse fast Fourier transform, respectively, to obtain time waveform data at a primary resonance frequency, and the primary resonance For the time waveform data of the frequency, the step of obtaining the peak time and peak level of the peak on the peak side and the valley side, the absolute value of the peak value in the time waveform data on the primary resonance frequency in the vertical direction is Up, and the horizontal direction The peak value in the left-right direction of the peak time closest to the absolute value Up of each peak value with Lp as the absolute value of the peak value in the time waveform data of the primary resonance frequency Extracting the absolute value Lp of the peak value, the absolute value Up of the peak value, and the absolute value Lp of the extracted peak value Evaluation of the rod-shaped body, comprising: a step of obtaining a square root value Vp of the first and second steps; and a step of calculating an attenuation factor using the obtained value Vp and calculating a loss factor based on the attenuation factor. A method is provided.
In the present invention, the time series data of vertical and horizontal vibrations is, for example, time series data of vertical and horizontal accelerations.
また、本発明は、棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させ、前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測し、上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得する工程と、前記上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求める工程と、前記上下方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をUpとし、前記左右方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をLpとし、前記各ピーク値の絶対値Upを基準として、各ピーク値の絶対値Upに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Lpを、それぞれ抽出する工程と、前記ピーク値の絶対値Upと前記抽出されたピーク値の絶対値Lpとの自乗平方根の値Vpを求める工程と、前記求められた値Vpを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する工程とを有することを特徴とする棒状体の評価方法を提供するものである。
本発明において、上下方向および左右方向の振動の時系列データは、例えば、上下方向および左右方向の変位の時系列データである。
The present invention also fixes one end of the rod-like body, vibrates the other end, and simultaneously measures the vertical vibration and the horizontal vibration of the other end for a predetermined time, A step of obtaining time series data and time series data of left and right vibrations, and peak time of peak and valley sides respectively for the time series data of vertical vibrations and time series data of left and right vibrations, and A step of obtaining a peak level; an absolute value of a peak value in the time-series data of the vertical vibrations is Up; an absolute value of the peak value in the time-series data of the horizontal vibrations is Lp; Using the absolute value Up as a reference, a step of extracting the absolute value Lp of the peak value in the left-right direction at the peak time closest to the absolute value Up of each peak value, and the absolute value Up of the peak value and the previous A step of obtaining a square root value Vp of the absolute value Lp of the extracted peak value, a step of calculating an attenuation factor using the obtained value Vp, and calculating a loss factor based on the attenuation factor. It provides the evaluation method of the rod-shaped body characterized by having.
In the present invention, the time-series data of vertical and horizontal vibrations is, for example, time-series data of vertical and horizontal displacements.
本発明において、前記各振幅特性データから求める共振周波数は、1次共振周波数、2次共振周波数および3次共振周波数であることが好ましい。
また、本発明において、前記バンドパスフィルタは、1/3オクターブバンドパスフィルタであることが好ましい。
さらに、本発明において、前記減衰率は、例えば、対数減衰率である。
さらにまた、本発明において、前記棒状体は、例えば、ゴルフクラブシャフトである。
In the present invention, the resonance frequency obtained from each amplitude characteristic data is preferably a primary resonance frequency, a secondary resonance frequency, and a tertiary resonance frequency.
In the present invention, the bandpass filter is preferably a 1/3 octave bandpass filter.
Furthermore, in the present invention, the attenuation rate is, for example, a logarithmic attenuation rate.
Furthermore, in the present invention, the rod-shaped body is, for example, a golf club shaft.
本発明は、棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させたときの前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測する計測装置と、前記計測装置で計測された上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得するデータ取得装置と、前記計測された上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ、高速フーリエ変換し、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、前記振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データをそれぞれ作成し、前記上下方向の振動と前記左右方向の振動に対して、前記各振幅特性データから、それぞれ少なくとも1次共振周波数を求め、前記求められた各1次共振周波数を中心周波数としたバンドパスフィルタを設定し、前記各バンドパスフィルタを、それぞれ前記各振幅特性データにかけた後、それぞれ逆高速フーリエ変換し、1次共振周波数における時間波形データを、それぞれ求め、前記1次共振周波数の時間波形データについて、山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求め、前記上下方向の前記1次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をUpとし、前記左右方向の前記1次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をLpとし、前記各ピーク値の絶対値Upを基準として、各ピーク値の絶対値Upに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Lpを、それぞれ抽出し、前記ピーク値の絶対値Upと前記抽出されたピーク値の絶対値Lpとの自乗平方根の値Vpを求め、前記求められた値Vpを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する処理装置とを有することを特徴とする棒状体の評価システムを提供するものである。 The present invention provides a measuring device for measuring a vertical vibration and a horizontal vibration of the other end at the same time for a predetermined time when one end of a rod-like body is fixed and the other end is vibrated, and the measurement A data acquisition device for acquiring time series data of vertical vibration and time series data of horizontal vibration measured by the apparatus, time series data of the vertical vibration measured and time of the horizontal vibration The series data is subjected to fast Fourier transform, respectively, and amplitude characteristic data indicating the vibration amplitude level with respect to the vibration frequency, and phase characteristic data indicating the vibration phase with respect to the vibration frequency are respectively created, and the vertical vibration and For each vibration in the left-right direction, at least a primary resonance frequency is obtained from each amplitude characteristic data, and each of the obtained primary resonance frequencies is set as a center frequency. A band pass filter is set, and each band pass filter is applied to each amplitude characteristic data, and then inverse fast Fourier transform is performed to obtain time waveform data at the primary resonance frequency. For the time waveform data, the peak time and peak level of peaks on the peak side and the valley side are obtained, the absolute value of the peak value in the time waveform data of the primary resonance frequency in the vertical direction is set as Up, and the primary value in the horizontal direction is set. The absolute value Lp of the peak value in the left and right direction of the peak time closest to the absolute value Up of each peak value, with the absolute value Up of each peak value as a reference, in the absolute value Up of the peak value in the time waveform data of the resonance frequency , And the square root value Vp of the absolute value Up of the peak value and the absolute value Lp of the extracted peak value. Calculated, to calculate the attenuation rate by using the obtained value Vp, there is provided an evaluation system for rod-like body; and a processor for calculating a loss factor, based on the attenuation factor.
本発明においては、前記計測装置は、前記他端部の上下方向の加速度および左右方向の加速度を計測する加速度センサを有することが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the measurement apparatus includes an acceleration sensor that measures the vertical acceleration and the horizontal acceleration of the other end.
本発明は、棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させたときの前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測する計測装置と、前記計測装置で計測された上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得するデータ取得装置と、前記上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求め、前記上下方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をUpとし、前記左右方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をLpとし、前記各ピーク値の絶対値Upを基準として、各ピーク値の絶対値Upに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Lpを、それぞれ抽出し、前記ピーク値の絶対値Upと前記抽出されたピーク値の絶対値Lpとの自乗平方根の値Vpを求め、前記求められた値Vpを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する処理装置とを有することを特徴とする棒状体の評価システムを提供するものである。
本発明においては、前記計測装置は、前記他端部の上下方向の変位および左右方向の変位を計測するレーザ変位計を有することが好ましい。
The present invention provides a measuring device for measuring a vertical vibration and a horizontal vibration of the other end at the same time for a predetermined time when one end of a rod-like body is fixed and the other end is vibrated, and the measurement Data acquisition device for acquiring time series data of vertical vibration and time series data of horizontal vibration measured by the apparatus, time series data of vertical vibration and time series data of left and right vibration The peak time and peak level of the peak on the mountain side and the valley side are obtained, the absolute value of the peak value in the time series data of the vertical vibration is taken as Up, and the absolute value of the peak value in the time series data of the horizontal vibration Using the absolute value Up of each peak value as a reference, the absolute value Lp of the peak value in the left-right direction of the peak time closest to the absolute value Up of each peak value is extracted. A square root value Vp of the absolute value Up of the peak value and the absolute value Lp of the extracted peak value is obtained, an attenuation rate is calculated using the obtained value Vp, and a loss is calculated based on the attenuation rate. The present invention provides a rod-like body evaluation system comprising a processing device for calculating a coefficient.
In this invention, it is preferable that the said measuring apparatus has a laser displacement meter which measures the displacement of the up-down direction of the said other end part, and the displacement of the left-right direction.
本発明によれば、振動減衰を容易に評価することができる。しかも、棒状体を上下方向に振動させた場合、左右方向にも振動してしまうものであっても、高い精度で振動減衰を評価することができる。
このため、本発明によれば、例えば、ゴルフクラブシャフトの振動減衰の評価を、容易かつ高い精度でできる。
According to the present invention, vibration damping can be easily evaluated. Moreover, when the rod-like body is vibrated in the vertical direction, vibration attenuation can be evaluated with high accuracy even if it vibrates in the horizontal direction.
For this reason, according to the present invention, for example, evaluation of vibration damping of a golf club shaft can be performed easily and with high accuracy.
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の棒状体の評価方法および棒状体の評価システムを詳細に説明する。
図1は、(a)は、本発明の第1の実施形態の棒状体の評価方法に用いられる評価システムを示す模式図であり、(b)は、図1(a)に示す評価システムにおける第1の加速度センサ、および第2の加速度センサの取り付け位置を拡大して示す模式図である。
The rod-like body evaluation method and rod-like body evaluation system of the present invention will be described below in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
1A is a schematic diagram showing an evaluation system used in the rod-like body evaluation method according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic diagram of the evaluation system shown in FIG. It is a schematic diagram which expands and shows the attachment position of a 1st acceleration sensor and a 2nd acceleration sensor.
図1に示す評価システム10は、棒状体として、例えば、ゴルフクラブシャフト30の減衰性能などの振動特性を評価するものである。
図1に示すように、評価システム10は、ゴルフクラブシャフト30を固定する固定部12と、ゴルフクラブシャフト22の振動を検出する第1の加速度センサ14および第2の加速度センサ16と、チャージアンプ18と、FFTアナライザ20と、コンピュータ(以下、PCという)22とを有する。
また、第1の加速度センサ14および第2の加速度センサ16は、チャージアンプ18を介してFFTアナライザ20に接続されている。FFTアナライザ20は、PC22により制御される。
An
As shown in FIG. 1, the
The
固定部12は、ゴルフクラブシャフト30の後端部32aを固定するものである。この固定部12は、例えば、水平面Bの上に設けられている。固定部12にゴルフクラブシャフト30が固定された場合、ゴルフクラブシャフト30の中心軸Cが水平面Bと平行になる。この固定部12におけるゴルフクラブシャフト30の後端部32aの固定長さL2は、例えば、170mmである。
なお、固定部12のゴルフクラブシャフト30の固定方法は、特に限定されるものではない。
The
In addition, the fixing method of the
ここで、ゴルフクラブシャフト30の後端部32aとは、ゴルフクラブシャフト30をゴルフクラブヘッド(図示せず)に取り付け、ゴルフクラブ(図示せず)とする場合、グリップ(図示せず)が取り付けられる側の端部のことである。
また、ゴルフクラブシャフト30の先端部32bとは、ゴルフクラブヘッド(図示せず)を取り付ける側の端部のことである。
Here, when the
Further, the
本実施形態においては、ゴルフクラブシャフト30は、単体であっても、ゴルフクラブヘッドが取り付けられた状態であってもよい。ゴルフクラブヘッドが取り付けられている場合、グリップ側の端部を、例えば、固定長さ170mmで固定する。
また、本実施形態においては、後述するように、ゴルフクラブシャフト30の評価には、例えば、評価するゴルフクラブシャフト30の後端部32aを固定し、先端部32bを振動させて、ゴルフクラブシャフト30の振動特性を測定して評価する。
In the present embodiment, the
In the present embodiment, as will be described later, for evaluation of the
第1の加速度センサ14は、ゴルフクラブシャフト22の長手方向Lと直交する上下方向Vにおけるゴルフクラブシャフト22の先端部24bの振動を測定するものである。なお、上下方向Vは、水平面Bに対して垂直な方向である。
この第1の加速度センサ14は、例えば、ゴルフクラブシャフト22の先端22aから後端部24a側に距離L1、離れた位置で、かつゴルフクラブシャフト22の周面22bにおいて、水平面Bから上記上下方向Vにおける距離が最も離れた位置に設けられている。換言すれば、第1の加速度センサ14は、ゴルフクラブシャフト22の先端22aから後端部24a側にL1離れた位置で、かつゴルフクラブシャフト22の周面22bにおいて、ゴルフクラブシャフト22の中心軸Cを通り上記上下方向Vと平行な線Y上に設けられている。この第1の加速度センサ14が設けられる位置を第1の取付位置αという。この距離L1は、例えば、100mmである。
The
For example, the
第2の加速度センサ16は、ゴルフクラブシャフト22の長手方向Lおよび上下方向Vと直交する左右方向Hにおけるゴルフクラブシャフト22の先端部24bの振動を測定するものである。
この第2の加速度センサ16は、第1の加速度センサ14を、ゴルフクラブシャフト22の中心軸Cを回転中心にして90°回転させた位置に設けられている。換言すれば、第2の加速度センサ16は、ゴルフクラブシャフト22の先端22aから後端部24a側にL1離れた位置で、かつゴルフクラブシャフト22の周面22bにおいて、ゴルフクラブシャフト22の中心軸Cを通り長手方向Lおよび上下方向Vと直交する左右方向Hと平行な線X上に設けられている。この第2の加速度センサ16が設けられる位置を第2の取付位置βという。
第1の加速度センサ14および第2の加速度センサ16には、例えば、軽量加速度ピックアップが用いられる。この軽量加速度ピックアップは、加速度信号を電荷の形態で、出力する。なお、加速度ピックアップは超軽量のものが好ましい。例えば、質量が0.6gのものを用いるとよい。これは、質量が大きいと共振周波数への影響が大きくなるためである。
The
The
As the
本実施形態においては、ゴルフクラブシャフト22の先端22aに、水平面Bに向う下方向VLに、例えば、20mmの変位を与えてゴルフクラブシャフト22を自由減衰振動させる。このとき、第1の加速度センサ14により、上下方向Vのゴルフクラブシャフト22の自由減衰振動が加速度として測定され、第2の加速度センサ16により、左右方向Hのゴルフクラブシャフト22の自由減衰振動が加速度として測定される。
In the present embodiment, the
チャージアンプ18は、第1の加速度センサ14および第2の加速度センサ16に接続されている。このチャージアンプ18には、第1の加速度センサ14および第2の加速度センサ16のそれぞれから得られた加速度信号が、例えば、電荷の形態で入力される。チャージアンプ18は、その電荷の形態で入力された各加速度信号を、それぞれ電圧に変換してFFTアナライザ20に加速度信号として出力する。
The
FFTアナライザ20は、チャージアンプ18に接続されており、このチャージアンプ18から電圧の形態で出力される第1の加速度センサ14の加速度信号および第2の加速度センサ16の加速度信号を時系列で取り込み、PC22に出力するものである。
このFFTアナライザ20においては、例えば、第1の加速度センサ14の加速度信号、および第2の加速度センサ16の加速度信号について、それぞれ振動を開始してから例えば、約1ミリ秒のサンプリング周期(4秒/4096間隔)で4秒間(サンプリング時間)取り込む。FFTアナライザ20により、第1の加速度センサ14による上下方向Vの加速度の時系列データ(時間波形)が得られ、第2の加速度センサ16による左右方向Hの加速度の時系列データ(時間波形)が得られる。
The
In the
なお、FFTアナライザ20による加速度信号についてのサンプリング周期は、約1ミリ秒に限定されるものではなく、要求される振動の測定精度に応じて適宜変更可能である。さらには、FFTアナライザ20による変位についての取り込み時間(サンプリング時間)も、4秒に限定されるものではなく、ゴルフクラブシャフト30の特性、要求される振動の測定精度に応じて適宜変更可能である。
The sampling period for the acceleration signal by the
PC22は、処理装置であって、一般的なパーソナルコンピュータと同様の構成を有するものであり、CPU(図示せず)、メモリ(図示せず)を備え、キーボード、マウスなどのコンピュータの入力に用いられる入力部(図示せず)と、入力部からの入力情報およびCPUで情報処理された情報を表示するLCDなどのモニタ24とを有する。
The
PC22は、FFTアナライザ20から出力された第1の加速度センサ14による上下方向Vの加速度の時系列データ(時間波形)、第2の加速度センサ16による左右方向Hの加速度の時系列データ(時間波形)がメモリ(図示せず)に記憶される。
PC22は、上下方向Vの加速度波形のデータ、左右方向Hの加速度波形のデータについて、FFT(高速フーリエ変換)をする機能を有する。
The
The
また、PC22は、1次共振周波数、2次共振周波数および3次共振周波数等の共振周波数を算出する機能、例えば、各共振周波数を中心にした1/3オクターブバンドフィルタ等のバンドパスフィルタの設定する機能を有する。
また、PC22は、1/3オクターブバンドパスフィルタを用いた共振周波数別の振幅特性データを算出する機能、各共振周波数の振幅特性データに対して逆FFTを行い、加速度波形のデータを作成する機能を有する。
The
Further, the
また、PC22は、波形のデータについて、山側および谷側のピークを抽出し、かつそのピークの時間を求める機能を有する。
さらには、PC22は、各共振周波数における減衰率、および損失係数を求める機能を有する。
The
Furthermore, the
なお、PC22においては、得られたデータの数値についての四則演算の機能を有することは言うまでもなく、更には上記機能を発揮する段階で作成された各種のデータについては、適宜メモリに記憶させるとともに、モニタ24に、グラフ、数値等の形態で表示させる機能を有する。
また、PC22における上記各種の機能は、FFTアナライザを利用した周波数解析をするときになされる各種の信号処理をする際に用いられる市販のソフトウェアによる実現できるものである。
In addition, it goes without saying that the
The various functions in the
なお、PC22は、FFTアナライザ20を介することなく、第1の加速度センサ14の加速度信号、および第2の加速度センサ16の加速度信号をチャージアンプ18から直接、取り込むこともできる。この場合、第1の加速度センサ14の加速度信号、および第2の加速度センサ16の加速度信号をAD変換するAD変換ボードをPC22に組み込み、チャージアンプ18と接続し、各加速度信号をコンピュータ20に直接取り込む構成としてもよい。
Note that the
本発明の評価方法および評価システムにおいては、評価対象は、棒状体のものであれば、断面形状が円、矩形であってもよく、特に限定されるものではない。また、ゴルフクラブシャフト30に限定されるものではなく、釣り竿、アイスホッケーのスティック、グランドホッケーのスティック等についても、振動減衰等の振動特性を評価することができる。
In the evaluation method and the evaluation system of the present invention, as long as the evaluation target is a rod-like body, the cross-sectional shape may be a circle or a rectangle, and is not particularly limited. Further, the present invention is not limited to the
次に、本実施形態のゴルフクラブシャフトの評価方法について、ゴルフクラブシャフト30として、長さが1170mmのカーボンシャフトを例にして説明する。
図2は、本発明の第1の実施形態の棒状体の評価方法によるゴルフクラブシャフトの評価方法を工程順に示すフローチャートである。
Next, the golf club shaft evaluation method of the present embodiment will be described by taking a carbon shaft having a length of 1170 mm as an example as the
FIG. 2 is a flowchart showing the golf club shaft evaluation method according to the rod-like body evaluation method of the first embodiment of the present invention in the order of steps.
先ず、図1に示す評価システム10の固定部12にゴルフクラブシャフト30の後端部32aを、例えば、170mmの固定長さで固定する。この固定部12によるゴルフクラブシャフト30の固定圧力は、例えば、19.6N(2kgf)である。
First, the
次に、第1の加速度センサ14を、距離L1が100mmの第1の取付位置αに取り付ける。第2の加速度センサ16を、第2の取付位置βに取り付ける。
第1の加速度センサ14および第2の加速度センサ16は、チャージアンプ18に接続される。
Next, the
The
次に、ゴルフクラブシャフト30の先端30aを下方向VLに20mm変位させた後、先端30aを解放する。これにより、ゴルフクラブシャフト30の先端部32bが振動する(ステップS10)。
このとき、第1の加速度センサ14による左右方向Hの加速度の計測と、第2の加速度センサ16による上下方向Vの加速度の計測とが同時にされて、第1の加速度センサ14による左右方向Hの加速度信号がチャージアンプ18に入力されて変換された後、加速度信号がFFTアナライザ20に取り込まれる。また、第2の加速度センサ16による上下方向Vの加速度信号もチャージアンプ18に入力された後、チャージアンプ18の出力信号がFFTアナライザ20に取り込まれる。
Next, after the
At this time, the measurement of the acceleration in the horizontal direction H by the
本実施形態においては、FFTアナライザ20には、先端30aを解放した後、例えば、約1ミリ秒のサンプリング周期(4秒/4096間隔)で4秒間(サンプリング時間)の加速度信号が取得される。これにより、図3(a)に示すように、上下方向Vの加速度の時系列データ40a、および図3(b)に示すように、左右方向Hの加速度の時系列データ40bが得られる(ステップS12)。
図3(a)に示すように上下方向Vの加速度は、1.4秒位まで減少していき、その後、変位がまた大きくなっている。図3(b)に示す左右方向Hの加速度は、0.5秒位から1.5秒位まで減少している。
上下方向Vの加速度の時系列データ40a、および左右方向Hの加速度の時系列データ40bがFFTアナライザ20からPC22に出力されて、PC22のメモリに記憶される。
In the present embodiment, the
As shown in FIG. 3A, the acceleration in the vertical direction V decreases to about 1.4 seconds, and then the displacement increases again. The acceleration in the left-right direction H shown in FIG. 3B decreases from about 0.5 seconds to about 1.5 seconds.
The
次に、PC22において、上下方向Vの加速度の時系列データ40a、および左右方向Hの加速度の時系列データ40bについて、FFT(高速フーリエ変換)を行う(ステップS14)。これにより、上下方向Vの加速度の時系列データ40aから、例えば、図4に示すような振幅特性データ42が得られる。図4の縦軸のパワースペクトル(dB)は、振動の振幅の大きさを示すものである。
なお、左右方向Hの加速度の時系列データ40bについてもFFTを行うため、図示はしないが、時系列データ40aと同様に図4に示すような振幅特性データ42が得られる。
Next, in the
Since the FFT is also performed on the
ここで、FFTをして得られるフーリエ変換データは、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データとを含むものである。
高速フーリエ変換の処理自体は、公知の方法であるため、その詳細な説明を省略する。この高速フーリエ変換は、例えば、振動の時間波形データである変位の時系列データからフーリエ係数を求め、このフーリエ係数を演算することで周波数毎に振幅と位相を求めるものである。周波数と振幅との関係を表すものが、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データとなる。
Here, the Fourier transform data obtained by performing FFT includes amplitude characteristic data indicating the vibration amplitude level with respect to the vibration frequency and phase characteristic data indicating the vibration phase with respect to the vibration frequency.
Since the fast Fourier transform process itself is a known method, its detailed description is omitted. In this fast Fourier transform, for example, a Fourier coefficient is obtained from time series data of displacement, which is vibration time waveform data, and the amplitude and phase are obtained for each frequency by calculating the Fourier coefficient. What represents the relationship between the frequency and the amplitude is amplitude characteristic data indicating the amplitude level of the vibration with respect to the frequency of the vibration.
次に、上述の振幅特性データに基づいて、PC22は、ゴルフクラブシャフト30の上下方向Vおよび左右方向Hにおける1次共振周波数、2次共振周波数、および3次共振周波数を含む複数の共振周波数を求める(ステップS16)。
例えば、PC22において、図4に示す振幅特性データ42について、周波数解析を行い、振幅特性データ42に含まれる複数のピーク42a、42b、42cの値に対応する周波数の値を、それぞれ求めることにより、1次共振周波数f1、2次共振周波数f2、3次共振数波数f3を得ることができる。
また、図4では、振幅特性データ42を1つだけ示しているが、本実施形態においては、左右方向Hの振幅特性データについても、上下方向Vと同様に、1次共振周波数〜3次共振周波数を求め、合計6個の共振周波数を求める。
Next, based on the amplitude characteristic data described above, the
For example, the
In FIG. 4, only one amplitude
また、本実施形態の評価方法においては、1次共振周波数が少なくとも求めることができればよいため、振幅特性データ42から、2次共振周波数および3次共振周波数を、必ずしも求める必要はない。
本実施形態においては、振動特性に与える影響が大きい1次共振周波数〜3次共振周波数f1、f2、f3について求めることが好ましい。なお、何次の共振周波数まで求めるかについては、特に限定されるものではない。
Further, in the evaluation method of the present embodiment, it is only necessary to obtain at least the primary resonance frequency, and therefore it is not always necessary to obtain the secondary resonance frequency and the tertiary resonance frequency from the amplitude
In the present embodiment, it is preferable to obtain the primary resonance frequency to the tertiary resonance frequencies f 1 , f 2 , and f 3 that have a great influence on the vibration characteristics. In addition, it is not specifically limited about what resonance frequency is calculated | required.
次に、PC22は、ステップS18で求めた合計6個の1次共振周波数〜3次共振周波数f1、f2、f3のそれぞれに対応して、各共振周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタを設定する(ステップS18)。
ここで、図5は、縦軸にフィルタ値をとり、横軸に周波数をとって、本実施形態で用いたバンドパスフィルタを説明するためのグラフである。
図5の縦軸のフィルタ値とは、ゲインに相当するものであり、例えば、フィルタ値が0ならば入力信号が100%阻止され、フィルタ値が0.5ならば入力信号が50%通過され、フィルタ値が1ならば入力信号が100%通過される。
Next, the
Here, FIG. 5 is a graph for explaining the bandpass filter used in this embodiment, with the filter value on the vertical axis and the frequency on the horizontal axis.
The filter value on the vertical axis in FIG. 5 corresponds to the gain. For example, if the filter value is 0, the input signal is blocked by 100%, and if the filter value is 0.5, the input signal is passed by 50%. If the filter value is 1, 100% of the input signal is passed.
図5に示すように、バンドパスフィルタの特性は、中心周波数fcと、下限遮断周波数fLと、上限遮断周波数fHとによって規定される。
したがって、ステップS18で求めた各共振周波数f1、f2、f3に対応して、図5に示すように、中心周波数fc=f1のバンドパスフィルタ44aと、中心周波数fc=f2のバンドパスフィルタ44bと、中心周波数fc=f3のバンドパスフィルタとを設定する。なお、図5において、3次共振周波数f3のバンドパスフィルタの中心周波数fcと、下限遮断周波数fLと、上限遮断周波数fHとが周波数の表示範囲を超えているため、その図示を省略している。
As shown in FIG. 5, the characteristics of the bandpass filter is defined and the center frequency fc, and lower cut-off frequency f L, by the upper cut-off frequency f H.
Accordingly, as shown in FIG. 5, the band-
本実施形態において、バンドパスフィルタとして、例えば、1/3オクターブバンドパスフィルタを用いる。この1/3オクターブバンドパスフィルタにおける下限遮断周波数fL、上限遮断周波数fHについては、下記(1)式と(2)式により求めることができる。 In the present embodiment, for example, a 1/3 octave bandpass filter is used as the bandpass filter. The lower limit cutoff frequency f L and the upper limit cutoff frequency f H in the 1/3 octave bandpass filter can be obtained by the following formulas (1) and (2).
fL=fc・2(−1/6) (1)
fH=fc・2(1/6) (2)
f L = fc · 2 (−1/6) (1)
f H = fc · 2 (1/6) (2)
本実施形態における1/3オクターブバンドパスフィルタは、JIS C1513に規定されている1/3オクターブの規格の考え方と同様である。ただし、上記JIS規格では、中心周波数fcが予め決定されているのに対して、本実施形態では、中心周波数fcがステップS18で求められた各共振周波数である点が異なる。 The 1/3 octave bandpass filter in this embodiment is the same as the concept of the 1/3 octave standard defined in JIS C1513. However, the center frequency fc is determined in advance in the JIS standard, whereas the present embodiment is different in that the center frequency fc is each resonance frequency obtained in step S18.
なお、本実施形態においては、バンドパスフィルタに1/3オクターブバンドパスフィルタを用いたが、これに限定されるものではない。バンドパスフィルタとしては、例えば、図4に示す振幅特性データ42から、目的とする共振周波数成分の振動波形を正確に分離することができればよく、バンドパスフィルタの下限遮断周波数fL、上限遮断周波数fHをどのように設定するかは、特に限定されるものではない。
In the present embodiment, a 1/3 octave bandpass filter is used as the bandpass filter, but the present invention is not limited to this. As the band-pass filter, for example, it is only necessary that the vibration waveform of the target resonance frequency component can be accurately separated from the amplitude
次に、PC22は、図4に示す振幅特性データ42を、ステップS20で設定した3つのバンドパスフィルタにそれぞれかける(ステップS20)。これにより、各バンドパスフィルタから3つの共振周波数(1次共振周波数f1、2次共振周波数f2、3次共振周波数f3)のそれぞれに対応した3つの共振周波数別振幅特性データが得られる。
なお、左右方向Hの振幅特性データ(図示せず)についても、3つの共振周波数(1次共振周波数f1、2次共振周波数f2、3次共振周波数f3)のそれぞれに対応した3つの共振周波数別振幅特性データが得られる。
Next, the
Note that the amplitude characteristic data (not shown) in the left-right direction H also includes three resonance frequencies (primary resonance frequency f 1 , secondary resonance frequency f 2 , tertiary resonance frequency f 3 ) corresponding to each of the three resonance frequencies. Amplitude characteristic data by resonance frequency is obtained.
次に、PC22は、ステップS20で得られた3つの共振周波数別振幅特性データのそれぞれと、ステップS14で求めた位相特性データとに基づいて逆FFT(高速フーリエ変換)を行う(ステップS22)。
これにより、3つの共振周波数(1次共振周波数f1、2次共振周波数f2、3次共振周波数f3)のそれぞれに対応した共振周波数別の時間波形データを得る(ステップS24)。この場合、上下方向および左右方向について、それぞれ、図3(a)に示すような時系列データおよび図3(b)に示すような時系列データが得られる。このようにして、ステップS24においては、各共振周波数別に分離された時間波形データが得られる。
Next, the
Thereby, time waveform data for each resonance frequency corresponding to each of the three resonance frequencies (primary resonance frequency f 1 , secondary resonance frequency f 2 , tertiary resonance frequency f 3 ) is obtained (step S 24). In this case, time-series data as shown in FIG. 3A and time-series data as shown in FIG. 3B are obtained in the vertical direction and the horizontal direction, respectively. In this way, time waveform data separated for each resonance frequency is obtained in step S24.
次に、ステップS24で得られた各共振周波数毎の時間波形データについて、0クロス点を利用して、0点を境にプラス側のピークについてその時間とピークレベルを求め、更にはマイナス側のピークについてその時間とピークレベルを求める(ステップS26)。 Next, with respect to the time waveform data for each resonance frequency obtained in step S24, the time and peak level are obtained for the plus side peak at the 0 point using the 0 cross point, and further, the minus side is obtained. The peak time and peak level are obtained (step S26).
各共振周波数において、上下方向Vにおける時間波形データのピーク値の絶対値をUpとし、左右方向Hにおける時間波形データのピーク値の絶対値をLpとするとき、時間波形データのピーク値の絶対値Upを基準として、このピーク値の絶対値Upに、最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Lpを抽出する。
次に、基準となるピーク値の絶対値Upと、抽出されたピーク値の絶対値Lpとの自乗平方根の値Vpを求める(ステップS28)。なお、自乗平方根の値Vpとは、以下の式により表されるものである。Vp=(Up2+Lp2)1/2
At each resonance frequency, when the absolute value of the peak value of the time waveform data in the vertical direction V is Up and the absolute value of the peak value of the time waveform data in the horizontal direction H is Lp, the absolute value of the peak value of the time waveform data With reference to Up, the absolute value Lp of the peak value in the left-right direction at the nearest peak time is extracted from the absolute value Up of the peak value.
Next, a square root value Vp between the absolute value Up of the peak value serving as a reference and the absolute value Lp of the extracted peak value is obtained (step S28). The square root value Vp is represented by the following equation. Vp = (Up 2 + Lp 2 ) 1/2
次に、1次共振周波数、2次共振周波数、3次共振周波数毎に、減衰率を求める(ステップS30)。本実施形態において、減衰率に、例えば、対数減衰率を用いる。
この場合、図6に示すように、例えば、縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、1次共振周波数について得られたVpの値を二乗して常用対数に変換した後、10倍した数値をプロットする。これをプロット群50aとして図6に示す。このプロット群50aの各数値は、10logVp2により求められる。
そして、このプロット群50aについて、例えば、最小自乗法を用いて直線近似し、近似直線52aを求める。この近似直線52aの傾きが減衰率D(dB/秒)である。
Next, an attenuation factor is obtained for each primary resonance frequency, secondary resonance frequency, and tertiary resonance frequency (step S30). In the present embodiment, for example, a logarithmic attenuation rate is used as the attenuation rate.
In this case, as shown in FIG. 6, for example, after taking the vibration peak level on the vertical axis and taking the time on the horizontal axis, the value of Vp obtained for the primary resonance frequency is squared and converted to the common logarithm. Plot the number multiplied by 10. This is shown in FIG. 6 as a
The
図6には、上下方向のピーク値Upを二乗して常用対数に変換した後、10倍した数値をプロットしたプロット群54aを示している。
このプロット群54aの数値は、10logUp2により求められる。
さらに、図6には、左右方向のピーク値Lpも二乗して常用対数に変換した後、10倍した数値をプロットしたプロット群56aを示している。
このプロット群56aの数値は、10logLp2により求められる。
図6に示すように、自乗平方根の値Vpに比して、上下方向のピーク値Upおよび左右方向のピーク値Lpは直線性が劣っている。
FIG. 6 shows a
The numbers in this
Furthermore, FIG. 6 shows a
The numbers in this
As shown in FIG. 6, the peak value Up in the vertical direction and the peak value Lp in the horizontal direction are inferior in linearity compared to the square root value Vp.
また、図7に示すように、例えば、縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、2次共振周波数について得られたVpの値を二乗して常用対数に変換した後、10倍した数値をプロットする。これをプロット群50bとして図7に示す。
そして、このプロット群50bについて、例えば、最小自乗法を用いて直線近似し、近似直線52bを求める。この近似直線52bの傾きが減衰率D(dB/秒)である。
図7には、上下方向のピーク値Upを二乗して常用対数に変換した後、10倍した数値をプロットしたプロット群54bを示すとともに、左右方向のピーク値Lpも二乗して常用対数に変換した後、10倍した数値をプロットしたプロット群56bを示している。
2次共振周波数においても、図7に示すように、自乗平方根の値Vpに比して、上下方向のピーク値Upおよび左右方向のピーク値Lpは直線性が劣っている。
Further, as shown in FIG. 7, for example, after taking the vibration peak level on the vertical axis and taking the time on the horizontal axis, the value of Vp obtained for the secondary resonance frequency is squared and converted to the common logarithm, Plot the number multiplied by 10. This is shown in FIG. 7 as a
The
FIG. 7 shows a
Also at the secondary resonance frequency, as shown in FIG. 7, the peak value Up in the vertical direction and the peak value Lp in the horizontal direction are inferior in linearity compared to the square root value Vp.
また、図8に示すように、例えば、縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、3次共振周波数について得られたVpの値を二乗して常用対数に変換した後、10倍した数値をプロットする。これをプロット群50cとして図8に示す。
そして、このプロット群50cについて、例えば、最小自乗法を用いて直線近似し、近似直線52cを求める。この近似直線の傾き52cが減衰率D(dB/秒)である。
図8には、上下方向のピーク値Upを二乗して常用対数に変換した後、10倍した数値をプロットしたプロット群54cを示すとともに、左右方向のピーク値Lpも二乗して常用対数に変換した後、10倍した数値をプロットしたプロット群56cを示している。
3次共振周波数においても、図8に示すように、自乗平方根の値Vpに比して、上下方向のピーク値Upおよび左右方向のピーク値Lpは直線性が劣っている。
Also, as shown in FIG. 8, for example, after taking the vibration peak level on the vertical axis and taking the time on the horizontal axis, the value of Vp obtained for the third-order resonance frequency is squared and converted to a common logarithm, Plot the number multiplied by 10. This is shown in FIG. 8 as a
The
FIG. 8 shows a
Also at the third-order resonance frequency, as shown in FIG. 8, the peak value Up in the vertical direction and the peak value Lp in the horizontal direction are inferior in linearity as compared to the square root value Vp.
PC22においては、上記図6に示す近似直線52a、図7に示す近似直線52b、図8に示す近似直線52cを求める。各近似直線52a、近似直線52bおよび近似直線52cの傾きを求め、減衰率Dを得る(ステップS30)。
そして、各共振周波数における減衰率Dから、各共振周波数について、損失係数ηを求める(ステップS32)。
なお、減衰率Dと損失係数ηとは式(3)で示される関係にある。このため、減衰率Dを求めることにより、損失係数ηを求めることができる。
η=D/(27.3・fx) (3) (fxは各共振周波数)
In the
Then, the loss coefficient η is obtained for each resonance frequency from the attenuation rate D at each resonance frequency (step S32).
The attenuation rate D and the loss coefficient η are in a relationship represented by the equation (3). Therefore, the loss factor η can be obtained by obtaining the attenuation rate D.
η = D / (27.3 · fx) (3) (fx is each resonance frequency)
共振周波数fxには、例えば、ステップS16で求めた上下方向V(加振方向)の各共振周波数が用いられる。
なお、共振周波数別振動波形の波数をNとし、この波数Nの発生時間をTとしたときに、共振周波数fnは、N/Tで求めることができる。このようにして得られた共振周波数の値を共振周波数fxとして用いてもよい。
As the resonance frequency fx, for example, each resonance frequency in the vertical direction V (excitation direction) obtained in step S16 is used.
The resonance frequency fn can be obtained by N / T, where N is the wave number of the vibration waveform for each resonance frequency and T is the generation time of the wave number N. The value of the resonance frequency obtained in this way may be used as the resonance frequency fx.
本実施形態において、ブレーディング法により形成されたゴルフクラブシャフトについて取付角度を0°、45°、90°、135°と変えて、それぞれ1次共振周波数〜3次共振周波数における損失係数を求めた。さらには、取付角度が0°、45°、90°、135°のうち、左右方向の振動が最も小さいものにおける上下方向の振動波形データだけを用いて損失係数を求めた。この結果を図9に示す。
なお、取付角度0°とは、計測の最初に取り付けた状態のことである。また、取付角度45°、90°、135°とは、取付角度0°を基準として、時計周りにゴルフクラブシャフトを回転させた角度のことである。
In this embodiment, the golf club shaft formed by the braiding method was changed in the mounting angle to 0 °, 45 °, 90 °, and 135 °, and the loss coefficients at the primary resonance frequency to the tertiary resonance frequency were obtained. . Further, the loss coefficient was obtained using only the vibration waveform data in the vertical direction when the vibration in the horizontal direction is smallest among the mounting angles of 0 °, 45 °, 90 °, and 135 °. The result is shown in FIG.
Note that the attachment angle of 0 ° is a state of attachment at the beginning of measurement. Further, the attachment angles of 45 °, 90 °, and 135 ° are angles obtained by rotating the golf club shaft clockwise with the attachment angle of 0 ° as a reference.
図9には、1次共振周波数における損失係数をプロットしたプロット群60aと、2次共振周波数における損失係数をプロットしたプロット群60bと、3次共振周波数における損失係数をプロットしたプロット群60cとを示している。
本実施形態の評価方法によれば、図9に示すように、取付角度によらず、損失係数の値に差がない。また、左右方向の振動が最も小さいものにおける上下方向の振動波形データだけを用いて得られた損失係数と、本実施形態の評価方法による損失係数との差もない。
FIG. 9 shows a
According to the evaluation method of this embodiment, as shown in FIG. 9, there is no difference in the value of the loss coefficient regardless of the mounting angle. Further, there is no difference between the loss coefficient obtained by using only the vertical vibration waveform data with the smallest vibration in the left-right direction and the loss coefficient according to the evaluation method of the present embodiment.
本実施形態の評価システムおよび評価方法によれば、ゴルフクラブシャフト30について、取付角度に依存することなく、損失係数を求めることができる。しかも、上下方向Vと左右方向Hについて、振動を同時に計測するだけなので容易である。
According to the evaluation system and the evaluation method of the present embodiment, the loss coefficient can be obtained for the
また、本実施形態の評価方法は、例えば、ゴルフクラブシャフトが設計した振動減衰能を有するかの等の品質管理に利用することができる。このとき、製造されたゴルフクラブ全品、または抜き取り検査する場合には、製造されたゴルフクラブシャフトのうち、適用に引き抜かれたものについて、損失係数を計測する。そして、ゴルフクラブシャフトが不良品で、剥離等が生じていると、全体の剛性が低下し、これにより共振周波数が低下する。また、剥離した箇所により内部摩擦が増え、損失係数が高くなる。このことから、図9に示すプロット群60aを良品とした場合、不良品のゴルフクラブシャフトは、符号62aで示すような位置にプロットされることになる。このようにして、不良品と良品とを区別することができる。
なお、2次共振周波数についても、図9に示すプロット群60bを良品とした場合、不良品のゴルフクラブシャフトは、符号62bで示すような位置にプロットされることになり、3次共振周波数についても、図9に示すプロット群60cを良品とした場合、不良品のゴルフクラブシャフトは、符号62cで示すような位置にプロットされることになる。
Moreover, the evaluation method of this embodiment can be used for quality control, such as whether the golf club shaft has the vibration damping ability designed, for example. At this time, when all manufactured golf clubs or a sampling inspection is performed, a loss factor is measured for one of the manufactured golf club shafts that has been pulled out for application. When the golf club shaft is a defective product and peeling or the like occurs, the overall rigidity is lowered, thereby reducing the resonance frequency. Further, the internal friction increases due to the peeled portion, and the loss factor increases. From this, when the
In addition, regarding the secondary resonance frequency, when the
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図10は、本発明の第2の実施形態の棒状体の評価方法に用いられる評価システムを示す模式的斜視図である。
図11は、本発明の第2の実施形態の棒状体の評価方法によるゴルフクラブシャフトの評価方法を工程順に示すフローチャートである。
本実施形態においては、図1に示す第1の実施形態の評価システム10と同一構成物には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a schematic perspective view showing an evaluation system used in the rod-like body evaluation method of the second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing the golf club shaft evaluation method according to the rod-like body evaluation method of the second embodiment of the present invention in the order of steps.
In the present embodiment, the same components as those in the
本実施形態の評価システム11は、第1の実施形態の評価システム10(図1参照)に比して、第1の加速度センサ14および第2の加速度センサ16にかえて第1のレーザ変位計14および第2のレーザ変位計16を用いている点、およびチャージアンプ18が設けられていない点が異なり、それ以外の構成は、第1の実施形態と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
As compared with the evaluation system 10 (see FIG. 1) of the first embodiment, the
本実施形態の評価システム11において、第1のレーザ変位計70および第2のレーザ変位計74はFFTアナライザ20に接続されている。第1のレーザ変位計70、第2のレーザ変位計74およびFFTアナライザ20は、いずれもPC22により制御される。
In the
第1のレーザ変位計70は、左右方向Hにおけるゴルフクラブシャフト30の先端部32bの振動の変位を測定するものである。
第1のレーザ変位計70は、例えば、透過式のレーザ変位計であり、投光部70aと、受光部70bとを有し、投光部70aと、受光部70bとが上下方向Vに所定の間隔をあけて対向して配置されている。本実施形態においては、投光部70aと受光部70bとの間に評価対象物であるゴルフクラブシャフト30が配置される。
The first
The first
第1のレーザ変位計70においては、投光部70aから帯状のレーザ光72が受光部70bに向けて照射され、レーザ光72の一部がゴルフクラブシャフト30で遮られて受光部70bで受光する。受光部70bは、受光したレーザ光72に基づいて、左右方向Hのゴルフクラブシャフト30の周面30bのエッジを検出する。この左右方向Hの周面30bのエッジの位置の時間変化を検出することにより、振動の際の左右方向Hの変位が得られる。第1のレーザ変位計70は、この検出された変位を、例えば、アナログ信号の形態で変位信号としてFFTアナライザ20に出力する。
In the first
第2のレーザ変位計74は、第1のレーザ変位計70の投光部70aおよび受光部70bに対して90°回転させて配置されており、投光部74aと受光部74bとが左右方向Hに所定の間隔をあけて対向して配置されている。本実施形態においては、投光部74aと受光部74bとの間に評価対象物であるゴルフクラブシャフト30が配置される。
The second
なお、第2のレーザ変位計74の投光部74aと受光部74bとは、第1のレーザ変位計70の投光部70aおよび受光部70bと同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。第2のレーザ変位計74においては、周面30bの上下方向Vのエッジの位置の時間変化を検出することにより、振動の際の上下方向Vの変位が得られる。第2のレーザ変位計74は、この検出された変位を、例えば、アナログ信号の形態で変位信号としてFFTアナライザ20に出力する。
The
この第1のレーザ変位計70は、第1の加速度センサ14が取り付けられる第1の位置αにレーザ光72を照射する。また、第2のレーザ変位計74は、第2の加速度センサ16が取り付けられる第2の位置βにレーザ光76を照射する。
第1のレーザ変位計70および第2のレーザ変位計74は、ゴルフクラブシャフト30の左右方向Hと上下方向Vの変位を同時に計測するものであり、計測タイミングなどはPC22により制御される。
The first
The first
第1のレーザ変位計70および第2のレーザ変位計74は、いずれも、投光部70a、74aと受光部70b、74bとの間の距離を変えることができるとともに、投光部70a、74aおよび受光部70b、74bは、ゴルフクラブシャフト30の長手方向Lにおける位置も適宜調整することができる。
Both the first
本実施形態において、FFTアナライザ20は、例えば、約1ミリ秒のサンプリング周期で4秒間、第1のレーザ変位計70からアナログ信号の形態で出力された左右方向Hの変位信号と、第2のレーザ変位計74からアナログ信号の形態で出力された上下方向Vの変位信号とを取り込む。
In this embodiment, the
FFTアナライザ20により、第1のレーザ変位計70によるゴルフクラブシャフト30の左右方向Hの変位の時系列データ(時間波形)、すなわち、左右方向Hの振動の時系列データが得られる。さらには、FFTアナライザ20により、第2のレーザ変位計74によるゴルフクラブシャフト30の上下方向Vの変位の時系列データ(時間波形)、すなわち、上下方向Vの振動の時系列データが得られる。
このようにして、ゴルフクラブシャフト30を振動させたときの上下方向Vの変位の時系列データ(以下、振動波形データともいう)および左右方向Hの変位の時系列データ(振動波形データ)が得られる。
これらの上下方向Vの振動の時系列データおよび左右方向Hの振動の時系列データがPC22に出力される。
The
Thus, time series data of displacement in the vertical direction V (hereinafter also referred to as vibration waveform data) and time series data of vibration in the horizontal direction H (vibration waveform data) when the
The time series data of the vibration in the vertical direction V and the time series data of the vibration in the horizontal direction H are output to the
なお、FFTアナライザ20による変位についてのサンプリング周期は、約1ミリ秒に限定されるものではなく、要求される振動の測定精度に応じて適宜変更可能である。
さらには、FFTアナライザ20による変位についての取り込み時間(サンプリング時間)も、4秒に限定されるものではなく、ゴルフクラブシャフト30の特性、要求される振動の測定精度に応じて適宜変更可能である。
Note that the sampling period for displacement by the
Furthermore, the capture time (sampling time) for displacement by the
本実施形態において、PC22は、FFTアナライザ20から出力された第1のレーザ変位計70で得られた左右方向Hの変位の時系列データ(振動波形データ)、第2のレーザ変位計74で得られた上下方向Vの変位の時系列データ(振動波形データ)がメモリ(図示せず)に記憶される。PC22は、振動波形のデータについて、山側および谷側のピークを抽出し、かつそのピークの時間を求める機能を有する。
In this embodiment, the
なお、PC22は、FFTアナライザ20による第1のレーザ変位計70の変位信号、および第2のレーザ変位計74の変位信号を直接取り込むこともできる。この場合、第1のレーザ変位計70の変位信号、および第2のレーザ変位計74の変位信号をA/D変換するA/D変換ボードをPC22に組み込み、各変位信号をコンピュータ20に直接取り込む。
The
本実施形態において、第1のレーザ変位計70および第2のレーザ変位計74は、透過式のレーザ変位計としたが、これに限定されるものではない。例えば、第1のレーザ変位計70および第2のレーザ変位計74は、反射型のレーザ変位計であっても、レーザーフォーカス型のレーザ変位計でもよい。
In the present embodiment, the first
次に、本実施形態のゴルフクラブシャフトの評価方法について、図11に示すフローチャートを参照して説明する。
本実施形態のように、第1のレーザ変位計70および第2のレーザ変位計74を用いた場合、得られる振動波形のデータは、1次共振周波数が支配的であり、高次の振動が小さい。このため、以下のようにして、上下方向の振動波形データと、左右方向の振動波形データとについて、FFTなどの信号処理を加えることなく、上下方向の振動波形データおよび左右方向の振動波形データについて、ピーク値の絶対値Up、Lpを求めて、上記Vpを求めて、損失係数を求めることができる。
Next, the golf club shaft evaluation method of this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the first
本実施形態のゴルフクラブシャフトの評価方法は、図2に示す第1の実施形態の評価方法と加振する工程(S40)が第1の実施形態のステップS10と同じ工程である。 The golf club shaft evaluation method of the present embodiment is the same as step S10 of the first embodiment in the step of vibrating (S40) with the evaluation method of the first embodiment shown in FIG.
ステップS40において、先端30aを解放した後、例えば、約1ミリ秒のサンプリング周期(4秒/4096間隔)で4秒間(サンプリング時間)の変位信号が取得される。これにより、上下方向Vの変位の時系列データ、および左右方向Hの変位の時系列データが得られる(ステップS42)。
上下方向Vの変位の時系列データ(図示せず)および左右方向Hの変位の時系列データ(図示せず)がFFTアナライザ20からPC22に出力されて、PC22のメモリに記憶される。
In step S40, after the
Time series data (not shown) of displacement in the vertical direction V and time series data (not shown) of displacement in the horizontal direction H are output from the
次に、PC22において、上下方向Vの変位の時系列データおよび左右方向Hの変位の時系列データについて、0クロス点を利用して、0点を境にプラス側のピークについてその時間とピークレベルを求め、更にはマイナス側のピークについてその時間とピークレベルを求める(ステップS44)。
Next, in the
次に、上下方向Vにおける時間波形データのピーク値の絶対値をUpとし、左右方向Hにおける時間波形データのピーク値の絶対値をLpとするとき、時間波形データのピーク値の絶対値Upを基準として、このピーク値の絶対値Upに、最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Lpを抽出する。
次に、基準となるピーク値の絶対値Upと、抽出されたピーク値の絶対値Lpとの自乗平方根の値Vpを求める(ステップS46)。なお、自乗平方根の値Vpは、第1の実施形態と同じ式で求める。
Next, when the absolute value of the peak value of the time waveform data in the vertical direction V is Up and the absolute value of the peak value of the time waveform data in the horizontal direction H is Lp, the absolute value Up of the peak value of the time waveform data is As a reference, the absolute value Lp of the peak value in the left-right direction at the nearest peak time is extracted as the absolute value Up of the peak value.
Next, a square root value Vp of the absolute value Up of the peak value serving as a reference and the absolute value Lp of the extracted peak value is obtained (step S46). Note that the square root value Vp is obtained by the same equation as in the first embodiment.
次に、減衰率を求める(ステップS48)。本実施形態においては、減衰率に、例えば、対数減衰率を用いる。
この場合、図示はしないが、例えば、縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、得られたVpの値を二乗して常用対数に変換した後、10倍した数値をプロットする。これらの各数値は、10logVp2により求められる。
そして、PC22においては、例えば、最小自乗法を用いて直線近似し、近似直線を求める。この近似直線の傾きを求める。この傾きが減衰率D(dB/秒)である。
そして、共振周波数における減衰率Dから、損失係数ηを求める(ステップS50)。この損失係数ηは、上記式(3)により求められる。
なお、共振周波数fxは、上下方向Vの振動波形の波数をNとし、この波数Nの発生時間をTとしたときに、N/Tで求められるものである。
Next, an attenuation rate is obtained (step S48). In the present embodiment, for example, a logarithmic attenuation rate is used as the attenuation rate.
In this case, although not shown, for example, the vertical axis is the vibration peak level, the horizontal axis is time, the obtained Vp value is squared and converted to the common logarithm, and then the value multiplied by 10 is plotted. To do. Each of these figures are obtained by 10logVp 2.
In the
Then, the loss coefficient η is obtained from the attenuation rate D at the resonance frequency (step S50). This loss coefficient η is obtained by the above equation (3).
The resonance frequency fx is obtained by N / T, where N is the wave number of the vibration waveform in the vertical direction V and T is the generation time of the wave number N.
このように、本実施形態の評価方法においては、第1の実施形態と同様に、振動減衰等の振動特性について、容易かつ高い精度で評価することができる。
しかも、本実施形態においては、レーザ変位計を用いた場合、非接触としているため、センサを取り付ける手間がなく、更に容易に評価することができる。
なお、上述のいずれの実施形態においても、減衰率に、対数減衰率を用いているが、特にこれに限定されるものではなく、また、減衰率を求める方法も、特に限定されるものではない。
As described above, in the evaluation method of the present embodiment, as in the first embodiment, vibration characteristics such as vibration attenuation can be evaluated easily and with high accuracy.
In addition, in the present embodiment, when a laser displacement meter is used, since it is non-contact, there is no need to attach a sensor, and evaluation can be performed more easily.
In any of the embodiments described above, the logarithmic attenuation factor is used as the attenuation factor. However, the present invention is not particularly limited to this, and the method for obtaining the attenuation factor is not particularly limited. .
本発明は、基本的に以上のようなものである。以上、本発明の棒状体の評価方法および棒状体の評価システムについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。 The present invention is basically as described above. The rod-like body evaluation method and the rod-like body evaluation system of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements or modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course.
10 評価システム
12 固定部
14 第1の加速度センサ
16 第2の加速度センサ
18 FFTアナライザ
20 コンピュータ(PC)
22 モニタ
30 ゴルフクラブシャフト
30a 先端
30b 周面
32a 後端部
32b先端部
42 振幅特性データ
42a、42b、42c ピーク
70 第1のレーザ変位計
74 第2のレーザ変位計
DESCRIPTION OF
22 monitor 30
Claims (10)
前記計測された上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ、高速フーリエ変換し、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、前記振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データをそれぞれ作成する工程と、
前記上下方向の振動と前記左右方向の振動に対して、前記各振幅特性データから、それぞれ少なくとも1次共振周波数を求める工程と、
前記求められた各1次共振周波数を中心周波数としたバンドパスフィルタを設定する工程と、
前記各バンドパスフィルタを、それぞれ前記各振幅特性データにかけた後、それぞれ逆高速フーリエ変換し、1次共振周波数における時間波形データを、それぞれ求める工程と、
前記1次共振周波数の時間波形データについて、山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求める工程と、
前記上下方向の前記1次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をUpとし、前記左右方向の前記1次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をLpとし、前記各ピーク値の絶対値Upを基準として、各ピーク値の絶対値Upに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Lpを、それぞれ抽出する工程と、
前記ピーク値の絶対値Upと前記抽出されたピーク値の絶対値Lpとの自乗平方根の値Vpを求める工程と、
前記求められた値Vpを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する工程とを有することを特徴とする棒状体の評価方法。 One end of the rod-shaped body is fixed, the other end is vibrated, and the vertical vibration and the horizontal vibration of the other end are simultaneously measured for a predetermined time, and time series data of the vertical vibration and the horizontal direction are measured. Obtaining time series data of vibrations of
About the measured time series data of the vertical vibration and the time series data of the left and right vibration, respectively, fast Fourier transform, amplitude characteristic data indicating the amplitude level of the vibration with respect to the vibration frequency, and the frequency of the vibration Creating phase characteristic data indicating the phase of vibration with respect to
Obtaining at least a primary resonance frequency from each amplitude characteristic data for the vertical vibration and the horizontal vibration;
Setting a band-pass filter having each of the obtained primary resonance frequencies as a center frequency;
Applying each of the bandpass filters to each of the amplitude characteristic data, and then inverse fast Fourier transform to obtain time waveform data at the primary resonance frequency, respectively,
For the time waveform data of the primary resonance frequency, obtaining peak time and peak level of peaks on the peak side and the valley side;
The absolute value of the peak value in the time waveform data of the primary resonance frequency in the vertical direction is Up, the absolute value of the peak value in the time waveform data of the primary resonance frequency in the horizontal direction is Lp, and each peak value Extracting the absolute value Lp of the peak value in the left-right direction of the peak time closest to the absolute value Up of each peak value with the absolute value Up of
Obtaining a square root value Vp of the absolute value Up of the peak value and the absolute value Lp of the extracted peak value;
And a step of calculating an attenuation rate using the obtained value Vp and calculating a loss coefficient based on the attenuation rate.
前記上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求める工程と、
前記上下方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をUpとし、前記左右方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をLpとし、前記各ピーク値の絶対値Upを基準として、各ピーク値の絶対値Upに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Lpを、それぞれ抽出する工程と、
前記ピーク値の絶対値Upと前記抽出されたピーク値の絶対値Lpとの自乗平方根の値Vpを求める工程と、
前記求められた値Vpを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する工程とを有することを特徴とする棒状体の評価方法。 One end of the rod-shaped body is fixed, the other end is vibrated, and the vertical vibration and the horizontal vibration of the other end are simultaneously measured for a predetermined time, and time series data of the vertical vibration and the horizontal direction are measured. Obtaining time series data of vibrations of
For the time series data of the vibration in the vertical direction and the time series data of the vibration in the left and right direction, obtaining peak time and peak level of the peak on the mountain side and the valley side, respectively,
The absolute value of the peak value in the time series data of the vertical vibration is Up, the absolute value of the peak value in the time series data of the horizontal vibration is Lp, and the absolute value Up of each peak value is a reference. Extracting the absolute value Lp of the peak value in the left-right direction of the peak time closest to the absolute value Up of each peak value;
Obtaining a square root value Vp of the absolute value Up of the peak value and the absolute value Lp of the extracted peak value;
And a step of calculating an attenuation rate using the obtained value Vp and calculating a loss coefficient based on the attenuation rate.
前記計測装置で計測された上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得するデータ取得装置と、
前記計測された上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ、高速フーリエ変換し、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、前記振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データをそれぞれ作成し、
前記上下方向の振動と前記左右方向の振動に対して、前記各振幅特性データから、それぞれ少なくとも1次共振周波数を求め、
前記求められた各1次共振周波数を中心周波数としたバンドパスフィルタを設定し、
前記各バンドパスフィルタを、それぞれ前記各振幅特性データにかけた後、それぞれ逆高速フーリエ変換し、1次共振周波数における時間波形データを、それぞれ求め、
前記1次共振周波数の時間波形データについて、山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求め、
前記上下方向の前記1次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をUpとし、前記左右方向の前記1次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をLpとし、前記各ピーク値の絶対値Upを基準として、各ピーク値の絶対値Upに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Lpを、それぞれ抽出し、
前記ピーク値の絶対値Upと前記抽出されたピーク値の絶対値Lpとの自乗平方根の値Vpを求め、
前記求められた値Vpを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する処理装置とを有することを特徴とする棒状体の評価システム。 A measuring device that fixes one end of the rod-shaped body and measures the vertical vibration and the horizontal vibration at the other end when the other end is vibrated simultaneously for a predetermined time;
A data acquisition device that acquires time series data of vertical vibrations and time series data of horizontal vibrations measured by the measurement device;
About the measured time series data of the vertical vibration and the time series data of the left and right vibration, respectively, fast Fourier transform, amplitude characteristic data indicating the amplitude level of the vibration with respect to the vibration frequency, and the frequency of the vibration Create phase characteristic data indicating the phase of vibration with respect to
For each of the vibration in the vertical direction and the vibration in the horizontal direction, obtain at least a primary resonance frequency from each amplitude characteristic data,
A bandpass filter having each of the obtained primary resonance frequencies as a center frequency is set;
After applying each bandpass filter to each amplitude characteristic data, respectively, inverse fast Fourier transform, respectively, to obtain time waveform data at the primary resonance frequency, respectively,
About the time waveform data of the primary resonance frequency, the peak time and peak level of the peak on the peak side and the valley side are obtained,
The absolute value of the peak value in the time waveform data of the primary resonance frequency in the vertical direction is Up, the absolute value of the peak value in the time waveform data of the primary resonance frequency in the horizontal direction is Lp, and each peak value The absolute value Lp of the peak value in the left-right direction at the peak time closest to the absolute value Up of each peak value is extracted with respect to the absolute value Up of
A square root value Vp of the absolute value Up of the peak value and the absolute value Lp of the extracted peak value is obtained;
An evaluation system for a rod-shaped body, comprising: a processing device that calculates an attenuation rate using the obtained value Vp and calculates a loss coefficient based on the attenuation rate.
前記計測装置で計測された上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得するデータ取得装置と、
前記上下方向の振動の時系列データ、および前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求め、
前記上下方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をUpとし、前記左右方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をLpとし、前記各ピーク値の絶対値Upを基準として、各ピーク値の絶対値Upに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Lpを、それぞれ抽出し、
前記ピーク値の絶対値Upと前記抽出されたピーク値の絶対値Lpとの自乗平方根の値Vpを求め、
前記求められた値Vpを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する処理装置とを有することを特徴とする棒状体の評価システム。 A measuring device that fixes one end of the rod-shaped body and measures the vertical vibration and the horizontal vibration at the other end when the other end is vibrated simultaneously for a predetermined time;
A data acquisition device that acquires time series data of vertical vibrations and time series data of horizontal vibrations measured by the measurement device;
For the time series data of the vibration in the vertical direction and the time series data of the vibration in the left and right direction, the peak time and peak level of the peak on the mountain side and the valley side are obtained,
The absolute value of the peak value in the time series data of the vertical vibration is Up, the absolute value of the peak value in the time series data of the horizontal vibration is Lp, and the absolute value Up of each peak value is a reference. Extracting the absolute value Lp of the peak value in the horizontal direction of the peak time closest to the absolute value Up of each peak value, respectively,
A square root value Vp of the absolute value Up of the peak value and the absolute value Lp of the extracted peak value is obtained;
An evaluation system for a rod-shaped body, comprising: a processing device that calculates an attenuation rate using the obtained value Vp and calculates a loss coefficient based on the attenuation rate.
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