(57)【要約】【課題】管状体の動的ねじり歪みが正確に得られる計測方法の提供。【解決手段】ゴルフクラブのシャフト１３に、曲げ歪みゲージ３１とねじり歪みゲージ３３とが取り付けられている。ゴルファーがゴルフクラブをスイングする際のシャフト１３の動的曲げ歪みＸｄ及び動的ねじり歪みＹｄが、それぞれ曲げ歪みゲージ３１及びねじり歪みゲージ３３によって検出される。シャフト１３の一端が固定されて曲げられた状態における静的曲げ歪みＸｓ及び静的ねじり歪みＹｓが、それぞれ曲げ歪みゲージ３１及びねじり歪みゲージ３３によって検出される。動的曲げ歪みＸｄ、静的曲げ歪みＸｓ及び静的ねじり歪みＹｓに基づいて動的ねじり歪みＹｄが補正されることにより、真の動的ねじり歪みＹｒが算出される。【選択図】  図２
2004205400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状体に曲げ歪みゲージとねじり歪みゲージとが取り付けられるステップと、この管状体の運動中における動的曲げ歪みＸｄ及び動的ねじり歪みＹｄが、それぞれ曲げ歪みゲージ及びねじり歪みゲージによって検出されるステップと、
この管状体の一端が固定されて曲げられた状態における静的曲げ歪みＸｓ及び静的ねじり歪みＹｓが、それぞれ曲げ歪みゲージ及びねじり歪みゲージによって検出されるステップと、
上記動的曲げ歪みＸｄ、静的曲げ歪みＸｓ及び静的ねじり歪みＹｓに基づいて動的ねじり歪みＹｄが補正されることにより、真の動的ねじり歪みＹｒが算出されるステップと
を含む管状体のねじり歪みの計測方法。
【請求項２】
管状体に曲げ歪みゲージとねじり歪みゲージとが取り付けられるステップと、この管状体の運動中における動的曲げ歪みＸｄ及び動的ねじり歪みＹｄが、それぞれ曲げ歪みゲージ及びねじり歪みゲージによって検出されるステップと、
この管状体の一端が固定されて曲げられた状態における静的曲げ歪みＸｓ及び静的ねじり歪みＹｓが、それぞれ曲げ歪みゲージ及びねじり歪みゲージによって、管状体の曲げの程度が異ならされて２回以上検出されるステップと、
２対以上の（Ｘｓ、Ｙｓ）のデータに基づき、下記数式（Ｉ）における係数ａが算出されるステップと、
この係数ａ、動的曲げ歪みＸｄ及び動的ねじり歪みＹｄが下記数式（II）に代入されて、真の動的ねじり歪みＹｒが算出されるステップと
を含む管状体のねじり歪みの計測方法。
Ｙｓ＝ａ・Ｘｓ＋ｂ      （Ｉ）
Ｙｒ＝Ｙｄ−ａ・Ｘｄ      （II）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴルフクラブシャフトのような管状体のねじり歪みの計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴルフクラブは、シャフトと、このシャフトの先端に固定されたヘッドと、シャフトの後端が嵌入されるグリップとからなる。ゴルファーがゴルフクラブをスイングすると、シャフトは曲がり、かつねじれる。ねじれの量は、シャフトの構造及び材質に依存する。ねじれの量はまた、ゴルファーのスイングフォームにも依存する。スイング中のシャフト挙動の計測は、シャフトの特性を知る上で重要であり、ゴルファーに適したゴルフクラブの選択のためにも重要である。
【０００３】
特開平５−５６８７号公報には、物体のねじり歪み量が機械的に計測されるための装置が開示されている。この装置は、物体の静的ねじり歪みが測定されるためのものである。この装置では、スイング中のゴルフクラブシャフトのねじり歪み、換言すれば動的ねじり歪みの測定は不可能である。
【０００４】
特開平６−１８５９９２号公報には、物体のねじり歪み量が光学的に計測されるための装置が開示されている。この装置も、物体の静的ねじり歪みが測定されるためのものである。この装置では、スイング中のゴルフクラブシャフトのねじり歪み、換言すれば動的ねじり歪みの測定は不可能である。
【０００５】
特開平１０−２４４０２３号公報には、ゴルフクラブシャフトに取り付けられた歪みゲージによりスイングが解析される装置が開示されている。この装置では、動的な曲げ歪みの計測が可能である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−５６８７号公報
【特許文献２】
特開平６−１８５９９２号公報
【特許文献３】
特開平１０−２４４０２３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記歪みゲージは、その長手方向がシャフトの軸方向と一致するようにシャフトに取り付けられる。従って、動的曲げ歪みの計測は可能であるが、動的ねじり歪みの計測は不可能である。歪みゲージがその長手方向がシャフトの軸方向に対して４５°となるようにシャフトに取り付けられれば、動的ねじり歪みの計測が可能である。しかし、軸方向に対して正確に４５°となるように歪みゲージが取り付けられる作業には、困難が伴う。歪みゲージの方向が少しでもずれれば、曲げ歪みがねじり歪みとして検出されてしまう。動的ねじり歪みの正確な測定は、困難である。
【０００８】
本発明の目的は、シャフト等の管状体の動的ねじり歪みが正確に得られる計測方法の提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る計測方法は、以下のステップを含む。
（１）管状体に曲げ歪みゲージとねじり歪みゲージとが取り付けられるステップ。
（２）この管状体の運動中における動的曲げ歪みＸｄ及び動的ねじり歪みＹｄが、それぞれ曲げ歪みゲージ及びねじり歪みゲージによって検出されるステップ。
（３）この管状体の一端が固定されて曲げられた状態における静的曲げ歪みＸｓ及び静的ねじり歪みＹｓが、それぞれ曲げ歪みゲージ及びねじり歪みゲージによって検出されるステップ。
及び
（４）上記動的曲げ歪みＸｄ、静的曲げ歪みＸｓ及び静的ねじり歪みＹｓに基づいて動的ねじり歪みＹｄが補正されることにより、真の動的ねじり歪みＹｒが算出されるステップ。
本発明では、上記（２）のステップと（３）のステップとの順序が逆であってもよい。
【００１０】
この計測方法のステップ（２）では、動的曲げ歪みによって生じる誤差が真の動的ねじり歪みＹｒに加算された状態で、動的ねじり歪みＹｄとして検出される。上記ステップ（４）では、見かけ上の動的ねじり歪みＹｄから誤差が除去されることで、真の動的ねじり歪みＹｒが得られる。
【００１１】
他の発明に係る計測方法は、以下のステップを含む。
（１）管状体に曲げ歪みゲージとねじり歪みゲージとが取り付けられるステップ。
（２）この管状体の運動中における動的曲げ歪みＸｄ及び動的ねじり歪みＹｄが、それぞれ曲げ歪みゲージ及びねじり歪みゲージによって検出されるステップ。
（３）この管状体の一端が固定されて曲げられた状態における静的曲げ歪みＸｓ及び静的ねじり歪みＹｓが、それぞれ曲げ歪みゲージ及びねじり歪みゲージによって、管状体の曲げの程度が異ならされて２回以上検出されるステップ。
（４）２対以上の（Ｘｓ、Ｙｓ）のデータに基づき、下記数式（Ｉ）における係数ａが算出されるステップ。
Ｙｓ＝ａ・Ｘｓ＋ｂ      （Ｉ）
（５）この係数ａ、動的曲げ歪みＸｄ及び動的ねじり歪みＹｄが下記数式（II）に代入されて、真の動的ねじり歪みＹｒが算出されるステップ。
Ｙｒ＝Ｙｄ−ａ・Ｘｄ      （II）
この発明では、上記（２）のステップと（３）のステップとの順序が逆であってもよい。
【００１２】
この計測方法のステップ（２）では、動的曲げ歪みによって生じる誤差が真の動的ねじり歪みＹｒに加算された状態で、動的ねじり歪みＹｄとして検出される。この誤差が除去されることにより、真の動的ねじり歪みＹｒが得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る計測方法に供されるゴルフクラブ１が、計測装置と共に示された模式図である。この図には、ゴルフクラブ１、ブリッジボックス３、アンプ５及びパーソナルコンピュータ７が示されている。ブリッジボックス３とアンプ５とは、ケーブル９によって接続されている。アンプ５とパーソナルコンピュータ７とは、ケーブル１１によって接続されている。ゴルフクラブ１は、シャフト１３、ヘッド１５及びグリップ１７を備えている。
【００１５】
図２は、図１のゴルフクラブ１の一部が示された拡大図である。この図には、シャフト１３と３枚の歪みゲージ１９、２１、２３とが示されている。各歪みゲージ１９、２１、２３からは、ケーブル２５、２７、２９が延びている。これらのケーブル２５、２７、２９は、図１に示されるように、ブリッジボックス３にまで至っている。図１では、ケーブル２５、２７、２９は横方向に延びているが、実際はスイングの妨げとならないように、シャフト１３に沿って配置される。ケーブル２５、２７、２９は、粘着テープ等でシャフト１３に固定される。図１から明らかなように、歪みゲージ１９、２１、２３はシャフト１３の先端近傍（ヘッド１５寄り）に取り付けられている。取付は、歪みゲージ１９、２１、２３の裏面に塗工された接着剤（タッキングレジン）によってなされている。
【００１６】
歪みゲージ１９、２１、２３は、シート状である。歪みゲージ１９、２１、２３には、ケーブルを介して電圧がかけられている。歪みゲージ１９、２１、２３では、歪みの程度に応じて抵抗値が変化する。抵抗値の変化は、電位差の変化としてブリッジボックス３で検出される。すなわち、歪みゲージ１９、２１、２３によりシャフト１３の歪みの程度が検出されうる。検出信号は、アンプ５を通じてパーソナルコンピュータ７に取り込まれる。ゴルフクラブ１シャフト１３の歪みの計測には、長さが１ｍｍ程度の歪みゲージ１９、２１、２３が好適である。
【００１７】
第一の歪みゲージ１９は、その長手方向がシャフト１３の軸方向と一致するように、シャフト１３に取り付けられている。この歪みゲージ１９は、曲げ歪みゲージ３１を構成する。曲げ歪みゲージ３１は、いわゆる一軸ゲージである。第二及び第三の歪みゲージ２１、２３は、それぞれその長手方向がシャフト１３の軸方向に対してほぼ４５°（ｄｅｇｒｅｅ）となるように、シャフト１３に取り付けられている。第二の歪みゲージ２１と第三の歪みゲージ２３とは、それぞれの中点で相手方と交差している。この第二及び第三の歪みゲージ２１、２３は、ねじり歪みゲージ３３を構成する。ねじり歪みゲージ３３は、いわば二軸ゲージである。
【００１８】
図３は、図２に示された曲げ歪みゲージ３１及びねじり歪みゲージ３３によってシャフト１３の真の動的ねじり歪みＹｒが計測される方法が示されたフロー図である。この方法では、まずゴルフクラブ１が用意され、シャフト１３の所定位置に曲げ歪みゲージ３１とねじり歪みゲージ３３とが取り付けられる（ＳＴＰ１）。
【００１９】
次に、ゴルファーがグリップ１７を把持し、ゴルフクラブ１をスイングする（ＳＴＰ２）。このスイング中の動的曲げ歪みＸｄが曲げ歪みゲージ３１によって検出され、動的ねじり歪みＹｄがねじり歪みゲージ３３によって検出される（ＳＴＰ３）。動的曲げ歪みＸｄ及び動的ねじり歪みＹｄは、スイングの開始から終了までのいずれの時点でも検出されうる。計測の目的に応じ、検出のタイミングが決定される。一般的には、インパクトの直前に、動的曲げ歪みＸｄ及び動的ねじり歪みＹｄが検出される。
【００２０】
もし仮にねじり歪みゲージ３３を構成する２枚の歪みゲージ２１、２３の傾斜角度が正確に４５°となるようにこの歪みゲージ２１、２３が取り付けられれば、このねじり歪みゲージ３３によって検出される歪みには曲げ歪みは含まれない。しかし、シャフト１３の表面は曲面であり、しかもシャフト１３は後端から前端に向かって細くなるように傾斜しているので、歪みゲージ２１、２３の傾斜角度は４５°からずれる。従って、ねじり歪みゲージ３３で検出される歪みには、若干の曲げ歪みが含まれる。換言すれば、上記ステップ（ＳＴＰ３）で検出されるのは、真の動的ねじり歪みに誤差が加算された、いわば見かけ上の動的ねじり歪みＹｄである。
【００２１】
次に、図４に示されるように、ゴルフクラブ１の後端が固定される（ＳＴＰ４）。ヘッド１５の重心がシャフト１３の軸上に位置するようにゴルフクラブ１が固定されることにより、ヘッド１５の質量によるシャフト１３のねじり歪みが防止される。次に、このシャフト１３の前端に下方に向かって荷重がかけられる。荷重により、シャフト１３はねじり歪みを起こすことなく湾曲する（ＳＴＰ５）。シャフト１３が湾曲した状態が、図４中の二点鎖線で示されている。この状態で、静的曲げ歪みＸｓが曲げ歪みゲージ３１によって検出され、静的ねじり歪みＹｓがねじり歪みゲージ３３によって検出される（ＳＴＰ６）。静的ねじり歪みＹｓには、ねじり歪みゲージ３３の傾斜角度が４５°からずれていることに起因する誤差が含まれる。
【００２２】
次に、シャフト１３の前端に下方に向かってさらに大きな荷重がかけられ、シャフト１３がさらに湾曲する（ＳＴＰ７）。この状態で、静的曲げ歪みＸｓが曲げ歪みゲージ３１によって検出され、静的ねじり歪みＹｓがねじり歪みゲージ３３によって検出される（ＳＴＰ８）。このときの静的ねじり歪みＹｓにも、ねじり歪みゲージ３３の傾斜角度が４５°からずれていることに起因する誤差が含まれる。
【００２３】
この計測方法では、静的曲げ歪みＸｓと見かけ上の静的ねじり歪みＹｓとの間には、下記の式（Ｉ）に示される関係が成立する。
Ｙｓ＝ａ・Ｘｓ＋ｂ      （Ｉ）
この式（Ｉ）においてａ及びｂは、係数である。第一回目の検出（ＳＴＰ６）及び第二回目の検出（ＳＴＰ８）により、（Ｘｓ、Ｙｓ）のデータが２対得られる。この２対のデータがそれぞれ上記式（Ｉ）に代入されて連立方程式が解かれることにより、係数ａの値が算出される（ＳＴＰ９）。係数ａの値は、ねじり歪みゲージ３３の傾斜角度のずれと相関する。もし仮にねじり歪みゲージ３３の傾斜角度が正確に４５°とされた場合は、係数ａはゼロである。
【００２４】
次に、スイング中の検出（ＳＴＰ３）で得られた動的曲げ歪みＸｄ及び動的ねじり歪みＹｄと、上記算出（ＳＴＰ９）で得られた係数ａの値とが、下記数式（II）に代入される。
Ｙｒ＝Ｙｄ−ａ・Ｘｄ      （II）
この式（II）では、見かけ上の動的ねじり歪みＹｄから、動的曲げ歪みによって生じた誤差（ａ・Ｘｄ）が減じられる。こうして、真の動的ねじり歪みＹｒが算出される（ＳＴＰ１０）。この計測方法では、動的曲げ歪みＸｄ、静的曲げ歪みＸｓ及び静的ねじり歪みＹｓに基づいて動的ねじり歪みＹｄが補正され、真の動的ねじり歪みＹｒが算出される。
【００２５】
静的な検出（ＳＴＰ６及びＳＴＰ８）におけるシャフト１３の湾曲の程度は、荷重の大きさと相関する。第一回目の検出（ＳＴＰ６）における湾曲がスイング中の湾曲よりもやや小さく、かつ、第二回目の検出（ＳＴＰ８）における湾曲がスイング中の湾曲の程度よりもやや大きくなるように、荷重が調整されることが好ましい。これにより、スイング中のシャフト１３の挙動がよりよく反映された係数ａが得られうる。第一回目の検出（ＳＴＰ６）における湾曲がスイング中の湾曲よりもやや大きく、かつ、第二回目の検出（ＳＴＰ８）における湾曲がスイング中の湾曲の程度よりもやや小さくなるように、荷重が調整されてもよい。
【００２６】
シャフト１３の湾曲の程度が互いに異なった状態で（Ｘｓ、Ｙｓ）の検出が３回以上行われ、多数対のデータが得られてもよい。この場合は、最小二乗法等の回帰計算により、係数ａが決定される。多数のデータが得られることにより、計測の精度が向上する。
【００２７】
計測精度の観点から、曲げ歪みゲージ３１とねじり歪みゲージ３３とがなるべく近接して取り付けられるのが好ましい。曲げ歪みゲージ３１とねじり歪みゲージ３３とが一体となった、いわゆる三軸ゲージが用いられてもよい。計測精度の観点から、曲げ歪みの検出に２ゲージ法が採用されるのが好ましく、ねじり歪みの検出に４ゲージ法が採用されるのが好ましい。
【００２８】
図１の例では、歪みゲージ１９、２１、２３にはケーブル２５、２７、２９が接続されているが、無線式歪みゲージが用いられてもよい。無線式歪みゲージが用いられることにより、ケーブル２５、２７、２９がスイングを阻害することが防止される。
【００２９】
図１の例では、曲げ歪みゲージ３１とねじり歪みゲージ３３とが１対のみ取り付けられているが、シャフト１３の前端から後端にわたって複数対の歪みゲージが取り付けられれば、シャフト１３の全体の挙動がより精度よく解析されうる。好ましくは、４対以上の歪みゲージが取り付けられる。
【００３０】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
【００３１】
シャフトのトルク値が４．５°であるドライバーを準備した。トルク値とは、シャフトの前端及び後端が固定されて後端側に１３．９ｋｇｃｍのトルクがかけられたときのねじり角度のことである。このシャフトの前端近傍に、曲げ歪みゲージ及びねじり歪みゲージを取り付けた。このシャフトの後端近傍にも、曲げ歪みゲージ及びねじり歪みゲージを取り付けた。次に、このドライバーをゴルファーにスイングさせ、ゴルフボールを打撃させて、インパクト直前の動的曲げ歪みＸｄ及び動的ねじり歪みＹｄを検出した。結果は、以下の通りであった。
前端側Ｘｄ：１２３με
前端側Ｙｄ：６５με
後端側Ｘｄ：１６５με
後端側Ｙｄ：５３με
【００３２】
一方、このドライバーの後端を、図４に示されるように固定した。シャフトを湾曲させて、静的曲げ歪みＸｓ及び静的ねじり歪みＹｓを検出した。さらにシャフトを湾曲させて、静的曲げ歪みＸｓ及び静的ねじり歪みＹｓを検出した。この２回の検出結果を上記式（Ｉ）に代入して、係数ａを算出した。結果は、以下の通りであった。
前端側係数ａ：０．４３
後端側係数ａ：０．２７
【００３３】
次に、動的曲げ歪みＸｄ、動的ねじり歪みＹｄ及び係数ａを上記式（II）に代入して、真の動的ねじり歪みＹｒを得た。結果は、以下の通りであった。
前端側Ｙｒ：１２με
後端側Ｙｒ：８με
【００３４】
この結果から、評価に供したドライバーよりもトルク値の大きなドライバーがこのゴルファーに適していると推測された。そこで、トルク値が４．８°であるドライバーでゴルフボールを打撃させたところ、適正な弾道が得られた。
【００３５】
以上、ゴルフクラブのシャフトが一例とされて本発明に係る計測方法が詳説されたが、この計測方法は種々の管状体のねじり歪みの計測に適している。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明されたように、本発明に係る計測方法では、管状体の動的ねじり歪みが正確に計測されうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る計測方法に供されるゴルフクラブが、計測装置と共に示された模式図である。
【図２】図２は、図１のゴルフクラブの一部が示された拡大図である。
【図３】図３は、図２に示された曲げ歪みゲージ及びねじり歪みゲージによってシャフトの真の動的ねじり歪みＹｒが計測される方法が示されたフロー図である。
【図４】図４は、図１のゴルフクラブの静的曲げ歪み及び静的ねじり歪みの検出の様子が示された模式図である。
【符号の説明】
１・・・ゴルフクラブ
３・・・ブリッジボックス
５・・・アンプ
７・・・パーソナルコンピュータ
１３・・・シャフト
１９、２１、２３・・・歪みゲージ
３１・・・曲げ歪みゲージ
３３・・・ねじり歪みゲージ
【図１】
2004205400.tif 000003
【図２】
2004205400.tif 000004
【図３】
2004205400.tif 000005
【図４】
2004205400.tif 000006