JP5740083B2 - ゴルフ試打装置 - Google Patents

Description

この発明は、ゴルフクラブの性能評価等のためにテストスイング（試打）を機械的に行うゴルフ試打装置に関するものである。

従来からゴルフクラブの製造開発では、実際にゴルフボールを打つテストスイングをして、コンピュータによるシュミレーション分析から、そのゴルフクラブの性能を評価することが行われている。テストスイングは人間が行うこともあるが、これを機械的に実行させるためのゴルフ試打装置（スイングロボットやショットロボットと称されることもある）も開発されている（例えば、特許文献１〜３）。

即ち、従来のゴルフ試打装置は、特許文献１・２に示されるように、腕に相当する第一アームとリスト（手）に相当する第二アームとによってスイングアーム機構を構成し、これらを連動して回転させることで、第二アームで保持したゴルフクラブのテストスイングを実行するものである。なお、第一アームと第二アームは、回転方向を同じくして連動するものの、回転軸の位置を異にすると共に、別個の駆動用モータにより回転角度や回転速度をそれぞれ独立的に制御することによって、多様なクラブ旋回軌跡パターンを実行可能としている。また、ゴルフクラブの保持手段（クランプ手段）として、第二アームにクラブ軸を回転軸とする捻回機構を設け、これを更に別の駆動用モータで回転させることで、手首の返しを模したスイングが可能となり、より人間に近いスイングを実行するものである。

一方、特許文献３に示されるゴルフ試打装置は、腰に相当する装置胴体の一部に回転駆動部を設け、該回転駆動部をオシレーティングドライブ等によって往復回転させることによってテストスイングし、ゴルフクラブのトルクを測定するものである。

さらに、特許文献３と同様、腰の振りを擬似的に行う打力補助機構を備えたゴルフ試打装置が本出願人によって開示されている（特許文献４）。

特開平９−１４９９５８号公報 特許第３２８５４８４号掲載公報 特開２００１−２９５１６号公報 特開２００７−２４４６７３号公報

ところで、ゴルフクラブに要求される性能の一つに飛距離がある。特に、ドライビングショットを担うドライバーの開発にあたっては、飛距離向上が重要なポイントとなっている。人間の場合、主として腕の振りと腰の振りの二つの要素で飛距離を調整するが、特許文献１・２に示されたゴルフ試打装置の場合は、腰の振りに相当する回転部がないため、スイングアーム機構のみによって飛距離を調整することになる。具体的には、駆動用モータの出力調整により、スイングアーム機構の回転速度等を上下することで、飛距離を制御することになる。そのため、飛距離を向上させるためには、スイングアーム機構の駆動源として、最大出力の大きいモータを採用することが必要となるが、大出力のモータは重量が重く、装置全体の重心バランスを最適なものに設計すると、自ずと装置が大型化するという課題が生ずる。

なお、スイングアーム機構のモータ出力を大きくするだけでは飛距離向上に繋がらない。なぜなら、飛距離を伸ばすためにはゴルフボールの初速を高めるだけでなく、ゴルフボールにスピン（回転）を与えなければならないからである。実際、人間の場合は、腰の振りによってゴルフボールに適度なスピンをかけている。

これに対して、特許文献３に示されたゴルフ試打装置は、逆に、腰の振りに相当する装置胴部に設けた回転駆動部の回転のみによってスイングするものであるから、そのままでは飛距離の向上を図ることができない。

そして、スイングアーム機構を備える特許文献１・２の構成と、胴部に回転駆動部を備える特許文献３の構成を組み合わせ、アームの回転と胴部の回転を併用した特許文献４のゴルフ試打装置が、最も飛距離向上に理想的なスイングを実現する。

しかしながら、特許文献４のゴルフ試打装置においても、解決すべき課題が残されていたのである。即ち、特許文献４のゴルフ試打装置は、台脚部に打力補助機構を設け、下胴部および上体部を介してスイングアーム機構を支持するベース部に対して水平回転を与えるため、腰振り動作時はベース部を含め上層の機構全てを回転させなければならず、打力補助機構には相当な負荷が作用して、台脚部、引いては装置の安定性にも影響を及ぼすものであった。

さらに、特許文献１〜４に限らず、従来のゴルフ試打装置に共通する課題として、テストスイングの効率化がある。即ち、スイング完了時にスイングアーム機構はフォロースルーによってアドレスから概ね２００度、フルスイング時は２３０度以上回転した位置ともなるが、従来のゴルフ試打装置は、次回スイングのためにフォロースルー分をモータの逆回転によって反転動作でアドレス復帰していた。このため、スイング完了からアドレス復帰までにかかる時間が長くなり、効率よくテストスイングを行うことができなかった。

本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、第一の目的は飛距離向上のための擬似的な腰振り動作を安定して行うゴルフ試打装置を提供することである。また、第二の目的はアドレス復帰に係る時間が短く、効率よくテストスイングを繰り返し行うゴルフ試打装置を提供することである。

上述した目的を達成するために本発明では、サーボモータにより回転制御される第一アーム（人間の上腕に相当する主アーム）にゴルフクラブを保持する第二アーム（人間の手または前腕に相当する従アーム）を前記サーボモータとは別のモータにより回転制御可能に設けた回転アーム機構と、この回転アーム機構を支持する上体部（人間の胸部に相当する）と、この上体部を前傾角調整可能に支持する胴部（人間の腹部に相当する）と、この胴部を一定高さに水平回転可能に支持するベース部（人間の下半身に相当する）と、前記胴部を前記回転アーム機構と連動して水平回転させる打力補助機構とを備えるという手段を用いた。この手段によれば、打力補助機構によって胴部が回転アーム機構と連動して水平回転（旋回）して、所謂、腰振りを伴ったテストスイングが実現される。この結果、回転アーム機構のみでは得られないスピンをゴルフボールに与えて、飛距離が向上することになる。

なお、打力補助機構は、装置全体の中部に位置して前記胴部に一体的に設けた主ギアと、前記回転アーム機構とは別に前記ベース部の外方に設けた第二サーボモータと、該第二サーボモータを前記主ギアと接続する伝達ギアとを備える。この構成によれば、胴部の主ギアが腰振りの回転基準位置となるため、重心が極端に装置の上下に位置せず、装置の揺れを抑制した状態でテストスイングを行うことができる。

さらに本発明では、ショット後のフォロースルー位置において、回転アーム機構の第二アームおよび打力補助機構はそれぞれの別のモータおよび第二サーボモータをショット方向とは逆向きに回転させる一方、回転アーム機構の第一アームはそのサーボモータをショットと同方向にさらに回転させてアドレス位置に復帰させるという手段を用いる。この手段によれば、第一アームのアドレス復帰までの回転角度が従来よりも小さくなる。

本発明のゴルフ試打装置によれば、回転アーム機構と、これと連動して胴部を水平回転させる打力補助機構を備え、腕の振りと腰の振りに相当する二つの回転機構によって、前者機構は主にゴルフボールの初速度を高め、後者機構は主にゴルフボールに適度なスピンを与えるため、従来に比して最大飛距離を向上させることができる。また、打力補助機構により主ギアを介して胴部を回転させることによって、装置全体の重心が極端に低くも高くもない適正な位置に設定され、安定したテストスイングが可能となる。さらに、テストスイング時に最も回転角度が大きくなる第一アームのみをスイング方向に回転させてアドレス復帰させるため、テストスイング後からアドレス復帰までの時間が短くなり、単位時間当たりのテストスイング数を増やすことができるなど、効率のよいテストスイングが可能となる。

本発明の一実施形態に係るゴルフ試打装置の全体斜視図 同、打力補助機構の平面図 同、回転アーム機構の斜視図 同、第一アームの回転軌跡の模式図

以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面に従って説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るゴルフ試打装置を示したもので、図中、１０はゴルフクラブを着脱可能に保持し、テストスイングを実現する回転アーム機構、２０は前記回転アーム機構１０を支持する上体部、３０は鉛直方向に立設し上体部２０を支持する胴部、４０は鉛直方向に立設し胴部を支持するベース部、５０はベース部４０の四方に設けた台脚部である。台脚部５０は設置面に適宜アンカーボルトにより固定され、テストスイング時の装置全体の倒伏や揺れを規制する。さらに６０は打力補助機構である。前記上体部２０は、胴部３０との連結部である角度調整軸２１によって、回転アーム機構１０と共に前傾角度を例えば３０度の範囲で調整できるように構成されている。また、この胴部３０は高さ調整部（図示せず）によって、上体部２０と共に例えば２０〜５０ｃｍの範囲で上下に伸縮できるように構成されている。これら角度調整および高さ調整は、例えばサーボモータや油圧コントロールによって制御することができる。

なお、図１中、７０は本装置のコントロールユニットであり、所定のプログラムをインストールしたパーソナルコンピュータ７１を用い、マウス７２やキーボード７３等の入力装置により、上述した角度調整や高さ調整等の装置設定を行うと共に、回転アーム機構１０や打力補助機構６０の回転速度や回転角度等のスイング設定を行い、さらにＣＲＴディスプレイ７４等の表示装置によって、テストスイングの分析結果を表示するものである。このコントロールユニット７０による制御方法やテストショットの分析方法は、本出願人による特許出願（特許文献１）に開示されている通りである。

この実施形態において打力補助機構６０は、図２にも示すように、ベース部４０と連結される胴部３０の下面に主ギア６１を一体的に設け、該胴部３０をベース部４０に回転可能に組み付ける一方、ベース部４０の外方に駆動源としてのサーボモータ６２および減速のための伝達ギア６３を設け、サーボモータ６２の駆動力を伝達ギア６３を介して主ギア６１に伝達し、もって胴部３０を正逆（往復）に水平回転可能に制御するものである。

このような構成のゴルフ試打装置にあって、回転アーム機構１０と連動して打力補助機構６０を作動するように、サーボモータ６２を上記コントロールユニット７０で制御することで、回転アーム機構１０の振りに打力補助機構６０の振りを加えた状態でテストスイングすることができる。つまり、腕の振りと腰の振りの二要素によってスイングする人間の動きに似せた動作によって、飛距離を向上することができる。具体的には、回転アーム機構１０（腕の振り）のみではゴルフボールに１８００ほどの回転数しか与えられないのに対して、打力補助機構６０（腰の振り）を併用すると、３０００までボールスピンの回転数が上がり、その結果、飛距離が向上する。また、打力補助機構６０は胴部３０の下面、即ち装置全体の中部に設けた主ギア６１を介して胴部３０とその上層を水平回転させるものである。言い換えれば、回転アーム機構１０、上体部２０および胴部３０は人間の上半身に相当する一方、ベース部４０および台脚部５０は人間の下半身に相当し、本発明では腰振りのための主ギア６１をその中間に設けているため、これが装置の重心安定化に寄与して、台脚部５０を大型化したり、各支持部を補強することなく、テストスイング時の揺れ防止機能も同時に高めることができる。なお、打力補助機構６０は例えばアドレス位置（インパクト位置）を０度として±３０度の範囲で正逆に回動させるなどの制御が可能であるが、回転アーム機構１０の打力を補助する範囲であれば作動タイミングや回動範囲を限定するものではない。即ち、テストしようとするゴルフクラブのテスト目的等に応じて、回転アーム機構１０や打力補助機構６０による胴部３０の回転速度および角度は適宜変更することができる。

なお、本発明において胴部３０およびベース部４０は鉛直に立設するものであるが、打力補助機構におけるモータ軸の角度は鉛直であっても水平であってもよい。だたし、モータ軸を水平とするなど、モータ軸と胴部やベース部の立設軸との間に角度が生じた場合は、伝達ギアとしてベベルギアを採用するなどして、鉛直方向にある胴部あるいはベース部を往復回転させるようにモータの出力軸を角度変換する必要がある。

一方、回転アーム機構１０の構成は、特許文献１に開示されている通りであるが、その概略を説明すると、上体部２０上にはバックスイングトップ位置を０度として、インパクト（アドレス）位置を経てフォロースルーエンド位置に至る３６０度の範囲にわたって旋回、即ち一回転可能な第一アーム１１を設けると共に、この第一アーム１１の遊端部にはプラス９０度からマイナス９０度の合計１８０度の範囲にわたって回動可能な第二アーム１２を枢着している。

ここで、上述の第一アーム１１は人間の上腕に相当し、第二アーム１２は人間の下腕（前腕）または手（リスト）に相当するものであって、上述の第二アーム１２の上面にはクランプ装置１３を取付け、このクランプ装置１３にゴルフクラブのグリップ部を着脱可能に固定すべく構成している。

続いて、図３を用いて、第一アーム１１および第二アーム１２に対する２系統の独立動力伝達経路の構成について説明する。上述の上体部２０の内部には、可逆回転および速度変更可能な旋回手段としての第一モータ１４を取付けると共に、上体部２０の上面カバー１５を取付けている。また上体部２０の内部には、可逆回転および速度変更可能な回動手段としての第二モータ１６を取付けている。これら各モータ１４、１６としては制御電流に比例した回転速度で回転子を指定方向に回転し得る交流サーボモータなどを用いる。

第一アーム１１と第一モータ１４とは、複数のプーリ１７ａ・１７ｂおよびタイミングベルト１７ｃによって接続され、第一モータ１４の回転力をこれらプーリ１７およびタイミングベルト１８を介して第一アーム１１の基端部に独立伝達する第一の動力伝達経路を構成している。

また第二アーム１２と第二モータ１６との間にも、複数のプーリ１８ａ・１８ｂおよびタイミングベルト１８ｃが設けられ、第二モータ１６の回転力を第二アーム１２の基端部に独立伝達する第二の動力伝達経路を構成している。

以上のように回転アーム機構を構成したので、上腕部に相当する第一アーム１１は上述の旋回手段（第一モータ１４参照）により３６０度の範囲で正逆の双方向とも変速可能に旋回操作され、この第一アーム１１の遊端に枢着された下腕部に相当する第二アーム１２は上述の回動手段（第二モータ１６参照）により変速可能される。しかも、上述の旋回手段（第一モータ１４参照）による第一アーム１１の旋回動と上述の回動手段（第二モータ１６参照）による第二アーム１２の回動とはそれぞれ独立制御されるので、旋回手段（第一モータ１４参照）および回動手段（第二モータ１６参照）による両アーム１１・１２の移動速度を適宜に変速制御することで、リストターン等のモデルプレーヤによる手首の動きを含む任意かつ多様なパターン（クラブ旋回軌跡）を得ることができて、各種パターンに対応した多様な試験結果を得ることができる効果がある。

当該構成に加えて、更に独立制御されるサーボモータにより、第二アーム１２の遊端側上面に設けたクランプ装置１３をゴルフクラブのシャフト軸周りに回動させる捻回手段（サーボモータ）を設けることで、より多様なスイングパターンを実現することができる。

図４は、テストスイング時の回転アーム機構１０における第一アーム１１の回転軌跡を模式的に示したものである。なお、回転角度が９０度に満たない第二アーム１２および打力補助機構６０は図示を省略しているが、これらはショット（ゴルフボールを実際に打つこと、要するにテストスイング）後、それぞれのモータを逆回転させることによってショットに至る軌跡を逆に辿り、元のアドレス位置に復帰するものである。これに対して、第一二アーム１１は、図４に示すように、テストスイング時にテイクバック動作によってアドレス位置（Ａ）からマイナス１６０〜１７０度あたりまで逆回転したテイクバック位置（Ｂ）で一旦停止し、その後、正回転によってアドレス位置でのインパクトを経て、フォロースルー動作によってアドレス位置からプラス２００〜２２０度あたりまで正回転したフォロースルーエンド位置（Ｆ）で停止する。フルスイングの場合、このフォロースルー角度が２３０度を超えることもある（この種、ゴルフ試打装置はゴルフクラブの臨床的な耐久テストを目的としているため、多くの場合、フルスイングでテストスイングを行っている）。従って、次回のテストスイングに備えて、第一アーム１１をアドレス位置まで復帰させる場合、テストスイングの回転軌跡を逆に辿るとすれば、アドレス位置からフォロースルーエンド位置までの回転角度（２００〜２２０度）分だけモータを逆回転させなければならない。

そこで、本発明では、ショット後、図４に示したように、フォロースルーエンド位置（Ｆ）にある第一アーム１１を、そのままショット方向に正転（図面上の矢印Ｓ）してアドレス位置（Ａ）に復帰させることにした。この制御によれば、第一アーム１１のサーボモータを制御して、正転方向（テストスイング方向）に１４０〜１６０度回転させるだけで、第一アーム１１をアドレス位置に復帰させることができる。従って、サーボモータを逆転させるよりも、ここに説明したように、第一アーム１１を順方向に一回転させることで、アドレス復帰までの回転角度、即ち時間を小さくすることができる。

ただし、必ずしも第一アーム１１をアドレス復帰のために一回転させることを常とするものではなく、フォロースルー位置の角度が１８０度に満たなければ、逆回転によりアドレス復帰するように、そのサーボモータを制御することも可能である。

なお、この間、第二アーム１２や打力補助機構（胴部）は上述のようにモータ逆転によりアドレス復帰するものであるが、これらは回転角度が９０度に満たないため、そのまま一回転させるよりもアドレス復帰が短くて済む。

１０ スイングアーム機構
１１ 第一アーム
１２ 第二アーム
２０ 上体部
３０ 胴部
４０ ベース部
５０ 台脚部
６０ 打力補助機構
７０ コントロールユニット

Claims (1)

1. サーボモータにより３６０度の範囲で正逆双方向に回転制御される第一アームにゴルフクラブを保持する第二アームを前記サーボモータとは別のモータにより回転制御可能に設けた回転アーム機構と、この回転アーム機構を支持する上体部と、この上体部を前傾角調整可能に支持する胴部と、この胴部を鉛直方向に立設して水平回転可能に支持するベース部と、前記胴部を前記回転アーム機構と連動して水平回転させる打力補助機構とを備え、
   該打力補助機構は、
   前記ベース部と連結される胴部の下面に一体的に設けた主ギアと、
   前記回転アーム機構とは別に前記ベース部の外方に設けた第二サーボモータと、
   該第二サーボモータを前記主ギアと接続する伝達ギアとを
   備え、
   さらに、ショット後のフォロースルー位置において、前記回転アーム機構の前記第二アームおよび前記打力補助機構はそれぞれの前記別のモータおよび前記第二サーボモータをショット方向とは逆向きに回転させる一方、
   前記回転アーム機構の前記第一アームは、前記フォロースルー位置がアドレス位置から１８０度以上の回転角度にあるときは、そのサーボモータをショットと同方向にさらに回転させてアドレス位置に復帰させる一方、前記回転角度が１８０度未満であるときは、そのサーボモータをショットと逆向きに回転させてアドレス位置に復帰させるゴルフ試打装置。

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