(57)【要約】【課題】  シミュレーションにより、ゴルフクラブヘッドの構造を変更した場合の打音の変化を予測し、打音が良好なゴルフクラブヘッドを効率良く設計することができるゴルフクラブの設計システムおよびゴルフクラブの設計方法を提供する。【解決手段】  ゴルフクラブの設計システムは、ゴルフクラブヘッドの数値解析可能なゴルフクラブヘッド解析モデルを作成し、ゴルフクラブヘッドから所定の距離離れた応答点に相当する位置に数値解析可能な数値解析モデルを作成する解析モデル作成部と、ゴルフクラブヘッド解析モデルのフェース面に加振力を仮想的に加えて数値解析モデルの周波数応答関数を求め、周波数応答関数とゴルフボール打撃時にゴルフクラブヘッドに加わる加振力とを用いて数値解析モデルにおけるゴルフボール打撃時の音圧の時間波形データを求める解析部と、この音圧の時間波形データを用いてゴルフボール打撃時の打音を評価する評価部とを有する。【選択図】図１
2012055636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴルフクラブヘッドについて数値解析可能なゴルフクラブヘッド解析モデルを作成するとともに、前記ゴルフクラブヘッドから所定の距離離れた応答点に相当する位置に数値解析可能な数値解析モデルを作成する解析モデル作成部と、
前記ゴルフクラブヘッド解析モデルのフェース面に所定の加振力を仮想的に加えて前記応答点の数値解析モデルの周波数応答関数を求めるとともに、前記周波数応答関数とゴルフボール打撃時に前記ゴルフクラブヘッドに加わる加振力とを用いて、前記応答点の数値解析モデルにおける前記ゴルフボール打撃時の音圧の時間波形データを求める解析部と、
前記音圧の時間波形データを用いて、前記ゴルフボール打撃時の打音を評価する評価部とを有することを特徴とするゴルフクラブの設計システム。
【請求項２】
前記応答点は、前記ゴルフボールを打撃するゴルファの耳の高さに相当する位置である請求項１に記載のゴルフクラブの設計システム。
【請求項３】
前記評価部は、前記ゴルフボール打撃時の打音の大きさを表す音圧パラメータと、前記打音の減衰の度合を表す残響パラメータと、前記打音の周波数特性を表す高低パラメータとを評価パラメータとして算出する請求項１または２に記載のゴルフクラブの設計システム。
【請求項４】
ゴルフクラブヘッドについて数値解析可能なゴルフクラブヘッド解析モデルを作成し、前記ゴルフクラブヘッドから所定の距離離れた応答点に相当する位置に数値解析可能な数値解析モデルを作成する工程と、
前記ゴルフクラブヘッド解析モデルのフェース面に所定の加振力を仮想的に加えて前記応答点の数値解析モデルの周波数応答関数を求める工程と、
前記周波数応答関数とゴルフボール打撃時に前記ゴルフクラブヘッドに加わる加振力とを用いて、前記応答点の数値解析モデルにおける前記ゴルフボール打撃時の音圧の時間波形データを求める工程と、
前記音圧の時間波形データを用いて、前記ゴルフボール打撃時の打音を評価する工程とを有することを特徴とするゴルフクラブの設計方法。
【請求項５】
前記応答点は、前記ゴルフボールを打撃するゴルファの耳の高さに相当する位置である請求項４に記載のゴルフクラブの設計方法。
【請求項６】
前記打音を評価する工程は、前記ゴルフボール打撃時の打音の大きさを表す音圧パラメータと、前記打音の減衰の度合を表す残響パラメータと、前記打音の周波数特性を表す高低パラメータとを評価パラメータとして算出する請求項４または５に記載のゴルフクラブの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シミュレーションにより得られたゴルフクラブヘッドの打音を用いるゴルフクラブの設計システムおよびゴルフクラブの設計方法に関し、特に、シミュレーションにより、ゴルフクラブヘッドの構造を変更した場合の打音の変化を予測するゴルフクラブの設計システムおよびゴルフクラブの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ゴルフボールをより遠くに飛ばすことのできるゴルフクラブヘッド、スイートスポットが大きく安定したゴルフクラブヘッドが種々提供されている。このようなゴルフクラブヘッドは、例えば、フェース部、ソール部、クラウン部等の構造を変えている。このことから、フェース面、すなわち、打撃面への打撃の際に発生する打音がそれぞれ大きく異なる。このため、実際にはゴルフボールを遠くに飛ばすことができるにもかかわらず、打音自体が鈍い音を発して、飛距離の出ないゴルフクラブとしての印象をゴルファに与えたり、不快なイメージを与える場合も多い。このような背景から、ゴルフクラブによるゴルフボールの打撃時の打音を調整することが望まれている。
ゴルフボールの打撃時の打音を調整するためには、ゴルフクラブの打音のもつ特徴がどのようになるか調整すればよいかの指針が必要である。
【０００３】
ところで、望まれた打音を発するゴルフクラブヘッドを製造するためには、ゴルフクラブヘッドを実際に設計し、試作した後に、試打を行い、打音を確かめる必要がある。望まれた打音が得られるまで、設計、試作のサイクルを繰り返し行う。しかしながら、このようなゴルフクラブヘッドの設計方法は、効率が悪く、開発期間および開発コストが増大する傾向がある。そこで、打音に優れたゴルフクラブヘッドを効率良く製造するためのゴルフクラブの設計方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
特許文献１においては、先ずゴルフクラブヘッドの一次設計が行われる（ステップＳ１）。そして、一次設計されたゴルフクラブヘッドをコンピュータで、解析アプリケーションソフトを用いてモード解析を行う（ステップＳ２）。これにより、ゴルフクラブヘッドを実際に試作する前に、ゴルフクラブヘッドについて振動特性を把握することができる（［００２１］）。
次に、一次設計されたヘッドを実際に試作し、その打球音を採取、評価する（ステップＳ３〜Ｓ５）。
ゴルフクラブヘッドの打球音の測定は、試作されたゴルフクラブヘッドにシャフトを装着してゴルフクラブを試作し、このゴルフクラブを用いて、実際のゴルフボールを打撃する打撃テストを行う。そして、打撃時の音をマイクロフォンにて採取する（［００２３］）。なお、マイクロフォンは、アドレスしたゴルファの耳の高さでかつゴルフボールと耳との間の水平距離を、ゴルフボールからテストゴルファと反対側に隔てた位置に設置される（［００２７］）。
打球音の評価（ステップＳ５）は、例えば、記録した打球音を、アンプを介してヘッドフォン又はスピーカにて再生し、これを評価者の耳で聞いて行う。評価の基準としては、「音の高さ」、「残響長さ」、「音の強さ」、「好み」等である（［００３２］）。
【０００５】
一次設計されたゴルフクラブヘッドの打球音の評価結果において、好ましくないこと等が判明した場合（ステップＳ６でＮ）、この打球音と振動特性とに基づいて、打球音を向上させる改良点を特定する（ステップＳ７）。改良点を特定するためには、先ず打球音から改善したい音の周波数帯を特定し、この音の発生要因となる部位をモード解析により得られた振動特性から推定する（［００３１］）。
そして、ヘッド改良点を特定して、この改良点を適用してゴルフクラブヘッドの二次設計が行われる（ステップＳ８）。二次設計されたゴルフクラブヘッドを試作する前に、この二次設計のゴルフクラブヘッドについて、コンピュータ上でモード解析を行い振動特性を取得する処理が行われる（ステップＳ９）。
改善前後の振動特性を比較して打球音の向上効果を確認する（ステップＳ１０）。二次設計のゴルフクラブヘッドにおいて改善効果が認められた場合（ステップＳ１１でＹ）、ステップＳ３に戻り、二次設計のゴルフクラブヘッドの試作、打球音の採取、評価（ステップＳ３〜５）を行う。
【０００６】
そして、二次設計のゴルフクラブヘッドの打球音が満足のゆくものであれば（ステップＳ６でＹ）、二次設計のゴルフクラブヘッドの設計案で打球音が良好なゴルフクラブヘッドを製造することができる。なお、この二次設計のゴルフクラブヘッドでも満足のゆく打球音が得られなかった場合には、再び、上述のステップＳ７以降を繰り返し、三次設計などが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
特許文献１においては、モード解析を行い、ゴルフクラブヘッドについて振動特性を把握し、改善前後の振動特性を比較して打球音の向上効果を確認している。特許文献１においては、打球音が良好なゴルフクラブヘッドを得るためには、ゴルフクラブヘッドを試作する必要があり、更には、打球音を得るために、試打する必要もある。このように、特許文献１においても、効率の改善の程度が低く、開発期間および開発コストを短縮することができないという問題点がある。
【０００９】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、シミュレーションにより、ゴルフクラブヘッドの構造を変更した場合の打音の変化を予測し、打音が良好なゴルフクラブヘッドを効率良く設計することができるゴルフクラブの設計システムおよびゴルフクラブの設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、ゴルフクラブヘッドについて数値解析可能なゴルフクラブヘッド解析モデルを作成するとともに、前記ゴルフクラブヘッドから所定の距離離れた応答点に相当する位置に数値解析可能な数値解析モデルを作成する解析モデル作成部と、前記ゴルフクラブヘッド解析モデルのフェース面に所定の加振力を仮想的に加えて前記応答点の数値解析モデルの周波数応答関数を求めるとともに、前記周波数応答関数とゴルフボール打撃時に前記ゴルフクラブヘッドに加わる加振力とを用いて、前記応答点の数値解析モデルにおける前記ゴルフボール打撃時の音圧の時間波形データを求める解析部と、前記音圧の時間波形データを用いて、前記ゴルフボール打撃時の打音を評価する評価部とを有することを特徴とするゴルフクラブの設計システムを提供するものである。
【００１１】
この場合、前記応答点は、前記ゴルフボールを打撃するゴルファの耳の高さに相当する位置であることが好ましい。
また、前記評価部は、前記ゴルフボール打撃時の打音の大きさを表す音圧パラメータと、前記打音の減衰の度合を表す残響パラメータと、前記打音の周波数特性を表す高低パラメータとを評価パラメータとして算出することが好ましい。
前記解析部は、例えば、前記周波数応答関数を、音場解析を用いて算出する。
【００１２】
また、本発明は、ゴルフクラブヘッドについて数値解析可能なゴルフクラブヘッド解析モデルを作成し、前記ゴルフクラブヘッドから所定の距離離れた応答点に相当する位置に数値解析可能な数値解析モデルを作成する工程と、前記ゴルフクラブヘッド解析モデルのフェース面に所定の加振力を仮想的に加えて前記応答点の数値解析モデルの周波数応答関数を求める工程と、前記周波数応答関数とゴルフボール打撃時に前記ゴルフクラブヘッドに加わる加振力とを用いて、前記応答点の数値解析モデルにおける前記ゴルフボール打撃時の音圧の時間波形データを求める工程と、前記音圧の時間波形データを用いて、前記ゴルフボール打撃時の打音を評価する工程とを有することを特徴とするゴルフクラブの設計方法を提供するものである。
【００１３】
この場合、前記応答点は、前記ゴルフボールを打撃するゴルファの耳の高さに相当する位置であることが好ましい。
また、前記打音を評価する工程は、前記ゴルフボール打撃時の打音の大きさを表す音圧パラメータと、前記打音の減衰の度合を表す残響パラメータと、前記打音の周波数特性を表す高低パラメータとを評価パラメータとして算出することが好ましい。
前記周波数応答関数は、例えば、音場解析を用いて算出される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シミュレーションにより、ゴルフクラブヘッドの構造を変更した場合の打音の変化を予測し、打音が良好なゴルフクラブヘッドを効率良く設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態のゴルフクラブの設計システムを示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態のゴルフクラブの設計方法を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は、本発明の実施形態のゴルフクラブの設計システムに用いられる第１のゴルフクラブヘッドモデルを示す模式的斜視図であり、（ｂ）は、第１のゴルフクラブヘッドモデルの大きさを示す模式的斜視図であり、（ｃ）は、第１のゴルフクラブヘッドモデルの大きさを示す切断面図であり、（ｄ）は、本発明の実施形態のゴルフクラブの設計システムに用いられる第２のゴルフクラブヘッドモデルを示す模式的斜視図である。
【図４】本発明の実施形態のゴルフクラブの設計方法に用いられる解析モデルを示す模式的斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、解析モデルから求められた第１のゴルフクラブヘッドモデルの伝達関数と、図１０（ａ）に示す測定装置で求められた第１のゴルフクラブヘッドモデルの伝達関数を示すグラフである。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、解析モデルから求められた第１のゴルフクラブヘッドモデルの打音を示すグラフであり、（ｃ）、（ｄ）は、図１０（ｂ）に示す測定装置で求められた第１のゴルフクラブヘッドモデルの打音を示すグラフである。
【図７】（ａ）は、図１０（ｂ）に示す測定装置で求められた第１のゴルフクラブヘッドモデルおよび第２のゴルフクラブヘッドモデルの音圧パラメータ、ならびに解析モデルから求められた第１のゴルフクラブヘッドモデルおよび第２のゴルフクラブヘッドモデルの音圧パラメータを示すグラフであり、（ｂ）は、図１０（ｂ）に示す測定装置で求められた第１のゴルフクラブヘッドモデルおよび第２のゴルフクラブヘッドモデルの残響パラメータ、ならびに解析モデルから求められた第１のゴルフクラブヘッドモデルおよび第２のゴルフクラブヘッドモデルの残響パラメータを示すグラフであり、（ｃ）は、図１０（ｂ）に示す測定装置で求められた第１のゴルフクラブヘッドモデルおよび第２のゴルフクラブヘッドモデルの高低パラメータ、ならびに解析モデルから求められた第１のゴルフクラブヘッドモデルおよび第２のゴルフクラブヘッドモデルの高低パラメータを示すグラフである。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、解析モデルから求められた第２のゴルフクラブヘッドモデルの伝達関数と、図１０（ａ）に示す測定装置で求められた第２のゴルフクラブヘッドモデルの伝達関数を示すグラフである。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、解析モデルから求められた第２のゴルフクラブヘッドモデルの打音を示すグラフであり、（ｃ）、（ｄ）は、図１０（ｂ）に示す測定装置で求められた第２のゴルフクラブヘッドモデルの打音を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、各応答点に相当する位置における伝達関数の測定に用いられる測定装置を示す模式図であり、（ｂ）は、各応答点に相当する位置における打音の測定に用いられる測定装置を示す模式図である。
【図１１】加振力の測定に用いられる測定装置を示す模式図である。
【図１２】縦軸に出力値をとり、横軸に時間をとって、加えた加振力の時間波形と、逆算して求めた加振力の時間波形とを示すグラフである。
【図１３】加振力の測定に用いられる落下試験装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のゴルフクラブの設計システムおよびゴルフクラブの設計方法を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態のゴルフクラブの設計システムを示す模式図である。図２は、本発明の実施形態のゴルフクラブの設計方法を示すフローチャートである。
【００１７】
図１に示す実施形態のゴルフクラブの設計システム１０（以下、設計システム１０という）は、シミュレーションにより、ゴルフクラブヘッドの構造を変更した場合の打音の変化を予測し、打音が良好なゴルフクラブヘッドを効率良く設計するものである。この設計システム１０では、ゴルフクラブヘッドの解析モデルを用いて、例えば、ゴルファの耳の位置を応答点として、周波数応答解析を行う。この周波数応答解析結果と、ゴルフクラブヘッドに加える打撃力を用いて、例えば、ゴルファの耳の位置（応答点）における複素スペクトルを求め、この複素スペクトルを逆ＦＦＴ（高速フーリエ変換）することにより、応答点の時間波形を求める。さらに、時間波形を用いて、打音の評価パラメータを算出し、打音を評価することにより、ゴルフクラブの設計を行うものである。なお、時間波形を、ＷＡＶＥファイル等の音声データに変換することにより、ゴルファ、設計者等が聞くことができる、シミュレーションによるゴルファの耳の位置（応答点）での打音を得ることができる。なお、応答点は、１つに限定されるものではなく、複数でもよい。
【００１８】
設計システム１０は、処理装置１２と、操作部１４と、モニタ１６とを有する。操作部１４は、一般的にＰＣに用いられるキーボード、マウス等である。また、モニタ１６は、処理装置１２で算出された各種の解析結果、解析モデル、応答点の時間波形、打音の評価パラメータ等が表示されるものである。モニタ１６には、一般的にパーソナルコンピュータに利用されているものが種々利用可能である。
【００１９】
処理装置１２は、解析モデル作成部２０と、解析部２２と、打音の評価パラメータ算出部２４と、メモリ２６と、ＣＰＵ２８とを備える。ＣＰＵ２８により、解析モデル作成部２０、解析部２２および打音の評価パラメータ算出部２４が制御されるとともに、解析モデル作成部２０、解析部２２および打音の評価パラメータ算出部２４とメモリ２６との間のデータの移動も制御されて、メモリ２６にデータが記憶される。メモリ２６には、ゴルフクラブヘッドモデルの３次元ＣＡＤデータが記憶されている。
【００２０】
解析モデル作成部２０は、３次元ＣＡＤデータで表されたゴルフクラブヘッドモデルを、後述する数値解析（シミュレーション）による音場解析のために、有限要素解析等の数値解析が可能なメッシュデータに変換し、メッシュモデル（ゴルフクラブヘッド解析モデル）を作成するものである。また、ゴルフクラブヘッド以外にも、ゴルフクラブヘッドから所定の距離離れた位置、例えば、ゴルファの耳の位置に設定される応答点に相当する領域を有限要素解析等の数値解析が可能なメッシュデータに変換し、観測用メッシュのメッシュモデル（数値解析モデル）を作成するものである。このゴルフクラブヘッドモデルのメッシュモデルおよび応答点に相当する領域のメッシュモデルにより、後述する数値解析（シミュレーション）に用いられる解析モデルが構成される。これらのメッシュモデルの作成には、有限要素法等の数値解析（シミュレーション）に用いられる公知の方法を用いることができる。
解析モデル作成部２０を、例えば、ソフトウェアで代替させて、ＣＰＵ２８でソフトウェア実効させることもできる。この場合、ソフトウェアとしては、例えば、ＭＳＣ社製のＰａｔｒａｎを用いることができる。
【００２１】
本実施形態では、ゴルフクラブヘッドモデルとしては、例えば、図３（ａ）〜（ｃ）に示す第１のゴルフクラブヘッドモデル３０および図３（ｄ）に示す第２のゴルフクラブヘッドモデル３０ａが用いられる。
図３（ａ）に示す第１のゴルフクラブヘッドモデル３０は、フェース部とソール部とに着目してゴルフクラブヘッドをモデル化したものである。第１のゴルフクラブヘッドモデル３０は、フェース部に相当するフェース部分３２と、ソール部に相当するソール部分３４と、ホーゼル部に相当するホーゼル部分３８とを有する。フェース部分３２の表面３２ａがフェース面に相当する。
第１のゴルフクラブヘッドモデル３０には、フェース部分３２の両側には、それぞれ裏面３２ｂからソール部分３４に達する略三角形状のリブ３６が設けられている。一方のリブ３６にホーゼル部分３８が設けられている。このホーゼル部分３８には、ゴルフクラブシャフトを取り付けるための取付穴３９が形成されている。
第１のゴルフクラブヘッドモデル３０の大きさは、例えば、図３（ｂ）、（ｃ）に示す大きさである。
【００２２】
また、図３（ｄ）に示す第２のゴルフクラブヘッドモデル３０ａは、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０に比して、ソール部分３４に、フェース部分３２の横方向に伸びたリブ３５が２つ設けられている点が異なり、それ以外は構成および大きさが第１のゴルフクラブヘッドモデル３０と同じである。なお、リブ３５は、断面が四角形であり、高さが５．５ｍｍで、幅が３．０ｍｍである。
第１のゴルフクラブヘッドモデル３０および第２のゴルフクラブヘッドモデル３０ａは、いずれも３次元ＣＡＤデータで表されるものであり、メモリ２６に記憶されている。第１のゴルフクラブヘッドモデル３０および第２のゴルフクラブヘッドモデル３０ａは、３次元ＣＡＤデータで表されるものであるため、工作機械を用いて金属材料を加工して容易に実物を作製することができる。
【００２３】
解析部２２は、数値解析（シミュレーション）による音場解析、および数値解析（シミュレーション）による打音の作成を行うものである。音場解析には、仮想的に、ゴルフクラブヘッドモデルのフェース面の中心に、所定の加振力を、例えば、正弦波状に加えて加振したときの周波数応答解析を行うとともに、ゴルフクラブヘッドから離れた位置、例えば、ゴルファの耳の位置に相当する位置に設けた観測用メッシュでの応答を数値解析によって求めるものである。すなわち、観測用メッシュでの周波数応答関数を求める。この音場解析では、ゴルフクラブヘッドの周囲の流体は、例えば、空気とする。ゴルフクラブヘッドの材質としては、例えば、６−４チタン（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）の材料特性の情報を用いる。また、解析する周波数域を２ｋＨｚ〜１０ｋＨｚとして、例えば、３Ｈｚ毎，５０Ｈｚ毎に解析を行う。
なお、ゴルフクラブシャフトは、打音に対する影響が小さいことが知られているため、解析モデルにおいては、ゴルフクラブシャフトの固定条件は特に定めなくてもよい。また、応答点は、１つでも、複数でもよい。
【００２４】
解析部２２は、算出した応答点の伝達関数（周波数応答関数）を、例えば、メモリ２６に記憶させる。
解析部２２においては、仮想的に、ゴルフクラブヘッドモデルのフェース面の中心に加振力のスペクトルを加えた際の、応答点の複素スペクトルを計算する。解析部２２において、この応答点の複素スペクトルに対して逆ＦＦＴをすることにより、数値解析（シミュレーション）による応答点での音圧レベルの時間波形データ、すなわち、音圧波形データを得る。この得られた音圧レベルの時間波形を、例えば、メモリ２６に記憶させる。
【００２５】
ここで、周波数応答関数（伝達関数）は、入力のフーリエスペクトルと出力のフーリエスペクトルとの比で表されるものである。入力のフーリエスペクトルは、フェース面の加振力信号のフーリエスペクトル（複素スペクトル（スペクトルの虚部と実部））のことである。出力のフーリエスペクトルは、応答点、すなわち、観測メッシュにおける音圧信号のフーリエスペクトルのことである。ここで、周波数応答関数をＧとするとき、この周波数応答関数Ｇは、下記数式１により表される。
【００２６】
Ｇ＝Ｘ（ｆ）／Ｆａ（ｆ）    （１）
【００２７】
なお、上記数式１において、Ｆａ（ｆ）は、フェース面の加振力信号の複素フーリエスペクトルであり、Ｘ（ｆ）は、観測メッシュにおける音圧信号の複素フーリエスペクトルである。上述のように、解析部２２で計算された周波数応答関数（伝達関数）と、ゴルフボール打撃時に発生する加振力の加振力信号の複素フーリエスペクトルとを用いることにより、観測メッシュにおける音圧信号の複素フーリエスペクトルを求めることができる。この観測メッシュにおける音圧信号の複素フーリエスペクトルについて、逆ＦＦＴをし、逆フーリエ変換データを得る。これにより、ゴルフボール打撃時に発生する打音の時間波形データを得ることができる。
【００２８】
また、解析部２２においては、打音の時間波形データを、音声ファイルデータ、例えば、ＷＡＶＥファイルに変換し、ゴルファ、設計者等が聞くことが可能な打音を作成することができる。
解析部２２は、上述のように、数値解析（シミュレーション）による音場解析および打音の作成を行うものであり、音場解析ソフトと、ＦＦＴアナライザの機能を兼ね備えるものである。このため、解析部２２は、音場解析ソフトとＦＦＴアナライザで代替することができる。音場解析ソフトには、例えば、日本イーエスアイ株式会社製、ＶＡ  Ｏｎｅ（商品名）を用いることができる。
【００２９】
打音の評価パラメータ算出部２４は、解析部２２で得られた音圧レベルの時間波形データを用いて、例えば、打音の大きさを表す音圧パラメータと、打音の減衰の度合を表す残響パラメータと、打音の周波数特性を表す高低パラメータとを、評価用パラメータとして算出するものである。音圧パラメータ、残響パラメータ、および高低パラメータの算出には、例えば、特開２００８−１３２２６２号公報に開示された方法が用いられる。
【００３０】
音圧パラメータとしては、ＩＳＯ５３２Ｂ規格に規定されるラウドネス（単位；ｓｏｎｅ)を対数表示した、公知のラウドネスレベル（単位；ｐｈｏｎ)の値を用いる。具体的には、打音の評価に用いる音圧波形データ全体（１６３８４個）でＦＦＴによる周波数解析を行なってスペクトル波形を求め、ＩＳＯ５３２Ｂ規格におけるラウドネス曲線を適用することで、音圧波形のラウドネス（単位；ｓｏｎｅ）を求め、このラウドネスを対数表示したラウドネスレベル（単位；ｐｈｏｎ）の値を求める。この求められた音圧パラメータの値は、処理装置１２のメモリ２６に記憶される。
【００３１】
残響パラメータとしては、音圧波形データを、時間軸上で一番最初のサンプルデータ（始点データ）を基準番号とし、この番号から所定のサンプル数、例えば、サンプル数１００で音圧波形が順次区切られたブロック群αを作成する。そして、ブロック群αのブロックＡｋ毎に音圧波形のレベルの二乗和を求め、各ブロック毎にこの二乗和の対数値（以降、ブロック値とする）を求める。そして、ブロック群αの各ブロックから、ブロック値が最大となる最大音圧ブロックを、起点ブロックとして抽出する。そして、この最大音圧ブロックのブロック値から所定値（本実施形態では３０ｄＢ）だけ低い値を終点ブロック値として設定し、起点ブロック以降の複数のブロックにおいて、ブロック値が最初に終点ブロック値以下となる終点ブロックを抽出する。そして、これら起点ブロックと終点ブロックそれぞれの、時間軸上で最前のサンプルデータ間での時間幅を残響パラメータとする。
【００３２】
詳述すると、４４．１ｋＨｚのサンプリング周波数でサンプリングされた音圧波形の信号をｙ（ｉ）（ｉ＝１〜１６３８４の自然数）とすると、下記式２に従ってサンプル数１００毎に区分けしたブロック数Ａｋ毎に、相対音圧レベルの値Ｅ（ｋ）（Ｋは１〜１６２８５）を計算し、例えば、１６２８５個のＥ（ｋ）を求め、この中で最大となるＥ（ｋ）を最大音圧ブロックとして抽出する。処理装置１２では、この求められた残響パラメータの値は、処理装置１２のメモリ２６に記憶される。
【００３３】
【数１】
2012055636.tif 000003
【００３４】
高低パラメータとしては、得られた音圧波形のデータについて、時間軸上で最前部分の所定個数のサンプル（本実施形態では、１５００個）を除いた音圧波形データのうち、最前部分の所定数のデータ（本実施形態では、８１９２データ）について周波数解析を行なって、スペクトル波形を求める。そして、このスペクトル波形のスペクトル値を重み付け係数として用いた、低周波成分を除いた所定の周波数範囲（本実施形態では、１ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）における、振動波形のエネルギー加重平均周波数を高低パラメータとする。この求められた高低パラメータの値は、処理装置１２のメモリ２６に記憶される。
【００３５】
上述のエネルギー加重平均周波数は下記式３に従って求める。式３において、ｆは周波数、Ｌはスペクトル波形における周波数ｆにおけるスペクトル値から求めた、周波数ｆにおける振動波形の音圧レベル（ｄＢ値）であり、式３に従って、低周波成分を除いた所定の周波数範囲（１ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）においてエネルギー加重平均周波数を求める。このようなエネルギー加重平均周波数は、打撃後一定の時間を経た振動波形データを用いて求めるので、パラメータとしての精度、さらには再現性が悪化するといった問題は解消する。また、例えば、周波数が１ｋＨｚ未満の低周波成分を除いた周波数範囲でエネルギー加重平均周波数を求めるので、振動波形について周波数解析を行なった際に発生するＤＣ（直流）成分の影響を除くことができ、パラメータとしての精度、さらには再現性が悪化するといった問題をさらに解消している。
【００３６】
【数２】
2012055636.tif 000004
【００３７】
次に、ゴルフクラブの設計方法について説明する。
本実施形態のゴルフクラブの設計方法においては、まず、３次元ＣＡＤデータで表される第１のゴルフクラブヘッドモデル３０に対して音場解析ができるように、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０の３次元ＣＡＤデータをメモリ２６から解析モデル作成部２０に呼び出し、解析モデル作成部２０で、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０を有限要素解析等の数値解析が可能なメッシュデータに変換し、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０のメッシュモデル（ゴルフクラブヘッド解析モデル）を作成する（ステップＳ１０）。さらに、応答点を含む領域も有限要素解析が可能なメッシュデータに変換し、観測用メッシュのメッシュモデル（数値解析モデル）を作成する（ステップＳ１０）。応答点は、例えば、フェース面を基準として所定の距離をあけて、ゴルファの耳の位置を含む３点設定される。これにより、例えば、図４に示す解析モデル４０が得られ、モニタ１６に表示される。
図４に示す解析モデル４０は、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０のメッシュモデル４２に対して、第１の観測用メッシュのメッシュモデル４４、第２の観測用メッシュのメッシュモデル４６、第３の観測用メッシュのメッシュモデル４８がフェース面を基準として所定の距離をあけて、仮想的に配置されたものである。
【００３８】
また、解析モデル４０において、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０および第２のゴルフクラブヘッドモデル３０ａの材料特性は、下記表１に示す材料特性を有する６−４チタン（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）とし、ゴルフクラブヘッドの周囲の流体は、下記表２に示す特性の空気である。
【００３９】
【表１】
2012055636.tif 000005
【００４０】
【表２】
2012055636.tif 000006
【００４１】
次に、解析部２２で、解析モデル４０に対して音場解析を行い、各応答点に相当するメッシュモデル４４〜４８の周波数応答関数（伝達関数）を算出する（ステップＳ１２）。
なお、周波数応答関数（伝達関数）の算出には、例えば、メッシュモデル４２のフェース面の中心に相当する位置に、加振力を１Ｎ、正弦波状に加えたときのメッシュモデル４４〜４８での周波数応答解析を、解析する周波数域を２ｋＨｚ〜１０ｋＨｚとして、例えば、３Ｈｚ毎に行う。
第１のゴルフクラブヘッドモデル３０の周波数応答解析の結果（周波数応答関数（伝達関数））を図５（ａ）〜（ｃ）に示す。また、図５（ａ）〜（ｃ）には、比較のために、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０を実際に作製し、後述する図１０（ａ）に示す測定装置１００ａを用いて、各応答点に相当する位置における周波数応答関数（伝達関数）を求めた結果も示す。なお、図５（ａ）〜（ｃ）に示すβは数値解析（シミュレーション）によって得られた周波数応答関数（伝達関数）であり、γは実際に作製したものについて、後述する図１０（ａ）に示す測定装置１００ａを用いて得られた周波数応答関数（伝達関数）である。第１のゴルフクラブヘッドモデル３０は、６−４チタン（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）で作製した。
【００４２】
次に、解析モデル４０において、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０のメッシュモデル４２のフェース面の中心位置に加振力のスペクトルを加えたときの各応答点における複素スペクトル（打音スペクトル（スペクトルの虚部と実部））を、解析部２２で計算し、各応答点における複素スペクトルをメモリ２６に記憶させる。
次に、各応答点における複素スペクトルに対して逆ＦＦＴをする。これにより、各応答点における音圧波形データ（音圧レベルの時間波形データ）が得られる（ステップＳ１４）。各応答点における音圧波形データは、シミュレーションにより作成された打音を示すものである。各応答点における音圧波形データをメモリ２６に記憶させる。
【００４３】
第１のゴルフクラブヘッドモデル３０に関して、図６（ａ）に第１の観測用メッシュのメッシュモデル４４の位置のシミュレーションにより作成された打音の時間波形を示し、図６（ｂ）に第２の観測用メッシュのメッシュモデル４６の位置のシミュレーションにより作成された打音の時間波形を示す。また、比較のために、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０に関して、図６（ｃ）に第１の観測用メッシュのメッシュモデル４４と同じ位置で測定した打音の時間波形を示し、図６（ｄ）に第２の観測用メッシュのメッシュモデル４６と同じ位置で測定した打音の時間波形を示す。なお、図６（ｃ）、（ｄ）に示す打音の時間波形は、後述する図１０（ｂ）に示す測定装置１００ｂを用いて測定されたものである。
【００４４】
次に、解析部２２において、各応答点における音圧レベルの時間波形データを、音声データ、例えば、ＷＡＶＥファイルに変換する。そして、各応答点におけるＷＡＶＥファイルをメモリ２６に記憶させる。このように音声データに変換することにより、ゴルファ、設計者等がシミュレーションにより作成された各応答点での打音を聞くことができる。
【００４５】
次に、各応答点における音圧レベルの時間波形をメモリ２６から打音の評価パラメータ算出部２４に呼び出す。次に、各応答点における音圧レベルの時間波形を用いて、打音の評価パラメータ算出部２４で、音圧パラメータ、残響パラメータおよび高低パラメータを算出させる（ステップＳ１６）。音圧パラメータ、残響パラメータおよび高低パラメータの結果をメモリ２６に記憶させる。
図７（ａ）に音圧パラメータの結果を、図７（ｂ）に残響パラメータの結果を、図７（ｃ）に高低パラメータの結果を示す。
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、試作することなく、シミュレーションにより作成した打音を用いて打音を評価することができる。
【００４６】
なお、図７（ａ）〜（ｃ）において、Ｐ１は、第１の観測用メッシュのメッシュモデル４４の位置での結果を示すものであり、Ｐ２は、第２の観測用メッシュのメッシュモデル４６の位置での結果を示すものであり、Ｐ３は、第３の観測用メッシュのメッシュモデル４８の位置での結果を示すものである。なお、図７（ａ）〜（ｃ）には、比較のために、図７（ａ）に第１のゴルフクラブヘッドモデル３０を実際に作製して得られた音圧パラメータの結果を、図７（ｂ）に残響パラメータの結果を、図７（ｃ）に高低パラメータの結果も示す。図７（ａ）〜（ｃ）において、Ｄ１は、第１の観測用メッシュのメッシュモデル４４に相当する位置での結果を示すものであり、Ｄ２は、第２の観測用メッシュのメッシュモデル４６に相当する位置での結果を示すものであり、Ｄ３は、第３の観測用メッシュのメッシュモデル４８に相当する位置での結果を示すものである。図７（ａ）〜（ｃ）に示すＤ１〜Ｄ３は、後述する図１０（ｂ）に示す測定装置１００ｂを用いて得られたものである。
【００４７】
次に、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０に対して、構造を変更した第２のゴルフクラブヘッド３０ａについて、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０と同様にして打音を評価する。
この場合、解析モデル作成部２０にて、第２のゴルフクラブヘッドモデル３０ａをメッシュデータに変換するとともに、応答点についても第１の観測用メッシュ〜第３の観測用メッシュのメッシュモデル４４〜４８を作成して解析モデルを作成する（ステップＳ１０）。次いで、解析部２２で解析モデルに対して音場解析を行い、各応答点に相当するメッシュモデルの周波数応答関数（伝達関数）を算出する（ステップＳ１２）。この結果を図８（ａ）〜（ｃ）に示す。
また、図８（ａ）〜（ｃ）には、比較のために、第２のゴルフクラブヘッドモデル３０ａを実際に作製し、後述する図１０（ａ）に示す測定装置１００ａを用いて、各応答点に相当する位置における周波数応答関数（伝達関数）を求めた結果も示す。なお、図８（ａ）〜（ｃ）に示すβは数値解析（シミュレーション）によって得られた周波数応答関数（伝達関数）であり、γは実際に作製したものについて、後述する図１０（ａ）に示す測定装置１００ａを用いて得られた周波数応答関数（伝達関数）である。第２のゴルフクラブヘッドモデル３０ａは、６−４チタン（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）で作製した。
【００４８】
次に、解析モデル４０において、第２のゴルフクラブヘッドモデル３０ａのメッシュモデルのフェース面の中心位置に加振力のスペクトルを加えたときの各応答点における複素スペクトル（打音スペクトル（スペクトルの虚部と実部））を、解析部２２で計算し、各応答点における複素スペクトルをメモリ２６に記憶させる。
次に、各応答点における複素スペクトルに対して逆ＦＦＴをする。これにより、各応答点における音圧波形データが得られる（ステップＳ１４）。各応答点における音圧波形データをメモリ２６に記憶させる。また、各応答点における音圧波形データを、図９（ａ）、（ｂ）に示す。なお、図９（ａ）に第１の観測用メッシュのメッシュモデル４４の位置のシミュレーションにより作成された打音の時間波形を示し、図９（ｂ）に第２の観測用メッシュのメッシュモデル４６の位置のシミュレーションにより作成された打音の時間波形を示す。また、比較のために、図９（ｃ）に第１の観測用メッシュのメッシュモデル４４と同じ位置で測定した打音の時間波形を示し、図９（ｄ）に第２の観測用メッシュのメッシュモデル４６と同じ位置で測定した打音の時間波形を示す。なお、図９（ｃ）、（ｄ）に示す打音の時間波形は、後述する図１０（ｂ）に示す測定装置１００ｂを用いて測定されたものである。
【００４９】
次に、解析部２２において、各応答点における音圧レベルの時間波形データを、音声データ、例えば、ＷＡＶＥファイルに変換する。そして、各応答点におけるＷＡＶＥファイルをメモリ２６に記憶させる。このように音声データに変換することにより、ゴルファ、設計者等がシミュレーションにより作成された各応答点での打音を聞くことができる。
【００５０】
次に、各応答点における音圧レベルの時間波形データをメモリ２６から打音の評価パラメータ算出部２４に呼び出す。次に、各応答点における音圧レベルの時間波形を用いて、打音の評価パラメータ算出部２４で、音圧パラメータ、残響パラメータおよび高低パラメータを算出させる（ステップＳ１６）。音圧パラメータ、残響パラメータおよび高低パラメータの結果をメモリ２６に記憶させる。
図７（ａ）に音圧パラメータの結果を、図７（ｂ）に残響パラメータの結果を、図７（ｃ）に高低パラメータの結果を示す。図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、第２のゴルフクラブヘッドモデル３０ａにおいても、試作することなく、シミュレーションにより作成した打音を用いて打音を評価することができる。
【００５１】
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０と、第２のゴルフクラブヘッドモデル３０ａとでは、音圧パラメータ、残響パラメータおよび高低パラメータの結果が異なる。この相違は、ソール部分にリブを設けたことによるものである。しかも、リブを設けたことによる各評価パラメータの違いは、試作した第１のゴルフクラブヘッドモデル３０、第２のゴルフクラブヘッドモデル３０ａと比較した場合でも同様の傾向が得られる。
本実施形態のように、打音をシミュレーションで作成した場合でも、ゴルフクラブヘッドの構造の違いに基づく、音圧パラメータ、残響パラメータおよび高低パラメータの変化を再現することができる。このため、ゴルフクラブヘッドを設計する際に、ゴルフクラブヘッドの構成に基づく打音の変化を試作することなく、シミュレーションによって知ることができる。打音に関しては、音が高く、かつ残響が大きい方が好まれることが官能検査からわかっている。このため、構造変更の際に、構造変更前に比して、音が高く、かつ残響が大きくなっているかによって、リブなどの部材の配置の適否を確認することができる。
【００５２】
以下に、各応答点に相当する位置における伝達関数の測定に用いられる測定装置１００ａおよび各応答点に相当する位置における打音の測定に用いられる測定装置１００ｂについて説明する。
図１０（ａ）に示す測定装置１００ａは、第１のマイク１０２ａ〜第３のマイク１０２ｃと、ＦＦＴアナライザ１０４と、ＰＣ１０６と、モニタ１０８と、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０に所定の加振力を加えるインパルスハンマ１２２とを有する。
【００５３】
第１のマイク１０２ａ〜第３のマイク１０２ｃは、インパスルハンマ１２２により第１のゴルフクラブヘッドモデル３０を打撃した際に発生した打音を測定するものであり、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０のフェース部分３２の表面３２ａから所定の間隔をあけて配置されている。第１のマイク１０２ａ〜第３のマイク１０２ｃは、第１の観測用メッシュのメッシュモデル４４、第２の観測用メッシュのメッシュモデル４６、第３の観測用メッシュのメッシュモデル４８に対応する位置に設けられている。第１のマイク１０２ａ〜第３のマイク１０２ｃの打音の出力信号がＦＦＴアナライザ１０４に出力される。
【００５４】
インパルスハンマ１２２は、構造物の固有振動数測定やモーダル解析を行うための力センサを内蔵した加振ハンマである。このインパルスハンマ１２２で、例えば、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０のフェース部分３２の表面３２ａを打撃した場合、内蔵されている力センサから加振力信号がＦＦＴアナライザ１０４に出力される。このインパルスハンマ１２２により、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０に既知の加振力を付与することができる。
【００５５】
ＦＦＴアナライザ１０４は、第１のマイク１０２ａ〜第３のマイク１０２ｃで測定された打音の音圧信号を時系列で取り込み、デジタル信号に変換して、打音の音圧信号の時系列データ（打音の時間波形データ）を得るとともに、インパルスハンマ１２２から出力される加振力信号を時系列で取り込み、デジタル信号に変換して、インパルスハンマ１２２による加振力の時系列データ（時間波形）を得る。
さらに、ＦＦＴアナライザ１０４は、第１のマイク１０２ａ〜第３のマイク１０２ｃによる打音の音圧信号の時系列データ（打音の時間波形データ）、およびインパルスハンマ１２２による加振力の時系列データ（時間波形）に基づいて、周波数応答関数を求める機能を有する。その他、ＦＦＴアナライザ１０４は、一般的なＦＦＴアナライザが備える機能を有する。
ＦＦＴアナライザ１０４に取得された打音の音圧信号の時系列データ、インパルスハンマ１２２による加振力の時系列データ（時間波形）およびＦＦＴアナライザ１０４で求められた周波数応答関数（伝達関数）の結果はＰＣ１０６に出力される。
【００５６】
ＰＣ１０６は、処理装置であって、一般的なパーソナルコンピュータと同様の構成を有するものであり、ＣＰＵ（図示せず）、メモリ（図示せず）を備え、キーボード、マウスなどのコンピュータの入力に用いられる入力部（図示せず）と、入力部からの入力情報およびＣＰＵで情報処理された情報を表示するＬＣＤなどのモニタ１０８とを有する。
測定装置１００ａでは、インパルスハンマ１２２で、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０のフェース部分３２の表面３２ａが打撃された際に生じる打音が第１のマイク１０２ａ〜第３のマイク１０２ｃで測定されて、ＦＦＴアナライザ１０４では、打音の時間波形データが得られるとともに、インパルスハンマ１２２による加振力の時系列データ（時間波形）も得られる。更に、ＦＦＴアナライザ１０４では、これらに基づいて周波数応答関数（伝達関数）ｆが求められる。
【００５７】
図１０（ｂ）に示す測定装置１００ｂは、インパルスハンマ１２２に代えて、筒１１０が設けられている以外は、図１０（ａ）に示す測定装置１００ａと同様の構成である。
筒１１０は、ゴルフボール１１２が通過できる内径を有するものである。この筒１１０は、その開口１１０ａを第１のゴルフクラブヘッドモデル３０に向け、かつ筒１１０の軸線が水平面に対して垂直に設けられている。
この筒１１０の上方の開口１１０ｂからゴルフボール１１２が落下されて、筒１１０の内部を通り、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０のフェース部分３２の表面３２ａに衝突する。このゴルフボール１１２の落下により生じる打音が第１のマイク１０２ａ〜第３のマイク１０２ｃで測定される。
【００５８】
測定装置１００ｂでは、ゴルフボール１１２が落下されて、筒１１０の内部を通り、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０のフェース部分３２の表面３２ａに衝突した際に生じる打音が第１のマイク１０２ａ〜第３のマイク１０２ｃで測定されて、ＦＦＴアナライザ１０４により、打音の時間波形データが得られるとともに、周波数応答関数（伝達関数）ｆが求められる。
【００５９】
また、打音を得るために、解析モデル４０のメッシュモデル４２に加える加振力は、実際の打音に近づけるためには、ゴルファのスイングによって生じる加振力であることが好ましい。さらには、特願２００９−２０４５０５号に示すように、具体的には、以下に示すようにして測定した加振力を利用することもできる。
【００６０】
図１１に示すゴルフクラブヘッド１３０にゴルフボール等によって加えられる加振力を測定する測定装置１２０を用いる。
図１１に示す測定装置１２０は、所定の加振力をゴルフクラブヘッド１３０に加えるインパルスハンマ１２２と、ＦＦＴアナライザ１２４と、加速度センサ１２６と、アンプ１２８と、コンピュータ（以下、ＰＣという）１２９とを有する。
加速度センサ１２６はアンプ１２８を介してＦＦＴアナライザ１２４に接続されており、インパルスハンマ１２２はＦＦＴアナライザ１２４に接続されている。
【００６１】
インパルスハンマ１２２は、上述の測定装置１００ａと同じものであるため、その詳細な説明は省略する。このインパルスハンマ１２２で、例えば、ゴルフクラブヘッド１３０のフェース面１３２を打撃した場合、内蔵されている力センサから加振力信号がＦＦＴアナライザ１２４に出力される。このインパルスハンマ１２２により、ゴルフクラブヘッド１３０に既知の加振力を付与することができる。
【００６２】
加速度センサ１２６は、ゴルフクラブヘッド１３０のフェース面１３２に加振力が印加された場合におけるゴルフクラブヘッド１３０に生じる加速度を測定するものである。
この加速度センサ１２６は、例えば、ゴルフクラブヘッド１３０のホーゼル部１３４の下方に取り付けられる。この加速度センサ１２６が取り付けられる位置を取付位置ｄという。
加速度センサ１２６には、例えば、軽量加速度ピックアップが用いられる。なお、加速度ピックアップは超軽量のものが好ましい。例えば、質量が０．６ｇのものを用いるとよい。これは、質量が大きいとフェース面１３２の振動に対する影響が大きくなるためである。
【００６３】
アンプ１２８は、加速度センサ１２６に接続されている。このアンプ１２８には、加速度センサ１２６で得られた加速度信号が、例えば、電荷の形態で入力される。アンプ１２８は、その電荷の形態で入力された加速度信号を電圧に変換し、増幅してＦＦＴアナライザ１２４に加速度信号として出力する。
【００６４】
ＦＦＴアナライザ１２４は、アンプ１２８から電圧の形態で出力される加速度センサ１２６による加速度信号およびインパルスハンマ１２２から出力される加振力信号を時系列で取り込み、更には後述のように周波数応答関数を求めるものである。
【００６５】
ＦＦＴアナライザ１２４においては、例えば、加速度センサ１２６による加速度信号、およびインパルスハンマ１２２の加振力信号について、それぞれ打撃してから、例えば、２０マイクロ秒のサンプリング周期（０．３５秒／１６３８４）で０．３５秒間（サンプリング時間）取り込む。なお、取り込みの際、サンプリング周波数は４８ｋＨｚであり、取込みデータ数は１６３８４である。
ＦＦＴアナライザ１２４により、加速度センサ１２６による加速度の時系列データ（時間波形）が取得されるとともに、インパルスハンマ１２２による加振力の時系列データ（時間波形）が取得される。
【００６６】
また、ＦＦＴアナライザ１２４は、加速度センサ１２６による加速度の時系列データ（時間波形）、およびインパルスハンマ１２２による加振力の時系列データ（時間波形）についてＦＦＴを行う機能を有する。
さらに、ＦＦＴアナライザ１２４は、加速度センサ１２６による加速度の時系列データ（時間波形）、およびインパルスハンマ１２２による加振力の時系列データ（時間波形）に基づいて、周波数応答関数を求める機能を有する。その他、ＦＦＴアナライザ１２４は、一般的なＦＦＴアナライザが備える機能を有する。
【００６７】
ＦＦＴアナライザ１２４に取得された加速度センサ１２６による加速度の時系列データ（時間波形）およびインパルスハンマ１２２による加振力の時系列データ（時間波形）はＰＣ１２９に出力される。
また、ＦＦＴアナライザ１２４でなされたＦＦＴの結果、および求められた周波数応答関数についてもＰＣ１２９に出力される。
【００６８】
なお、ＦＦＴアナライザ１２４による加速度信号、および加振力信号についてのサンプリング周期は、２０マイクロ秒に限定されるものではなく、要求される振動の測定精度に応じて適宜変更可能である。さらには、ＦＦＴアナライザ１２４による加速度信号、および加振力信号についての取り込み時間（サンプリング時間）も、０．３５秒に限定されるものではなく、ゴルフクラブヘッド１３０の特性、要求される測定精度に応じて適宜変更可能である。
【００６９】
ＰＣ１２９およびモニタ１２９ａは、上述の図１０（ａ）に示す測定装置１００ａのＰＣ１０６とモニタ１０８と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。
ＰＣ１２９は、ＦＦＴアナライザ１２４からの加速度センサ１２６による加速度信号の時系列データ（時間波形）、インパルスハンマ１２２の加振力信号の時系列データ（時間波形）が入力されて、例えば、メモリ、ハードディスク（図示せず）等に記憶されるとともに、モニタ１２９ａに、グラフ、数値等の形態で表示させる機能を有する。
【００７０】
次に、ゴルフクラブヘッド１３０の加振力の測定方法について説明する。ゴルフクラブヘッド１３０の取付位置ｄに、加速度センサ１２６が取り付けられている。
まず、ゴルフクラブヘッド１３０のフェース面１３２の中心点Ｐにインパルスハンマ１２２で打撃する。この打撃時に、インパルスハンマ１２２から加振力信号がＦＦＴアナライザ１２４に出力される。この打撃によりゴルフクラブヘッド１３０に生じた加速度（第１の応答信号）が加速度センサ１２６で測定されて、その加速度の加速度信号がＦＦＴアナライザ１２４にアンプ１２８を介して出力される。
【００７１】
ＦＦＴアナライザ１２４において、加速度センサ１２６による加速度信号、およびインパルスハンマ１２２の加振力信号について、例えば、２０マイクロ秒のサンプリング周期（０．３５秒／１６３８４）で０．３５秒間（サンプリング時間）取り込み、ゴルフクラブヘッドの加速度の時系列データ、およびインパルスハンマ１２２による加振力の時系列データが取得される。
【００７２】
次に、加速度の時系列データおよびインパルスハンマ１２２による加振力の時系列データに基づいて、ＦＦＴアナライザ１２４において中心点Ｐにおける周波数応答関数が計算される。
これらのゴルフクラブヘッドの加速度の時系列データ、およびインパルスハンマ１２２による加振力の時系列データならび周波数応答関数はＰＣ１２９に出力され、ＰＣ１２９のメモリ、ハードディスク等に記憶される。
【００７３】
周波数応答関数は、入力のフーリエスペクトルと出力のフーリエスペクトルとの比で表されるものである。入力のフーリエスペクトルは、インパルスハンマ１２２の加振力信号のフーリエスペクトルのことである。出力のフーリエスペクトルは、ゴルフクラブヘッドの加速度信号のフーリエスペクトルのことである。ここで、周波数応答関数をＨとするとき、この周波数応答関数Ｈは、下記数式４により表される。
【００７４】
Ｈ＝Ａ（ｆ）／Ｆ（ｆ）    （４）
【００７５】
なお、上記数式４において、Ｆ（ｆ）は、インパルスハンマ１２２の加振力信号の複素フーリエスペクトルであり、Ａ（ｆ）は、ゴルフクラブヘッドの加速度の複素フーリエスペクトルである。
また、ゴルフボール１１２を、例えば、フェース面１３２の中心点Ｐに衝突させたときに発生する加振力の加振力信号の複素フーリエスペクトルをＦ１（ｆ）とし、ゴルフボール１１２を、例えば、フェース面１３２の中心点Ｐに衝突させたときにゴルフクラブヘッド１３０に発生する加速度の加速度信号の複素フーリエスペクトルをＡ１（ｆ）とするとき、この加振力信号の複素フーリエスペクトルＦ１（ｆ）は、下記数式５により求めることができる。
【００７６】
Ｆ１（ｆ）＝Ａ１（ｆ）／Ｈ    （５）
【００７７】
周波数応答関数Ｈを求める場合、まず、ＦＦＴアナライザ１２４により、ゴルフクラブヘッドの加速度の時系列データおよびインパルスハンマ１２２による加振力の時系列データについて、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）がなされる。これにより、ゴルフクラブヘッドの加速度についての複素フーリエスペクトル、すなわち、Ａ（ｆ）が得られる。更には、インパルスハンマ１２２による加振力についての複素フーリエスペクトル、すなわち、Ｆ（ｆ）が得られる。
【００７８】
次に、ＦＦＴアナライザ１２４により、加速度の複素フーリエスペクトルＡ（ｆ）および加振力の複素フーリエスペクトルＦ（ｆ）を用いて周波数応答関数Ｈが計算される。これにより、周波数応答関数Ｈが得られ、周波数応答関数ＨがＰＣ１２９に出力されて記憶される。
次に、周波数応答関数Ｈを測定したのと同じゴルフクラブヘッド１３０に対して、例えば、インパルスハンマ１２２で打撃を加えた中心点Ｐに、所定の速度でゴルフボール１１２を衝突させる。このとき、加速センサ１２６でゴルフクラブヘッド１３０に生じた加速度が測定され、アンプ１２８を介してＦＦＴアナライザ１２４に出力される。このＦＦＴアナライザ１２４では、ゴルフクラブヘッド１３０の加速度の時系列データが取得される。
【００７９】
次に、ＦＦＴアナライザ１２４により、このゴルフクラブヘッド１３０の加速度の時系列データが高速フーリエ変換され、ゴルフクラブヘッド１３０の加速度のフーリエ変換データを得る。これにより、ゴルフボール１１２を衝突させたときにゴルフクラブヘッド１３０に発生した加速度の複素フーリエスペクトルＡ１（ｆ）を得る。
次に、ＰＣ１２９で記憶しておいた周波数応答関数Ｈ、加速度の複素フーリエスペクトルＡ１（ｆ）をＦＦＴアナライザ１２４に出力し、このＦＦＴアナライザ１２４において、上記数式２を用いて、ゴルフボール１１２を衝突させたときにゴルフクラブヘッド１３０に発生した加振力の複素フーリエスペクトルＦ１（ｆ）を求める。
【００８０】
次に、ＦＦＴアナライザ１２４により、求めた加振力の複素フーリエスペクトルＦ１（ｆ）について、逆ＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）がされて、逆フーリエ変換データを得る。これにより、ゴルフボール１１２の衝突時における加振力の時系列データが得られる。
ＦＦＴアナライザ１２４において、この逆フーリエ変換で得られた加振力の時系列データにおける最大の加振力の値が抽出される。この加振力の最大値を、ゴルフボール１１２がフェース面に衝突したときの加振力Ｆ１として、ＦＦＴアナライザ１２４からＰＣ１２９に出力し、ＰＣ１２９で記憶される。このようにして、ゴルフボール１１２を衝突させたときにゴルフクラブヘッド１３０に発生した加振力を求めることができる。
【００８１】
なお、本実施形態において、インパルスハンマ１２２による加振力を、数式３を用いて、得られた加速度信号と周波数応答関数とに基づいて、加振力の複素フーリエスペクトルＦ（ｆ）を求めた。この複素フーリエスペクトルＦ（ｆ）について逆ＦＦＴ変換をして、加振力信号の時系列データを求めた。
この結果、図１２に示すグラフ１４０のように、計算で求めたインパルスハンマ１２２の加振信号の時系列データを示す曲線１４２と、インパルスハンマ１２２による加振信号の時系列データを示す曲線１４４とでは、ピーク値が略一致した。このように、インパルスハンマ１２２を用いて、加振力が分かるようにして、周波数応答関数を予め求めておけば、ゴルフボール１１２を衝突させたときのような加振力印加時の加速度の時系列データから、加振力を求めることができる。
【００８２】
次に、上述の加振力の測定方法により得られた加振力について検証する。
図１３は、加振力の測定に用いられる落下試験装置を示す模式図である。
図１３に示す落下試験装置（以下、単に試験装置という）１５０は、ロードセル１５２と、筒１１０と、アンプ１２８ａと、ＦＦＴアナライザ１２４と、ＰＣ１２９と、モニタ１２９ａとを有する。
ロードセル１５２は、ゴルフボール１１２による加振力を測定するものであり、水平面Ｂに載置されている。このロードセル１５２は、アンプ１２８ａに接続されている。このアンプ１２８ａにより、加振力に応じてロードセル１５２で発生した出力信号が所定倍に増幅される。この増幅された出力信号がＦＦＴアナライザ１２４に出力される。
【００８３】
なお、ＦＦＴアナライザ１２４、ＰＣ１２９およびモニタ１２９ａは、図１１に示す測定装置１２０のＦＦＴアナライザ１２４、ＰＣ１２９およびモニタ１２９ａと同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００８４】
筒１１０は、図１０（ｂ）に示す測定装置１００ｂの筒１１０と同じ構成であるため、その詳細な説明は省略する。筒１１０は、その開口１１０ａをロードセル１５２に向け、かつ筒１１０の軸線が水平面Ｂに対して垂直に設けられている。
この筒１１０の上方の開口１１０ｂからゴルフボール１１２が落下されて、筒１１０の内部を通り、ロードセル１５２に衝突する。このゴルフボール１１２の落下によりロードセル１５２に生じる加振力が測定される。
【００８５】
また、この試験装置１５０において、ロードセル１５２に代えて、図３（ａ）〜（ｃ）に示す第１のゴルフクラブヘッドモデル３０を用いた。この第１のゴルフクラブヘッドモデル３０に対して加わる加振力を測定する。
フェース部分３２の裏面３２ｂに加速度センサ１２６ａを取り付けることができる。このため、フェース部分３２の表面３２ａにおける中心点にゴルフボール１１２を衝突させた場合、その中心点における加振力を測定することができる。これにより、ロードセル１５２にゴルフボール１１２を衝突させたときと同じ条件で、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０に対して、加振力を加えるとともに、その加振力を測定することができる。
【００８６】
また、加速度センサ１２６ａは、図１１に示す測定装置１２０で用いられた加速度センサ１２６と同じである。このため、その詳細な説明は省略する。加速度センサ１２６ａは、アンプ１２８ａに接続されて、ＦＦＴアナライザ１２４に加速度信号が入力される。
【００８７】
図１３に示す試験装置１５０において、ロードセル１５２に対して、ボール１〜ボール３の３種類のゴルフボールを用いて落下試験を行った。このときの加振力をそれぞれ測定した。
また、図１３に示す試験装置１５０において、ロードセル１５２にかえて、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０を配置した。このとき、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０のフェース部分３２の表面３２ａの高さを、ロードセル１５２でゴルフボールが衝突する部分と同じ高さにする。ロードセル１５２と同様に、ボール１〜ボール３の３種類のゴルフボールを用いて落下試験を行った。このときの加振力をそれぞれ測定した。
落下試験における試験条件は、ロードセルと、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０とでは同じであり、ゴルフボールの衝突時におけるゴルフボールと加振部分との接触時間も同程度である。
【００８８】
なお、加振力の測定方法は、ロードセルおよび加速度センサと、ＦＦＴアナライザを用いた公知の測定方法であるため、その詳細な説明は省略する。測定した加振力の測定結果を下記表１に示す。
【００８９】
下記表３においては、ボール１で得られた第１のゴルフクラブヘッドモデル３０の加振力を基準として正規化している。また、ロードセルの欄において、括弧内に示す数値は、ロードセルを用いた落下試験において、ボール１で得られたロードセルの加振力を基準として正規化したものである。
【００９０】
【表３】
2012055636.tif 000007
【００９１】
上記表３に示すように、ボールの種類による加振力の違いは、ロードセルと、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０とでは一致している。また、ロードセルと、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０とでは、同じゴルフボールを使用しても加振力が異なる。これは、ゴルフクラブヘッドのような薄肉中空構造物と水平面Ｂに直置きしたロードセルとにおいて、衝突する部分の剛性の違いの影響を受けている。上述のように、試験条件は、ロードセルと第１のゴルフクラブヘッドモデル３０ともに同じである。これらのことから、第１のゴルフクラブヘッドモデル３０について得られた加振力の値は、精度が高い値といえる。
【００９２】
このように、周波数応答関数を予め求めておけば、ゴルフボールを衝突させたときの加振力を高い精度で求めることができる。これにより、例えば、ゴルフクラブヘッドについてＦＥＭ解析を行う場合には、実際に作用する加振力を用いることができるため、解析精度を高くすることができる。
【００９３】
また、本実施形態においては、周波数応答関数Ｈを上記数式４のように規定したが、これに限定されるものではない。例えば、下記数式６で表される周波数応答関数Ｈ１を用いてもよい。この周波数応答関数Ｈ１は、周波数応答関数Ｈの逆数である。
この場合、ゴルフボール１１２を衝突させたときにゴルフクラブヘッド１３０に発生する加振力信号の複素フーリエスペクトルＦ１（ｆ）は、下記数式７により求めることができる。この周波数応答関数Ｈ１を用いる場合でも、ゴルフクラブヘッド１３０について、周波数応答関数Ｈ１を予め求めておけば、上述のように、ゴルフボール１１２を衝突させたときの加振力を正確に求めることができる。このように、実際に作用する加振力を得ることができるため、数値解析を行う場合、解析精度を高くできる。
【００９４】
Ｈ１＝Ｆ（ｆ）／Ａ（ｆ）    （６）
【００９５】
Ｆ１（ｆ）＝Ｈ１×Ａ（ｆ）    （７）
【００９６】
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明のゴルフクラブの設計システムおよびゴルフクラブの設計方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００９７】
１０  ゴルフクラブの設計システム（設計システム）
１２  処理装置
１４  操作部
１６  モニタ
２０  解析モデル作成部
２２  解析部
２４  打音の評価パラメータ算出部
２６  メモリ
２８  ＣＰＵ
３０  第１のゴルフクラブヘッドモデル
３０ａ  第２のゴルフクラブヘッドモデル
４０  解析モデル
４２  メッシュモデル
４４  第１の観測用メッシュのメッシュモデル
４６  第２の観測用メッシュのメッシュモデル
４８  第３の観測用メッシュのメッシュモデル
【図１】
2012055636.tif 000008
【図２】
2012055636.tif 000009
【図３】
2012055636.tif 000010
【図４】
2012055636.tif 000011
【図５】
2012055636.tif 000012
【図６】
2012055636.tif 000013
【図７】
2012055636.tif 000014
【図８】
2012055636.tif 000015
【図９】
2012055636.tif 000016
【図１０】
2012055636.tif 000017
【図１１】
2012055636.tif 000018
【図１２】
2012055636.tif 000019
【図１３】
2012055636.tif 000020