(57)【要約】本発明は、特にスポーツ・フィールドの表面の、堅さおよび減衰の値を決定するための方法に関する。本発明はさらに、上述の方法を実施するためのデバイスに関する。本発明の目的は、信頼性の高い測定結果を迅速かつ効果的な方式で提供する、人工の芝生の堅さおよび減衰の値を決定するための方法およびデバイスを提供することである。このデバイスは使用しやすく、移送が容易である。上述の目的を達成するために、本発明による方法は、ブロックを当該表面上に配置し、前記ブロックが、電子的に制御された励振器を用いて調節可能な周波数間隔で、力センサによって第１の信号として感知される力で打撃され、その後、ブロックの加速度が、加速度センサを用いて第２の信号として決定され、その後、周波数依存伝達関数が上述の信号を使用して決定され、その関数から、当該表面の周波数に依存する堅さおよび減衰挙動がそれに続いて決定されることを特徴とする。
2004526139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にスポーツ・フィールドの表面の堅さおよび減衰の値を決定するための方法であって、ブロックを当該表面上に配置し、前記ブロックが、電子制御された励振器を用いて調節可能な周波数間隔で、力センサによって第１の信号として感知される力で打撃され、その後、ブロックの加速度が、加速度センサを用いて第２の信号として決定され、その後、周波数依存伝達関数が上述の信号を使用して決定され、その関数から、当該表面の堅さおよび減衰挙動がそれに続いて決定されることを特徴とする方法。
【請求項２】
ブロックを、多数の第１の入力信号によって特定の周波数間隔で打撃し、それに関連するブロックの第２の出力信号を感知し、このようにして各周波数に対する特定の伝達関数を決定し、その後、ピークの形の固有周波数を堅さの測定値として決定し、固有周波数のピークの幅を減衰値の測定値として使用することによって、堅さおよび減衰の値が決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
互いに対してばねのようにして振動する２つのマスを備える励振器が、その堅さおよび減衰の値が決定される表面上に配置することができるブロックに中間部分を介して支持されたフレーム内で弱いばねを用いて懸架され、前記励振器が、移動するマスの妨げられない運動がブロックに垂直な方向にのみ可能であるようにしてフレーム内でガイドされ、下側の励振器のマスが細長い棒を介して中間部分と協働し、細長い棒上のマスを変えるための手段が存在し、中間部分が力センサおよびガイドを介してブロックと接続されることを特徴とする前記両請求項のいずれか１項による方法を実施するためのデバイス。
【請求項４】
励振器ハウジングが、３本の第１の平行ロッド・ガイドを介してフレームと接続され、前記ハウジングが、前記第１のロッドに垂直な平面内に延びる別の２本の平行ロッドを用いてフレームとさらに結合されることを特徴とする請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
伸縮ばねが励振器ハウジングに接続され、前記ばねの引張力が、締付ねじによって嵌合されたケーブルを用いて増加または減少されることを特徴とする請求項３または４に記載のデバイス。
【請求項６】
励振器およびブロックの両方のマスが、追加の荷重おもりを用いて変動させることができることを特徴とする請求項３、４または５に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にスポーツ・フィールドの表面の堅さおよび減衰の値を決定するための方法に関する。本発明はさらに、上述の方法を実施するためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
天然芝の代替として人工芝を使用することは、すでに何年もの間、多くの注目を受けている。人工の芝生は、通常、タフティングまたはその他の方法によってキャリア材料のマットに固定された、様々な種類の合成材料の繊維からなる。
【０００３】
このような人工の芝生は、天然芝の特性とは異なるいくつかの特性を有する。芝生と運動者の足の間の摩擦の関係では、芝生の堅さおよび減衰などの摩擦や特性によって生じる焦げがある。
【０００４】
サッカー・フィールドなどの用途も考慮されつつあるこの種の人工芝の特性および挙動の知識を得ることは、現在ますます重要になっている。また、芝生上である期間競技が行われた後、芝生の特性が変化する可能性もある。
【０００５】
人工の芝生を特に他の使用にも適するようにするために、いくつかの関連する特性をさらに改善すべきである。その第一歩は、プレーヤーの足およびプレーヤー自身を最適に守る一方、ボールの跳ね返り特性が天然芝の特性に可能な限り類似している、安全な人工の芝生を得ることである。プレーヤーの転倒およびボールの跳ね返りに対して重要な役割を演じる特性の中に、芝生の堅さおよび減衰の特性がある。人工の芝生の堅さおよび減衰の特性を測定するために、多くの測定デバイスおよび方法が提案されており、したがってこれらの特性のより深い識見が必要である。しかし、実用上、これらのデバイスを用いて得られた結果およびこれらの使用の容易さは、不十分である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、信頼性の高い測定結果を迅速かつ効果的な方式で提供する、人工の芝生の堅さおよび減衰の値を決定するための方法およびデバイスを提供することである。このデバイスは、さらに、使用しやすく、移送が容易である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明による方法は、当該表面上にブロックを配置し、そのブロックが、電子的に制御された励振器を用いて調節可能な周波数間隔で、力センサによって第１の信号として感知される力で打撃され、その後、ブロックの加速度が、加速度センサを用いて第２の信号として決定され、その後、周波数依存伝達関数が上述の信号を使用して決定され、その関数から、当該表面の周波数に依存する堅さおよび減衰挙動がそれに続いて決定されることを特徴とする。
【０００８】
本発明による方法を使用するとき、当該人工の芝生の堅さの値ならびに減衰の値を、人工の芝生上にブロックを配置することによって伝達関数を用いて極めて迅速に得ることができる。
【０００９】
様々な位置での人工の芝生の堅さおよび減衰の値は、表面上をブロックを移動させることによって極めて迅速に得ることができる。さらに、様々なタイプの人工芝上にブロックを配置することによって、前記様々なタイプの人工芝の堅さおよび減衰の基準値を得ることが可能である。
【００１０】
本発明による別の有利な実施態様によると、ブロックを、多数の第１の入力信号によって特定の周波数間隔で打撃し、それに関連するブロックの第２の出力信号を感知し、このようにして各周波数に対する特定の伝達関数を決定し、その後、ピークの形の固有周波数を堅さの測定値として決定し、固有周波数のピークの幅を減衰値の測定値として使用することによって、堅さおよび減衰の値が決定される。本発明による方法では、ブロックは、調節される周波数間隔にわたってノイズまたはスイープ信号からなる入力信号によって打撃される。この結果、その振幅および周波数がシフトされるいくつかの出力信号が得られることが明らかになった。同じ周波数を有する入力信号と出力信号振幅が、互いに割られる。このようにして得られる振幅比が、続いて各周波数に特有の線図にプロットされ、この線図から、ある周波数、いわゆる固有周波数で振幅比のピークが生じることが直ちに明らかになる。このピークの高さが、測定される芝生の堅さの測定値であり、一方、ピークの幅が、測定される芝生の減衰の測定値であることが明らかになった。このように、特定のフィールドまたは特定のタイプの人工芝の堅さおよび減衰の程度の迅速な結果を得ることはかなり簡単である。
【００１１】
本発明はさらに上記に記載の方法を実施するためのデバイスに関する。本デバイスにおいては、互いに対してばねのように振動する２つのマスを備える励振器が、堅さおよび減衰の値が決定される表面上に配置されるブロックに中間部分を介して支持されているフレーム内で、弱いばねを用いて懸架されている。励振器は、移動するマスの妨げられない運動がブロックに垂直な方向にのみ可能であるようにしてフレーム内でガイドされる。本デバイスは、下側の励振器のマスが細長い棒を介して中間部分と協働し、さらに、細長い棒上のマスを変えるための手段を備え、その中間部分は力センサおよびガイドを介してブロックと接続される。
【００１２】
本発明によるデバイスの別の有利な実施態様によると、励振器ハウジングが、３本の第１の平行ロッド・ガイドを介してフレームと接続され、前記ハウジングが、前記第１の平行ロッドに垂直な平面内に延びる別の２本の平行ロッドを用いてフレームとさらに結合される。このようにして、ハウジングをフレーム内に信頼性高くガイドし、それと同時に傾斜に対して固定することが得られる。
【００１３】
デバイスの測定範囲を変えることができるように、励振器およびブロックの両方のマスを追加の荷重おもりを用いて変えることができる。
【００１４】
励振器ハウジングが前述のブロックを打撃する力を増加させるために、追加のマスをハウジングの最上部に配置することができる。励振器ハウジングを中立位置に再び配置するために、ハウジングは、ケーブル構造を用いて追加的に引張ることができる伸縮ばねと接続されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図面を参照にして、本発明をより詳細に説明する。
【００１６】
図１で、参照番号１は、励振器ハウジングを示す。このハウジングの中に、ばねによって分離された２つの振動するマスからなる公知の励振器が存在する。この励振器は、電圧を印加することによって駆動させることができる。励振器ハウジング１は、ガイド２を介して励振器ハウジングを包囲するフレーム３と接続されている。励振器ハウジング１は、実際には３つのガイド２によってガイドされている。前側にある２つのガイドのみが概略図に示されており、第３のガイドはハウジング１の後側に存在する。ハウジング１は、２つの弾性接続部（図示せず）によってフレーム３にさらに接続されている。弾性接続部はガイド２の方向に垂直に延びる平面内にある。上記に述べたガイドは、すべてかなり可撓性であり、それによってフレーム３内の励振器ハウジング１の全体の懸架は緩く、したがって、励振器の振動は、少量がフレーム３に伝達されるのみである。フレーム３は、力センサ４およびそれに付随するガイド５を介してブロック６と接続される。このブロックは、実用的な実施形態では、ブロック７と接続される。励振器ハウジング１は、プローブ８を介してフレーム３の一部と協働する。励振器ハウジング１への荷重は、ケーブル１０を介して調節ねじ１１と接続された伸縮ばね９を用いて制御される。調節ねじ１１を用いて、伸縮ばね９の引張力およびしたがって、励振器ハウジング１への荷重を変動させることができる。
【００１７】
上記で説明した概略的に図示されたデバイスの実用的な実施形態を、図２ａ、２ｂおよび２ｃにさらに概略的に示す。これらの図面で、図１で示した部品に対応する部品は、同じ番号によって示されており、したがって、これらの部品をさらに説明する必要はない。しかし、励振器ハウジング１への荷重は、荷重おもり１３を用いて変動させることができる一方、ブロック７上に載せられている荷重おもり１４を用いて同じことを行うことができることに留意されたい。図３は、前の図面と同じデバイスを示している。相違は、デバイスが、デバイスを囲む移送ハウジング２０内に収容されていることである。
【００１８】
完全にわかりやすくするために、図２ａ、２ｂ、２ｃに示すデバイスを、互いに垂直な３つの図で図４ａ、４ｂ、４ｃに再び示す。フレーム３はデバイスからはずされている。
【００１９】
デバイスの動作は、以下の通りである。第１の位置では、ブロック７を備えるデバイスが、測定される表面、たとえば人工芝で覆われたスポーツ・フィールド上に配置される。その後、ハウジング１内に存在する励振器が、特定の周波数および強度を有する電圧によって駆動される。これによって、励振器が振動し、この振動がプローブ８を介して中間部分６へ、次に中間部分６を介してブロック７へ送信される。結果として生じるブロック７および中間部分６の振動を加速度センサが特定の周波数と振幅を有する出力信号として測定する。この周波数と振幅は、励振器１からプルーブ８を介してハウジングへ送信された入力信号とはわずかに異なるように見える。励振器１を異なる周波数を有するいくつかの電圧で動作させることによって、加速度センサ１５を介して異なる出力信号が得られる。入力信号と出力信号の振幅は、ここで各周波数に対して互いに割られて、それによって、周波数ごとの比が得られる。これらの周波数比（伝達関数）Ｈeを、図の縦軸上にプロットし、それに関連する周波数を横軸上にプロットする。一例を図５に示す。
【００２０】
ピーク値、いわゆる固有周波数Ｈeが、特定の周波数、この場合Ｈeで起こることが明らかになった。また、このピークＨeの高さは、測定される芝生の堅さの測定値であることが明らかになった。さらに、固有周波数Ｈeの周りのピークの幅が、芝生の減衰の値の測定値であることが明らかになった。この驚くべき簡単な方法で、芝生の堅さの値および減衰の値の両測定値が得られ、これらを用いて、芝生が特定のゲームに望ましい特性を有するかどうかを判定することができる。そうでない場合、異なるタイプの人工芝を見つけるか、または測定された人工芝を張り替えるかのいずれかをしなければならない。
【００２１】
上記で説明した測定デバイスは、ロバストなサイズのものであり、移送ケース（図３参照）を用いて容易に移送できる。さらに、その寸法は、操作を簡単にする。デバイスは、励振器およびコンタクト・ボックス７にそれぞれ、荷重おもり１３および／または１４を追加することによって様々な測定範囲に適するようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】表面の堅さおよび減衰の値を測定するためのデバイスの概略図である。
【図２ａ】図１による測定デバイスの実用的な実施形態での透視図である。
【図２ｂ】図１による測定デバイスの実用的な実施形態での透視図である。
【図２ｃ】図１による測定デバイスの実用的な実施形態での透視図である。
【図３】移送ケース内に存在する、図２のデバイスを示す図である。
【図４ａ】励振器が懸架されているフレームの一部が取り除かれた、図１および図２によるデバイスの正面図である。
【図４ｂ】励振器が懸架されているフレームの一部が取り除かれた、図１および図２によるデバイスの側面図である。
【図４ｃ】励振器が懸架されているフレームの一部が取り除かれた、図１および図２によるデバイスの平面図である。
【図５】第１の入力信号と第２の出力信号の間の伝達関数を示す図である。
【国際公開パンフレット】
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2004526139.tif 000004
2004526139.tif 000005
2004526139.tif 000006
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2004526139.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月9日(2003.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
堅さおよび減衰の値が決定される表面上に配置することができるブロックと、
調節可能な周波数間隔の入力信号で前記ブロックを打撃するための励振器と、
前記入力信号の結果生じる出力信号を感知し、前記結果として生じる出力信号に基づいて前記表面の堅さおよび減衰の値を決定するためのセンサ手段とを備える、特にスポーツ・フィールド用の表面の堅さおよび減衰の値を決定するためのデバイスであって、
前記励振器が、互いに対してばねのようにして振動する２つのマスを備え、前記ブロックに中間部分を介して支持されたフレーム内で弱いばねを用いて懸架され、前記励振器が、移動するマスの妨げられない運動がブロックに垂直な方向にのみ可能であるようにしてフレーム内でガイドされ、下側の励振器のマスが細長い棒を介して中間部分と協働し、細長い棒上のマスを変えるための手段が存在し、中間部分が力センサおよびガイドを介してブロックと接続されることを特徴とする、デバイス。
【請求項２】
励振器ハウジングが、３本の第１の平行ロッド・ガイドを介してフレームと接続され、前記ハウジングが、前記第１のロッドに垂直な平面内に延びる別の２本の平行ロッドを用いてフレームとさらに結合されることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
伸縮ばねが励振器ハウジングに接続され、前記ばねの引張力が、締付ねじによって嵌合されたケーブルを用いて増加または減少されることを特徴とする請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
励振器およびブロックの両方のマスが、追加の荷重おもりを用いて変動させることができることを特徴とする請求項１、２または３に記載のデバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
デバイスの動作は、以下の通りである。第１の位置では、ブロック７を備えるデバイスが、測定される表面、たとえば人工芝で覆われたスポーツ・フィールド上に配置される。その後、ハウジング１内に存在する励振器が、特定の周波数および強度を有する電圧によって駆動される。これによって、励振器が振動し、この振動がプローブ８を介して中間部分６へ、次に中間部分６を介してブロック７へ送信される。結果として生じるブロック７および中間部分６の振動を加速度センサが特定の周波数と振幅を有する出力信号として測定する。この周波数と振幅は、励振器１からプルーブ８を介してハウジングへ送信された入力信号とはわずかに異なるように見える。励振器１を異なる周波数を有するいくつかの電圧で動作させることによって、加速度センサ１５を介して異なる出力信号が得られる。入力信号と出力信号の振幅は、ここで各周波数に対して互いに割られて、それによって、周波数ごとの比が得られる。これらの振幅比（伝達関数）Ｈeを、図の縦軸上にプロットし、それに関連する周波数を横軸上にプロットする。一例を図５に示す。




【国際調査報告】
2004526139.tif 000017
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2004526139.tif 000019