(57)【要約】【課題】ゴルフクラブヘッドの反発係数を容易で正確に短時間に求められるゴルフクラブヘッドの反発係数測定装置などを提供する。【解決手段】ベース３、上部盤４、およびこれらの間に立設する複数のポスト５からなる荷重負荷枠２と、ベース３上に配置したロードセル６と、ロードセル６上に配置され、予め感圧センサ１４をフェース面ｆに付着させたゴルフクラブヘッドＨのバックフェースｂｆ側を受け入れて該ヘッドＨを拘束する把持器７と、上部盤４に昇降自在に支持され上記ヘッドＨのフェース面ｆに接離する硬質の球面体１２を下端に有するポンチ１０と、感圧センサ１４にて計測された接触面圧Ｑを解析して得られた上記フェース面ｆと球面体１４との接触面積ｃを、予め格納した接触面積と反発係数との間における校正曲線Ｌと照合して、上記ヘッドＨの反発係数ｅを算出するコンピュータ(計算手段)１７と、を備える、ゴルフクラブヘッドの反発係数測定装置１。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め拘束したゴルフクラブヘッドのフェース面に対し、硬質の球面体を所定の荷重で押し付けて係るフェース面を弾性変形させるステップと、
弾性変形した上記フェース面と上記球面体との接触面積を、上記フェース面に付着した感圧センサにより計測された接触面圧を解析して得るステップと、
得られた上記接触面積を、予め用意した上記接触面積と反発係数との間における校正曲線と照合して、上記ゴルフクラブヘッドの反発係数を特定するステップと、からなる、ことを特徴とするゴルフクラブヘッドの反発係数測定方法。
【請求項２】
前記ゴルフクラブヘッドは、シャフトを取り付けた状態で前記各ステップが施される、
請求項１に記載のゴルフクラブヘッドの反発係数測定方法。
【請求項３】
ベース、上部盤、およびこれらの間に立設する複数のポストからなる荷重負荷枠と、
上記荷重負荷枠のベース上に配置したロードセルと、
上記ロードセル上に配置され、予め感圧センサをフェース面に付着させたゴルフクラブヘッドのバックフェース側を受け入れて当該ゴルフクラブヘッドを拘束する把持器と、
上記荷重負荷枠の上部盤に昇降自在に支持され且つ上記ゴルフクラブヘッドのフェース面に接離する硬質の球面体を下端に有するポンチと、
上記感圧センサにより計測された接触面圧を解析して得られた上記フェース面と上記球面体との接触面積を、予め格納した上記接触面積と反発係数との間における校正曲線と照合して、上記ゴルフクラブヘッドの反発係数を算出するコンピュータなどの計算手段と、
を備える、ことを特徴とするゴルフクラブヘッドの反発係数測定装置。
【請求項４】
前記ゴルフクラブヘッドは、係るヘッドに取り付けられたシャフトを前記複数のポスト間に貫通した状態で前記把持器に拘束される、
請求項３に記載のゴルフクラブヘッドの反発係数測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばドライバーのような金属製などで中空部を内蔵するゴルフクラブヘッドの反発係数測定方法およびこれに用いる反発係数測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、アマチュアゴルファーにとって、反発係数が大きくボールの飛距離が向上するドライバーは、垂涎の的である。一方、反発係数が過度に大きいため、ボールが飛び過ぎるドライバーはアンフェアであるとして、全米ゴルフ協会（ＵＳＰＧＡ）は、公式競技会において使用するドライバーのヘッドの反発係数ｅを０．８３以下に規制している。
このため、新規なモデルが次々に開発され市場に投入される各種のドライバーのヘッドの反発係数ｅを、容易且つ精度良く測定することが求められている。
【０００３】
従来、ドライバーのヘッド（ゴルフクラブヘッド）の反発係数を測定する方法は、シャフトを取り外したドライバーのヘッドをフリー状態で静置し、係るヘッドのフェース面に対し所定のボールをエアガンにより４０ｍ／秒の高速度で衝突させ、跳ね返ったボールの跳ね返り速度を光電管により測定し、係る跳ね返り速度を基に算出している。
しかし、上記測定方法では、ボールをフェース面のスウィートスポットに命中する確率を考慮して何度も測定を繰り返すため、測定時間が長くなり、且つ測定装置（エアガン設備、ヘッド捕捉装置、光電管装置、解析用コンピュータなど）が大がかりになる。更に、シャフトの取り外しや取り付けやボールとの衝突に伴って、クラブやヘッドを損傷し易い、という問題があった。しかも、使用できるボールは、特定の銘柄に限定されている。
【０００４】
前記測定方法の問題点を解決し、シャフトを取り外すことなくドライバーのヘッドの反発係数を容易且つ短時間に求めるため、以下のような提案がされている。
例えば、ヘッドのフェース面に対し加振治具により外力を与えてインパクト加振を施し、係る加振によるフェース面の応答信号を取得して１次共振周波数を計測し、これを基に反発係数を算出するゴルフクラブヘッドの反発特性評価方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、ヘッドのフェース面に取り付けた振動センサに対し、打撃装置により打撃を加えて振動させ、係る打撃装置からの力と上記振動センサから計測される振動とを解析装置に伝えて周波数領域データを生成し、係るデータを上記ヘッドの伝達関数に変換した後、特定のゴルフボールのゴルフボールモデルを前記伝達関数および衝突速度に入力することにより、上記ボールの衝突速度における上記ヘッドの反発係数を推定するゴルフクラブの反発係数の測定方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３１０５０号公報（第１〜６頁、図１，図３）
【特許文献２】特開２００３−２４４７７号公報（第１〜１３頁、図１，図９〜１１）
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２に開示された測定方法では、ヘッドのフェース面に対し、ハンマーのような加振治具によるインパクト加振または打撃装置による打撃を加えて振動させるステップを前提としているため、上記加振や打撃の条件を一定にしないと、最終的に算出される反発係数がバラツキ易くなる、という問題がある。しかし、上記加振や打撃の条件を一定化することは容易ではないため、求められる反発係数のバラツキを招き易かった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述した背景技術の問題点を解決し、ドライバーなどのゴルフクラブヘッドの反発係数を容易で正確に且つ短時間に求められるゴルフクラブヘッドの反発係数測定方法およびこれに用いるゴルフクラブヘッドの反発係数測定装置を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、中空部を内蔵する金属製のゴルフクラブヘッドのフェース面に硬質の球面体を押し付けて当該フェース面を弾性変形させ、係る球面とフェース面との接触面積を基に上記ヘッドの反発係数を測定する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明のゴルフクラブヘッドの反発係数測定方法（請求項１）は、予め拘束したゴルフクラブヘッドのフェース面に対し、硬質の球面体を所定の荷重で押し付けて係るフェース面を弾性変形させるステップと、弾性変形した前記フェース面と上記球面体との接触面積を、上記フェース面に付着した感圧センサにより計測された接触面圧を解析して得るステップと、得られた係る接触面積を、予め用意した上記接触面積と反発係数との間における校正曲線と照合して、上記ゴルフクラブヘッドの反発係数を特定するステップと、からなる、ことを特徴とする。
【０００９】
これによれば、硬質の球面体をゴルフクラブヘッドのフェース面に押し付けて弾性変形させ、前記感圧センサにより計測した接触面圧を解析して、上記球面体とフェース面との接触面積を算出し、係る接触面積を前記校正曲線に照合することにより、測定対象の上記ヘッドの反発係数が特定される。しかも、球面体の押し付けに伴う荷重は、所定値に特定されていると共に、係る球面体を押し付けるゴルフクラブヘッドのフェース面の位置もスウィートスポットだけに限らず、当該フェース面の中央付近であれば、特に限定されない。更に、ヘッドのフェース面のみを弾性変形させるだけの静的な動作であるため、係るヘッドを含むクラブの損傷も皆無となり、得られる反発係数の精度も向上する。従って、ドライバーなどのゴルフクラブヘッドの反発係数を容易で正確に且つ短時間に求められる。
尚、前記ゴルフクラブヘッドは、金属製などで且つ中空部を内蔵するドライバーのヘッドを主に対象とするが、これに限らず、フェース面が弾性変形可能である全てのゴルフクラブヘッドが対象に含まれる。また、硬質の球面体は、例えば鋼製または硬質樹脂からなるほぼ半球面体、あるいは曲面体が用いられる。
【００１０】
また、本発明には、前記ゴルフクラブヘッドは、シャフトを取り付けた状態で前記各ステップが施される、ゴルフクラブヘッドの反発係数測定方法（請求項２）も含まれる。これによれば、シャフトを取り外すことなく、これと一体のゴルフクラブヘッドの反発係数を容易で正確に且つ短時間に測定することができる。しかも、当該ヘッドを含むゴルフクラブの損傷を確実に防止することができる。
尚、シャフトを取り付けた状態で前記各ステップを施すためには、後述する反発係数測定装置における複数のポスト間に、別途拘束されたヘッドに取り付けられたシャフトを貫通させたり、あるいは、シャフトのみを単独に支持する治具を併せて用いることも可能である。
【００１１】
一方、本発明のゴルフクラブヘッドの反発係数測定装置（請求項３）は、ベース、上部盤、およびこれらの間に立設する複数のポストからなる荷重負荷枠と、係る荷重負荷枠のベース上に配置したロードセルと、係るロードセル上に配置され、予め感圧センサをフェース面に付着させたゴルフクラブヘッドのバックフェース側を受け入れて当該ゴルフクラブヘッドを拘束する把持器と、上記荷重負荷枠の上部盤に昇降自在に支持され且つ上記ゴルフクラブヘッドのフェース面に接離する硬質の球面体を下端に有するポンチと、上記感圧センサにより計測された接触面圧を解析して得られた上記フェース面と上記球面体との接触面積を、予め格納した上記接触面積と反発係数との間における校正曲線と照合して、上記ゴルフクラブヘッドの反発係数を算出するコンピュータなどの計算手段と、を備える、ことを特徴とする。
【００１２】
これによれば、ロードセル上の把持器に拘束したゴルフクラブヘッドのフェース面にポンチと共に降下する球面体を所定の荷重で押し付け、弾性変形した上記フェース面と球面体との間の接触面圧を解析して両者間の接触面積を容易に計測できると共に、係る接触面積の値を計算手段に伝送し、係る計算手段に予め格納した前記校正曲線と上記接触面積とが照合される。しかも、上記球面体の押し付けに伴う荷重は、ロードセルによって測定されるため、フェース面の弾性変形や係るフェース面と球面体との接触面積もバラツキしにくくなる。従って、前記ヘッドの反発係数を容易で正確に且つ短時間に測定することが可能となる。
【００１３】
また、本発明には、前記ゴルフクラブヘッドは、係るヘッドに取り付けられたシャフトを前記複数のポスト間に貫通した状態で前記把持器に拘束される、ゴルフクラブヘッドの反発係数測定装置（請求項４）も含まれる。
これによれば、シャフトを取り付けた状態で当該ゴルフクラブのヘッドを、前記把持器に拘束できるため、係るヘッドを含む当該クラブの損傷を確実に阻止することができる。しかも、前記荷重負荷枠の内側に、前記ロードセル、把持器、球面体を含むポンチ、および感圧センサがセットされているため、当該荷重負荷枠と計算手段の一形態であるノートパソコンとを用いることにより、装置構成を簡素化できる。従って、ゴルフショップの店頭における狭いスペースやゴルフコースの付近へ容易に持ち運ぶことができ、希望のゴルファーに対して、所望のゴルフクラブヘッドの反発係数を迅速且つ正確に測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明における一形態のゴルフクラブヘッドの反発係数測定装置１を示す概略図である。
上記反発係数測定装置１は、図１に示すように、荷重負荷枠２、そのベース３上に配置したロードセル６、係るロードセル６上に配置した把持器７、荷重付加枠２の上部盤４に支持され且つ下端に球面体１２を有する昇降可能なポンチ１０、およびパーソナルコンピュータ（計算手段）１７を含んでいる。
荷重負荷枠２は、平面視がほぼ正方形または長方形のベース３および上部盤４と、係るベース３と上部盤４との四隅付近に立設された４つ（複数）のポスト５とからなる。尚、ベース３、上部盤４、およびポスト５は、例えば鋼材からなる。
【００１５】
図１に示すように、荷重負荷枠２のベース３上には、ロードセル６を介して把持器７が配置されている。ロードセル６は、リード線１６を介して、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンと称する）１７の本体１８に接続されている。
把持器７は、金属または硬質樹脂などからなり、内側に上向きに開口する凹部８を有する。係る凹部８は、例えばドライバー（ゴルフクラブ）のヘッドＨにおけるバックフェースｂｆ側を収容し、係る状態で当該ヘッドＨは、図示しない固定バンドなどにより把持器７に拘束される。この際、図１に示すように、上記ヘッドＨのホーゼルｈｚに取り付けられたシャフトＳは、隣接する一対（複数）のポスト５，５間を貫通して外側にほぼ水平姿勢で突出する。
尚、上凹部８は、各種のヘッドＨを収容可能とするため、いわゆるデカヘッドと称される大容量のヘッドＨに対応した寸法が望ましく、比較的小型のヘッドＨを収容する場合には、隙間を埋める柔軟なスペーサが充填される。
【００１６】
図１に示すように、把持器７に拘束された前記ヘッドＨのフェース面ｆにおける中央付近には、予めシート形状の感圧センサ１４が付着される。係る感圧センサ１４は、リード線１５を介して、パソコン１７の本体１８に接続されている。
更に、荷重負荷枠２の上部盤４の中央付近には、これを垂直に貫通した姿勢で油圧シリンダ（アクチュエータ）９が固定され、そのピストンシリンダである昇降可能なポンチ１０の下端には、鋼製で且つほぼ半球形の球面体１２が固定されている。尚、油圧シリンダ９に油を送給するポンプや油を貯留するタンク（何れも図示せず）などは、上部盤４の上面に配置される。また、油圧シリンダ９に替え、エアシリンダを用い、且つエアポンプおよびエアタンクなどを用いても良い。
そして、図１に示すように、パソコン１７の本体１８には、そのディスプレイ１９に表示するように、ゴルフクラブヘッドＨおよび球面体１２の接触面積と、係るヘッドＨの反発係数ｅとの関係を示す校正曲線Ｌが予め格納されている。
【００１７】
次に、前記反発係数測定装置１の測定原理について、図２，３により説明する。
図２に示すように、フェース面ｆを形成する半径ａ（ｍｍ）で厚みがｔ（ｍｍ）の金属円板ｐを用意し、係る金属円板ｐを水平姿勢にしてその周辺で拘束する。図２中の矢印で示すように、係る金属円板ｐの中央付近に対し、半径Ｒ（ｍｍ）の鋼球からなる球面体１２を、荷重Ｐ（Ｎ）で厚み方向に沿って押し付ける。係る操作は、前記ポンチ１０の下降により行われる。
その結果、図３に示すように、金属円板ｐは、中心部付近が下向きに凹む弾性変形を生じ、球面体１２との間で半径ｒ（ｍｍ）の平面視が円形の接触面ｓを生じると共に、その周辺では垂直方向に沿った撓みδ（ｍｍ）が生じる。係る撓みδは、図３の態様から幾何学的に求められ、近似的に数式１で算出される。
尚、上記接触面ｓの平均接触面圧Ｑ（Ｎ／ｍｍ２）を精度良く計測し、これに基づいて接触面ｓの面積ｃを算出するため、前記反発係数測定装置１では、ヘッドＨのフェース面ｆに感圧センサ１４を付着させている。
【００１８】
（数１）       δ＝（ａ／Ｒ）ｒ
【００１９】
また、金属円板ｐのポアソン比をν、ヤング率をＥ（Ｎ／ｍｍ２）とすると、接触面ｓの半径ｒが小さい場合、撓みδは、数式２で表すことができる。
ポアソン比νの値は、ほとんどの金属で０．３であり、πを３．１４で近似すると、数式２は、数式３で近似化することができる。
更に、数式１および数式３から数量的な測定が困難な撓みδを消去すると、接触面ｓの半径ｒを表す数式４が得られる。係る数式４は、荷重Ｐが同じ値で且つ鋼球（球面体）１２の半径Ｒが同じである場合、金属円板ｐの半径ａが大きくなるに連れ、即ちフェース面ｆが大きないわゆるデカヘッドほど、反発係数ｅが大きくなる（換言すれば、接触面ｓの半径ｒが大きい）ことと符合する。
【００２０】
（数２）       δ＝３（１＋ν）Ｐａ２／４πＥｔ３
（数３）       δ＝０．３１０・Ｐａ２Ｒ／Ｅｔ３
（数４）       ｒ＝０．３１０・ＰａＲ／Ｅｔ３
【００２１】
測定精度を高めるには、前記接触面ｓの半径ｒを大きくすることが有利である。しかしながら、金属円板ｐのフェース面ｆを破壊しないことが前提であるため、球面体１２の半径Ｒやこれに加える荷重Ｐの適正値について、十分に考慮することが必要である。更に、前記接触面ｓにおける接触面圧Ｑ（Ｎ／ｍｍ２）の大きさも考慮して、適正な感圧センサ１４を選定することも必要である。
前記金属円板ｐの中心部において、半径ｒの接触面ｓの範囲内に荷重Ｐが均一に分散されると、当該金属円板ｐに生じる最大応力σ（Ｎ／ｍｍ２）は、数式５により表される。
また、ポアソン比νを０．３とし、接触面ｓの半径ｒが金属円板ｐの半径ａよりも著しく小さい（ｒ≪ａ）とすると、数式５は簡略化されて数式６となる。
更に、接触面ｓを半径ｒの円形とすると、平均接触面圧Ｑ（Ｎ／ｍｍ２）は、数式７で表される。
【００２２】
（数５） 
σ＝［３（１＋ν）Ｐ／２πｔ２］・［１ｎ（ａ／ｒ）＋（ｒ２／４ａ２）］
（数６）        σ＝［０．６２１・Ｐ／ｔ２］・［１ｎ（ａ／ｒ）］
（数７）        Ｑ＝Ｐ／πｒ２
【００２３】
従って、前記反発係数測定装置１において、ポンチ１０と共に下降してフェース面ｆに押し付けられる球面体１２に伴う荷重Ｐを、前記ロードセル６により計測すると共に、平均接触面圧Ｑを前記感圧センサ１４により計測し且つこれを解析することによって、接触面ｓの半径ｒおよび面積ｃを算出することができる。係る算出動作は、前記パソコン１７の本体１８に予め格納されたソフトウェアにて自動的に行われる。
そして、算出された接触面ｓの半径ｒまたは面積ｃを入力し、図４中の破線および二点鎖線の矢印で示すように、予め上記本体１８に記録された上記半径ｒまたはこれにより算出される接触面積ｃ−反発係数ｅ（ＣＤＲ）の校正曲線Ｌと照合することで、前記金属板ｐをフェース面ｆとするドライバーなどのゴルフクラブヘッドＨの反発係数ｅを特定することができる。
尚、図４中の一点鎖線で囲った校正曲線Ｌの内側に位置する多数の白丸（○）は、前記金属板ｐと同種の素材からなるフェース面ｆを有する各種銘柄のドライバーについて、個別の接触面積ｃ−反発係数ｅの交点をプロットしたものである。
【００２４】
ここで、前記反発係数測定装置１を用い、表１に示すように、半径ａ：３０ｍｍで２種類の厚みｔの金属円板ｐを複数個用意し、鋼製で半径Ｒが３種類の球面体１２を、荷重Ｐを３段階に分けて各金属円板ｐごとに押し付けた。そして、球面体１２と金属円板ｐとの間に形成される接触面ｓの半径ｒ、金属円板ｐに生じる最大応力σ、および平均接触面圧Ｑを測定し、表１に示した。尚、金属円板ｐは、β型Ｔｉ合金からなり、そのヤング率Ｅは１１７６００Ｎ／ｍｍ２である。
【００２５】
【表１】
2005296387.tif 000003
【００２６】
表１によれば、何れの場合でも接触面圧Ｑの値は、前記チタン合金の塑性変形抵抗値よりも小さい値であったため、塑性変形に伴う撓みの誤差は含まれていない。また、最大応力σは、前記チタン合金の降伏点未満であることも判明した。
そして、本発明の前記反発係数測定装置１を用いる際の適正な測定条件は、接触面（円）ｓの半径ｒが精度良く計測できる程度に大きく、且つ最大応力σがドライバーなどのゴルフクラブヘッドＨを破損しない程度に小さいことが望ましい。係る観点から、適正な測定条件は、球面体１２の半径Ｒが約３００ｍｍで、且つ荷重Ｐが約３９２０Ｎ程度が望ましい。
【００２７】
次に、球面体１２の半径Ｒ：３００ｍｍで、且つ荷重Ｐ：３９２０Ｎとして、図５の垂直断面で示す銘柄イ〜トのドライバーＤに対し、前記反発係数測定装置１を用いて接触面（円）ｓの半径ｒを測定した。係る半径ｒを数式８に挿入して反発係数ｅ１を算出した。尚、数式８は、反発係数ｅ１が０．７〜０．９の範囲で適用される。
また、上記ドライバーＤに対し、前述したエアガンを用いてゴルフボールを衝突させる方法により、反発係数ｅ２を測定した。これらを表２に示す。
【００２８】
（数８）        ｅ１＝（０．１５・ｒ）＋０．７７３
【００２９】
尚、ドライバーＤは、図５に示すように、β型Ｔｉ合金板からなフェース面ｆ側の部分とＴｉ−６wt％Ａｌ−４wt％Ｖからなりホーゼルｈｚを一体に有する曲げ加工されたバックフェースｂｆ側の部分とを溶接ｗにて接合したものである。
【００３０】
【表２】
2005296387.tif 000004
【００３１】
表２によれば、接触面（円）ｓの半径ｒが銘柄イから銘柄トに向かって大きくなるに対応して、反発係数ｅ１，ｅ２も比例的に増大した。この結果、前記反発係数測定装置１の有意性、および従来の測定方法に対する優位性が確認された。
【００３２】
本発明の反発係数測定装置は、前述した形態に限定されるものではない。
例えば、測定対象となるゴルフクラブヘッドは、前記チタン合金に限らず、フェース面が弾性変形可能であれば、ステンレス鋼、アルミ合金、硬質樹脂、金属−樹脂系の複合材、あるいは、樹脂−無機質補強材系の複合材などからなるものも含まれる。
また、荷重負荷枠２のベース３の底面の四隅には、キャスタを取り付けても良く、これによって前記反発係数測定装置１の運搬も容易となる。
更に、球面体と共に昇降するポンチの昇降手段は、前記油圧シリンダのような流体シリンダに限らず、例えばラット・ピニオンなどの機械式のものでも良い。
加えて、前記計算手段は、パソコンのようなコンピュータに限らず、同様な機能を有する携帯式の端末機や制御機器などを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の反発係数測定装置を示す概略図。
【図２】上記反発係数測定装置の測定原理を示す概略図。
【図３】図３に続く上記測定原理を示す概略図。
【図４】本発明の反発係数測定方法と装置とに用いる校正曲線を示す概略図。
【図５】上記反発係数測定装置により測定したドライバーの垂直断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１……反発係数測定装置
２……荷重負荷枠
３……ベース
４……上部盤
５……ポスト
６……ロードセル
７……把持器
１０…ポンチ
１２…球面体
１４…感圧センサ
１７…パソコン（コンピュータ／計算手段）
Ｈ……ゴルフクラブヘッド
ｆ……フェース面
ｂｆ…バックフェース
Ｐ……荷重
Ｑ……平均接触面圧（接触面圧）
ｃ……接触面積
Ｌ……校正曲線
ｅ……反発係数
【図１】
2005296387.tif 000005
【図２】
2005296387.tif 000006
【図３】
2005296387.tif 000007
【図４】
2005296387.tif 000008
【図５】
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