JP6674106B2

JP6674106B2 - 剛性特性計測装置

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Publication number: JP6674106B2
Application number: JP2017153258A
Authority: JP
Inventors: 三枝　宏; 宏三枝
Original assignee: PRGR Co Ltd
Current assignee: PRGR Co Ltd
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2020-04-01
Anticipated expiration: 2037-08-08
Also published as: TWI676802B; JP2019030505A; CN111093778A; WO2019030973A1; US11519838B2; TW201910777A; CN111093778B; US20210164874A1

Description

本発明は、被衝突体の剛性特性を計測する剛性特性計測装置に関する。

従来、ゴルフクラブヘッド等の打撃具に関して、その反発性能に影響を与える指標として、ＣＴ値や反発係数などの剛性特性を計測する技術が知られている。
特に競技用のゴルフクラブにおいては、ＵＳＧＡ（全米ゴルフ協会）が定めたペンデュラム試験によって計測されるＣＴ値が剛性特性の評価基準値として用いられている。ペンデュラム試験の手順等は、下記非特許文献１に詳細に記載されている。
下記特許文献１は、上記ペンデュラム試験を実施するための装置であり、ヘッドとシャフトが一体となった状態のゴルフクラブを固定して、金属性の球体を振り子によりフェース面に衝突させる。球体には加速度センサが取り付けられており、その検出値から剛性特性を示すパラメータを算出する。

また、下記特許文献２は、インパクトハンマにより、ゴルフクラブヘッドのフェース面を打撃し、このときのインパクトハンマの加速が打撃直後に最初に０になる時間をコンピュータにより測定する。そして、測定された時間を各測定位置において求め、その時間の分布を求めることにより、ゴルフクラブヘッドの剛性分布を求めており、これにより、ゴルフクラブヘッドの剛性分布を簡易に、かつ高精度に測定することが可能である、と記載されている。

米国特許第６８３７０９４号明細書特開２００４−３３６２６号公報

「Technical Description of the Pendulum Test(Revised Version)」,The Royal and Ancient Golf Club of St Andrews and United States Golf Association,２００３年１１月

上記特許文献１では、ヘッドとシャフトが一体となったクラブ形状での試験を前提としており、シャフト部を保持して試験を実施する必要がある。このため、ヘッドの製造工程において品質管理のために計測を行う場合などは、シャフトを取り付ける工程が必要になり、煩雑であるという課題がある。
また、シャフトは円柱形状であるため、周方向に回転し易く、試験中に衝突体との衝突角度を一定に保つように設定するのが難しい。また、シャフトの材質やクランプ位置、クランプ強さなどから来るシャフトの固有振動の影響を受け、剛性特性が変化する可能性がある。
さらに、特許文献１のように振り子を使った衝突方法では、ヘッド形状（ＦＰ値の違いなど）の特性上、最下点で安定して打撃することは難しく、このずれにより打点位置や衝突角が変動する可能性があり、調整も難しい。
また、上記特許文献２もヘッドとシャフトが一体となったクラブ形状での試験を前提としており、特許文献１と同様の課題がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、被衝突体の剛性特性を簡易かつ正確に計測することにある。

上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかる剛性特性計測装置は、被衝突体の剛性特性を計測する剛性特性計測装置であって、被計測面を上方に向けて前記被衝突体を保持する保持機構と、衝突体を前記被衝突体に向けて鉛直方向に落下させる落下機構と、前記衝突体に取り付けられた加速度センサと、前記加速度センサの検出値に基づいて前記被衝突体の剛性特性を算出する特性算出部と、を備え、前記被衝突体はゴルフクラブヘッドであり、前記保持機構は、異なる型番の前記ゴルフクラブヘッドの計測を行う際に当該型番のゴルフクラブヘッドの形状に応じて形成された前記保持機構と交換可能な機構を有する、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかる剛性特性計測装置は、前記保持機構は、前記ゴルフクラブヘッドのサイド部側と同型に形成された嵌合孔が形成されており、前記被計測面であるフェース面を上方に向けてシャフトと分離された状態の前記ゴルフクラブヘッドを嵌め込み可能である、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる剛性特性計測装置は、前記衝突体は柱状であり、前記被衝突体に衝突する側の底面が球面形状に形成されており、前記落下機構は、前記柱状の長手方向に沿って前記衝突体を落下させる、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる剛性特性計測装置は、前記落下機構は、前記衝突体を前記鉛直方向に移動可能に保持し、前記落下機構に保持された状態における前記衝突体の最上点位置および最下点位置を規制するストッパ機構が更に設けられている、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかる剛性特性計測装置は、前記衝突体が前記被計測面に衝突した後、前記衝突体を前記被計測面より上方に保持し、前記衝突体が前記被計測面に再度衝突するのを防止する再衝突防止機構が更に設けられている、ことを特徴とする。
請求項６の発明にかかる剛性特性計測装置は、前記衝突体の落下開始位置と前記被衝突体の被衝突面との距離を調整する落下距離調整機構が更に設けられている、ことを特徴とする。
請求項７の発明にかかる剛性特性計測装置は、前記保持機構または前記落下機構の少なくともいずれかは、水平方向に移動可能であり、前記被衝突体の前記被計測面上における前記衝突体の落下位置を調整可能である、ことを特徴とする。
請求項８の発明にかかる剛性特性計測装置は、前記保持機構は、前記被衝突体の振動を減衰する制振素材を含んで形成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、衝突体を被衝突体に向けて鉛直方向に落下させるので、衝突体の衝突位置や衝突角度を一定に保つことが容易となり、剛性特性の計測精度を向上させる上で有利となる。
本発明によれば、衝突体が柱状であるため、長手方向に沿った移動の経路が規制しやすく、衝突体の衝突位置や衝突角度を一定に保つことがより容易となり、剛性特性の計測精度をより向上させる上で有利となる。また、衝突体の底面（衝突面）が球面形状に形成されているので、ペンデュラム試験に準拠した計測を行うことができる。
本発明によれば、衝突体の最上点位置および最下点位置を規制するストッパ機構が設けられているので、衝突体の落下距離を一定に保つことができ、被衝突面への衝突速度を一定にする上で有利となる。
本発明によれば、衝突体が被計測面に再衝突するのを防止する再衝突防止機構が設けられているので、短時間での繰り返し衝突による計測への影響を軽減する上で有利となる。また、衝突体が被計測面より上方に保たれるため、計測対象の被衝突体を交換する際の作業効率を向上させることができ、また被計測面にキズ等がつくのを防止することができる。
本発明によれば、衝突体の落下開始位置と被衝突体の被衝突面との距離（衝突体の落下距離）を調整する落下距離調整機構が設けられているので、衝突体の衝突速度を任意の速度に調整することができ、特に速度依存性がある剛性特性を計測する場合の利便性を向上することができる。
本発明によれば、被衝突体の被計測面上における衝突体の落下位置を調整可能なので、被計測面上の任意の位置における剛性特性を計測することができる。
本発明によれば、保持機構が制振素材を含んで形成されているので、加速度センサの検出値に過度なノイズが乗るのを防止して、安定した計測を行う上で有利となる。
本発明によれば、ゴルフクラブヘッドの評価指標として重要なＣＴ値を容易かつ高精度に計測することができる。また、シャフトが取り付けられていないゴルフクラブヘッドのみを被衝突体とするが可能なので、ゴルフクラブヘッドの試作工程や製造工程におけるＣＴ値の計測を容易に行うことができる。

実施の形態にかかる剛性特性計測装置１０の構成を示す説明図である。ゴルフクラブヘッド３０の構成を示す図である。ヘッド固定用治具１２にゴルフクラブヘッド３０をセットした状態を示す図である。衝突ロッド２４の構成を示す図である。衝突ロッド２４の衝突時の挙動を示す説明図である。コンピュータ５０の構成を示すブロック図である。剛性特性計測装置１０による計測手順を示すフローチャートである。衝突ロッド２４の速度Ｖの時系列データを示すグラフである。衝突速度を変更して複数回計測したＣＴ値の一例を示すグラフである。図９を変換したグラフである。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる剛性特性計測装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
剛性特性計測装置は、被衝突体の剛性特性を計測するための装置である。本実施の形態では、被衝突体はゴルフクラブヘッド３０であり、剛性特性としてゴルフクラブヘッド３０のＣＴ値を計測するものとする。

まず、被衝突体であるゴルフクラブヘッド３０について説明する。
図２に示すように、ゴルフクラブヘッド３０は、フェース面３２、クラウン部３３、ソール部３４と、サイド部３５とを備えて中空構造を呈している。
フェース面３２はゴルフボールを打撃するフェース面を形成する。
クラウン部３３はフェース面３２に接続される。
ソール部３４はフェース面３２およびクラウン部３３に接続される。
サイド部３５はクラウン部３３およびソール部３４に接続されフェース面３２に対向する。
ゴルフクラブヘッド３０は、例えば金属製であり、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。
また、クラウン部３３には、フェース面３２側でかつヒール３６寄りの位置にシャフト３９に接続するホーゼル３８が設けられている。
また、フェース面３２を正面から見てゴルフクラブヘッド３０のヒール３６と反対側がトウ３７である。
なお、本実施の形態は、図２に示すような中空構造を有するウッド系ゴルフクラブヘッドを用いて説明するが、これに限らず、例えば中実構造を有するアイアン系ゴルフクラブヘッドに対しても本発明は適用可能である。

図１は、実施の形態にかかる剛性特性計測装置１０の構成を示す説明図である。
剛性特性計測装置１０は、ヘッド固定用治具１２、ＸＹステージ１４、台座１６、支柱１８、アーム２０、リニアブッシュ２２、衝突ロッド２４、加速度センサ２６およびコンピュータ５０（図６参照）を備える。
ヘッド固定用治具１２は、被計測面を上面に向けて被衝突体を保持する保持機構として機能する。本実施の形態では、ヘッド固定用治具１２は直方体状を呈し、上方に配置された衝突ロッド２４と面する上面１２０２、ＸＹステージ１４と接する下面（図示なし）、紙面左右方向（Ｘ方向）に面する側面１２０４、紙面奥行方向（Ｙ方向）に面する側面１２０６を有する。
上面１２０２には、ゴルフクラブヘッド３０が嵌合する嵌合孔１２０８が形成されている。嵌合孔１２０８は、ゴルフクラブヘッド３０のサイド部３５側と同型に形成されており、図３に示すように、フェース面３２（被計測面）を上方に向けてゴルフクラブヘッド３０を嵌め込み可能となっている。嵌合孔１２０８に嵌め込まれた状態のゴルフクラブヘッド３０は、フェース面３２を上面に向けてヘッド固定用治具１２により保持される。このとき、フェース面３２は略水平となるように（フェース中心の法線が鉛直方向となるように）嵌合孔１２０８の形状が形成されている。なお、異なる型番（形状）のゴルフクラブヘッド３０を計測する際は、当該ゴルフクラブヘッド３０の形状に合わせて形成されたヘッド固定用治具１２と交換する。
ヘッド固定用治具１２は、例えばシリコン等の制振素材で形成されている。これは、後述する衝突ロッド２４がフェース面３２に衝突した際に生じるゴルフクラブヘッド３０の振動を減衰させ、加速度センサ２６の計測ノイズを軽減するためである。すなわち、保持機構であるヘッド固定用治具１２は、被衝突体であるゴルフクラブヘッド３０の振動を減衰する制振素材を含んで形成されている。

ＸＹステージ１４は、移動台１４０２、Ｘ軸方向調整部１４０４、Ｙ軸方向調整部１４０６、基台１４０８を備える。
移動台１４０２には、ヘッド固定用治具１２が載置される。
Ｘ軸方向調整部１４０４は、Ｘ軸方向操作機構とＸ軸方向移動機構とを備え、Ｘ軸方向操作機構を構成するつまみ１４０４Ａの回転操作でＸ軸方向移動機構を介して移動台１４０２はＸ軸方向に移動する。
Ｙ軸方向調整部１４０６は、Ｙ軸方向操作機構とＹ軸方向移動機構とを備え、Ｙ軸方向操作機構を構成するつまみ１４０６Ａの回転操作で移動台１４０２はＹ軸方向移動機構を介してＹ軸方向に移動する。
それらＹ軸方向調整部１４０６、Ｘ軸方向調整部１４０４、移動台１４０２は、基台１４０８の上面に配置される。また、基台１４０８の下面には、後述する台座１６のレール１６０４と嵌合するレール受け（図示なし）が形成されている。
なお、ＸＹステージ１４の機構は、上記に限らず従来公知の様々な機構を採用可能である。

本実施の形態では、ＸＹステージ１４によりヘッド固定用治具１２（保持機構）を水平方向（ＸＹ方向）に移動可能とし、ゴルフクラブヘッド３０（被衝突体）のフェース面３２（被計測面）上における衝突ロッド２４（衝突体）の落下位置を調整可能としている。
なお、後述するリニアブッシュ２２（落下機構）を水平方向（ＸＹ方向）に移動可能とすることにより、ゴルフクラブヘッド３０（被衝突体）のフェース面３２（被計測面）上における衝突ロッド２４（衝突体）の落下位置を調整可能としてもよい。

台座１６は、底板部１６０２およびレール１６０４を備える。
底板部１６０２は、作業台など安定した水平面に配置される。
レール１６０４は、底板部１６０２上にＹ軸方向に沿って配置され、その上にＸＹステージ１４の基台１４０８が配置される。ＸＹステージ１４の基台１４０８は、レール１６０４上を紙面奥行方向（Ｙ軸方向）に移動可能である。
レール１６０４の紙面奥側（支柱１８側）の終端部には、図示しない磁石（位置固定機構）が取り付けられている。本実施の形態では、ＸＹステージ１４の基台１４０８がステンレス等の金属で形成されており、基台１４０８がレール１６０４の紙面奥側の終端部（計測位置）まで移動すると、基台１４０８が磁石に吸着されることによりＸＹステージ１４の位置が固定される。

支柱１８は、底板部１６０２の端部から上方に向かって垂直方向（Ｚ軸方向）に立設されている。
アーム２０は、アーム本体２００２および位置固定機構２００６を備える。なお、アーム本体２００２と位置固定機構２００６とは連結されている。
アーム本体２００２は、支柱１８から装置前面（ＸＹステージ１４等が配置されている側）に向かって水平方向（Ｙ軸方向）に延在している。
位置固定機構２００６は、支柱１８に設けられた溝１８０２に嵌合する突起２００６Ａとボルト２００６Ｂを有している。
突起２００６Ａは溝１８０２に上下に移動可能に結合され、アーム本体２００２および位置固定機構２００６を支柱１８に沿って上下方向（Ｚ軸方向）に移動させる。
ボルト２００６Ｂは、回転操作されることで支柱１８の側面に圧接され、これによりアーム本体２００２および位置固定機構２００６は、支柱１８に対して移動不能に固定され、ボルト２００６Ｂの支柱１８の側面への圧接を解除することで、アーム本体２００２および位置固定機構２００６は、支柱１８に沿って上下方向に移動可能となる。
位置固定機構２００６によりアーム本体２００２が上下方向に移動可能であることによって、アーム本体２００２に接続されたリニアブッシュ２２も上下方向に移動可能となり、後述する衝突ロッド２４（衝突体）の落下開始位置とゴルフクラブヘッド３０（被衝突体）のフェース面３２（被衝突面）との上下方向（鉛直方向）に沿った距離を調整可能である。すなわち、位置固定機構２００６は、落下距離調整機構として機能する。
このように衝突ロッド２４の落下開始位置とフェース面３２との上下方向に沿った距離を調整可能とするのは、この距離によって衝突ロッド２４のフェース面３２への衝突速度が変化するためである。本実施の形態で計測するＣＴ値には速度依存性があることが知られている。このため、衝突ロッド２４のフェース面３２への衝突速度を予め決定し、その衝突速度で計測を行う必要がある。落下距離調整機構を設けることにより、衝突ロッド２４のフェース面３２への衝突速度を任意に調整することが可能となる。

リニアブッシュ２２は、アーム２０のアーム本体２００２の先端に取り付けられ、後述する衝突ロッド２４（衝突体）をゴルフクラブヘッド３０（被衝突体）に向けて鉛直方向（柱状の衝突ロッド２４の長手方向）に落下させる落下機構として機能する。
リニアブッシュ２２は、本体部２２０２および挿通孔２２０４を備える。挿通孔２２０４は、本体部２２０２の上面２２０６から下面２２０８（図５参照）を貫通している。本体部２２０２内の挿通孔２２０４の内周面にはベアリング機構を構成する鋼球が配置されており、挿通孔２２０４に挿入された衝突ロッド２４を鉛直方向下方に案内する。
リニアブッシュ２２を用いることにより、衝突ロッド２４の落下方向が規制され、ゴルフクラブヘッド３０に対する落下位置を高精度に調整することができる。
なお、リニアブッシュ２２として、単純な筒状の摺動体を利用したタイプを用いてもよい。

衝突ロッド２４（衝突体）は、図４にも示すように、ロッド本体２４０４、上方ストッパ２４０６、下方ストッパ２４０８、操作レバー２４１０を備える。
ロッド本体２４０４は、円柱状の棒状部材であり、ステンレス等の金属によって形成されている。なお、ロッド本体２４０４は、円柱以外の柱形状（例えば角柱状など）であってもよい。ロッド本体２４０４の一方の底面２４１２（使用状態においてゴルフクラブヘッド３０（被衝突体）に衝突する側の底面）は、球面形状に形成されている。ロッド本体２４０４の直径は、リニアブッシュ２２の挿通孔２２０４から落下可能な寸法で形成されている。

上方ストッパ２４０６は、ロッド本体２４０４の上端部（底面２４１２と反対側の端部）に取り付けられている。上方ストッパ２４０６は、リニアブッシュ２２の挿通孔２２０４の内径よりも大きな外径を有しているため、上方ストッパ２４０６はリニアブッシュ２２の挿通孔２２０４内には移動できない。よって、衝突ロッド２４の落下時には上方ストッパ２４０６がリニアブッシュ２２の上面２２０６に当接した位置より下方には衝突ロッド２４は移動できない。すなわち、上方ストッパ２４０６は、リニアブッシュ２２の挿通孔２２０４内に位置する衝突ロッド２４の最下点位置を規制する。
なお、実際の使用時には、図１および図５に示すように上方ストッパ２４０６とリニアブッシュ２２の上面２２０６との間にばね２８を挟むため、上方ストッパ２４０６と上面２２０６とが直接接することはない。ばね２８は、例えば圧縮コイルばねであり、その内径側に衝突ロッド２４のロッド本体２４０４が挿通される。
詳細は後述するが、ばね２８は、衝突ロッド２４（衝突体）がフェース面３２（被計測面）に衝突した後、衝突ロッド２４をフェース面３２より上方に保持し、衝突ロッド２４がフェース面３２に再度衝突するのを防止する再衝突防止機構として機能する。

下方ストッパ２４０８は、ロッド本体２４０４の底面２４１２寄りに取り付けられている。
下方ストッパ２４０８は、可撓性部材で形成され、例えばゴムによって形成されている。
下方ストッパ２４０８もリニアブッシュ２２の挿通孔２２０４の内径よりも大きな外径を有しているため、下方ストッパ２４０８はリニアブッシュ２２の挿通孔２２０４内には移動できない。よって、衝突ロッド２４を上方に移動させた際には、下方ストッパ２４０８がリニアブッシュ２２の下面２２０８に接した位置より上方には衝突ロッド２４は移動できない。すなわち、下方ストッパ２４０８は、挿通孔２２０４内に位置する衝突ロッド２４の最上点位置を規制する。
なお、下方ストッパ２４０８はロッド本体２４０４から着脱可能である。衝突ロッド２４をリニアブッシュ２２から取り外す際は、下方ストッパ２４０８をロッド本体２４０４から外した上でロッド本体２４０４を上方に向かって移動させ、挿通孔２２０４から引き抜く。そして、衝突ロッド２４をリニアブッシュ２２に取り付ける際は、下方ストッパ２４０８を外した状態のロッド本体２４０４を挿通孔２２０４内に挿入し、ばね２８で規制される位置まで下方に移動させる。その後、ロッド本体２４０４に下方ストッパ２４０８を取り付ける。

すなわち、上述したようにリニアブッシュ２２（落下機構）は衝突ロッド２４（衝突体）を鉛直方向に移動可能に保持するが、上方ストッパ２４０６および下方ストッパ２４０８は、リニアブッシュ２２に挿通（保持）された状態における衝突ロッド２４の最上点位置および最下点位置を規制するストッパ機構として機能する。

操作レバー２４１０は、上方ストッパ２４０６に取り付けられた棒状の部材であり、計測者により衝突ロッド２４の位置を上方に移動させる際に用いられる（図５参照）。より詳細には、計測者は操作レバー２４１０をつまんで衝突ロッド２４を上方に引き上げた後、操作レバー２４１０を離すことによって衝突ロッド２４を下方に自由落下させる。

衝突ロッド２４のサイズとしては、例えばロッド本体２４０４の直径は１２ｍｍ以上２０ｍｍ以下、長さ（上方ストッパ２４０６と加速度センサ２６との境界から底面２４１２までの長さ）は６０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下、質量（ロッド本体２４０４、上方ストッパ２４０６、下方ストッパ２４０８、操作レバー２４１０を含む）は１００ｇ以上２００ｇ以下、底面２４１２の曲率半径は３０ｍｍ以下とするのが好ましく、２０ｍｍ以上３０ｍｍ以下とするのがより好ましい。
これは、上述した範囲にペンデュラム試験の手順（非特許文献１参照）に規定される衝突体のサイズが含まれるためである。

加速度センサ２６は、衝突ロッド２４（衝突体）の底面２４１２と反対側の面に取り付けられており、衝突ロッド２４とフェース面３２（被衝突体）とが衝突した際に生じる衝突ロッド２４の加速度を計測する。
加速度センサ２６は、配線２６０２によりデジタルオシロスコープを介してコンピュータ５０に接続され、その検出値をコンピュータ５０に出力する。デジタルオシロスコープでは、加速度センサから出力されたアナログ信号をデジタル値に変換する。なお、加速度センサ２６とコンピュータ５０とを無線通信により接続してもよい。

図６は、コンピュータ５０の構成を示すブロック図である。
コンピュータ５０は、ＣＰＵ５２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ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６、ハードディスク装置５８、ディスク装置６０、キーボード６２、マウス６４、ディスプレイ６６、プリンタ６８、入出力インターフェース７０などを有している。
ＲＯＭ５４は制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭ５６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５８は、加速度センサ２６の検出値に基づいてゴルフクラブヘッド３０（被衝突体）の剛性特性（本実施の形態ではＣＴ値）を算出する剛性特性算出プログラムを格納している。

ディスク装置６０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６２およびマウス６４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６６はデータを表示出力するものであり、プリンタ６８はデータを印刷出力するものであり、ディスプレイ６６およびプリンタ６８によってデータを出力する。
入出力インターフェース７０は、加速度センサ２６など外部機器との間でデータの授受を行うものである。

つぎに、図７のフローチャートを参照して、剛性特性計測装置１０による計測手順について説明する。
図７のフローチャートでは、量産した同一型番のゴルフクラブヘッド３０を複数個用意し、それぞれのゴルフクラブヘッド３０の剛性特性（例えばＣＴ値）を計測するものとする。
計測に先立って、剛性特性の計測位置（フェース面３２上における衝突ロッド２４の衝突位置）や衝突ロッド２４の衝突速度などの計測パラメータを決定しておく（ステップＳ７０）。

つぎに、ゴルフクラブヘッド３０をヘッド固定用治具１２にセットする（ステップＳ７２）。
より詳細には、まず計測者はレール１６０４上のＸＹステージ１４を手前方向に移動させる。これは、ゴルフクラブヘッド３０をセットする際にリニアブッシュ２２等と干渉しない位置にヘッド固定用治具１２を移動させるためである。つぎに、ゴルフクラブヘッド３０のフェース面３２を上方に向けて、サイド部３５側を嵌合孔１２０８に嵌め込む。そして、レール１６０４上のＸＹステージ１４を奥方向（支柱１８側）に移動させる。レール１６０４端部までＸＹステージ１４が移動すると、磁石によりがＸＹステージ１４の位置が固定される。

つぎに、フェース面３２上の計測位置が衝突ロッド２４の落下位置と一致するように、ＸＹステージを操作して位置合わせを行う（ステップＳ７４）。
また、支柱１８に対するアーム２０の位置を調整することにより、衝突ロッド２４のフェース面３２への衝突速度を調整する（ステップＳ７６）。すなわち、衝突ロッド２４はフェース面３２に向けて自由落下するが、この時の衝突速度は、衝突ロッド２４の落下開始位置によって異なる。よって、例えば実際に衝突ロッド２４をフェース面３２に衝突させて加速度を計測し、この加速度を積分することにより衝突速度を算出して、ステップＳ７０で決定した衝突速度よりも速い場合にはアーム２０の位置をより高く、遅い場合にはアーム２０の位置をより低く調整する。
後述するように（図５参照）、衝突ロッド２４はばね２８を圧縮しながらフェース面３２へと衝突する。アーム２０の位置を高くして、衝突ロッド２４の落下開始点とフェース面３２との距離を長くすると、衝突時にばね２８が大きく圧縮された状態となり、アーム２０の位置変更前と比較して衝突ロッド２４の衝突速度が遅くなる。なお、アーム２０の位置を高くし過ぎると、衝突ロッド２４とフェース面３２が接触しなくなる。
また、アーム２０の位置をより低くして、衝突ロッド２４の落下開始点とフェース面３２との距離を短くすると、ばね２８の圧縮量が少ない状態（減速前）に衝突ロッド２４とフェース面３２が衝突することになり、アーム２０の位置変更前と比較して衝突ロッド２４の衝突速度が速くなる。なお、アーム２０の位置を低くし過ぎると、無荷重時にも衝突ロッド２４とフェース面３２が接触してしまう。

つづいて、衝突ロッド２４をフェース面３２上に落下させ、衝突時の加速度を加速度センサ２６で計測する（ステップＳ７８）。
図５は、計測時における衝突ロッド２４の挙動を模式的に示す図である。
計測時にはまず、図５Ａに示すように、計測者が操作レバー２４１０をつまんで衝突ロッド２４を上方に引き上げる。一定量引き上げると、下方ストッパ２４０８がリニアブッシュ２２の下面２２０８に当接し、それ以上上方に移動できなくなる。
なお、計測時には衝突ロッド２４のロッド本体２４０４にばね２８が挿通される。ばね２８はリニアブッシュ２２の上面２２０６上に位置する。図５Ａの状態では、ばね２８に力がかかっていないため、ばね２８の長さは自然長Ｈ０となっている。
つぎに、計測者は、加速度センサ２６をオン（計測開始）するとともに、操作レバー２４１０を離して衝突ロッド２４を鉛直方向に落下させる。図５Ｂに示すように、衝突ロッド２４は自由落下し、重力加速度によって落下速度が加速する。
その後、上方ストッパ２４０６がばね２８の上端位置まで落下すると、衝突ロッド２４の荷重（質量×加速度）がばね２８にかかる。この荷重により、ばね２８は縮んで自然長Ｈ０より短い長さＨ１となる（図５Ｃ参照）。一方、衝突ロッド２４にはばね２８からの反力がかかり、落下速度は減速する。この減速の過程で、衝突ロッド２４がフェース面３２に所定の衝突速度で衝突する。
フェース面３２と衝突した衝突ロッド２４は、反力を受けて上方へと移動する。衝突ロッド２４が上方に移動すると、ばね２８にかかる荷重がなくなり、ばね２８は自然長Ｈ０に戻る。衝突ロッド２４は、一定距離上方に移動した後、重力により再度下方（フェース面３２方向）へと落下する。しかしながら、最初の落下時と比較して落下開始位置が低いため、ばね２８にかかる荷重は小さくなり、ばね２８を縮ませる程度の荷重には至らない（または図５Ｃよりも縮み量が小さくなる）。
よって、図５Ｄに示すように、衝突ロッド２４の底面２４１２はフェース面３２よりも上方に保持される。すなわち、ばね２８は、衝突ロッド２４（衝突体）がフェース面３２（被計測面）に衝突した後、衝突ロッド２４をフェース面３２より上方に保持し、衝突ロッド２４がフェース面３２に再度衝突するのを防止する再衝突防止機構として機能する。
このような再衝突防止機構を設けているのは、再衝突によって加速度センサ２６の検出値のノイズが増大するのを防止するためである。

図７の説明に戻り、コンピュータ５０はステップＳ７８で検出された加速度を用いて、ゴルフクラブヘッド３０の剛性特性（ＣＴ値）を算出する（ステップＳ８０）。
加速度センサ２６で検出される加速度は、所定のサンプリング間隔で検出される時系列の加速度データである。コンピュータ５０は加速度データをフィルタ処理してノイズを除去した上で積分し、速度Ｖの時系列データに変換する。

図８は、衝突ロッド２４の速度Ｖの時系列データを示すグラフである。
コンピュータ５０は、以下のようにゴルフクラブヘッド３０の剛性特性を示すＣＴ値を算出する。
速度Ｖの時系列データにおける最高速度をＶｍａｘとする。
速度ＶがＶ１（Ｖ１＝Ｖｍａｘのα％）に達する時間を開始時間ｔｓとする。
速度ＶがＶ２（Ｖ２＝Ｖｍａｘのβ％）に達する時間を終了時間ｔｅとする。
αを０〜９９％とし、βを１〜１００％とし、α＜βとする。
ＣＴ値はｔｅ−ｔｓによって求められる。
なお、一般的にはα％＝５％、β％＝９５％とされる。

また、上述したように、ＣＴ値には速度依存性がある。よって、複数の衝突速度でＣＴ値の計測を行い、衝突速度とＣＴ値との関係から当該ゴルフクラブヘッド３０の代表ＣＴ値を算出する場合もある。
図９は、同一のゴルフクラブヘッド３０について、衝突速度を変更して複数回計測したＣＴ値の一例を示すグラフである。
図９において、横軸は衝突速度［ｍ／ｓ］、縦軸はＣＴ値［μｓ］である。
図９のグラフに示すように、ＣＴ値は衝突速度が遅いほど大きく、衝突速度が速いほど小さくなっている。

図１０は、図９の横軸を−０．３２９乗した値（Ｖ^{−０．３２９}）に変換したグラフである。
このような変換を行うと、ＣＴ値は直線上に並ぶ。この直線とＹ軸との交点（ｙ切片）を当該ゴルフクラブヘッド３０の代表ＣＴ値とする。図１０の例では、各衝突速度におけるＣＴ値はＴ＝２４８．６＋１３．７３Ｖ^{−０．３２９}の直線上に並んでおり、代表ＣＴ値は２４８．６となる。
なお、図９および１０には衝突速度を変更して１０回計測を行った結果を図示しているが、一般的には３回程度の計測（３つの速度水準）でゴルフクラブヘッド３０の代表ＣＴ値を算出する。

図７の説明に戻り、複数個用意したゴルフクラブヘッド３０の計測を全て終了するまでは（ステップＳ８２：Ｎｏ）、ヘッド固定用治具１２にセットするゴルフクラブヘッド３０を交換し（ステップＳ８４）、ステップＳ７８に戻り以降の処理をくり返す。
なお、同一型番のゴルフクラブヘッド３０であれば、ゴルフクラブヘッド３０の交換後も衝突位置の位置合わせ（ステップＳ７４）や衝突速度の調整（ステップＳ７６）は基本的には不要と考えられるが、個々のゴルフクラブヘッド３０の製造誤差やヘッド固定用治具１２へのセット状態の誤差等の要因により、必要がある場合には、ステップＳ７４やステップＳ７６を行った上で計測を行う。
そして、複数個用意したゴルフクラブヘッド３０の計測を全て終了すると（ステップＳ８２：Ｙｅｓ）、本フローチャートによる処理を終了する。

以上説明したように、実施の形態にかかる剛性特性計測装置１０は、衝突体である衝突ロッド２４を、被衝突体であるゴルフクラブヘッド３０に向けて鉛直方向に落下させるので、衝突ロッド２４の衝突位置や衝突角度を一定に保つことが容易となり、剛性特性の計測精度を向上させる上で有利となる。
また、剛性特性計測装置１０は、衝突ロッド２４が柱状であるため、長手方向に沿った移動の経路が規制しやすく、衝突ロッド２４の衝突位置や衝突角度を一定に保つことがより容易となり、剛性特性の計測精度をより向上させる上で有利となる。また、衝突ロッド２４の底面２４１２（衝突面）が球面形状に形成されているので、ペンデュラム試験に準拠した計測を行うことができる。
また、剛性特性計測装置１０は、衝突ロッド２４の最上点位置および最下点位置を規制する上方ストッパ２４０６および下方ストッパ２４０８（ストッパ機構）が設けられているので、衝突ロッド２４の落下距離を一定に保つことができ、フェース面３２への衝突速度を一定にする上で有利となる。
また、剛性特性計測装置１０は、衝突ロッド２４がフェース面３２に再衝突するのを防止するばね２８（再衝突防止機構）が設けられているので、短時間での繰り返し衝突による計測への影響を軽減する上で有利となる。また、衝突ロッド２４がフェース面３２より上方に保たれるため、計測対象となるゴルフクラブヘッド３０を交換する際の作業効率を向上させることができ、またフェース面３２にキズ等がつくのを防止することができる。
また、剛性特性計測装置１０は、衝突ロッド２４の落下開始位置とフェース面３２との距離（衝突体の落下距離）を調整する落下距離調整機構（アーム２０の位置固定機構２００６）が設けられているので、衝突ロッド２４の衝突速度を任意の速度に調整することができ、特に速度依存性がある剛性特性を計測する場合の利便性を向上することができる。
また、剛性特性計測装置１０は、フェース面３２上における衝突ロッド２４の落下位置を調整可能なので、フェース面３２上の任意の位置における剛性特性を計測することができる。
また、剛性特性計測装置１０は、ヘッド固定用治具１２が制振素材を含んで形成されているので、加速度センサ２６の検出値に過度なノイズが乗るのを防止して、安定した計測を行う上で有利となる。
また、剛性特性計測装置１０は、ゴルフクラブヘッド３０の評価指標として重要なＣＴ値を容易かつ高精度に計測することができる。また、シャフトが取り付けられていないゴルフクラブヘッド３０のみを被衝突体とすることが可能なので、ゴルフクラブヘッド３０の試作工程や製造工程におけるＣＴ値の計測を容易に行うことができる。

なお、本実施の形態では、ゴルフクラブヘッド３０の剛性特性としてＣＴ値を算出するものとしたが、例えば反発係数（衝突前後における相対速度の比）など、加速度センサ２６の検出値を用いて算出可能な他の剛性特性を算出するようにしてもよい。

１０剛性特性計測装置
１２ヘッド固定用治具（保持機構）
１４ＸＹステージ
１６台座
１８支柱
２０アーム
２２リニアブッシュ（落下機構）
２４衝突ロッド（衝突体）
２４０４ロッド本体
２４０６上方ストッパ（ストッパ機構）
２４０８下方ストッパ（ストッパ機構）
２４１０操作レバー
２４１２底面
２６加速度センサ
２８ばね（再衝突防止機構）
３０ゴルフクラブヘッド（被衝突体）
３２フェース面（被）
５０コンピュータ（特性算出部）

Claims

被衝突体の剛性特性を計測する剛性特性計測装置であって、
被計測面を上方に向けて前記被衝突体を保持する保持機構と、
衝突体を前記被衝突体に向けて鉛直方向に落下させる落下機構と、
前記衝突体に取り付けられた加速度センサと、
前記加速度センサの検出値に基づいて前記被衝突体の剛性特性を算出する特性算出部と、を備え、
前記被衝突体はゴルフクラブヘッドであり、
前記保持機構は、異なる型番の前記ゴルフクラブヘッドの計測を行う際に当該型番のゴルフクラブヘッドの形状に応じて形成された前記保持機構と交換可能な機構を有する、
ことを特徴とする剛性特性計測装置。
前記保持機構は、前記ゴルフクラブヘッドのサイド部側と同型に形成された嵌合孔が形成されており、前記被計測面であるフェース面を上方に向けてシャフトと分離された状態の前記ゴルフクラブヘッドを嵌め込み可能である、
ことを特徴とする請求項１記載の剛性特性計測装置。
前記衝突体は柱状であり、前記被衝突体に衝突する側の底面が球面形状に形成されており、
前記落下機構は、前記柱状の長手方向に沿って前記衝突体を落下させる、
ことを特徴とする請求項１または２記載の剛性特性計測装置。
前記落下機構は、前記衝突体を前記鉛直方向に移動可能に保持し、
前記落下機構に保持された状態における前記衝突体の最上点位置および最下点位置を規制するストッパ機構が更に設けられている、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の剛性特性計測装置。
前記衝突体が前記被計測面に衝突した後、前記衝突体を前記被計測面より上方に保持し、前記衝突体が前記被計測面に再度衝突するのを防止する再衝突防止機構が更に設けられている、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の剛性特性計測装置。
前記衝突体の落下開始位置と前記被衝突体の被衝突面との距離を調整する落下距離調整機構が更に設けられている、
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の剛性特性計測装置。
前記保持機構または前記落下機構の少なくともいずれかは、水平方向に移動可能であり、前記被衝突体の前記被計測面上における前記衝突体の落下位置を調整可能である、
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の剛性特性計測装置。
前記保持機構は、前記被衝突体の振動を減衰する制振素材を含んで形成されている、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の剛性特性計測装置。