(57)【要約】【課題】新規デザインのゴルフクラブヘッドにおいて、適切な肉厚を設定すること。【解決手段】フェース面１２Ａの形状変更などを行ったゴルフクラブヘッドモデル１０Ａに対して、ゴルフクラブヘッドモデル１０Ａに与える設計パラメータの値を許容範囲内で繰り返し変更し、変更の度にこの変更によって生成されるゴルフクラブヘッドモデル１０Ａについて第１の特性値を演算する。そして、求められた第１の特性値が最適条件を満たすときの設計パラメータの値を最適化された設計パラメータの値として求める。設計パラメータは、ゴルフクラブヘッド１０の肉厚であり、第１の特性値は、フェース面１２Ａの一次共振周波数である。【選択図】図１２
2015173761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴルフクラブヘッドにおける変更すべき設計パラメータと、前記設計パラメータの値の許容範囲と、ゴルフクラブヘッドの評価対象としての特性値である第１の特性値と、前記第１の特性値が満たすべき最適条件と、を設定する条件設定ステップと、
前記設計パラメータを変数としてゴルフクラブヘッドを再現するゴルフクラブヘッドモデルを生成するモデル生成ステップと、
前記ゴルフクラブヘッドモデルを使用して前記第１の特性値を求める特性値演算ステップと、
前記ゴルフクラブヘッドモデルに与える前記設計パラメータの値を前記許容範囲内で繰り返し変更し、変更の度にこの変更によって生成される前記ゴルフクラブヘッドモデルについて前記特性値演算ステップを実行する繰り返しステップと、
前記繰り返しステップによって求められた前記第１の特性値が前記最適条件を満たすときの前記設計パラメータの値を最適化された設計パラメータの値として求める最適化ステップとを含み、
前記設計パラメータは、前記ゴルフクラブヘッドの肉厚であり、
前記第１の特性値は、前記ゴルフクラブヘッドの共振周波数である、
ことを特徴とするゴルフクラブヘッドの設計方法。
【請求項２】
前記最適化ステップでは、前記肉厚と前記共振周波数との相関を示す相関式を作成し、前記相関式を用いて前記共振周波数が最適条件を満たすときの前記肉厚の値を求める、
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設計方法。
【請求項３】
前記設計パラメータは、前記フェース面の肉厚である、
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設計方法。
【請求項４】
前記条件設定ステップでは、前記設計パラメータの初期値をｔ０とした場合、前記設計パラメータの前記許容範囲を０．６ｔ０から１．６ｔ０の範囲にする、
ことを特徴とする請求項３記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
【請求項５】
前記第１の特性値は、前記フェース面の一次共振周波数であり、
前記最適化ステップでは、前記一次共振周波数が４０００Ｈｚ±所定値の範囲にある場合に前記最適条件を満たすと判定する、
ことを特徴とする請求項３または４記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
【請求項６】
前記特性値演算ステップでは、前記ゴルフクラブヘッドの評価対象としての特性値である第２の特性値として、前記フェース面のたわみ量が所定のしきい値以上となるたわみ量評価領域の面積を前記第１の特性値とともに求め、
前記最適化ステップでは、前記繰り返しステップによって求められた前記第１の特性値が前記最適条件を満たし、かつ前記第２の特性値が所定値以上であるときの前記設計パラメータの値を最適化された設計パラメータの値として求める、
ことを特徴とする請求項３から５のいずれか１項記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項記載のゴルフクラブヘッドの設計方法を用いて設計されたゴルフクラブヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴルフクラブヘッドの設計方法およびゴルフクラブヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフクラブヘッドの設計方法として、ゴルフクラブヘッドを再現するゴルフクラブヘッドモデル（有限要素モデル）を作成し、ゴルフクラブヘッドの設計パラメータを変化させてゴルフクラブヘッドモデルの挙動を解析し、その解析結果から設計パラメータ毎に様々な特性値を算出し、それら特性値のうち目的関数となる特性値を評価し、目的関数が最適となるような設計パラメータを算出する手法が用いられている。
例えば、特許文献１には、ゴルフクラブヘッドにおける打球音を向上させるため、ゴルフクラブヘッドをコンピュータでモード解析を行って振動特性を取得し、改良点を特定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ゴルフクラブヘッドの重要な特性値の１つとして、ゴルフクラブヘッドの共振周波数、特にフェース面における一次共振周波数がある。フェース面における一次共振周波数は、反発係数値（ＣＯＲ値）と相関があり、一次共振周波数が低いと反発係数値が大きくなることが知られている。また、反発係数値の上限は、規則によって制限されている。
一般的なゴルフクラブヘッドのフェース面の一次共振周波数は約４０００Ｈｚであり、設計時においてもこの数値を目標としている。一般的なゴルフクラブヘッドにおいてフェース面の一次共振周波数が４０００Ｈｚよりも低くなると、反発係数値が大きくなり、上記反発係数値の上限に抵触する可能性が高くなる。
【０００５】
また、近年、製造技術の向上により、従来よりもフェース面の輪郭を大きくしたゴルフクラブヘッドが設計されている。一方で、このような新規デザインのゴルフクラブヘッドでは、従来のゴルフクラブヘッドの設計パラメータが流用できない場合がある。
例えば、従来の一般的な大きさのフェース面を有するゴルフクラブヘッドでは、フェース面の肉厚を３．２ｍｍ程度に設計すれば一次共振周波数は４０００Ｈｚ程度となる。
一方、フェース面を大きくした新規デザインのゴルフクラブヘッドでは、フェース面の肉厚を３．２ｍｍ程度にすると、一次共振周波数は４０００Ｈｚを下回り、反発係数値の上限に抵触する可能性が高くなる。
【０００６】
上述した特許文献１では、設計パラメータとしてゴルフクラブヘッドの肉厚（厚さ）を変更することは記載されているものの、ゴルフクラブヘッドの肉厚と一次共振周波数との関係は考慮されておらず、適切な設計を行うことができるか不明である。
【０００７】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、新規デザインのゴルフクラブヘッドにおいて、適切な肉厚を設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した問題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法は、ゴルフクラブヘッドにおける変更すべき設計パラメータと、前記設計パラメータの値の許容範囲と、ゴルフクラブヘッドの評価対象としての特性値である第１の特性値と、前記第１の特性値が満たすべき最適条件と、を設定する条件設定ステップと、前記設計パラメータを変数としてゴルフクラブヘッドを再現するゴルフクラブヘッドモデルを生成するモデル生成ステップと、前記ゴルフクラブヘッドモデルを使用して前記第１の特性値を求める特性値演算ステップと、前記ゴルフクラブヘッドモデルに与える前記設計パラメータの値を前記許容範囲内で繰り返し変更し、変更の度にこの変更によって生成される前記ゴルフクラブヘッドモデルについて前記特性値演算ステップを実行する繰り返しステップと、前記繰り返しステップによって求められた前記第１の特性値が前記最適条件を満たすときの前記設計パラメータの値を最適化された設計パラメータの値として求める最適化ステップとを含み、前記設計パラメータは、前記ゴルフクラブヘッドの肉厚であり、前記第１の特性値は、前記ゴルフクラブヘッドの共振周波数である、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法は、前記最適化ステップでは、前記肉厚と前記共振周波数との相関を示す相関式を作成し、前記相関式を用いて前記共振周波数が最適条件を満たすときの前記肉厚の値を求める、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法は、前記設計パラメータは、前記フェース面の肉厚である、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法は、前記条件設定ステップでは、前記設計パラメータの初期値をｔ０とした場合、前記設計パラメータの前記許容範囲を０．６ｔ０から１．６ｔ０の範囲にする、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法は、前記第１の特性値は、前記フェース面の一次共振周波数であり、前記最適化ステップでは、前記一次共振周波数が４０００Ｈｚ±所定値の範囲にある場合に前記最適条件を満たすと判定する、ことを特徴とする。
請求項６の発明にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法は、前記特性値演算ステップでは、前記ゴルフクラブヘッドの評価対象としての特性値である第２の特性値として、前記フェース面のたわみ量が所定のしきい値以上となるたわみ量評価領域の面積を前記第１の特性値とともに求め、前記最適化ステップでは、前記繰り返しステップによって求められた前記第１の特性値が前記最適条件を満たし、かつ前記第２の特性値が所定値以上であるときの前記設計パラメータの値を最適化された設計パラメータの値として求める、ことを特徴とする。
請求項７の発明にかかるゴルフクラブヘッドは、請求項１から６のいずれか１項記載のゴルフクラブヘッドの設計方法を用いて設計されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、任意の形状のゴルフクラブヘッドにおいて、ゴルフクラブヘッドの設計パラメータである肉厚値を決定するに当たり、第１の特性値であるゴルフクラブヘッドの共振周波数が最適条件を満たすとき最適値を求めることができる。共振周波数はゴルフクラブヘッドの性能と相関が高いため、請求項１の発明によれば、ゴルフクラブヘッドを所望の性能に近づけて設計することができる。
請求項２の発明によれば、ゴルフクラブヘッドの肉厚と共振周波数との相関を示す相関式を作成するので、ゴルフクラブヘッドの肉厚を説明変数、共振周波数を目的変数として、任意の共振周波数を有するゴルフクラブヘッドの肉厚を特定することができる。
請求項３の発明によれば、共振周波数と特に相関が高いフェース面の肉厚を設計パラメータとしているので、ゴルフクラブヘッドを所望の反発係数値に近づけて設計することができる。
請求項４の発明によれば、設計パラメータの許容範囲を０．６ｔ０から１．６ｔ０の範囲にしたので、フェース面の肉厚として通常設定され得る範囲を規定するとともに、繰り返しステップにおける計算負荷が増大するのを防止することができる。
請求項５の発明によれば、フェース面の一次共振周波数が４０００Ｈｚ±所定値の範囲にある場合に最適条件を満たすと判定するので、反発係数値の上限に抵触しない範囲の共振周波数を有するゴルフクラブヘッドを設計することができる。
請求項６の発明によれば、第２の特性値としてフェース面のたわみ量が所定のしきい値以上となるたわみ量評価領域の面積を算出するので、ゴルフクラブヘッドにおけるスイートエリアの拡大を図り、打球の飛距離を向上する上で有利となる。
請求項７の発明によれば、所望の反発係数値を有するゴルフクラブヘッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態におけるゴルフクラブヘッド１０を水平面Ｐｒに対して予め定められたライ角およびロフト角通りに設置した基準状態におけるゴルフクラブヘッド１０の輪郭線Ｉを示す図である。
【図２】本実施の形態におけるゴルフクラブヘッド１０をフェース面中心点を通る法線を含み水平面Ｐｒと直交する平面で破断したゴルフクラブヘッド断面ＰＧを示す図である。
【図３】フェース面１２Ａ上の重心点Ｇｆとゴルフクラブヘッド１０の重心点Ｇとの関係を示すゴルフクラブヘッド１０の断面図である。
【図４】フェース面１２Ａの輪郭線Ｉの定義を説明するゴルフクラブヘッド１０の正面図である。
【図５】フェース面１２Ａの輪郭線Ｉの定義を説明するゴルフクラブヘッド１０の断面図である。
【図６】フェース面１２Ａの中心点Ｐｃの規定方法を示す第１の説明図である。
【図７】フェース面１２Ａの中心点Ｐｃの規定方法を示す第２の説明図である。
【図８】フェース面１２Ａの中心点Ｐｃの規定方法を示す第３の説明図である。
【図９】フェース面１２Ａの中心点Ｐｃの規定方法を示す第４の説明図である。
【図１０】フェース面１２Ａの中心点Ｐｃの定義を説明するゴルフクラブヘッド１０の正面図である。
【図１１】本発明方法を実行するために使用されるコンピュータ３０の構成を示すブロック図である。
【図１２】本実施の形態の設計方法の手順を示すフローチャートである。
【図１３】フェース面１２が多数の領域ａに分割されて設定されている状態を示す図である。
【図１４】ゴルフクラブヘッドモデル１０Ａの正面図である。
【図１５】フェース面１２Ａにおける振幅、すなわち、たわみ量の分布を模式的に示す説明図である。
【図１６】フェース面１２Ａに特定されたたわみ量評価領域ＴＡを示す説明図である。
【図１７】フェース面１２Ａ上に設定された多数の節点ｐを示す説明図である。
【図１８】選択された節点ｐを示す説明図である。
【図１９】回帰二次曲面Ｋを示す説明図である。
【図２０】特性演算ステップの処理を示すフローチャートである。
【図２１】本実施の形態の設計方法の手順を示すフローチャートである。
【図２２】図２１の各ステップに対応するゴルフクラブヘッドモデルを示している。
【図２３】フェース面１２Ａへの変更制御点の設定例を示す説明図である。
【図２４】有限要素モデル上の隣り合う変更制御点間を拡大した図である。
【図２５】フェース面１２Ａの変形領域を説明するための説明図である。
【図２６】ゴルフクラブヘッドのフェース面の変形例を示す説明図である。
【図２７】既存のゴルフクラブヘッドのフェース面の一例を示す説明図である。
【図２８】フェース面の肉厚を３．２ｍｍにした場合のゴルフクラブヘッドモデルの性能値を示すグラフである。
【図２９】フェース面肉厚値と一次共振周波数との関係を示すグラフの一例である。
【図３０】ゴルフクラブヘッドモデルＤ１〜Ｄ３における最適なフェース面肉厚値の一例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかるゴルフクラブヘッドおよびゴルフクラブヘッドの設計方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
以下に示す本実施の形態では、中空構造のウッド（ドライバー）を例にして説明するが、本発明の適用はゴルフクラブヘッド全般に対して可能である。
また、本実施の形態では、ゴルフクラブヘッドのフェース面の設計変更に際して、適切なフェース面の肉厚を設定する場合について説明するが、本発明の適用はこれに限らず、例えばクラウン部やソール部の肉厚設定にも適用することができる。
【００１２】
（実施の形態）
（ゴルフクラブヘッド１０の構成）
まず、本実施の形態で設計対象となるゴルフクラブヘッド１０について説明する。
図１は、ゴルフクラブヘッド１０をフェース面１２Ａの前方から見た正面図であり、図２はゴルフクラブヘッド１０の基準状態において水平面と直交しかつトゥヒール方向と直交する方向に延在しフェース面１２Ａの中心点を通る平面でゴルフクラブヘッド１０を破断したゴルフクラブヘッド断面ＰＧを示す図である。
図１および図２に示すように、ゴルフクラブヘッド１０は、フェース部１２と、クラウン部１４と、ソール部１６とを備えている。
フェース部１２は、上下の高さを有して左右に延在するフェース面１２Ａを構成する。
クラウン部１４は、フェース部１２の上部から後方に延在する。
ソール部１６は、フェース部１２の下部から後方に延在し、クラウン部１４と接続している。
ゴルフクラブヘッド１０は、フェース部１２とクラウン部１４とソール部１６の内部が中空部とされた中空構造を呈している。
また、クラウン部１４には、フェース面１２Ａ側でかつヒール寄りの位置にシャフトＳに接続するホーゼル１８が設けられている。
図中、符号２０はトゥ、符号２２はヒールを示す。
トゥ部２０とヒール部２２とを結ぶ方向（水平方向）の曲率がバルジ、クラウン部１４とソール部１６とを結ぶ方向（垂直方向）の曲率がロールである。
【００１３】
つぎに、フェース面１２Ａの輪郭線Ｉについて説明する。
フェース面１２Ａの周縁が稜線によって特定される場合はフェース面１２Ａの輪郭線Ｉが稜線によって明瞭に定義される。
フェース面１２Ａの周縁と他のゴルフクラブヘッド１０の部分との間が曲面で接続されておりフェース面１２Ａが明瞭に定義できない場合のフェース面１２Ａの輪郭線Ｉは以下のように規定される。
【００１４】
図３に示すように、ゴルフクラブヘッド１０は中空であり、直線Ｌｐはゴルフクラブヘッド１０の重心点Ｇを通るフェース面１２Ａの垂線であり、直線Ｌｐとフェース面１２Ａの交点はフェース面１２Ａ上の重心点Ｇｆである。
なお、後述するフェース部１２の肉厚とは、図３の符号Ｄｓで示す部分の厚みである。図３では、フェース部１２の肉厚Ｄｓが全体に均一となっているが、肉厚Ｄｓは、部分的に厚みが異なる偏肉構造であってもよい。
【００１５】
ここで、図４に示すように、ゴルフクラブヘッド１０の重心点Ｇとフェース面１２Ａ上の重心点Ｇｆとを結ぶ直線Ｌｐを含む多数の平面Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、…、Ｈｎを考える。
ゴルフクラブヘッド１０を各平面Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、…、Ｈｎに沿って破断したときの断面において、図５に示されるように、ゴルフクラブヘッド１０の外面の曲率半径ｒ０を測定する。
曲率半径ｒ０の測定に際して、フェース面１２Ａ上のフェースライン、パンチマーク等が無いものとして扱う。
曲率半径ｒ０は、フェース面１２Ａの中心点Ｐｃから外方向（図５における上方向、下方向）に向かって連続的に測定される。なお、フェース面１２Ａの中心点Ｐｃについては後述するような方法で規定される。
そして、測定において曲率半径ｒ０が最初に所定の値以下となる部分をフェース面１２Ａの周縁を表わす輪郭線Ｉとして定義する。所定の値は例えば２００ｍｍである。
多数の平面Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、…、Ｈｎに基づいて決定された輪郭線Ｉによって囲まれた領域が、図４、図５に示すように、フェース面１２Ａとして定義される。
【００１６】
また、フェース面１２Ａの周縁と他のゴルフクラブヘッド１０の部分との間が曲面で接続されておりフェース面１２Ａが明瞭に定義できない場合であっても、以下のようにフェース面１２Ａの輪郭線Ｉを規定することができる。
一般に、フェース面１２Ａと、フェース面１２Ａの周囲のゴルフクラブヘッド１０の表面とは、外観仕上げが異なっているため、外観仕上げの相違に基づいてフェース面１２Ａの輪郭線Ｉを規定することができる。
例えば、フェース面１２Ａが研磨面、あるいは、研磨面にイオンプレーティング処理により金属蒸着面が形成されており、フェース面１２Ａの周囲のゴルフクラブヘッド１０の表面が塗装面である場合は、フェース面１２Ａとフェース面１２Ａの周囲のゴルフクラブヘッド１０の表面との境界部分（境目）が明瞭に視認でき、この境界部分をフェース面１２Ａの輪郭線Ｉとして規定することができる。
【００１７】
つぎに、フェース面１２Ａの中心点Ｐｃの規定方法について説明する。
フェース面１２Ａの中心点Ｐｃは、フェース面１２Ａの幾何学的中心であり、中心点Ｐｃの規定方法としては以下に例示する第１の規定方法、第２の規定方法を含め従来公知のさまざまな方法が採用可能である。
【００１８】
［Ａ］フェース面１２Ａの中心点Ｐｃの第１の規定方法：
フェース面１２Ａと他のゴルフクラブヘッド１０の部分との境目が明確である場合、言い換えると、フェース面１２Ａの周縁が稜線によって特定される場合における中心点の規定方法である。この場合はフェース面１２Ａが明瞭に定義されることになる。
図６乃至図９はフェース面１２Ａの中心点Ｐｃの規定方法を示す説明図である。
【００１９】
（１）まず、図６に示すように、ライ角およびフェース角が規定値となるように基準面上にゴルフクラブヘッド１０を載置する。このときのゴルフクラブヘッド１０の状態を基準状態とする。なお、ライ角およびフェース角の設定値は、例えば製品カタログに記載された値である。
【００２０】
（２）つぎにクラウン部１４及びソール部１６を結ぶ方向における仮中心点ｃ０を求める。
すなわち、図６に示すように、トゥ部２０およびヒール部２２を結ぶ地面と平行な線（以下水平線という）の概略中心点と交差する垂線ｆ０を引く。
この垂線ｆ０とフェース面１２Ａの上縁とが交差するａ０点と、垂線ｆ０とフェース面１２Ａの下縁とが交差するｂ０点の中点を仮中心点ｃ０とする。
【００２１】
（３）つぎに図７に示すように仮中心点ｃ０を通る水平線ｇ０を引く。
（４）つぎに図８に示すように水平線ｇ０とフェース面１２Ａのトゥ部２０側の縁とが交差するｄ０点と、水平線ｇ０とフェース面１２Ａのヒール部２２側の縁とが交差するｅ０点の中点を仮中心点ｃ１とする。
【００２２】
（５）つぎに図９に示すように仮中心点ｃ１を通る垂線ｆ１を引き、この垂線ｆ１とフェース面１２Ａの上縁とが交差するａ１点と、垂線ｆ１とフェース面１２Ａの下縁とが交差するｂ１点の中点を仮中心点ｃ２とする。
ここで、仮中心点ｃ１とｃ２とが合致したならばその点をフェース面１２Ａの中心点Ｐｃとして規定する。
仮中心点ｃ１とｃ２が合致しなければ、（２）乃至（５）の手順を繰り返す。
なお、フェース面１２Ａは曲面を呈しているため、水平線ｇ０の中点、垂線ｆ０、ｆ１の中点を求める場合の水平線ｇ０の長さ、垂線ｆ０、ｆ１の長さはフェース面１２Ａの曲面に沿った長さを用いるものとする。
そして、フェースセンターラインＣＬは、中心点Ｐｃを通りかつトゥ−ヒール方向と直交する方向に延在する直線で定義される。
【００２３】
［Ｂ］フェース面１２Ａの中心点Ｐｃの第２の規定方法：
つぎに、フェース面１２Ａの周縁と他のゴルフクラブヘッド１０の部分との間が曲面で接続されておりフェース面１２Ａが明瞭に定義できない場合の中心点Ｐｃの定義を説明する。
【００２４】
この場合は、図４において説明したように、多数の平面Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、…、Ｈｎに基づいて決定された輪郭線Ｉによって囲まれた領域がフェース面１２Ａとして定義される。
【００２５】
つぎに、図１０に示すように、ライ角およびフェース角が規定値となるように水平な地面上にゴルフクラブヘッド１０を載置する。
直線ＬＴは、フェース面１２Ａのトゥ側点Ｐｔを通過して鉛直方向に延在する。
直線ＬＨは、フェース面１２Ａのヒール側点Ｐｈを通過して鉛直方向に延在する。
直線ＬＣは、直線ＬＴおよび直線ＬＨと平行である。直線ＬＣと直線ＬＴとの距離は、直線ＬＣと直線ＬＨとの距離と等しい。
符号Ｐｕは、フェース面１２Ａの上側点を示し、符号Ｐｄはフェース面１２Ａの下側点である。上側点Ｐｕおよび下側点Ｐｄは、いずれも直線ＬＣと輪郭線Ｉとの交点である。
中心点Ｐｃは、上側点Ｐｕと下側点Ｐｄとを結ぶ線分の中点で定義される。
フェースセンターラインＣＬは、中心点Ｐｃを通りかつトゥ−ヒール方向と直交する方向に延在する直線であり、直線ＬＣがフェースセンターラインＣＬとなる。
【００２６】
（コンピュータ３０の構成）
つぎに、本発明の設計方法を実施するためのコンピュータ３０の構成について説明する。
図１１は、本発明の設計方法を実施する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、ＣＰＵ３２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ＲＯＭ３４、ＲＡＭ３６、ハードディスク装置３８、ディスク装置４０、キーボード４２、マウス４４、ディスプレイ４６、プリンタ４８、入出力インターフェース５０などを有している。
ＲＯＭ３４は制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭ３６はワーキングエリアを提供するものである。
【００２７】
ハードディスク装置３８は、ゴルフクラブヘッド１０の有限要素解析を行う有限要素解析プログラムと、この有限要素解析プログラムによって得られたシミュレーション結果を用いてゴルフクラブヘッド１０の設計パラメータ、特性値などを計算する計算プログラムを格納している。この種の計算プログラムは、専用のプログラムを用いても、あるいは、市販の表計算ソフトゥェア（アプリケーションプログラム）およびそのマクロプログラムを用いるなど任意である。
【００２８】
有限要素解析プログラムとして、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ゥェア、例えば、Ａｂａｑｕｓ（Ｄａｓｓａｕｌｔ  Ｓｙｓｔｅｍｅｓ  または  Ｄａｓｓａｕｌｔ  Ｓｙｓｔｅｍｅｓ  子会社のアメリカ合衆国および（又は）その他の国の登録商標）などを用いることができる。
有限要素解析プログラムは、以下のプログラムを含んで構成されている。
１）有限要素モデルを作成するためのプログラム：
本実施の形態ではゴルフクラブヘッド１０の有限要素モデルを作成するためのプログラムである。
２）有限要素モデルを用いて有限要素法によるシミュレーション（解析）を行うためのプログラム：
本実施の形態では、ゴルフクラブヘッドの有限要素モデルを用いて固有値解析（振動解析）、衝突解析を行うためのプログラムである。なお、固有値解析に代えて周波数応答解析を行っても良い。
３）シミュレーション結果を出力するためのプログラム：
シミュレーション結果をコンター図などを含むさまざまな形態の図や数表として可視化して出力するためのプログラムである。
【００２９】
ディスク装置４０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４２およびマウス４４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４６はデータを表示出力するものであり、プリンタ４８はデータを印刷出力するものであり、ディスプレイ４６およびプリンタ４８によってデータを出力する。
入出力インターフェース５０は、外部機器との間でデータの授受を行うものである。
【００３０】
つぎに、図１２のフローチャートを参照して本実施の形態の設計方法について説明する。
図１２は、本実施の形態の設計方法の手順を示すフローチャートである。
以下の各処理は、基本的にコンピュータ３０が有限要素解析プログラムおよび前記の計算プログラムを実行することにより行われるものである。
なお、以下の説明では、まず、設計方法の処理手順の全体について概略的に説明したのち、個々の処理手順について具体的に説明する。
【００３１】
まず、基準となる設計パラメータを用いて、基準となるゴルフクラブヘッドを再現するゴルフクラブヘッドモデルを生成する（ステップＳ１０）。すなわち、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作成する。
ステップＳ１０はコンピュータ３０が有限要素解析プログラムを実行することで行われる。すなわち、有限要素モデルの作成は従来公知の有限要素法に基づいてなされるものである。
具体的には、３次元ＣＡＤプログラムを用いて作成されたゴルフクラブヘッド１０の３次元形状データ、すなわち、設計データ（ＣＡＤデータ）をコンピュータ３０に入力する。
また、ゴルフクラブヘッド１０の有限要素モデルを作成するために必要な拘束条件や材料定数を含むさまざまなデータをコンピュータ３０に入力する。
コンピュータ３０が有限要素解析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３次元形状データがそれぞれメッシュ分割される。
有限要素としては、シェル要素およびソリッド要素の何れを用いてもよいが、シェル要素を用いるとソリッド要素に比較して計算に要する時間の短縮化を図る点で有利となる。
なお、ゴルフクラブヘッドモデルは、ゴルフクラブヘッド１０の全体、より詳細には、フェース部１２、クラウン部１４、ソール部１６の全てを含むゴルフクラブヘッド１０の有限要素モデルで構成される。
【００３２】
これにより、図１４に示すように、ゴルフクラブヘッド１０の有限要素モデルとしてのゴルフクラブヘッドモデル１０Ａが作成される。このゴルフクラブヘッドモデルは、多数の要素および各要素の節点によって規定される。なお、図１４ではゴルフクラブヘッドモデル１０Ａが多数の要素に分割された状態を示す線を省略している。
【００３３】
つぎに、設計者によって、ゴルフクラブヘッド１０の形状を任意に設計する（ステップＳ１２：形状設計ステップ）。本実施の形態では、ゴルフクラブヘッド１０のフェース面１２Ａの形状を変更して、新規形状のゴルフクラブヘッド１０を設計する。
形状設計ステップの詳細については後述する。
【００３４】
つぎに、ゴルフクラブヘッド１０における変更すべき設計パラメータを設定する（ステップＳ１４：条件設定ステップ）。
本実施の形態では、設計パラメータはゴルフクラブヘッド１０の肉厚であり、より詳細にはフェース面１２Ａの肉厚値である。
なお、図１３に示すように、フェース面１２Ａを予め定められた多数の領域ａに分割して設定し、設計パラメータを各領域に対応して設定してもよい。すなわち、フェース面１２Ａの肉厚値が場所によって異なる偏肉構造としてもよい。
図１３ではフェース面１２Ａを上下方向に７分割、トゥ−ヒール方向に７分割することで、合計４９個の領域ａを格子状に設定している。
複数の領域ａの数や形状、面積は限定されるものではなく、計算に要する時間や最終的に得られる設計パラメータの評価結果に基づいて設定することができる。
また、図１７に示すように、ゴルフクラブヘッドモデルのフェース面１２Ａ上には多数の節点ｐが設定される。
【００３５】
つぎに、設計パラメータの値の許容範囲と、ゴルフクラブヘッド１０の評価対象としての特性値である第１の特性値と、第１の特性値が満たすべき最適条件とを設定する（ステップＳ１６：条件設定ステップ）。
また、ステップＳ１６において、ゴルフクラブヘッドの評価対象としての特性値である第２の特性値を設定してもよい。
本実施の形態では、第１の特性値はゴルフクラブヘッドの共振周波数である。特に、本実施の形態では、設計パラメータをフェース面１２Ａの肉厚にしているため、第１の特性値はフェース面１２Ａの一次共振周波数とする。
また、第２の特性値はフェース面１２Ａのたわみ量が所定のしきい値以上となるたわみ量評価領域の面積である。
【００３６】
設計パラメータ（フェース面１２Ａの肉厚）の値の許容範囲は、設計パラメータの初期値をｔ０とした場合、例えば０．６ｔ０から１．６ｔ０の範囲にする。これは、設計パラメータが通常ゴルフクラブヘッドの肉厚として設定され得る範囲内とするとともに、以下に説明する一連の計算処理に要する時間がむやみに長くなることを抑制できる範囲で適宜設定したものである。
本実施の形態では、設計パラメータの初期値ｔ０として、従来における一般的なフェース面１２Ａの肉厚値である３．２ｍｍを選択する。
【００３７】
また、第１の特性値であるフェース面１２Ａの一次共振周波数に関して、上述のように、打撃時におけるフェース面１２Ａの一次共振周波数は、反発係数ＣＯＲと相関があり、一次共振周波数は４０００Ｈｚを下回らないことが好ましい。一方で、一次共振周波数が４０００Ｈｚを大きく上回ると、反発係数ＣＯＲが低くなり、ゴルフクラブヘッド１０の性能が低下する。
よって、第１の特性値が満たすべき最適条件は、フェース面１２Ａの一次共振周波数が４０００Ｈｚ±所定値の範囲になることである。
【００３８】
また、第２の特性値であるフェース面１２Ａのたわみ量が所定のしきい値以上となるたわみ量評価領域の面積に関して、一般にたわみ量評価領域の面積が大きいほどスイートエリアを大きく確保する上で有利となる。
よって、第２の特性値が満たすべき最適条件は、たわみ量評価領域の面積がなるべく大きな値（所定値以上）となることである。本実施の形態では、例えば設計パラメータの初期値ｔ０におけるたわみ量評価領域の面積よりも、設計パラメータ変更後のたわみ量評価領域の面積が大きくなることを目標とする。
【００３９】
また、所望の特性をターゲット値（例えば共振周波数）としてあらかじめ設定して、これと繰り返し算出する第１の特性値との差分を目的関数とする。その目的関数を最小化することで、所望の特性を満たす設計パラメータを求めても良い。
【００４０】
次に、コンピュータ３０は、ゴルフクラブヘッドモデル１０Ａに対して、今回の演算に用いる設計パラメータの値を設定する（ステップＳ１８）。
設計パラメータの値は、ステップＳ１６で設定された許容範囲内で変更して設定される。
本実施の形態では、肉厚値の許容範囲は０．６ｔ０から１．６ｔ０（ｔ０＝３．２ｍｍ）、すなわち１．９２ｍｍ〜５．１２ｍｍである。
【００４１】
次に、コンピュータ３０は、設計パラメータの値が設定されたゴルフクラブヘッドモデルについて第１の特性値および第２の特性値の演算を行う（ステップＳ２０）。
より詳細には、コンピュータ３０が固有値解析を実行することにより、第１の特性値および第２の特性値を算出する。上述のように、第１の特性値はフェース面の一次共振周波数、第２の特性値はたわみ量評価領域の面積である。
本実施の形態では、ステップＳ２０およびＳ２２が、ゴルフクラブヘッドモデル１０Ａを使用して第１の特性値を求める特性値演算ステップに相当し、この特性値演算ステップでは、ゴルフクラブヘッド１０の評価対象としての特性値である第２の特性値として、フェース面１２Ａのたわみ量が所定のしきい値以上となるたわみ量評価領域の面積を第１の特性値とともに求めている。
【００４２】
次に、コンピュータ３０は、設計パラメータの許容範囲内での計算が終了したか否かを判定する（ステップＳ２２）。許容範囲内の計算が終了していなければ（ステップＳ２２：Ｎｏ）、ステップＳ１８に戻り、設計パラメータの値を予め定められた許容範囲内で変更して設定し、同様の処理を繰り返して行う。
なお、設計パラメータを変更する際の変更幅（例えば１ｍｍ単位で変更するか、０．１ｍｍ単位で変更するかなど）は、例えば予め定められた計算回数の上限値によって決定する。すなわち、計算回数の上限値（または計算時間の上限値など）以下で計算が終了できるような設計パラメータの変更幅を、計算の開始時に決定しておく。
本実施の形態では、ステップＳ１８〜Ｓ２２が、ゴルフクラブヘッドモデル１０Ａに与える設計パラメータの値を許容範囲内で繰り返し変更し、変更の度にこの変更によって生成されるゴルフクラブヘッドモデル１０Ａについて特性値演算ステップを実行する繰り返しステップに相当する。
【００４３】
ステップＳ２２で設計パラメータの許容範囲内での計算が終了していれば（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、コンピュータ３０は、それまでに得られた第１の特性値、すなわち一次共振周波数と、設計パラメータ（フェース面１２Ａの肉厚値）との関係をプロットし、相関式を作成、出力する（ステップＳ２４）。
相関式は、例えば図２９に示すようなグラフとなる。
そして、第１の特性値が最適条件を満たす設計パラメータを特定する（ステップＳ２６）。
すなわち、繰り返しステップによって求められた第１の特性値が最適条件を満たすときの設計パラメータの値を最適化された設計パラメータの値として求める最適化ステップを行う。
最適化ステップでは、フェース面１２Ａの肉厚と一次共振周波数との相関を示す相関式を作成し、相関式を用いて一次共振周波数が最適条件を満たすときの肉厚の値を求める。
本実施の形態では、ステップＳ１２で設計したフェース面形状を有するゴルフクラブヘッド１０において、一次共振周波数が４０００Ｈｚ±所定値の範囲にあるフェース面１２Ａの肉厚値を最適条件を満たすと判定する。
また、この時、第１の特性値が最適条件を満たし、かつ第２の特性値であるたわみ量評価領域の面積が所定値以上であるときの設計パラメータの値を最適化された設計パラメータの値として求めるようにしてもよい。すなわち、一次共振周波数が４０００Ｈｚ±所定値の範囲にあり、かつたわみ量評価領域の面積が所定値以上となるフェース面１２Ａの肉厚値を特定してもよい。
以上のような処理により、任意の形状を有するフェース面１２Ａにおいて、最適な一次共振周波数（４０００Ｈｚ）となるフェース面１２Ａの肉厚値を得ることができる。
【００４４】
（第１，第２の特性値の算出方法）
次に、図１２のステップＳ２０の特性値演算ステップについて説明する。
図２０は、特性値演算ステップの処理を示すフローチャートである。
以下の各処理は、コンピュータ３０が有限要素解析プログラムおよび前記の計算プログラムを実行することにより行われるものである。
まず、ゴルフクラブヘッドモデル１０Ａを用いて有限要素法による固有値解析を行うことによって、ゴルフクラブヘッド１０のフェース面１２Ａの各節点ｐにおけるフェース面１２Ａと直交する方向の振幅を算出する（ステップＳ３０：固有値解析ステップ）。
具体的には、固有値解析の結果からゴルフクラブヘッドモデル１０Ａのフェース面１２Ａにおける一次共振周波数を特定する。その後、フェース面１２Ａの各節点ｐについて特定された一次共振周波数における振幅を算出する。特定された一次共振周波数における振幅は、各節点ｐの変位モードベクトルに相当する。
図１５は、ステップＳ３０で算出されたフェース面１２Ａにおける振幅、すなわち、たわみ量の分布を模式的に示す説明図であり、本例ではたわみ量が等しい点を結ぶ等高線ｋが表示されている。
【００４５】
次いで、各節点ｐの振幅のうち最大振幅を１００％としたとき、振幅がｎ％以上（ただし０＜ｎ＜１００）となる節点ｐを選択する（ステップＳ３２：節点選択ステップ）。
本実施の形態では、ｎ＝９５％としたがこれに限定されるものではない。
すなわち、図１８にハッチングで示すように節点ｐが選択される。
【００４６】
次いで、選択された節点ｐの振幅に基づいてフェース面１２Ａにおける振幅の変化を示す回帰曲面を決定する（ステップＳ３４：回帰曲面決定ステップ）。
本実施の形態では、回帰曲面は、以下の式（１）で示される回帰式によって定義される二次曲面（回帰二次曲面）である。
したがって、選択された節点ｐの振幅データに基づいて二次曲面に最小二乗回帰を行うことになる。
回帰曲面は、三次以上の高次の多項式曲面であってもよいが、二次曲面を用いると、計算処理に要する時間の短縮化を図る上で有利となる。
【００４７】
【数１】
2015173761.tif 000003
【００４８】
但し、Ａは振幅、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは回帰係数である。
また、ｙ，ｚは、図１５に示すように、フェース面１２Ａ上に設定された直交座標で規定される座標値である。
【００４９】
具体的には、ライ角通りにゴルフクラブヘッドモデル１０Ａをセットした状態でゴルフクラブヘッドモデル１０Ａのフェース面１２Ａのトゥ部２０側からヒール部２２側に向かう水平方向をＹ方向とし、鉛直上向きの方向をＺ方向とする。Ｙ軸およびＺ軸の交点は、例えば、フェース面１２Ａの中心点と一致している。
図１９にステップＳ３４で決定されたに回帰二次曲面Ｋを示す。
図中、記号◆はステップＳ３０、Ｓ３２の算出結果を示し、湾曲した複数の実線は回帰二次曲面Ｋを示す。
図１９から明らかなように、ステップＳ３０、Ｓ３２では、離散した各節点ｐに対応した振幅Ａが得られ、ステップＳ３４では、離散した各節点ｐの間における振幅Ａが補間されて得られることになる。
【００５０】
次に、回帰曲面Ｋで示される振幅Ａの最大値（極大値）を求め、この最大値を真の最大振幅とすると共にこの真の最大振幅を１００％としたとき、振幅ＡがＮ％以上（ただし０＜Ｎ＜１００）となるフェース面１２Ａの領域をたわみ量評価領域ＴＡとして特定する（ステップＳ３６：たわみ量評価領域特定ステップ）。
本実施の形態では、Ｎ＝９５％としたがこれに限定されるものではない。
図１６にフェース面１２Ａに特定されたたわみ量評価領域ＴＡを示す。
本実施の形態では、回帰曲面（回帰二次曲面）Ｋで示される振幅Ａの最大値は、以下の式（２）、式（３）で示される連立方程式を解くことで求められる。
なお、回帰曲面Ｋが三次以上の高次の多項式曲面であれば、振幅Ａの最大値は、多項式曲面に対応する連立方程式を解くことで求められる。
【００５１】
【数２】
2015173761.tif 000004
【００５２】
【数３】
2015173761.tif 000005
【００５３】
次に、たわみ量評価領域ＴＡの面積と最大たわみ点の位置とを算出する（ステップＳ３８：たわみ量評価領域算出ステップ、最大たわみ点位置特定ステップ）。
この場合、最大たわみ点の位置は振幅Ａの最大値（真の最大振幅）に対応するフェース面１２Ａ上の位置である。
【００５４】
このような固有値解析によって、一次共振周波数とたわみ量評価領域ＴＡの面積とを求めることができる。
すなわち、本実施の形態では、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１０Ａを用いて有限要素法による固有値解析を行うことによって、フェース面１２Ａにおける一次共振周波数およびフェース面１２Ａの各節点ｐにおける振幅Ａを算出し、各節点ｐの振幅Ａのうち最大振幅を１００％としたとき、振幅Ａがｎ％以上となる節点ｐを選択する。
次いで、選択された節点ｐの振幅Ａに基づいてフェース面１２Ａにおける振幅Ａの変化を示す回帰曲面Ｋを決定し、回帰曲面Ｋで示される振幅Ａの最大値を求め、この最大値を真の最大振幅とすると共にこの真の最大振幅を１００％としたとき、振幅ＡがＮ％以上となるフェース面１２Ａの領域をたわみ量評価領域ＴＡとして特定する。
そして、一次共振周波数を第１の特性値、たわみ量評価領域ＴＡの面積を第２の特性値として算出するようにした。
したがって、実際にゴルフクラブヘッドを製作することなく第１、第２の特性値を短時間、低コストで正確に求めることができ、設計の効率化を図る上で有利となる。
特に、有限要素法の固有値解析は、衝突解析に比較して計算量が少ないため、短時間で計算結果を得ることができることから第１、第２の特性値を得るために要する時間の短縮化を図る上で有利となる。
【００５５】
（フェース面の設計方法）
つぎに、図１２のステップＳ１２に示す形状設計ステップについて説明する。
本実施の形態では、コンピュータ３０上の作業領域にゴルフクラブヘッドモデルを投影し、当該作業領域で操作を行うことによりゴルフクラブヘッドモデルの形状を変更する。
本実施の形態では、作業領域として平面状の作業平面を用いる。これはすなわち、ゴルフクラブヘッドモデル１０Ａを作業平面であるディスプレイ４６上に投影し、キーボード４２およびマウス４４などを用いてディスプレイ４６上のゴルフクラブヘッドモデル１０Ａに対して操作を行うことにより、ゴルフクラブヘッドモデルの形状を変更することを意味する。
なお、作業平面はディスプレイ４６に限らず、プログラム上に仮想的に設定された平面であってもよい。この場合、作業平面を垂直方向から見たグラフィックをディスプレイ４６上に投影すれば、作業平面上の座標とディスプレイ４６上の座標が一致する。
【００５６】
図２１は、形状設計ステップの処理を示すフローチャートである。
また、図２２は、図２１の各ステップに対応するゴルフクラブヘッドモデルを示している。
なお、図２１の処理に先立って、図１２のステップＳ１０において、基準となるゴルフクラブヘッドモデル１０Ａを作成しておく。
図２２Ａは、基準となるゴルフクラブヘッドモデル１０Ａの一例を示す。図２２Ａでは、ゴルフクラブヘッドモデル１０Ａのフェース面１２Ａはロール方向およびバルジ方向に曲率を有する曲面形状をしている。また、図２２Ａでは、地面ＧＬと並行かつヘッドが並進する方向を−Ｘ軸、地面ＧＬと並行かつＸ軸と直交する方向をＹ軸、地面ＧＬに垂直な方向をＺ軸としている。
【００５７】
まず、図１２のステップＳ１０で作成されたゴルフクラブヘッドモデル１０Ａについて、フェース面１２Ａに設定されたロール方向およびバルジ方向の曲率を除去する（ステップＳ４０：曲率除去ステップ）。すなわち、図２２Ｂに示すように、ゴルフクラブヘッドモデル１０Ａのフェース面１２Ａ（輪郭線Ｉに囲まれた領域）をフラット（平面）にする。
【００５８】
つづいて、ゴルフクラブヘッドモデル１０Ａのフェース面１２Ａが作業平面上に配置されるようゴルフクラブヘッドモデル１０Ａの座標系を変換する（ステップＳ４２：座標変換ステップ）。すなわち、平面となったフェース面１２Ａのすべての領域が、作業平面であるディスプレイ４６（またはプログラム上の仮想平面）の平面座標上に乗るようにする。
図２２Ｂでは、元の座標系（図２２ＡのＸＹＺ座標）を、Ｙ’Ｚ’平面をフェース面１２Ａに平行、かつＹ’軸をトゥ部２０−ヒール部２２方向と平行にしたＸ’Ｙ’Ｚ’座標に変換している。この場合、Ｙ’Ｚ’平面が作業平面と一致する。
【００５９】
つぎに、作業平面上のフェース面１２Ａの輪郭線Ｉ上または輪郭線Ｉの近傍に変更制御点を設定する（ステップＳ４４：変更制御点決定ステップ）。変更制御点とは、フェース面１２Ａの形状を規定する輪郭線Ｉの位置を作業平面上で移動可能とする点である。後述する形状変更ステップ（ステップＳ４６）では、変更制御点の位置を作業平面上で変更することにより、フェース面１２Ａの形状を変更する。
変更制御点決定ステップでは、変更制御点の個数および位置を決定する。以下の説明では、変更制御点を輪郭線Ｉ上に設定するものとして説明する。
【００６０】
図２３は、フェース面１２Ａへの変更制御点の設定例を示す説明図である。
図２３では、フェース面１２Ａの輪郭線Ｉ上に、１２個の変更制御点Ｍ１〜Ｍ１２を設けている。各変更制御点は、例えば輪郭線Ｉ上に位置する有限要素モデルの節点から選択する。
なお、図２３のように変更制御点を複数設定するに限らず、変更制御点を１つのみ設定するようにしてもよい。
ここで、ゴルフクラブヘッドの寸法は、ゴルフ規則により上限が定められている。すなわち、フェース面１２Ａは、形状の変更可能範囲があらかじめ定められている。このため、フェース面１２Ａの大きさも当該規定に違反しないように設計する必要がある。例えば、図２３においては、フェース面１２Ａの輪郭線Ｉがフェース面上限位置Ｈを超えないようにする。
【００６１】
また、変更制御点を移動させた際、隣り合う変更制御点どうしが重なったり、極端に近くなったりすると、有限要素モデルの要素（メッシュ）の大きさが小さくなり、後述する有限要素法によるシミュレーションの精度が低下してしまう。
図２４は、有限要素モデル上の隣り合う変更制御点間を拡大した図である。
図２４では、基準モデルにおける有限要素モデルのメッシュ長が１ｍｍであり、変更制御点Ｍ１とＭ２との間には、８個の要素が存在する。この場合、変更制御点間の距離は８ｍｍである。一方、変更制御点の移動後には、変更制御点間の距離は０．０８ｍｍとなっており、有限要素モデルのメッシュ長は０．０１ｍｍとなっている。なお、図２４は変更制御点の移動前後を模式的に示しており、図面上の縮尺は実際の長さとは異なる。
このため、変更制御点の移動時（後述する形状変更ステップ）には、隣り合う変更制御点どうしの距離が０より大きくなるようにする。より好ましくは、隣り合う変更制御点どうしの距離は基準モデル（形状変更ステップ前）の有限要素モデルのメッシュ長の１００分の１以上となるようにする。これにより、有限要素法によるシミュレーション精度の低下を防止することができる。
【００６２】
このような点に対応するため、図２３に示すように、それぞれの変更制御点に対してあらかじめ移動可能範囲を設定してもよい。図２３では、それぞれの変更制御点Ｍ１〜Ｍ１２は、移動可能範囲Ｅ１〜Ｅ１２の範囲で移動可能である。移動可能範囲Ｅ１〜Ｅ１２は、例えば、フェース面上限位置Ｈ、および各変更制御点間の距離の下限値（例えば、上述した基準モデルのメッシュ長の１００分の１）に基づいて設定される。
【００６３】
また、図２５に示すように、３次元のゴルフクラブヘッドモデル１０Ａ上に自由変形領域１６０１および固定領域１６０２を設けて、自由変形領域１６０１の範囲内で変更制御点を移動可能とする（例えば、固定領域１６０２への移動操作は無効とするなど）ようにすれば、フェース面１２Ａの大きさや形状が一定範囲内となるようにすることができる。
【００６４】
図２１の説明に戻り、つづいて設計者がコンピュータ３０を操作することにより、作業平面上でフェース面１２Ａの形状を変更する（ステップＳ４６：形状変更ステップ）。上述のように、変更ステップでは、設計者が変更制御点の位置を作業平面上で変更することにより、フェース面の形状を変更する。
このとき、それぞれの変更制御点の移動可能範囲が設定されている場合には、この範囲内で変更制御点の位置を変更する。
【００６５】
変更制御点の移動後のフェース面１２Ａに形状反転やゆがみ過大が生じている場合には（ステップＳ４８：Ｙｅｓ）、ステップＳ４４に戻り、変更制御点の再設定を行う。
なお、変更制御点が適切に設定されている場合には、ステップＳ４８の処理は省略可能である。
フェース面１２Ａの変形（設計の変更）が完了するまでは（ステップＳ５０：Ｎｏ）、ステップＳ４６に戻り、以降の処理を繰り返す。
【００６６】
フェース面１２Ａの変形が完了すると（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、形状変更後のゴルフクラブヘッドモデル１０Ａのフェース面１２Ａに対して、ロール方向およびバルジ方向の曲率を再設定する（ステップＳ５２：曲率再設定ステップ）。
このとき、再設定するロール方向およびバルジ方向の曲率は、例えばステップＳ４０で除去した値と同値にする。
これにより、図２２Ｄに示すように、ゴルフクラブヘッドモデル１０Ａのフェース面１２Ａが曲面形状となる。
【００６７】
つづいて、ゴルフクラブヘッドモデル１０Ａの座標系をステップＳ４２の座標変換ステップによる変換前の座標に逆変換する（ステップＳ５４：座標逆変換ステップ）。
すなわち、図２２Ｄに示すように、地面Ｇと並行かつヘッドが並進する方向を−Ｘ軸、地面Ｇと並行かつＸ軸と直交する方向をＹ軸、地面Ｇに垂直な方向をＺ軸、としたＸＹＺ座標系にゴルフクラブヘッドモデル１０Ａの座標系を戻す。
【００６８】
なお、上記ではフェース面にロールおよびバルジが設けられたゴルフクラブヘッドを例にして説明したが、フェース面がほぼフラットなゴルフクラブヘッドでは、曲率除去ステップ、座標変換ステップ、曲率再設定ステップ、および座標逆変換ステップを行わず、形状変更ステップのみを行うことによって、フェース面の形状を変更することが可能となる。
【００６９】
上述した形状変更ステップの処理によれば、ゴルフクラブヘッド１０を作業領域内に投影し、フェース面１２Ａの変形処理を作業領域内で行うことができるので、設計者が変更後のフェース面の形状を確認しながら設計作業を進めることができ、設計効率を向上させることができる。
【００７０】
以上説明したように、本発明にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法は、任意の形状のゴルフクラブヘッドにおいて、ゴルフクラブヘッドの設計パラメータである肉厚値を決定するに当たり、第１の特性値であるフェース面１２Ａの一次共振周波数が最適条件を満たすとき最適値を求めることができる。共振周波数はゴルフクラブヘッドの性能と相関が高く、特にフェース面１２Ａの一次共振周波数はゴルフクラブヘッドの反発係数値と相関が高いため、本発明にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法におけば、ゴルフクラブヘッドを所望の特性（例えば所望の反発係数値）に近づけて設計することができる。
また、本発明にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法は、ゴルフクラブヘッドの肉厚と一次共振周波数との相関を示す相関式を作成するので、ゴルフクラブヘッドの肉厚を説明変数、一次共振周波数を目的変数として、任意の一次共振周波数を有するゴルフクラブヘッドの肉厚を特定することができる。
また、本発明にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法は、一次共振周波数と特に相関が高いフェース面の肉厚を設計パラメータとしているので、ゴルフクラブヘッドを所望の反発係数値に近づけて設計することができる。
また、本発明にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法は、設計パラメータの許容範囲を０．６ｔ０から１．６ｔ０の範囲にしたので、フェース面の肉厚として通常設定され得る範囲を規定するとともに、繰り返しステップにおける計算負荷が増大するのを防止することができる。
また、本発明にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法は、一次共振周波数が４０００Ｈｚ±所定値の範囲にある場合に最適条件を満たすと判定するので、反発係数値の上限に抵触しない範囲の一次共振周波数を有するゴルフクラブヘッドを設計することができる。
また、本発明にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法は、第２の特性値としてフェース面のたわみ量が所定のしきい値以上となるたわみ量評価領域の面積を算出するので、ゴルフクラブヘッドにおけるスイートエリアの拡大を図り、打球の飛距離を向上する上で有利となる。
【００７１】
なお、本実施の形態では、設計パラメータとしてフェース面１２Ａの肉厚値を設定したが、本発明の適用はこれに限らず、例えばクラウン部やソール部の肉厚値設定にも適用することができる。
クラウン部１４やソール部１６の肉厚値は、ゴルフクラブヘッドにおける打球音に影響を及ぼす。打球音の設計目標としては、音が高いこと、残響が長いこと、音が大きめであること、などが望まれる。
ゴルフクラブヘッドの周波数が適当な値となるようにクラウン部１４やソール部１６の肉厚値を設定することにより、より打球フィーリングに優れたゴルフクラブヘッドを設計することができる。
具体的には、クラウン部やソール部の一次共振周波数もしくは二次共振周波数を第１の特性値として、これら一次共振周波数または二次共振周波数が４０００Ｈｚ以上となった時に最適条件を満たすものとして、上記の設計方法を実行すればよい。
【実施例１】
【００７２】
図２６は、ゴルフクラブヘッドのフェース面の変形例を示す説明図である。
図２６の各ゴルフクラブヘッドモデルＤ１〜Ｄ３は、図２７に示す既存のゴルフクラブヘッドモデルＤ０（比較例）を図２１のフローチャートに示す方法で形状変更したものである。
実施例１として示したゴルフクラブヘッドモデルＤ１は、ゴルフクラブヘッドモデルＤ０に設定した６つの変更制御点Ｍ１〜Ｍ６のうち、クラウン側に設定された変更制御点Ｍ２を上側に移動させたものである。
また、実施例２として示したゴルフクラブヘッドモデルＤ２は、上記変更制御点Ｍ２を上側に、クラウンとヒールとの境界付近（ホーゼル側）に設定された変更制御点Ｍ３を下側に、ソールとヒールとの境界付近に設定された変更制御点Ｍ４をヒール側に、ソールとトゥとの境界付近に設定された変更制御点Ｍ６をトゥ側に、それぞれ移動させたものである。
また、実施例３として示したゴルフクラブヘッドモデルＤ３は、上記変更制御点Ｍ２を上側に、上記変更制御点Ｍ３を下側に、上記変更制御点Ｍ４をトゥ側に、上記変更制御点Ｍ６をヒール側に、ソール側に設定された変更制御点Ｍ５を下側に、それぞれ移動させたものである。
【００７３】
図２８は、フェース面の肉厚を３．２ｍｍにした場合のゴルフクラブヘッドモデルの性能値を示すグラフである。
図２８には、各ゴルフクラブヘッドモデルＤ０〜Ｄ３について、フェース面の肉厚を３．２ｍｍにした場合のフェース面１２Ａの一次共振周波数およびたわみ量評価領域の広さを示している。
図２８の左縦軸はフェース面１２Ａの一次共振周波数であり、右縦軸はたわみ量評価領域をインデックス値（ゴルフクラブヘッドモデルＤ０のたわみ量評価領域を１００とした際のパーセンテージ）である。
比較例である従来型のゴルフクラブヘッドモデルＤ０では、一次共振周波数は４０００Ｈｚとなっており、フェース面の肉厚は３．２ｍｍである。
一方、実施例である新規形状のゴルフクラブヘッドモデルＤ１〜Ｄ３では、一次共振周波数はそれぞれ３８６７Ｈｚ（ゴルフクラブヘッドモデルＤ１）、３７５０Ｈｚ（ゴルフクラブヘッドモデルＤ２）、３７５８Ｈｚ（ゴルフクラブヘッドモデルＤ３）となっている。また、たわみ量評価領域はそれぞれ１０３（ゴルフクラブヘッドモデルＤ１）、１０７（ゴルフクラブヘッドモデルＤ２）、１０６（ゴルフクラブヘッドモデルＤ３）となっている。
このことから、新規形状のゴルフクラブヘッドモデルＤ１〜Ｄ３においてフェース面の肉厚を３．２ｍｍとした場合、たわみ量評価領域が拡大し、性能の向上はみられるものの、一次共振周波数は４０００Ｈｚを下回り、反発係数値が規則違反となってしまうと考えられる。
よって、実施の形態で示したようなフェース面肉厚値と一次共振周波数との関係を示す相関式を作成し、それぞれのゴルフクラブヘッドモデルＤ１〜Ｄ３について、最適なフェース面肉厚値を特定する。
【００７４】
図２９は、フェース面肉厚値と一次共振周波数との関係を示すグラフの一例であり、図２６のゴルフクラブヘッドモデルＤ１における相関式を示している。
図２９に示すように、ゴルフクラブヘッドモデルＤ１において一次共振周波数が４０００Ｈｚとなるのは、フェース面肉厚値が３．６８ｍｍの時である。よって、ゴルフクラブヘッドモデルＤ１において最適なフェース面肉厚値は３．６８ｍｍと特定することができる。
【００７５】
図３０は、ゴルフクラブヘッドモデルＤ１〜Ｄ３における最適なフェース面肉厚値の一例を示す表である。
比較例である従来型のゴルフクラブヘッドモデルＤ０では、一次共振周波数が４０００Ｈｚとなるのはフェース面肉厚値が３．２０ｍｍの時であり、この場合のたわみ量評価領域を１００とする。
また、実施例である新規形状のゴルフクラブヘッドモデルＤ１〜Ｄ３では、一次共振周波数が４０００Ｈｚとなるのはフェース面肉厚値がそれぞれ３．６８ｍｍ（ゴルフクラブヘッドモデルＤ１）、４．２２ｍｍ（ゴルフクラブヘッドモデルＤ２）、４．２４ｍｍ（ゴルフクラブヘッドモデルＤ３）の時である。これらのフェース面肉厚値は、図２９に示すようなグラフ（相関式）をそれぞれ用いて特定した。
さらに、ゴルフクラブヘッドモデルＤ１〜Ｄ３において、これら一次共振周波数が４０００Ｈｚとなるフェース面肉厚値とした場合、たわみ量評価領域は、それぞれ１０９（ゴルフクラブヘッドモデルＤ１）、１１８（ゴルフクラブヘッドモデルＤ２）、１２０（ゴルフクラブヘッドモデルＤ３）となり、フェース面肉厚値を３．２０ｍｍとした場合と比較して性能が向上していることがわかった。
【符号の説明】
【００７６】
１０……ゴルフクラブヘッド、１０Ａ……ゴルフクラブヘッドモデル、１２……フェース部、１２Ａ……フェース面、１４……クラウン部、１６……ソール部、１８……ホーゼル、２０……トゥ部、２２……ヒール部、３０……コンピュータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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