JP5594422B2 - ゴルフクラブヘッドのスイートエリアの算出方法 - Google Patents

Description

本発明はゴルフクラブヘッドのスイートエリアの算出方法に関する。

ゴルフクラブによって打撃したゴルフボールの初速が予め定められた閾値以上となるゴルフクラブヘッドのフェース面の領域をスイートエリアとした場合、ゴルフボールの飛距離を確保する上でスイートエリアをどのようにしてフェース面上に設定するかが重要である。
このような観点から、フェース面上におけるアベレージゴルファによる実際の打点分布にスイートエリアを合わせて設定することが提案されている（特許文献１、２参照）。
また、打点位置がフェース面の中心よりも上側、あるいは、下側、あるいは、トウ側、あるいは、ヒール側に位置するスウィングを行うゴルファに対応させてスイートエリアの位置を設定することが提案されている（特許文献３参照）。

特開平９−１４９９５４号公報 特開２００３−１９２３０号公報 特開２００４−２６７４３８号公報

ところで、従来、フェース面上におけるスイートエリアの分布を測定するにあたっては、スウィングロボットを用いてゴルフクラブをスウィングさせてボールを打撃したときのボール初速をフェース面の各点について測定し、その測定結果に基づいてスイートエリアの分布を得ている。
一方、本発明者らの知見によれば、ゴルファが実際にゴルフクラブをスウィングすることによりフェース面でボールを打撃する場合、フェース面の速度分布は一様ではなく、フェース面の速度分布はシャフト長さ依存分とゴルフクラブヘッドのローリング（シャフト回りの回転）依存分とによって決定される。
具体的には、フェース面の速度は、フェース面のヒール側上部からトウ側下部に向けて次第に大きくなる。
そのため、スイートエリアがフェース面の速度分布によって大きな影響を受けていることがわかった。
これに対して、上記のスウィングロボットを用いた場合にはこのようなシャフト長さ依存分とローリング依存分の速度成分が再現されないため、フェース面の速度分布は、実際にゴルファがゴルフクラブをスウィングしたときのフェース面の速度分布と大きく異なることになり、したがって、スイートエリアを正確に求めているとは言えない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、実際のスウィングが反映された正確なスイートエリアを得る上で有利なゴルフクラブヘッドのスイートエリアの算出方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のゴルフクラブヘッドのスイートエリアの算出方法は、スウィングされたゴルフクラブのゴルフクラブヘッドのフェース面がゴルフボールを打撃する直前における前記フェース面の速度分布を設定するフェース面速度分布設定ステップと、前記ゴルフクラブヘッドが剛体で形成されたものとして有限要素モデルで構成された剛体ゴルフクラブヘッドモデルを設定する剛体ゴルフクラブヘッドモデル設定ステップと、有限要素モデルで構成されたボールモデルを設定するボールモデル設定ステップと、前記剛体ゴルフクラブヘッドモデルのフェース面で打撃された前記ゴルフボールのボール初速を第１のボール初速Ｖ１としたとき、前記フェース面の速度分布と前記剛体ゴルフクラブヘッドモデルと前記ボールモデルとを用いて有限要素法による衝突解析を行うことにより前記剛体ゴルフクラブヘッドモデルのフェース面における前記第１のボール初速Ｖ１の速度分布を求める第１のボール初速分布算出ステップと、前記ゴルフクラブヘッドのフェース面における反発係数の実測値である実測反発係数Ｒｒの分布を設定する反発係数分布設定ステップと、前記ゴルフクラブヘッドのフェース面で打撃されたゴルフボールのボール初速を第２のボール初速Ｖ２とし、前記剛体ゴルフクラブヘッドモデルのフェース面の反発係数を予め定められた剛体モデル反発係数Ｒｍとしたとき、Ｖ２＝Ｖ１（Ｒｒ／Ｒｍ）なる式に基づいて前記ゴルフクラブヘッドのフェース面における前記第２のボール初速Ｖ２の分布を求める第２のボール初速分布算出ステップと、前記第２のボール初速Ｖ２の分布に基づいて、予め定められた閾値以上の値を有する第２のボール初速Ｖ２に対応する前記ゴルフクラブヘッドのフェース面の領域をスイートエリアとして決定するスイートエリア決定ステップとを含み、前記フェース面速度分布設定ステップで設定される前記フェース面の速度分布は、スウィングロボットにより前記ゴルフクラブがスウィングされた状態で測定された速度分布を平均化した速度分布であり、前記速度分布の測定は、前記ゴルフクラブのグリップ部の挙動を示す時系列データに基づいて求められる第１の位置と、前記第１の位置から前記ゴルフクラブヘッドに近接する方向にシャフトの中心軸に沿って前記ゴルフクラブの長さ分離間した箇所の挙動を示す第２の位置との２点のデータの軌跡に基づいて最小二乗法により求められたシャフト平面に沿った前記ゴルフクラブの回転による前記フェース面の各点の速度と、前記シャフトの中心軸周りの回転による前記フェース面の各点の速度を加算することで得られた前記フェース面の各点における速度を求めることでなされ、前記スウィングロボットは、前記ゴルフクラブのシャフトの長さに関連する成分と前記ゴルフクラブのローリングの量が設定されることでゴルファによるスウィングを再現するものであり、前記ゴルフクラブのシャフトの長さに関連する成分は、前記ゴルフクラブ長さ、前記スウィングロボットのゴルフクラブを把持するアーム部の長さ、前記アーム部の回転速度を含むことを特徴とする。

本発明によれば、スウィングロボットを用いてゴルファによるスウィングを再現することで、実際にゴルファがゴルフクラブをスウィングした際のゴルフクラブヘッドのフェース面の速度分布に基づいてスイートエリアが決定されるため、ゴルファのスウィングが反映された正確なスイートエリアを得る上で有利となる。

本発明のゴルフクラブヘッドのスイートエリアの算出方法の対象となるゴルフクラブヘッド１０を示す正面図である。 ゴルフクラブヘッド１０のヘッド本体４のローリングの説明図である。 ゴルフクラブヘッド１０のフェース面１における速度分布を示す説明図である。 ３次元位置方向計測システム２０の構成を示す説明図である。 ３次元位置方向計測システム２０の構成を示すブロック図である。 ゴルフクラブヘッド１０のフェース面１の速度分布の測定結果の一例を示す説明図である。 ゴルフクラブヘッドのスイートエリアの算出を行うためのコンピュータ３０の構成を示すブロック図である。 ゴルフクラブヘッドのスイートエリアの算出手順を示すフローチャートである。 フェース面１上における第１のボール初速Ｖ１の分布を示す説明図である。 フェース面１上における実測反発係数Ｒｒの分布を示す説明図である。 フェース面１上における第２のボール初速Ｖ２の分布を示す説明図である。 フェース面１上におけるスイートエリアＳＡの分布を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態のゴルフクラブヘッドのスイートエリアの算出方法について図面を参照して説明する。
まず、本発明方法の対象となるゴルフクラブヘッドについて説明する。
図１に示すように、ゴルフクラブヘッド１０は、金属製の中空構造ヘッド本体４を備えている。
ヘッド本体４の金属材料は、チタン合金やアルミニウム合金などの高強度の低比重金属が好ましく用いられる。
ヘッド本体４は、ゴルフボールを打撃するフェース面１と、フェース面１に連接するクラウン部２及びソール部３とを備えている。
また、クラウン部２には、フェース面１側でかつヒール５寄りの位置にシャフト６に接続するホーゼル７が設けられている。
また、フェース面１を正面から見てヘッド本体４のヒール５と反対側がトウ８である。

次に、ゴルフクラブヘッド１０のフェース面１における速度分布について説明する。
本発明者らは、上記のゴルフクラブヘッド１０の有限要素モデルであるゴルフクラブヘッドモデルを用いて有限要素解析を行った。
なお、有限要素解析は、パーソナルコンピュータにインストールされた従来公知のさまざまな有限要素解析プログラムを実行することによって行うことができる。
このような有限要素解析プログラムとして、例えば、ＡＢＡＱＵＳ（ＳＩＭＵＬＩＡ Ａｍｅｒｉｃａｓ社の登録商標）などを用いることができる。

まず、有限要素モデルで構成されたゴルフクラブヘッドモデルを設定する。
次に、上記で設定したゴルフクラブヘッドモデルを用いて、フェース面１の速度分布を計算によって求め、フェース面１の速度分布をフェース面１に設定する。
ここで、フェース面１の速度分布とは、プレイヤーがヘッド本体４を有するゴルフクラブでゴルフボールを打撃したときに、打撃直前におけるフェース面１の速度分布を意味するものである。
フェース面１の速度分布は、シャフト６の長さに依存する成分と、ヘッド本体４のローリング（シャフト６の回りの回転）による成分とから主に決定される。
図２に示すように、前者のシャフト６の長さに依存する成分は、シャフト６の中心軸の延長線Ｌの垂線が、ヘッド本体４のソール部３に接する点Ａにおいて最大となる。
また、後者のヘッド本体４のローリングに依存する成分は、シャフト６の中心軸の延長線Ｌから最も離れた点Ｂ（ヘッド本体４のトウ８側端部）において最大となる。
従って、フェース速度は、図３に示すように、フェース面１のヒール５側の上部ａからトウ８側の下部ｇへ向けて次第に大きくなるように分布する。なお、図３においては、速度０．５ｍ／ｓ毎に等高線ｖを示している。
ここで速度分布の等高線ｖとは、フェース速度の分布を示すために、フェース面１上において互いに等しいフェース速度の点を結んだ線である。

フェース面１の速度分布が異なれば、スイートエリアの位置や大きさも変化すると考えられ、したがって、フェース面１の速度分布を考慮することによってスイートエリアをより正確に求めることが可能となる。
そこで、本実施の形態では、実際にゴルファがゴルフクラブをスウィングした際のフェース面１の速度分布を測定し、その測定結果を用いてスイートエリアを求めるようにしている。

なお、フェース面１の速度分布は、前述したように、シャフト６の長さに依存する成分と、ヘッド本体４のローリングに依存する成分とから主に決定されるものとした。
しかしながら、厳密に言えば、フェース面１の速度分布は、ゴルファの体格（例えば腕の長さ）の違い、ゴルファのスウィングタイプによるスウィング時のローリングの量の違いの影響も受ける。
そして、体格やスウィングタイプはゴルファ一人ひとりで異なるため、フェース面１の速度分布も当然ゴルファごとに異なるものと考えられる。
したがって、ゴルファ一人ひとりについてフェース面１の速度分布を測定し、その測定結果を用いてスイートエリアをゴルファ一人ひとりについて求めることがゴルファごとのスイートエリアをより厳密に求める上では好ましい。
しかしながら、平均的なゴルファに対応したスイートエリアを求めれば足りると考えるならば、多数のゴルファについてフェース面１の速度分布を測定し、その測定結果を平均化した速度分布を用いてスイートエリアを求めるようにすればよい。
なお、スウィングロボットによりゴルフクラブをスウィングさせて、フェース面１の速度分布を測定することも可能である。
ただし、この場合は、単純にスウィングロボットを用いてゴルフクラブをスウィングさせればよいのではなく、スウィングロボットに対してシャフトの長さに関連する成分（ゴルフクラブ長さ、スウィングロボットのゴルフクラブを把持するアーム部の長さとアーム部の回転速度）と、ローリングの量とをどのように設定するかが重要である。
すなわち、フェース面１の速度分布は、前述したように、シャフトの長さとローリングの量とに加え、ゴルファの体格の違いやゴルファのスウィングタイプによるスウィング時のローリングの量の違いの影響を受ける。
したがって、上述の影響を考慮してシャフトの長さに関連する成分（ゴルフクラブ長さ、スウィングロボットのゴルフクラブを把持するアーム部の長さとアーム部の回転速度）とローリングの量を設定する必要がある。
例えば、一般的なゴルファが一般的なゴルフクラブをスウィングした場合を想定して、シャフトの長さに関連する成分（ゴルフクラブ長さ、スウィングロボットのゴルフクラブを把持するアーム部の長さとアーム部の回転速度）とローリングの量を設定することで、スウィングロボットにより一般的なゴルファによるスウィングを再現することができることになる。
あるいは、理想的なスウィングを想定してシャフトの長さに関連する成分（ゴルフクラブ長さ、スウィングロボットのゴルフクラブを把持するアーム部の長さとアーム部の回転速度）とローリングの量を設定することで、スウィングロボットにより理想的なスウィングを再現することができることになる。
すなわち、スウィングロボットを用いた場合は、上述のようにして設定されたシャフトの長さに関連する成分（ゴルフクラブ長さ、スウィングロボットのゴルフクラブを把持するアーム部の長さとアーム部の回転速度）とローリングの量に基づいてゴルフクラブをスウィングさせることにより、ゴルファの体格の違いやゴルファのスウィングタイプによるスウィング時のローリングの量の違いの影響を反映したフェース面１の速度分布を測定することができる。そして、そのようにして測定したフェース面１の速度分布を平均化した速度分布を用いてスイートエリアを求めることができる。

次に、本発明方法の前提となるフェース面１の速度分布の計測方法の一例について具体的に説明する。
図４は３次元位置方向計測システム２０の構成を示す説明図、図５は３次元位置方向計測システム２０の構成を示すブロック図である。
図４、図５に示すように、図４に示すように、３次元位置方向計測システム２０は、ゴルフクラブ１２およびゴルフクラブヘッド１０の３次元位置と向き（方向）とを示す時系列データを計測するものである。
３次元位置方向計測システム２０は、トランスミッタ２２と、３次元磁気センサ２４と、コントローラ・データ処理装置２６と、パーソナルコンピュータ２８とを含んで構成されている。

トランスミッタ２２は、予め定められた位置に設置されており、図５に示すように、トランスミッタ２２は、お互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向に各々ループ状に巻かれた３つのコイルによって構成されている。
トランスミッタ２２は、Ｘ軸およびＹ軸が水平面上を延在し、Ｚ軸が鉛直方向を向くように設置されている。
トランスミッタ２２の中心位置を予め定められた基準位置２２０２とし、基準位置２２０２を通るＹ軸方向を予め定められた基準方向２２０４とする。
トランスミッタ２２は、コントローラ・データ処理装置２６から供給される駆動信号により、強さと方向に関する分布が既知である磁場を発生させる。

３次元磁気センサ２４は、図５に示すように、お互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向に各々ループ状に巻かれた３つのコイルによって構成されている。
３次元磁気センサ２４は、測定点２４０２および測定方向２４０４を有している。
３次元磁気センサ２４は、測定点２４０２の周りの磁気を互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向で感知すると共に、基準位置２２０２に対する測定点２４０２の３次元位置および基準方向２２０４に対する測定方向２４０４の向きに応じて検出信号Ｓ１を出力するものである。
測定点２４０２は３次元磁気センサ２４の中心位置であり、測定方向２４０４は測定点２４０２を通るＹ軸方向である。
３次元磁気センサ２４は、ゴルフクラブ１２のグリップ部１２０２の端部に固定されている。
３次元磁気センサ２４は、Ｙ軸（測定方向２４０４）をゴルフクラブ１２の打撃方向と平行させ、かつ、Ｚ軸をシャフト軸と平行させている。
このような計測システム１２として、例えば、ＬＩＢＥＲＴＹ（Ｐｏｌｈｅｍｕｓ社製）を挙げることができる。

図５に示すように、コントローラ・データ処理装置２６は、駆動回路２６０２、検出回路２６０４、コンピュータ２６０６を有している。
駆動回路２６０２は、トランスミッタ２２に所定の３種類の磁場を順次発生させる駆動信号を生成し、該駆動信号をトランスミッタ２２に供給するものである。
検出回路２６０４は、３次元磁気センサ２４から供給される第１の検出信号Ｓ１を検出するものである。

コンピュータ２６０６は、データ処理用ソフトウェアを実行することにより次の機能を実現する。
すなわち、コンピュータ２６０６は、駆動回路２６０２および検出回路２６０４を制御し、検出回路２６０４から得られた出力電圧よりデータ処理を行って、３次元磁気センサ２４の位置と向きを示すデータを生成する。
コンピュータ２６０６は、トランスミッタ２２の位置を基準位置２２０２とし、お互いに直交する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚを基準とする３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）の時系列データを演算して出力する。
また、コンピュータ２６０６は、トランスミッタ２２を中心とするＹ軸方向を基準方向２２０４とし、この基準方向２２０４に対する３次元磁気センサ２４の向きを表す姿勢角度、すなわちヨー角、ピッチ角およびロール角（以降では、（θｙ，θｐ，θｒ）と表す）の時系列データを演算して出力するものである。
したがって、３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）の時系列データが３次元磁気センサ２４の位置を示すデータであり、ヨー角θｙ、ピッチ角θｐおよびロール角θｒの時系列データが３次元磁気センサ２４の向きを示すデータである。

次に、ゴルフクラブ側３次元磁気センサセンサ１４の測定点２４０２の基準位置２２０２に対する３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と、測定方向２４０４の基準方向２２０４に対する姿勢角度（θｙ，θｐ，θｒ）の時系列データの生成について説明する。
駆動回路２６０２は、コンピュータ２６０６の指令信号にしたがって、周波数と位相が常時一定の同一信号を出力し、トランスミッタ２２の３軸方向に巻かれた３つのループ状コイルを順次励磁する。
各ループ状コイルは、励磁のたびに各々異なる磁場を発生し、それに基づいて３次元磁気センサ２４の３軸方向に巻かれた３つのループ状コイルに各々独立な出力電圧Ｖを発生させる。
この出力電圧Ｖは、トランスミッタ２２の３つのループ状コイルによって励磁される３つの磁場に応じて、３次元磁気センサ２４の３つのループ状コイルに発生する３つの出力電圧Ｖが得られるため、合計９個（３×３個）の出力電圧Ｖが得られる。

一方、磁場を形成させるトランスミッタ２２が所定の位置に固定設置されているので、発生する磁場の強さと方向に関する分布はトランスミッタ２２の設置された基準位置２２０２および、基準方向２２０４に対して既知となる。
この形成された磁場によって生じる９つの出力電圧Ｖを用いることによって、上記基準方位置１２０２に対する３次元磁気センサ２４の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と上記基準方向２２０４に対する姿勢角度（θｙ，θｐ，θｒ）の６つの未知数を求めることができる。
コントローラ・データ処理装置２６のコンピュータ２６０６において、検出回路２６０４から送られてきた９つの出力電圧Ｖを用いて、３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と姿勢角度（θｙ，θｐ，θｒ）のデータを演算して求める。

コントローラ・データ処理装置２６で得られた３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と姿勢角度（θｙ，θｐ，θｒ）は、パーソナルコンピュータ２８に取り込まれ、ＡＤ変換され、グリップ部１２０２のスウィング中の挙動の時系列データを得ることができる。

次に、パーソナルコンピュータ２８について説明する。
パーソナルコンピュータ２８は、コントローラ・データ処理装置２６から供給されるグリップ部１２０２のスウィング中の挙動の時系列データに基づいてゴルフクラブヘッド１０のフェース面１の速度分布を算出するものである。
具体的には、パーソナルコンピュータ２８が所定のプログラムを実行することで以下の処理を行う。

１）コントローラ・データ処理装置２６から供給されるグリップ部１２０２のスウィング中の挙動の時系列データに基づいて、フェース面１がゴルフボールをインパクトする直前の所定時間（例えば０．０２５秒間）のシャフト６の軌跡を求め、この軌跡からシャフト６が通過した平面（シャフト平面）を最小二乗法により算出する。
具体的には、グリップ部１２０２の端部である第１の位置と、該第１の位置からゴルフクラブヘッド１０に近接する方向にシャフト６の中心軸に沿ってゴルフクラブ１２の長さ分離間した第２の位置との２点のデータの軌跡に基づいて最小二乗法によりシャフト平面を求める。
なお、第１の位置は前記のグリップ部１２０２のスウィング中の挙動の時系列データに基づいて求められ、第２の位置は既知であるゴルフクラブ１２の長さと前記時系列データとに基づいて算出されるものである。

２）インパクト直前の前記所定時間におけるフェース面１の中心点をシャフト平面に投影した軌跡を最小二乗法より円弧に近似し、この円弧の半径Ｒｈと、円弧の中心位置とを求め、前記円弧の中心位置周りにおけるフェース面１の中心点の回転数Ｋｈ(ｒｐｓ)を求める。

３）前記時系列データに基づいて、インパクト直前の所定時間のシャフト６の中心軸周りにおけるフェース面１の中心点の回転数Ｋｓ(ｒｐｓ)を求める。この回転数Ｋｓは前記所定時間における平均値として求める。

４）円弧の半径Ｒｈの中心位置から、フェース面１の各点を前記シャフト平面に投影した位置までの距離を半径とし、この半径と回転数Ｋｈとに基づいて、シャフト平面に沿った回転による速度Ｖｈをフェース面１の各点で求める。

５）シャフト６の中心軸とフェース面１の各点との距離を求め、この距離とシャフト６の中心軸周りの回転数Ｋｓとに基づいて、シャフト６の中心軸周りの回転による速度Ｖｓをフェース面１の各点で求める。
ここでシャフト６の中心軸とフェース面１の各点との距離は、シャフト６の中心軸と直交しフェース面１の点を通る直線に沿った距離である。

６）シャフト平面に沿った回転によるフェース面１の各点の速度Ｖｈと、シャフト６の中心軸周りの回転によるフェース面１の各点の速度Ｖｈを加算することでフェース面１の各点における速度Ｖｆが求められ、したがって、フェース面１の速度分布が得られることになる。

したがって、ゴルファごとにこのような測定を行うことによってゴルファごとにフェース面１の速度分布が得られる。
このような測定を行うことで得られたフェース面１の速度分布は、シャフト６の長さに依存する成分と、ヘッド本体４のローリング（シャフト６の回りの回転）による成分とを含む正確なものとなる。

図６は、ゴルフクラブヘッド１０のフェース面１の速度分布の測定結果の一例を示す説明図である。
図６において、ゴルフクラブヘッド１０をライ角どおりにセットした状態でゴルフクラブヘッド１０のフェース面１のトウ８側からヒール５側に向かう水平方向を横軸（Ｘ方向）とし、鉛直上向きの方向を縦軸（Ｙ方向）とし、フェース面１の中心の座標を（０，０）としている。
したがって、Ｘ座標はフェース面１における水平方向打点位置を示し、Ｙ座標はフェース面１における鉛直方向打点位置を示す。
図中、フェース面１の速度Ｖｆ（ｍ／ｓｅｃ）はハッチングの種類によって示している。
図６に示すように、フェース面１の速度Ｖｆは、フェース面１のヒール側５上部からトウ側８下部に向けて次第に大きくなっている。

なお、本例では、３次元位置方向計測システム２０を用いて測定したグリップ部１２０２のスウィング中の挙動の時系列データに基づいてフェース面１の速度分布を求める場合について説明した。
しかしながら、フェース面１の速度分布を求める方法は限定されるものではなく、従来公知のさまざまな方法が採用可能である。

次に、本実施の形態のゴルフクラブヘッドのスイートエリアの算出方法について詳細に説明する。
図７はゴルフクラブヘッドのスイートエリアの算出を行うためのコンピュータ３０の構成を示すブロック図である。
コンピュータ３０は、ＣＰＵ３００２と、不図示のインターフェース回路およびバスラインを介して接続されたＲＯＭ３００４、ＲＡＭ３００６、ハードディスク装置３００８、ディスク装置３０１０、キーボード３０１２、マウス３０１４、ディスプレイ３０１６、プリンタ３０１８、入出力インターフェース３０２０などを有している。
ＲＯＭ３００４は制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭ３００６はワーキングエリアを提供するものである。
ハードディスク装置３００８は有限要素法によるさまざまな解析を行う有限要素解析プログラム、および、後述する処理を行う専用のプログラムを格納している。
前記の有限要素解析プログラムとして、前述したように有限要素解析を行う従来公知のさまざまな市販の有限要素解析ソフトウェアを用いることができる。
ディスク装置３０１０はＣＤやＤＶＤなどの記録媒体に対してデータの記録および／または再生を行うものである。
キーボード３０１２およびマウス３０１４は、操作者による操作入力を受け付けるものである。
ディスプレイ３０１６はデータを表示出力するものであり、プリンタ３０１８はデータを印刷出力するものであり、ディスプレイ３０１６およびプリンタ３０１８によってデータを出力する。
入出力インターフェース３０２０は、外部機器との間でデータの授受を行うものである。

図８はゴルフクラブヘッドのスイートエリアの算出手順を示すフローチャートである。
まず、スイートエリアを算出する対象となるゴルフクラブ１２のゴルフクラブヘッド１０のフェース面１の速度分布Ｄｖｆがコンピュータ３０に設定される（ステップＳ１０：フェース面速度分布設定ステップ）。
すなわち、作業者の入力操作などによって、フェース面１がゴルフボールを打撃する直前におけるフェース面１の速度分布Ｄｖｆのデータがコンピュータ３０のハードディスク装置３００８などに格納される。
設定されるフェース面１の速度分布Ｄｖｆは、前述したようにゴルファごとに測定したものを用いてもよいし、あるいは、多数のゴルファによってゴルフクラブ１２がスウィングされた状態で実測された速度分布を平均化したものを用いてもよい。

次に、ゴルフクラブヘッド１０を有限要素法によって解析するために必要なデータが、作業者の入力操作などによってコンピュータ３０に入力される。
上記データは次の通りである。
１）有限要素モデルからなるゴルフクラブヘッドモデルを設定すると共に、該設定されたゴルフクラブヘッドモデルを有限要素法によって解析するための第１の有限要素解析用データ。
２）有限要素モデルからなるゴルフボールモデルを設定すると共に、該設定されたゴルフボールモデルを有限要素法によって解析するための第２の有限要素解析用データ。

ＣＰＵ３００２は、有限要素解析プログラムを実行することにより、第１の有限要素解析用データに基づいてゴルフクラブ１２が剛体で形成されたものとして有限要素モデルで構成されたゴルフクラブヘッドモデルを剛体ゴルフクラブヘッドモデルＭｈとしてコンピュータ３０に設定する（ステップＳ１２：剛体ゴルフクラブヘッドモデル設定ステップ）。
すなわち、剛体ゴルフクラブヘッドモデルＭｈのデータがコンピュータ３０のハードディスク装置３００８などに格納される。
なお、本実施の形態では、剛体とは、大きさ、質量、慣性モーメント、重心位置を有しており、かつ、外部からの力によって変形しないものをいう。
次いで、ＣＰＵ３００２は、有限要素解析プログラムを実行することにより、第２の有限要素解析用データに基づいて有限要素モデルで構成されたゴルフボールをボールモデルＭｂとしてコンピュータ３０に設定する（ステップＳ１４：ボールモデル設定ステップ）。
すなわち、ボールモデルＭｂのデータがコンピュータ３０のハードディスク装置３００８などに格納される。
具体的には、ヘッド本体４を複数の有限要素Ｘｉｊｋに、ゴルフボールを複数の有限要素Ｙｉｊｋ（ｉ、ｊ、ｋは整数）に、それぞれ分割する。
ここで有限要素とは、有限要素法による解析を行うための要素であって、梁要素、シェル要素及び固体要素などが例示される。
また、計算に必要な物性値としては、ロフト角、重心深さ、バルジ＆ロール半径、ＦＰ値（フェースプログレッション）や、慣性モーメント、ヘッド質量などが例示される。これら物性値は第１の有限要素解析用データに含まれる。

次に、ＣＰＵ３００２は、有限要素解析プログラムを実行することにより、フェース面１の速度分布Ｄｖｆと、剛体ゴルフクラブヘッドモデルＭｈと、ボールモデルＭｂとを用いて有限要素法による衝突解析を行う。これによりＣＰＵ３００２は、剛体ゴルフクラブヘッドモデルＭｈのフェース面１で打撃されたゴルフボールのボール初速を第１のボール初速Ｖ１としたとき、剛体ゴルフクラブヘッドモデルＭｈのフェース面１における第１のボール初速Ｖ１の速度分布を求める（ステップＳ１６：第１のボール初速分布算出ステップ）。
具体的には、ＣＰＵ３００２は、剛体ゴルフクラブヘッドモデルＭｈのフェース面１に予め設定された点のそれぞれについて第１のボール初速Ｖ１を算出し、これにより剛体ゴルフクラブヘッドモデルＭｈのフェース面における第１のボール初速Ｖ１の速度分布を算出する。

ここで、剛体ゴルフクラブヘッドモデルＭｈのフェース面１に予め設定された点は、図６においてフェース面１上に設定したＸ座標、Ｙ座標で示される複数の点である。
例えば、各点は、Ｘ座標についてはフェース面１の中心座標（０ｍｍ）を中心として７ｍｍ間隔で設け、Ｙ座標についてはフェース面１の中心座標を中心として５ｍｍ間隔で設ける。
すなわち、各点のＸ座標については、−３５ｍｍ、−２８ｍｍ、−２１ｍｍ、−１４ｍｍ、−７ｍｍ、０ｍｍ、７ｍｍ、１７ｍｍ、２１ｍｍ、２８ｍｍ、３５ｍｍの１１点となり、各点のＹ座標については、−２０ｍｍ、−１５ｍｍ、−１０ｍｍ、−５ｍｍ、０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍの９点となり、合計１１×９＝９９個の点が設定される。
図９は第１のボール初速Ｖ１を各点について算出した結果、すなわち、フェース面１上における第１のボール初速Ｖ１の分布を示す説明図である。
図中、第１のボール初速Ｖ１（ｍ／ｓｅｃ）の値はハッチングの種類によって示している。

次に、ゴルフクラブヘッド１０のフェース面１における反発係数の実測値である実測反発係数Ｒｒの分布をコンピュータ３０に設定する（ステップＳ１８：反発係数分布設定ステップ）。
すなわち、作業者の入力操作などによって、実測反発係数Ｒｒの分布のデータがコンピュータ３０のハードディスク装置３００８などに格納される。
具体的には、予めゴルフクラブヘッド１０のフェース面１に予め設定された点のそれぞれについて実測反発係数Ｒｒが実測されており、フェース面１の各点に関連付けられた実測反発係数Ｒｒが実測反発係数Ｒｒの分布としてコンピュータ３０に入力される。
実測反発係数Ｒｒの測定は、ＵＳＧＡ（Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｇｏｌｆ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）によって定められたペンデュラムテストに準拠して測定され、具体的には、従来公知のペンデュラム試験機を用いてなされる。
図１０は実測反発係数Ｒｒを各点について算出した結果、すなわち、フェース面１上における実測反発係数Ｒｒの分布を示す説明図である。
図中、実測反発係数Ｒｒの値はハッチングの種類によって示している。

次に、ＣＰＵ３００２は前記専用のプログラムを実行することにより、ゴルフクラブヘッド１０のフェース面１で打撃されたゴルフボールのボール初速を第２のボール初速Ｖ２とし、剛体ゴルフクラブヘッドモデルＭｈのフェース面１の反発係数を予め定められた剛体モデル反発係数Ｒｍとしたときに次の処理を行う。
すなわち、ＣＰＵ３００２は、ステップＳ１６で算出された第１のボール初速Ｖ１と、ステップＳ１８で設定された実測反発係数Ｒｒと、剛体モデル反発係数Ｒｍとに基づいて、以下の式（１）に基づいてゴルフクラブヘッド１０のフェース面１における第２のボール初速Ｖ２の分布を求める（ステップＳ１８：第２のボール初速分布算出ステップ）。
Ｖ２＝Ｖ１（Ｒｒ／Ｒｍ） （１）
式（１）は、第１のボール初速Ｖ１と第２のボール初速Ｖ２との比が、剛体モデル反発係数Ｒｍと実測反発係数Ｒｒとの比に等しい関係にあることを示す。

本実施の形態では、剛体モデル反発係数Ｒｍ＝０．７６０とした。
剛体モデル反発係数Ｒｍは、以下に例示するように、剛体とみなすに足る剛性を有する実験用ゴルフクラブヘッドを実際に作成し、この実験用ゴルフクラブヘッドのフェース面の反発係数を以下のように実測したものである。
実験用ゴルフクラブヘッドの仕様について説明する。
実験用ゴルフクラブヘッドは、直方体状を呈しており、Ｘ方向の寸法が６０ｍｍ、Ｙ方向の寸法が４０ｍｍの矩形状のフェース面を有し、フェース面と直交する方向の厚さは３０ｍｍである。
材質は、アルミ合金（A7075）である。
質量は、２０３（ｇ）である。
実験条件について説明する。
気温２４度の環境下において、エアーキャノン試験機を用いて、ボール速度４０（ｍ／ｓｅｃ）でゴルフボールを打ち出して実験用ゴルフクラブヘッドのフェース面上の重心点に衝突させ、反発速度とヘッド質量とボール質量とに基づいて反発係数を算出した。なお、重心点とは、実験用ゴルフクラブヘッドの重心位置をフェース面に垂直に投影させた点をいう。
ゴルフボールの試料数Ｎを５個として実測した場合、反発係数の実測値は以下の通りである。
反発係数の実測値：
０．７５３
０．７６２
０．７６３
０．７５８
０．７６２
したがって、反発係数の平均値は０．７６０であった。

図１１は第２のボール初速Ｖ２を各点について算出した結果、すなわち、フェース面１上における第２のボール初速Ｖ２の分布を示す説明図である。
図中、第２のボール初速Ｖ２の値はハッチングの種類によって示している。

次に、ＣＰＵ３００２は前記専用のプログラムを実行することにより、第２のボール初速Ｖ２の分布に基づいて、予め定められた閾値以上の値を有する第２のボール初速Ｖ２に対応するゴルフクラブヘッド１０のフェース面１の領域をスイートエリアＳＡとして決定する（ステップＳ２２：スイートエリア決定ステップ）。
前記の閾値は、例えば、第２のボール初速Ｖ２の最高速度の９８％とするなど任意の方法によって定めることができる。
このようにしてゴルフクラブヘッド１０のフェース面１におけるスイートエリアＳＡが得られる。
図１２はフェース面１上におけるスイートエリアＳＡの分布を示す説明図である。
ＣＰＵ３００２は前記専用のプログラムを実行することにより、このようにして得られたスイートエリアＳＡの分布を、図１２に示すような図の形式でディスプレイ３０１６に表示出力し、あるいは、プリンタ３０１８を用いて用紙に印刷出力する。
なお、スイートエリアＳＡの分布をどのような形態で表示するか、あるいは、どのようなデータ形式で出力するかは任意である。

前述したように、ステップＳ１０において、速度分布Ｄｖｆとしてゴルファによってゴルフクラブ１２がスウィングされた状態で実測された速度分布を設定し場合には、そのゴルファ個人のスウィングを反映したより正確なスイートエリアＳＡを得る上で有利となる。
また、速度分布Ｄｖｆとして多数のゴルファによってゴルフクラブ１２がスウィングされた状態で実測された速度分布を平均化した速度分布を設定した場合には、平均的なゴルファのスウィングを反映したより汎用性の高いスイートエリアＳＡを得る上で有利となる。

以上説明したように本実施の形態によれば、実際にゴルフクラブがスウィングされた際のフェース面１の速度分布に基づいてスイートエリアＳＡを求めるようにした。
したがって、従来のようにゴルフクラブヘッドのローリングなどが正確に再現されないスウィングロボットを用いてゴルフクラブをスウィングさせてボールを打撃したときのボール初速をフェース面の各点について測定し、その測定結果に基づいてスイートエリアの分布を得る場合に比較して、ゴルファのスウィングが反映された正確なスイートエリアを得る上で有利となる。
したがって、本発明方法に基づいて測定されたスイートエリアに基づいてゴルフクラブヘッドを設計することにより、飛距離の増大を図る上で有利なゴルフクラブヘッドを実現することができる。

１……フェース面、１０……ゴルフクラブヘッド、１２……ゴルフクラブ、Ｄｖｆ……フェース面の速度分布、Ｍｈ……剛体ゴルフクラブヘッドモデル、Ｍｂ……ボールモデル、Ｖ１……第１のボール初速、Ｖ２……第２のボール初速、Ｒｍ……剛体モデル反発係数、Ｒｒ……実測反発係数、ＳＡ……スイートエリア。

Claims (3)

1. スウィングされたゴルフクラブのゴルフクラブヘッドのフェース面がゴルフボールを打撃する直前における前記フェース面の速度分布を設定するフェース面速度分布設定ステップと、
   前記ゴルフクラブヘッドが剛体で形成されたものとして有限要素モデルで構成された剛体ゴルフクラブヘッドモデルを設定する剛体ゴルフクラブヘッドモデル設定ステップと、
   有限要素モデルで構成されたボールモデルを設定するボールモデル設定ステップと、
   前記剛体ゴルフクラブヘッドモデルのフェース面で打撃された前記ゴルフボールのボール初速を第１のボール初速Ｖ１としたとき、前記フェース面の速度分布と前記剛体ゴルフクラブヘッドモデルと前記ボールモデルとを用いて有限要素法による衝突解析を行うことにより前記剛体ゴルフクラブヘッドモデルのフェース面における前記第１のボール初速Ｖ１の速度分布を求める第１のボール初速分布算出ステップと、
   前記ゴルフクラブヘッドのフェース面における反発係数の実測値である実測反発係数Ｒｒの分布を設定する反発係数分布設定ステップと、
   前記ゴルフクラブヘッドのフェース面で打撃されたゴルフボールのボール初速を第２のボール初速Ｖ２とし、前記剛体ゴルフクラブヘッドモデルのフェース面の反発係数を予め定められた剛体モデル反発係数Ｒｍとしたとき、Ｖ２＝Ｖ１（Ｒｒ／Ｒｍ）なる式に基づいて前記ゴルフクラブヘッドのフェース面における前記第２のボール初速Ｖ２の分布を求める第２のボール初速分布算出ステップと、
   前記第２のボール初速Ｖ２の分布に基づいて、予め定められた閾値以上の値を有する第２のボール初速Ｖ２に対応する前記ゴルフクラブヘッドのフェース面の領域をスイートエリアとして決定するスイートエリア決定ステップとを含み、
   前記フェース面速度分布設定ステップで設定される前記フェース面の速度分布は、スウィングロボットにより前記ゴルフクラブがスウィングされた状態で測定された速度分布を平均化した速度分布であり、
   前記速度分布の測定は、前記ゴルフクラブのグリップ部の挙動を示す時系列データに基づいて求められる第１の位置と、前記第１の位置から前記ゴルフクラブヘッドに近接する方向にシャフトの中心軸に沿って前記ゴルフクラブの長さ分離間した箇所の挙動を示す第２の位置との２点のデータの軌跡に基づいて最小二乗法により求められたシャフト平面に沿った前記ゴルフクラブの回転による前記フェース面の各点の速度と、前記シャフトの中心軸周りの回転による前記フェース面の各点の速度を加算することで得られた前記フェース面の各点における速度を求めることでなされ、
   前記スウィングロボットは、前記ゴルフクラブのシャフトの長さに関連する成分と前記ゴルフクラブのローリングの量が設定されることでゴルファによるスウィングを再現するものであり、
   前記ゴルフクラブのシャフトの長さに関連する成分は、前記ゴルフクラブ長さ、前記スウィングロボットのゴルフクラブを把持するアーム部の長さ、前記アーム部の回転速度を含む、
   ことを特徴とするゴルフクラブヘッドのスイートエリアの算出方法。
2. 前記実測反発係数Ｒｒは、ＵＳＧＡが定めるペンデュラムテストに準拠して前記ゴルフクラブヘッドのフェース面を測定した反発係数の実測値である、
   ことを特徴とする請求項１記載のゴルフクラブヘッドのスイートエリアの算出方法。
3. 前記剛体モデル反発係数Ｒｍは、剛体とみなすに足る剛性を有する実験用ゴルフクラブヘッドについて測定した反発係数の実測値である、
   ことを特徴とする請求項１または２記載のゴルフクラブヘッドのスイートエリアの算出方法。

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