JP5454021B2 - 加振力の測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴルフクラブヘッドに加わる衝撃力またはゴルファ等によるゴルフスイングによりゴルフボールを打撃した際にゴルフクラブヘッドに生じる加振力の測定方法に関し、特に、ゴルフクラブヘッドに生じる加振力を高い精度で求めることができる加振力の測定方法に関するものである。

現在、ゴルフクラブヘッドを有限要素モデル化して、例えば、フェースにゴルフボールが衝突したとき、すなわち、インパクト時におけるゴルフクラブヘッドの挙動の解析がＦＥＭを用いてなされている。
ゴルフクラブヘッドの解析においては、フェースの厚さ、形状、材質等を設計パラメータとして解析がなされている。これにより、例えば、スイングスピード毎に、フェースの最適化がなされる。

ゴルフボールについても、有限要素モデル化して、ゴルフクラブヘッドのフェースに衝突した場合、すなわち、インパクト時におけるゴルフボールの変形、衝突後のゴルフボールの跳ね返り角度、跳ね返り速度等についてＦＥＭにより解析されている。
ゴルフボールにおいては、例えば、２層構造、３層構造等の構造、各層の厚さ、ゴルフボールの材質等を設計パラメータとして、解析がなされている。これにより、例えば、スイングスピード毎に、ゴルフボールの各層の厚さ、ゴルフボールの材質等の最適化がなされる。

上述のように、ゴルフクラブヘッドについて、ＦＥＭ解析を行う場合、例えば、フェースに衝突するゴルフボールによる衝撃力（加振力）は、正確なものであることが好ましい。このため、ＦＥＭ解析を行う場合、ゴルフクラブヘッドに加わる加振力を正確に求める必要がある。
また、ゴルフボールについてＦＥＭ解析を行う場合においても、構造、材質等により、加振力が一定であるとは限らない。このため、フェースの衝突した後のゴルフボールの跳ね返り等のゴルフボールの特性を正確に解析する場合、設計するゴルフボールの構造、材質等に応じて、各ゴルフボール毎に、フェース面との衝突により生じる衝撃力（加振力）を正確に求める必要がある。

ゴルフクラブヘッドに対するボールの衝撃力を測定する方法としては、所定のボールスピードでロードセルに衝突させて測定する方法が考えられる。しかし、ロードセルの剛性と比較して、ゴルフクラブヘッドは剛性が低く、ロードセル衝突時に比較して同じボールスピードでもゴルフクラブの衝撃力は低いと推定される。このように、ゴルフクラブヘッドに加わる加振力を正確に求める方法について確立されていないのが現状である。そこで、現在、ゴルフクラブヘッドに加わる加振力、およびゴルフボールの構造、材質等に応じた加振力について正確に求める方法の開発が望まれている。

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、ゴルフクラブヘッドに生じる加振力を高い精度で求めることができる加振力の測定方法を提供することにある。

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フェース面の所定の位置に、既知の第１の加振力を付与し、このときの前記ゴルフクラブヘッドの所定の場所における第１の応答信号を測定し、前記既知の第１の加振力と前記第１の応答信号から応答関数を求め、前記応答関数を記憶する工程と、前記応答関数を求めたのと同じゴルフクラブヘッドの前記フェース面の前記所定の位置にゴルフボールを衝突させ、このときの前記所定の場所における第２の応答信号を測定する工程と、前記第２の応答信号と前記応答関数とを用いて、前記ゴルフボールを衝突させたときに前記ゴルフクラブヘッドに生じる第２の加振力を測定する工程とを有することを特徴とする加振力の測定方法を提供するものである。

本発明において、前記第１の応答信号および前記第２の応答信号は、加速度センサを用いて測定された加速度信号であることが好ましい。

また、本発明において、例えば、前記第１の応答信号は加速度であり、この加速度をＡとし、前記応答関数をＨとし、前記第１の加振力をＦとするとき、前記応答関数Ｈが、Ｈ＝Ａ／Ｆで表されるものであり、前記第２の応答信号は加速度であり、この加速度をＡ１とし、前記ゴルフボールによる第２の加振力をＦ１とするとき、前記ゴルフボールによる前記第２の加振力Ｆ１は、Ｆ１＝Ａ１／Ｈで求められる。

また、本発明において、例えば、前記第１の応答信号は加速度であり、この加速度をＡとし、前記応答関数をＨ１とし、前記第１の加振力をＦとするとき、前記応答関数Ｈ１が、Ｈ１＝Ｆ／Ａで表されるものであり、前記第２の応答信号は加速度であり、この加速度をＡ１とし、前記ゴルフボールによる第２の加振力をＦ１とするとき、前記ゴルフボールによる前記第２の加振力Ｆ１は、Ｆ１＝Ａ１・Ｈ１で求められる。

また、本発明において、例えば、前記第１の応答信号および前記第２の応答信号は、歪ゲージを用いて測定された歪量を表す信号（歪信号）である。
また、本発明において、例えば、前記第１の応答信号および前記第２の応答信号は、音圧計を用いて測定された音圧レベルを表す信号（音圧信号）である。
また、本発明において、前記第１の加振力は、インパルスハンマにより与えられることが好ましい。

本発明によれば、ゴルフクラブヘッドにおいて、ゴルフボールがフェース面に衝突したときに生じる加振力を高い精度で測定することができる。

本発明の実施形態の加振力の測定方法に用いられる測定装置を示す模式図である。 縦軸に出力値をとり、横軸に時間をとって、加えた加振力の時間波形と、逆算して求めた加振力の時間波形とを示すグラフである。 加振力の測定に用いられる落下試験装置を示す模式図である。 （ａ）は、モデル化したゴルフクラブヘッドを示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、図４（ａ）の模式的断面図である。

以下、添付の図面に示す実施形態に基づいて、本発明の加振力の測定方法を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態の加振力の測定方法に用いられる測定装置を示す模式図である。

図１に示す測定装置１０は、例えば、ゴルフクラブヘッド２０に、ゴルフボール等によって加えられる加振力を測定するものである。
図１に示す測定装置１０は、所定の加振力をゴルフクラブヘッド２０に加えるインパルスハンマ１２と、ＦＦＴアナライザ１４と、加速度センサ１６と、アンプ１８と、コンピュータ（以下、ＰＣという）１９とを有する。
加速度センサ１６はアンプ１８を介してＦＦＴアナライザ１４に接続されており、インパルスハンマ１２はＦＦＴアナライザ１４に接続されている。

インパルスハンマ１２は、構造物の固有振動数測定やモーダル解析を行うための力センサを内蔵した加振ハンマである。このインパルスハンマ１２で、例えば、ゴルフクラブヘッド２０のフェース面２２を打撃した場合、内蔵されている力センサから加振力信号がＦＦＴアナライザ１４に出力される。このインパルスハンマ１２を用いることにより、ゴルフクラブヘッド２０に既知の加振力（第１の加振力）を付与することができる。

加速度センサ１６は、ゴルフクラブヘッド２０のフェース面２２に加振力が印加された場合におけるゴルフクラブヘッド２０に生じる加速度を測定するものである。
この加速度センサ１６は、例えば、ゴルフクラブヘッド２０のホーゼル部２４の下方に取り付けられる。この加速度センサ１６が取り付けられる位置を取付位置Ｄという。
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、質量が大きいとフェース面２２の振動に対する影響が大きくなるためである。

アンプ１８は、加速度センサ１６に接続されている。このアンプ１８には、加速度センサ１６で得られた加速度信号が、例えば、電荷の形態で入力される。アンプ１８は、その電荷の形態で入力された加速度信号を電圧に変換し、増幅してＦＦＴアナライザ１４に加速度信号として出力する。

ＦＦＴアナライザ１４は、アンプ１８から電圧の形態で出力される加速度センサ１６による加速度信号およびインパクトハンマ１２から出力される加振力信号を時系列で取り込み、更には後述のように周波数応答関数を求めるものである。

ＦＦＴアナライザ１４においては、例えば、加速度センサ１６による加速度信号、およびインパクトハンマ１２の加振力信号について、それぞれ打撃してから、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１４により、加速度センサ１６による加速度の時系列データ（時間波形）が取得されるとともに、インパクトハンマ１２による加振力の時系列データ（時間波形）が取得される。

また、ＦＦＴアナライザ１４は、加速度センサ１６による加速度の時系列データ（時間波形）、およびインパクトハンマ１２による加振力の時系列データ（時間波形）について、高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴという）を行う機能および逆高速フーリエ変換（以下、逆ＦＦＴという）を行う機能を有する。
さらに、ＦＦＴアナライザ１４は、加速度センサ１６による加速度の時系列データ（時間波形）、およびインパクトハンマ１２による加振力の時系列データ（時間波形）に基づいて、周波数応答関数を求める機能を有する。その他、ＦＦＴアナライザ１４は、一般的なＦＦＴアナライザが備える機能を有する。

ＦＦＴアナライザ１４に取得された加速度センサ１６による加速度の時系列データ（時間波形）およびインパクトハンマ１２による加振力の時系列データ（時間波形）はＰＣ１９に出力される。
また、ＦＦＴアナライザ１４でなされたＦＦＴの結果、逆ＦＦＴの結果および求められた周波数応答関数についてもＰＣ１９に出力される。

なお、ＦＦＴアナライザ１４による加速度信号、および加振力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１４による加速度信号、および加振力信号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、ゴルフクラブヘッド２０の特性、要求される測定精度に応じて適宜変更可能である。

ＰＣ１９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１９ａとを有する。

ＰＣ１９は、ＦＦＴアナライザ１４からの加速度センサ１６による加速度信号の時系列データ（時間波形）、インパルスハンマ１２の加振力信号の時系列データ（時間波形）が入力されて、例えば、メモリ、ハードディスク（図示せず）等に記憶されるとともに、モニタ１９ａに、グラフ、数値等の形態で表示させる機能を有する。

なお、ＰＣ１９は、ＦＦＴアナライザ１４を介することなく、加速度センサ１６による加速度信号をアンプ１８から直接、取り込むことができ、更にはインパクトハンマ１２の加振力信号を直接、取り込むことができる。この場合、加速度センサ１６による加速度信号、およびインパクトハンマ１２の加振力信号をＡＤ変換するＡＤ変換ボードをＰＣ１９に組み込み、アンプ１８と接続し、加速度信号、加振力信号をＰＣ１９に直接取り込む構成としてもよい。

次に、本実施形態のゴルフクラブヘッド２０の加振力の測定方法について説明する。
ゴルフクラブヘッド２０の取付位置Ｄに、加速度センサ１６が取り付けられている。
まず、ゴルフクラブヘッド２０のフェース面２２の中心点Ｐにインパクトハンマ１２で打撃する。この打撃時に、インパクトハンマ１２から加振力信号がＦＦＴアナライザ１４に出力される。この打撃によりゴルフクラブヘッド２０に生じた加速度（第１の応答信号）が加速度センサ１６で測定されて、その加速度の加速度信号がＦＦＴアナライザ１４にアンプ１８を介して出力される。

ＦＦＴアナライザ１４において、加速度センサ１６による加速度信号、およびインパクトハンマ１２の加振力信号について、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）取り込み、ゴルフクラブヘッドの加速度の時系列データ、およびインパクトハンマ１２による加振力の時系列データが取得される。

次に、加速度の時系列データおよびインパクトハンマ１２による加振力の時系列データに基づいて、ＦＦＴアナライザ１４において中心点Ｐにおける周波数応答関数が計算される。
これらのゴルフクラブヘッドの加速度の時系列データ、およびインパクトハンマ１２による加振力の時系列データならび周波数応答関数はＰＣ１９に出力され、ＰＣ１９のメモリ、ハードディスク等に記憶される。

周波数応答関数は、入力のフーリエスペクトルと出力のフーリエスペクトルとの比で表されるものである。入力のフーリエスペクトルは、インパクトハンマの加振力信号のフーリエスペクトルのことである。出力のフーリエスペクトルは、ゴルフクラブヘッドの加速度信号のフーリエスペクトルのことである。
本実施形態において、周波数応答関数をＨとするとき、この周波数応答関数Ｈは、下記数式１により表される。

Ｈ＝Ａ（ｆ）／Ｆ（ｆ） （１）

なお、上記数式１において、Ｆ（ｆ）は、インパクトハンマの加振力信号の複素フーリエスペクトルであり、Ａ（ｆ）は、ゴルフクラブヘッドの加速度の複素フーリエスペクトルである。
また、ゴルフボール２６を、例えば、フェース面２２の中心点Ｐに衝突させたときに発生する加振力（第２の加振力）の加振力信号の複素フーリエスペクトルをＦ１（ｆ）とし、ゴルフボール２６を、例えば、フェース面２２の中心点Ｐに衝突させたときにゴルフクラブヘッド２０に発生する加速度（第２の応答信号）の加速度信号の複素フーリエスペクトルをＡ１（ｆ）とするとき、この加振力信号の複素フーリエスペクトルＦ１（ｆ）は、下記数式２により求めることができる。

Ｆ１（ｆ）＝Ａ１（ｆ）／Ｈ （２）

本実施形態において、周波数応答関数Ｈを求める場合、まず、ＦＦＴアナライザ１４により、ゴルフクラブヘッドの加速度の時系列データおよびインパクトハンマ１２による加振力の時系列データについて、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）がなされる。これにより、ゴルフクラブヘッドの加速度についての複素フーリエスペクトル、すなわち、Ａ（ｆ）が得られる。更には、インパクトハンマ１２による加振力についての複素フーリエスペクトル、すなわち、Ｆ（ｆ）が得られる。

次に、ＦＦＴアナライザ１４により、加速度の複素フーリエスペクトルＡ（ｆ）および加振力の複素フーリエスペクトルＦ（ｆ）を用いて周波数応答関数Ｈが計算される。これにより、周波数応答関数Ｈが得られ、周波数応答関数ＨがＰＣ１９に出力されて記憶される。
次に、周波数応答関数Ｈを測定したのと同じゴルフクラブヘッド２０に対して、例えば、インパクトハンマ１２で打撃を加えた中心点Ｐに、所定の速度でゴルフボール２６を衝突させる。このとき、加速センサ１６でゴルフクラブヘッド２０に生じた加速度（第２の応答信号）が測定され、アンプ１８を介してＦＦＴアナライザ１４に出力される。このＦＦＴアナライザ１４では、ゴルフクラブヘッド２０の加速度の時系列データが取得される。

次に、ＦＦＴアナライザ１４により、このゴルフクラブヘッド２０の加速度の時系列データが高速フーリエ変換され、ゴルフクラブヘッド２０の加速度のフーリエ変換データを得る。これにより、ゴルフボール２６を衝突させたときにゴルフクラブヘッド２０に発生した加速度の複素フーリエスペクトルＡ１（ｆ）を得る。
次に、ＰＣ１９で記憶しておいた周波数応答関数Ｈ、加速度の複素フーリエスペクトルＡ１（ｆ）をＦＦＴアナライザ１４に出力し、このＦＦＴアナライザ１４において、上記数式２を用いて、ゴルフボール２６を衝突させたときにゴルフクラブヘッド２０に発生した加振力の複素フーリエスペクトルＦ１（ｆ）を求める。

次に、ＦＦＴアナライザ１４により、求めた加振力の複素フーリエスペクトルＦ１（ｆ）について、逆ＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）がされて、逆フーリエ変換データを得る。これにより、ゴルフボール２６の衝突時における加振力の時系列データが得られる。
ＦＦＴアナライザ１４において、この逆フーリエ変換で得られた加振力の時系列データにおける最大の加振力の値が抽出される。この加振力の最大値を、ゴルフボール２６がフェース面に衝突したときの加振力Ｆ１として、ＦＦＴアナライザ１４からＰＣ１９に出力し、ＰＣ１９で記憶される。このようにして、ゴルフボール２６を衝突させたときにゴルフクラブヘッド２０に発生した加振力を求めることができる。

なお、高速フーリエ変換、逆高速フーリエ変換の処理自体は、公知の方法であり、市販のＦＦＴアナライザに内蔵されている機能を用いることができる。このため、その詳細な説明は省略する。

なお、本実施形態において、インパクトハンマ１２による加振力を、数式１を用いて、得られた加速度信号と周波数応答関数とに基づいて、加振力の複素フーリエスペクトルＦ（ｆ）を求めた。この複素フーリエスペクトルＦ（ｆ）について逆ＦＦＴ変換をして、加振力信号の時系列データを求めた。
この結果、図２に示すグラフ３０のように、計算で求めたインパクトハンマ１２の加振信号の時系列データを示す曲線３２と、インパクトハンマ１２による加振信号の時系列データを示す曲線３４とでは、ピーク値が略一致した。このように、インパルスハンマ１２を用いて、加振力が分かるようにして、周波数応答関数を予め求めておけば、ゴルフボール２６を衝突させたときのような加振力印加時の加速度の時系列データから、加振力を求めることができる。

次に、本発明の加振力の測定方法により得られた加振力について検証する。
図３は、加振力の測定に用いられる落下試験装置を示す模式図である。
図３に示す落下試験装置（以下、単に試験装置という）４０は、ロードセル４２と、筒４４と、アンプ１８ａと、ＦＦＴアナライザ１４と、ＰＣ１９と、モニタ１９ａとを有する。
ロードセル４２は、ゴルフボール２６による加振力を測定するものであり、水平面Ｂに載置されている。このロードセル４２は、アンプ１８ａに接続されている。このアンプ１８ａにより、加振力に応じてロードセル４２で発生した出力信号が所定倍に増幅される。この増幅された出力信号がＦＦＴアナライザ１４に出力される。

なお、ＦＦＴアナライザ１４、ＰＣ１９およびモニタ１９ａは、図１に示す測定装置１０のＦＦＴアナライザ１４、ＰＣ１９およびモニタ１９ａと同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。

筒４４は、ゴルフボール２６が通過できる内径を有するものである。この筒４４は、その開口４４ａをロードセル４２に向け、かつ筒４４の軸線が水平面Ｂに対して垂直に設けられている。
この筒４４の上方の開口４４ｂからゴルフボール２６が落下されて、筒４４の内部を通り、ロードセル４２に衝突する。このゴルフボール２６の落下によりロードセル４２に生じる加振力が測定される。

また、この試験装置４０において、ロードセル４２に代えて、図４（ａ）、（ｂ）に示すモデル化したゴルフクラブヘッド４６を用いた。このモデル化したゴルフクラブヘッド４６に対して加わる加振力を測定する。
図４（ａ）、（ｂ）に示すモデル化したゴルフクラブヘッド４６は、フェースに相当する部分５０と、ソールに相当する部分５２とを有する。ソールに相当する部分５２は、フェースに相当する部分５０の反対側に肉厚部５２ａが形成されている。
さらに、モデル化したゴルフクラブヘッド４６には、フェースに相当する部分５０の両側に、裏面５０ｂからソールに相当する部分５２の肉厚部５２ａに達する略三角形状のリブ５４が設けられている。

モデル化したゴルフクラブヘッド４６を用いることにより、フェースに相当する部分５０の裏面５０ｂに加速度センサ１６ａを取り付けることができる。このため、フェースに相当する部分５０の表面５０ａにおける中心点Ｐにゴルフボール２６を衝突させた場合、その中心点Ｐにおける加振力を測定することができる。これにより、ロードセル４２にゴルフボール２６を衝突させたときと同じ条件で、モデル化したゴルフクラブヘッド４６に対して、加振力を加えるとともに、その加振力を測定することができる。
なお、フェースに相当する部分５０の表面５０ａは、フェース面に相当する。

また、加速度センサ１６ａは、図１に示す測定装置１０で用いられた加速度センサ１６と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。加速度センサ１６ａは、アンプ１８ａに接続されて、ＦＦＴアナライザ１４に加速度信号が入力される。

図３に示す試験装置４０において、ロードセル４２に対して、ボール１〜ボール３の３種類のゴルフボールを用いて落下試験を行った。このときの加振力をそれぞれ測定した。
また、図３に示す試験装置４０において、ロードセル４２にかえて、モデル化したゴルフクラブヘッド４６を配置した。このとき、モデル化したゴルフクラブヘッド４６のフェースに相当する部分の表面５０ａの高さを、ロードセル４２でゴルフボールが衝突する部分と同じ高さにする。ロードセル４２と同様に、ボール１〜ボール３の３種類のゴルフボールを用いて落下試験を行った。このときの加振力をそれぞれ測定した。
落下試験における試験条件は、ロードセルと、モデル化したゴルフクラブヘッドとでは同じであり、ゴルフボールの衝突時におけるゴルフボールと加振部分との接触時間も同程度である。

なお、加振力の測定方法は、ロードセルおよび加速度センサと、ＦＦＴアナライザを用いた公知の測定方法であるため、その詳細な説明は省略する。測定した加振力の測定結果を下記表１に示す。

下記表１においては、ボール１で得られたモデル化したゴルフクラブヘッド４６の加振力を基準として正規化している。また、ロードセルの欄において、括弧内に示す数値は、ロードセルを用いた落下試験において、ボール１で得られたロードセルの加振力を基準として正規化したものである。

上記表１に示すように、ボールの種類による加振力の違いは、ロードセルと、モデル化したゴルフクラブヘッドとでは一致している。また、ロードセルと、モデル化したゴルフクラブヘッドとでは、同じゴルフボールを使用しても加振力が異なる。これは、ゴルフクラブヘッドのような薄肉中空構造物と水平面Ｂに直置きしたロードセルとにおいて、衝突する部分の剛性の違いの影響を受けている。上述のように、試験条件は、ロードセルとモデル化したゴルフクラブヘッドともに同じである。これらのことから、モデル化したゴルフクラブヘッドについて得られた加振力の値は、精度が高い値といえる。

以上のように、本実施形態の測定方法によれば、ゴルフクラブヘッド２０について、周波数応答関数を予め求めておけば、ゴルフボールを衝突させたときの加振力を高い精度で求めることができる。これにより、例えば、ゴルフクラブヘッドについてＦＥＭ解析を行う場合には、実際に作用する加振力を用いることができるため、解析精度を高くすることができる。
また、加振力を正確に求めることができるため、加振力を与える加振源となるゴルフボールの速度、またはゴルフボールの種類等の違いよる加振力の違いについても測定でき、更には評価することができる。

また、本実施形態においては、周波数応答関数Ｈを上記数式１のように規定したが、これに限定されるものではない。例えば、下記数式３で表される周波数応答関数Ｈ１を用いてもよい。この周波数応答関数Ｈ１は、周波数応答関数Ｈの逆数である。
この場合、ゴルフボール２６を衝突させたときにゴルフクラブヘッド２０に発生する加振力信号の複素フーリエスペクトルＦ１（ｆ）は、下記数式４により求めることができる。この周波数応答関数Ｈ１を用いる場合でも、ゴルフクラブヘッド２０について、周波数応答関数Ｈ１を予め求めておけば、上述のように、ゴルフボール２６を衝突させたときの加振力を正確に求めることができる。
例えば、ゴルフクラブヘッドについてＦＥＭ解析を行う場合には、実際に作用する加振力を用いることができるため、解析精度を高くすることができる。また、加振力を正確に求めることができるため、加振力を与える加振源となるゴルフボールの速度、ゴルフボールの種類等による加振力の違いよる加振力の違いについても測定し、更には評価することができる。

Ｈ１＝Ｆ（ｆ）／Ａ（ｆ） （３）

Ｆ１（ｆ）＝Ｈ１×Ａ（ｆ） （４）

また、本実施形態の加振力の測定方法において、ゴルフボールによる加振力の違いを評価する場合には、ゴルフクラブヘッドを用いることなく、単なる板材に衝突させ、そのときの周波数応答関数を用いることもできる。さらに、ゴルフクラブヘッドは、実際のゴルフクラブヘッドに限定されるものではなく、モデル化されたものであってもよい。

なお、モデル化したゴルフクラブヘッド４６においては、フェースに相当する部分５０の材質、幅Ｗ、高さＨおよび厚さｔを、例えば、設計するゴルフクラブヘッドのフェース、または解析するゴルフクラブヘッドのフェースと同じにする。これにより、ゴルフボールの衝突により生じる加振力を正確に測定することができる。ひいては、ＦＥＭ解析の精度を向上させることができる。

また、図１に示す測定装置１０においても、モデル化したゴルフクラブヘッド４６を用いて、フェースに相当する部分５０の裏面５０ｂに加速度センサ１６ａを取り付け、中心点Ｐにおける加振力を測定することができる。

本実施形態の測定方法においては、周波数応答関数を求めたインパルスハンマ１２の打撃位置とゴルフボール２６衝突位置、および周波数応答関数を求めた加速度センサ１６の取付位置Ｄは、ゴルフボール２６衝突時も同じ位置にしなければならない。
ゴルフクラブヘッド２０においては、フェース面２２の場所毎に振動特性が異なることがあり、更には、加速度を測定する位置によっても、打撃により生じる加速度が異なることがあるためである。

本実施形態においては、打撃されたときに加速度を測定しているが、応答信号として検出することができれば、加速度に限定されるものではない。例えば、加速度に代えて、歪ゲージを用いて測定された歪量を表す信号（歪信号）であっても、音圧計を用いて測定された音圧レベルを表す信号（音圧信号）であってもよい。なお、歪ゲージを用いる場合には、打撃による力が歪ゲージに直接的に作用しない取付位置とする。

さらには、本実施形態においては、測定対象は、ゴルフクラブヘッドに限定されるものではなく、中空の構造体であれば、例えば、金属バット、卓球のラケット、テニスのラケット等についても加振力を求めることができる。また、ゴルフクラブヘッドも、中空構造のゴルフクラブヘッドに限定されるものではない。

本発明は、基本的に以上のようなものである。以上、本発明の加振力の測定方法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。

１０ 測定装置
１２ インパルスハンマ
１４ ＦＦＴアナライザ
１６、１６ａ 加速度センサ
１８、１８ａ アンプ
１９ コンピュータ（ＰＣ）
２０ ゴルフクラブヘッド
２２ フェース面
２４ ホーゼル部
２６ ゴルフボール
４０ 落下試験装置（試験装置）
４２ ロードセル
４４ 筒
４６ モデル化したゴルフクラブヘッド

Claims (7)

1. ゴルフクラブヘッドのフェース面の所定の位置に、既知の第１の加振力を付与し、このときの前記ゴルフクラブヘッドの所定の場所における第１の応答信号を測定し、前記既知の第１の加振力と前記第１の応答信号から応答関数を求め、前記応答関数を記憶する工程と、
   前記応答関数を求めたのと同じゴルフクラブヘッドの前記フェース面の前記所定の位置にゴルフボールを衝突させ、このときの前記所定の場所における第２の応答信号を測定する工程と、
   前記第２の応答信号と前記応答関数とを用いて、前記ゴルフボールを衝突させたときに前記ゴルフクラブヘッドに生じる第２の加振力を測定する工程とを有することを特徴とする加振力の測定方法。
2. 前記第１の応答信号および前記第２の応答信号は、加速度センサを用いて測定された加速度信号であり、前記加速度センサの取付位置は前記第１の加振力を付与したときおよび前記ゴルフボールを衝突させたとき同じ位置である請求項１に記載の加振力の測定方法。
3. 前記第１の応答信号は加速度であり、この加速度をＡとし、前記応答関数をＨとし、前記第１の加振力をＦとするとき、前記応答関数Ｈが、Ｈ＝Ａ／Ｆで表されるものであり、
   前記第２の応答信号は加速度であり、この加速度をＡ１とし、前記ゴルフボールによる第２の加振力をＦ１とするとき、前記ゴルフボールによる前記第２の加振力Ｆ１は、Ｆ１＝Ａ１／Ｈで求められる請求項２に記載の加振力の測定方法。
4. 前記第１の応答信号は加速度であり、この加速度をＡとし、前記応答関数をＨ１とし、前記第１の加振力をＦとするとき、前記応答関数Ｈ１が、Ｈ１＝Ｆ／Ａで表されるものであり、
   前記第２の応答信号は加速度であり、この加速度をＡ１とし、前記ゴルフボールによる第２の加振力をＦ１とするとき、前記ゴルフボールによる前記第２の加振力Ｆ１は、Ｆ１＝Ａ１・Ｈ１で求められる請求項２に記載の加振力の測定方法。
5. 前記第１の応答信号および前記第２の応答信号は、歪ゲージを用いて測定された歪量を表す信号であり、前記歪ゲージの取付位置は前記第１の加振力を付与したときおよび前記ゴルフボールを衝突させたとき同じ位置である請求項１に記載の加振力の測定方法。
6. 前記第１の応答信号および前記第２の応答信号は、音圧計を用いて測定された音圧レベルを表す信号である請求項１に記載の加振力の測定方法。
7. 前記第１の加振力は、インパルスハンマにより与えられる請求項１〜６のいずれか１項に記載の加振力の測定方法。

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