(57)【要約】【課題】多数の凹凸を有する設計案データから、量産に適したゴルフクラブヘッドの設計データを得ること。【解決手段】ゴルフクラブヘッドを再現する有限要素モデルを生成し、最適化処理によって最適化モデルを生成する。最適化モデルの設計パラメータを画素階調に変換し、所定画素数の画像データを生成する。画像データ中の各画素において、周囲の画素との間で画素階調の平均化処理をおこなう。平均化処理された画像データの画素階調を設計パラメータに再変換して、平均化モデルを生成し、平均化モデルに対して３次元ＣＡＤを用いた処理をおこなってゴルフクラブヘッドの肉厚分布を設計する。【選択図】図３
2013222284.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴルフクラブヘッドを再現する有限要素モデルを生成し、前記有限要素モデルにおける設計パラメータを変化させて前記有限要素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所定の特性値を算出し、前記特性値が最適となるような前記設計パラメータを有する最適化モデルを生成する最適化モデル生成ステップと、
前記最適化モデルの前記設計パラメータを画素階調に変換し、所定画素数の画像データを生成する画像データ生成ステップと、
前記画像データ中の各画素において、周囲の画素との間で画素階調の平均化処理をおこなう平均化ステップと、
前記平均化処理された画像データの前記画素階調を前記設計パラメータに再変換して、平均化モデルを生成する平均化有限要素モデル生成ステップと、
前記平均化モデルに対して３次元ＣＡＤを用いた処理をおこなって前記ゴルフクラブヘッドの肉厚分布を設計する肉厚分布設計ステップと、
を含んだ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】
前記最適化モデル生成ステップは、
前記設計パラメータの許容範囲と前記特性値の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前記ゴルフクラブヘッドを再現する前記有限要素モデルを生成する有限要素モデル生成ステップと、
前記有限要素モデルを使用して前記特性値を算出する特性値算出ステップと、
前記有限要素モデルにおけ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有限要素モデルについて前記特性値算出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で算出された前記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、
を含んだことを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
【請求項３】
前記最適化モデル生成ステップでは、前記有限要素モデルを用いて固有値解析または衝突解析の少なくともいずれかを行って前記特性値を算出することを特徴とする請求項１または２に記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
【請求項４】
前記特性値は、前記ゴルフクラブヘッドのフェース面においてたわみ量が所定量以上となる領域の面積であるフェースたわみ面積と、前記フェース面の１次振動における最大たわみ点と、前記ゴルフクラブヘッドの重心位置を前記フェース面に垂直に投影した重心点と前記最大たわみ点との間の離間距離と、前記ゴルフクラブヘッドの反発係数と、前記ゴルフクラブヘッドの重量と、のうち少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
【請求項５】
前記肉厚分布設計ステップは、
前記平均化モデルを点群データに変換するとともに、前記平均化モデルにおいて勾配が所定量以上の急勾配領域を検出する急勾配領域検出ステップと、
前記点群データを用いて前記ゴルフクラブヘッドのフェース面を再現する面データを生成する面データ生成ステップと、
前記面データを用いて前記ゴルフクラブヘッドの前記フェース部を再現する形状データを生成する形状データ生成ステップと、
前記急勾配領域の勾配を前記所定量未満に修正する勾配修正ステップと、
を含んだことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
【請求項６】
前記急勾配領域検出ステップでは、前記フェース面と平行方向に長さＷの線分をとり、前記線分間における前記フェース部の肉厚の変化量Ｈを検出し、長さＷを変化量Ｈで除した急勾配パラメータが所定値未満である領域を前記急勾配領域として検出し、
前記勾配修正ステップでは、前記急勾配領域における前記急勾配パラメータが所定値以上になるように修正することを特徴とする請求項５に記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
【請求項７】
前記平均化ステップでは、前記画像データ中の各画素において、対象画素を中心として半径Ｒの円内にある画素における前記画素階調の平均値を当該対象画素の前記画素階調とすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
【請求項８】
前記半径Ｒを１．５ｍｍ≦Ｒ≦４．８ｍｍとしたことを特徴とする請求項７に記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
【請求項９】
前記設計パラメータは、前記ゴルフクラブヘッドのフェース部の肉厚値であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のゴルフクラブヘッドの設計方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一つに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、設計パラメータとしてヘッドの肉厚、比重が例示され、目的関数としてヘッドの重心位置、慣性モーメントが例示されている。
また、特許文献２には、設計パラメータとしてフェース面の裏面に設ける補強リブの本数や配置位置などが例示され、目的関数としてミーゼス応力の最大値が例示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６５９９６号公報
【特許文献２】特開２００７−２５７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１３は、従来技術にかかる設計方法によるゴルフクラブヘッドの設計データの一例である。図１３（ａ）は、有限要素モデルの最適化処理によって得られた設計案データであり、ゴルフクラブヘッドのフェース部を４９個の領域に分割して、それぞれの領域に設計パラメータ（フェース部肉厚）が設定されている。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）から得られるフェース部の形状モデルを示す。図１３（ｂ）では、図１３（ａ）の点線部の位置にリブが形成されている。
【０００５】
図１３（ｂ）に示すように、従来技術にかかる設計方法で得られた設計案を忠実に再現すると、多数の凹凸（段差）を有するフェース部形状となる。このような多数の凹凸を有するゴルフクラブヘッドは、鍛造・鋳造ともに作成は可能である。しかしながら、量産工程における歩留まりの低下、段差における応力集中による耐久性の低下、金型の作成が困難であることによる作成コストの増大、などの問題点があるため、量産化が困難であるという問題点がある。
【０００６】
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、多数の凹凸を有する設計案データから、量産に適したゴルフクラブヘッドの設計データを得ることができるゴルフクラブヘッドの設計方法、およびこの設計方法を用いて設計されたゴルフクラブヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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を再現する有限要素モデルを生成し、前記有限要素モデルにおける設計パラメータを変化させて前記有限要素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所定の特性値を算出し、前記特性値が最適となるような前記設計パラメータを有する最適化モデルを生成する最適化モデル生成ステップと、前記最適化モデルの前記設計パラメータを画素階調に変換し、所定画素数の画像データを生成する画像データ生成ステップと、前記画像データ中の各画素において、周囲の画素との間で画素階調の平均化処理をおこなう平均化ステップと、前記平均化処理された画像データの前記画素階調を前記設計パラメータに再変換して、平均化モデルを生成する平均化有限要素モデル生成ステップと、前記平均化モデルに対して３次元ＣＡＤを用いた処理をおこなって前記ゴルフクラブヘッドの肉厚分布を設計する肉厚分布設計ステップと、を含んだことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、最適化処理によって得られた最適化モデルを画像データに変換して平均化処理をおこなうことにより、フェース部表面の凹凸度合いを低減させた上で３次元ＣＡＤを用いて肉厚分布を設計する。これにより、最適化モデルの肉厚分布を忠実に再現しつつ、急勾配領域を低減させることができ、量産に適した設計データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態にかかる設計方法の対象となるゴルフクラブヘッドの一例を示す正面図である。
【図２】実施の形態にかかる設計方法を実行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。
【図３】実施の形態にかかる設計方法の概要手順を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態にかかる設計方法の概要手順を示す説明図である。
【図５】最適化有限要素モデル生成ステップの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】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７】平均化ステップにおける処理の概要を示す説明図である。
【図８】平均化ステップの前後の画像データを示す説明図である。
【図９】肉厚分布設計ステップの処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】急勾配領域検出ステップにおける処理の概要を示す説明図である。
【図１１】面データ生成ステップにおける処理の概要を示す説明図である。
【図１２】本実施の形態にかかる設計方法で得られたゴルフクラブヘッドのフェースたわみ面積の比較例を示すグラフである。
【図１３】従来技術にかかる設計方法によるゴルフクラブヘッドの設計データの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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の設計方法およびゴルフクラブヘッドの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
（実施の形態）
図１は、実施の形態にかかる設計方法の対象となるゴルフクラブヘッドの一例を示す正面図である。
図１に示すように、ゴルフクラブヘッド１０は、フェース部１４と、クラウン部１６と、ソール部１８と、サイド部２０とを備えて中空構造を呈している。
フェース部１４はゴルフボールを打撃するフェース面１２を形成する。
クラウン部１６はフェース部１４に接続される。
ソール部１８はフェース部１４およびクラウン部１６に接続される。
サイド部２０はクラウン部１６およびソール部１８に接続されフェース部１４に対向する。
ゴルフクラブヘッド１０は、金属製であり、ゴルフクラブヘッド１０の金属材料は、チタン合金やアルミニウム合金などの高強度の低比重金属が好ましく用いられる。
また、クラウン部１６には、フェース面１２側でかつヒール２２寄りの位置にシャフト２８に接続するホーゼル２６が設けられている。
また、フェース面１２を正面から見てゴルフクラブヘッド１０のヒール２２と反対側がトウ２４である。
【００１２】
図２は、実施の形態にかかる設計方法を実行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。
【００１３】
ハードディスク装置３８は、ゴルフクラブヘッド１０の有限要素解析をおこな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ウェア（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。
【００１４】
有限要素解析プログラムとして、有限要素解析をおこなう従来公知の様々な市販の有限要素解析ソフトウェア、例えば、Ａｂａｑｕｓ（ダッソー・システムズまたはダッソー・システムズ子会社のアメリカ合衆国および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）をおこな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）、衝突解析をおこな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様々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。
【００１５】
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／または再生をおこなうものである。
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おこなうものである。
【００１６】
次に、図３のフローチャートを参照して実施の形態にかかる設計方法について説明する。
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。
【００１７】
図３は、実施の形態にかかる設計方法の概要手順を示すフローチャートである。まず、コンピュータ３０において、ゴルフクラブヘッドを再現する有限要素モデルを生成し、有限要素モデルにおける設計パラメータを変化させて有限要素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所定の特性値を算出し、特性値が最適となるような設計パラメータを有する最適化モデルを生成する（ステップＳ３０１：最適化モデル生成ステップ）。
【００１８】
次に、ステップＳ３０１で生成された最適化モデルの設計パラメータを画素階調に変換し、所定画素数の画像データを生成する（ステップＳ３０２：画像データ生成ステップ）。つづいて、画像データ中の各画素において、周囲の画素との間で画素階調の平均化処理をおこなう（ステップＳ３０３：平均化ステップ）。そして、平均化処理された画像データの画素階調を設計パラメータに再変換して、平均化モデルを生成する（ステップＳ３０４：平均化モデル生成ステップ）。最後に、平均化モデルに対して３次元ＣＡＤを用いた処理をおこなってゴルフクラブヘッドの肉厚分布を設計して（ステップＳ３０５：肉厚分布設計ステップ）、本フローチャートによる処理を終了する。
【００１９】
図４は、実施の形態にかかる設計方法の概要手順を示す説明図である。図４（ａ）は、最適化モデル生成ステップ（図３のステップＳ３０１）で得られる最適化モデルである。図４（ｂ）は、最適化モデルを画像データに変換し（ステップＳ３０２：画像データ生成ステップ）、平均化処理をおこなって得られた平均化モデルである（ステップＳ３０３：平均化ステップ、ステップＳ３０４：平均化モデル生成ステップ）。図４（ｃ）は平均化モデルに対して３次元ＣＡＤを用いた処理をおこなって肉厚分布を設計した最終設計モデルである（ステップＳ３０５：肉厚分布設計ステップ）。
【００２０】
このように、本実施の形態にかかる設計方法では、有限要素モデルを用いた最適化モデルに対して画像加工技術を適用して、フェース部における段差を平滑化している。これにより、最適化モデルの性能を維持しつつ、フェース面の凹凸が少ない最終設計モデルを得ることができる。また、本実施の形態にかかる設計方法では、３次元ＣＡＤを用いた処理をおこなってゴルフクラブヘッドの肉厚分布を設計している。これにより、最適化モデルの肉厚分布を忠実に再現することができ、高性能な最終設計モデルを得ることができる。
【００２１】
以下、図３の各ステップ（ステップＳ３０１〜Ｓ３０５）における処理の詳細について説明する。
【００２２】
（最適化有限要素モデル生成ステップ）
図５は、最適化有限要素モデル生成ステップの処理手順を示すフローチャートである。まず、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Ｓ５０１：条件設定ステップ）。設計パラメータをどのように設定するかは、設計者によって定められる。本実施の形態では、設計パラメータはフェース部１４の肉厚値である。
【００２３】
図６は、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６に示すように、フェース部１４は、予め定められた多数の領域ａに分割して設定されており、設計パラメータは各領域に対応して設定される。すなわち、ひとつの領域ａにおいて、設計パラメータ（肉厚値）は同一の値である。本実施の形態では、フェース面１２について、１８７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。
【００２４】
図５の説明に戻り、次に、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（ステップＳ５０２：有限要素モデル作成ステップ）。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。
【００２５】
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様々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いず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。
【００２６】
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１４、クラウン部１６、ソール部１８、サイド部２０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。すなわち、固有値解析処理（ステップＳ５０５，Ｓ５０７）で用いるゴルフクラブヘッドモデルと、インパクト解析処理（ステップＳ５０６，Ｓ５０８）で用いるゴルフクラブヘッドモデルとで要素の数を異ならせている。
【００２７】
次に、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、予め定められた制約条件を満たすべきゴルフクラブの特性値である第２の特性値と、第１の特性値が満たすべき最適条件と、前記の制約条件とを設定する（ステップＳ５０３：条件設定ステップ）。なお、ステップＳ５０３は、ステップＳ５０１の次に実行してもよい。これら設計パラメータの値の許容範囲、第１の特性値、第２の特性値、最適条件、制約条件をどのように設定するかは、設計者によって定められる。
【００２８】
また、以下に説明するように、コンピュータ３０は、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について第１、第２の特性値を算出する計算をおこなうが、ステップＳ５０３では、この計算回数の上限回数を予め設定しておく。計算回数の上限回数は、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しつつ、得られる設計パラメータが適切なものとなる範囲で適宜設定される。
【００２９】
本実施の形態では、第１の特性値は、フェース面１２においてたわみ量が所定量以上となる領域の面積であるフェースたわみ面積である。フェースたわみ面積が大きいほど、スイートエリアを大きく確保する上で有利となる。第１の特性値が満たすべき最適条件は、フェースたわみ面積がなるべく大きな値となることである。
【００３０】
第２の特性値は、フェース部１４の重量Ｗｔと、フェース面１２の反発係数であるＣＴ値と、フェース面１２の１次振動における最大たわみ点と、ゴルフクラブヘッド１０の重心位置をフェース面１２に垂直に投影した重心点と最大たわみ点との離間距離Ｌと、である。なお、離間距離Ｌはフェースの幾何学的な中心点（センター点）と最大たわみ点の距離としても良い。
第２の特性値の制約条件は以下のように例示される。
重量Ｗｔ：Ｗｔ≦５３ｇ
ＣＴ値：ＣＴ≦２５７μｓｅｃ
離間距離Ｌ：７．０≦Ｌ≦１０．０ｍｍ
各制約条件を設定した根拠は次の通りである。
重量Ｗｔは設計条件として適宜設定されるものである。
ＣＴ値は規定により上限が２５７μｓｅｃに制限されているためである。
離間距離Ｌは後述するように標準的なスイングをおこなうゴルファが用いた場合にスイートエリアを確保する上で有利な範囲であるためである。
【００３１】
次に、コンピュータ３０は、各領域ａに対して設計パラメータを設定する（ステップＳ５０４）。設計パラメータは予め定めら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１．５〜６ｍｍである。
【００３２】
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、第２の特性値の演算をおこなう３つの処理を並行しておこなう（ステップＳ５０５〜Ｓ５１０）。すなわち、コンピュータ３０が固有値解析を実行することにより、フェース面１２のたわみに関する第１の特性値、第２の特性値を算出する（ステップＳ５０５，Ｓ５０７）。フェース面１２のたわみに関する第１の特性値は後述するフェースたわみ面積である。フェース面１２のたわみに関する第２の特性値は離間距離Ｌである。
【００３３】
また、コンピュータ３０は、ヘッドと質量体とのインパクト解析（衝突解析）を実行することにより、ヘッド反発に関する第２の特性値を算出する（ステップＳ５０６，Ｓ５０８）。ヘッド反発に関する第２の特性値は反発係数であるＣＴ値である。
【００３４】
また、コンピュータ３０は、各領域ａに設定された肉厚値と、各領域の面積と、フェース部１４を構成する材料の比重とに基づいて計算を行い、第２の特性値としてのフェース部１４の重量Ｗｔを算出する（ステップＳ５０９，Ｓ５１０）。このような計算は、例えば、コンピュータ３０が表計算ソフトを実行することでなされる。本実施の形態では、ステップＳ５０５〜Ｓ５１０が、有限要素モデルを使用して特性値を算出する特性値算出ステップに相当する。
【００３５】
次に、コンピュータ３０は、計算回数（３つの処理の実行回数）が前記の上限回数に達したか否かを判定する（ステップＳ５１１）。計算回数が上限回数に達していなければ（ステップＳ５１１：Ｎｏ）、ステップＳ５０４に戻り、設計パラメータ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おこなう。
【００３６】
本実施の形態では、ステップＳ５０４〜Ｓ５１１が、ゴルフクラブヘッドモデル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有限要素モデルについて特性値算出ステップを実行する繰り返しステップに相当する。
なお、ステップＳ５０４〜Ｓ５１１の処理を繰り返して実行する際における設計パラメータを変更する方法として、初期値に依存しないランダムサンプリングによる大域的な最適解探索を用いることができ、例えば、焼きなまし法（ＳＡ）や遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）の従来公知の様々な手法が採用可能である。
【００３７】
ステップＳ５１１で計算回数が前記の上限回数に達していれば（ステップＳ５１１：Ｙｅｓ）、コンピュータ３０は、それまでに得られた特性値、すなわち、第１の特性値としてのフェースたわみ面積と、第２の特性値としての重量Ｗｔ、ＣＴ値、最大たわみ点、離間距離Ｌとを出力する（ステップＳ５１２）。
【００３８】
そして、第１の特性値が最適条件を満たし、かつ、第２の特性値が制約条件を満たす設計パラメータが存在するか否かを判定する（ステップＳ５１３）。判定結果が肯定であれば（ステップＳ５１３：Ｙｅｓ）、コンピュータ３０は、第１の特性値が最適条件を満たし、かつ、第２の特性値が制約条件を満たす設計パラメータを設計案（最適化モデル）として出力する（ステップＳ５１４）。
【００３９】
一方、ステップＳ５１３の判定結果が否定ならば（ステップＳ５１３：Ｎｏ）、コンピュータ３０は、ステップＳ５０３で設定した最適条件、制約条件について見直しを行い最適条件、制約条件の一方あるいは双方を変更し、再度同様の処理を実行する。ステップＳ５１２，Ｓ５１３の処理は、例えば、コンピュータ３０が表計算ソフトを実行することによってなされる。
【００４０】
本実施の形態では、ステップＳ５１３，Ｓ５１４が、繰り返しステップによって求められた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に相当する。本実施の形態では、フェース面１２が１８７個の領域ａに分割されているため、設計パラメータである肉厚値も各領域ａに設定され、したがって、合計１８７個の肉厚値が得られることになる。
【００４１】
また、一般的に、最適化モデル生成ステップにおいては、複数の最適化モデルが得られる。以後、特に断らない限り、得られた複数の最適化モデルのそれぞれに対して、各ステップの処理がおこなわれる。
【００４２】
（画像データ生成ステップ）
画像データ生成ステップでは、最適化モデル生成ステップで生成された最適化モデルの設計パラメータを画素階調に変換し、所定画素数の画像データを生成する。より詳細には、最適化モデルに所定領域（たとえば１ｍｍ四方など）を１つの画素（ピクセル）とし、それぞれの領域ａに設定された設計パラメータ（肉厚値）を画素階調に変換する。１つの画素に対応させる領域の大きさは任意である。
【００４３】
（平均化ステップ）
図７は、平均化ステップにおける処理の概要を示す説明図である。平均化ステップでは、画像データ中の各画素において、周囲の画素との間で画素階調の平均化処理をおこなう。具体的には、処理対象の画素を画素Ｐとする場合、対象画素Ｐを中心として半径Ｒの円内にある画素群Ｑにおける画素階調の平均値をとり（平均化処理）、この平均画素階調を対象画素Ｐの画素階調に置き換える。この処理を画像データ内の全ての画素を対象としておこなうことによって、平均化画像データを得ることができる。
【００４４】
半径Ｒは、例えば１．５ｍｍ≦Ｒ≦４．８ｍｍ、好ましくは３．１８ｍｍ程度とする。これは、半径Ｒが大きすぎると各部の画素階調の情報が失われすぎてしまい、半径Ｒが小さすぎると段差を平均化しきれないためである。
なお、対象画素Ｐ’のように半径Ｒの円がフェース部の輪郭外にはみ出る場合には、例えば、輪郭内の画素群Ｑ’における画素階調の平均値をとり、この平均画素階調を対象画素Ｐ’の画素階調に置き換える。
【００４５】
図８は、平均化ステップの前後の画像データを示す説明図である。図８（ａ）は画像データ生成ステップによって得られたオリジナルの画像データ、図８（ｂ）は半径Ｒ＝０．７９ｍｍとして平均化処理をおこなって得られた画像データ、図８（ｃ）は半径Ｒ＝３．１８ｍｍとして平均化処理をおこなって得られた画像データである。図８（ａ）と図８（ｂ）とを比較すると、平均化処理によって画素階調の変化率、すなわちフェース部における段差が小さくなっていることがわかる。さらに、図８（ｂ）と図８（ｃ）とを比較すると、半径Ｒが大きいほど、すなわち平均化処理の対象とする画素が多いほど、画素階調の変化率（フェース部における段差）が小さくなだらかになっていることがわかる。
【００４６】
なお、平均化処理の対象とする周辺画素の決め方は任意である。すなわち、図７では、半径Ｒの円内に全ての領域が含まれる画素を平均化処理の対象としたが、例えば、対象画素を中心とする矩形領域に含まれる画素を平均化処理の対象としたりしてもよい。
【００４７】
また、平均化処理における平均画素階調の決め方は、従来公知の様々な平均化方法を用いることができる。例えば、上述したように、領域内の画素階調の平均値によって対象画素の画素階調を置き換える平均法の他、領域内の画素階調を昇順（または降順）で並び変えたときの中間値によって対象画素の画素階調を置き換えるメディアン法（中間値法）、ガウス関数を基にしたフィルタによって領域内の画素階調を平均化するガウシアン法などを用いることができる。
【００４８】
（平均化モデル生成ステップ）
平均化モデル生成ステップでは、平均化処理された画像データの画素階調を設計パラメータに再変換して、平均化モデルを生成する。より詳細には、平均化処理された画像データの画素階調をゴルフクラブヘッドの肉厚値に再変換し、平均化モデルを生成する。
【００４９】
（肉厚分布設計ステップ）
図９は、肉厚分布設計ステップの処理手順を示すフローチャートである。まず、平均化モデル生成ステップで生成された平均化モデルが入力されると（ステップＳ９０１）、平均化モデルを点群データに変換するとともに（ステップＳ９０２）、平均化モデルにおいて勾配が所定量以上の急勾配領域を検出する（ステップＳ９０３：急勾配領域検出ステップ）。ステップＳ９０２とＳ９０３とは、順序を入れ替えてもよい。
【００５０】
図１０は、急勾配領域検出ステップにおける処理の概要を示す説明図である。図１０（ａ）に示すように、本実施の形態では、フェース面１２と平行方向に長さＷの線分をとり、線分間におけるフェース部の肉厚の変化量Ｈを検出し、長さＷを変化量Ｈで除した急勾配パラメータαが所定値、たとえば１．４未満である領域を急勾配領域として検出する。急勾配パラメータαが１．４である場合とは、たとえばフェース１２と平行方向の長さ３．５ｍｍの範囲において、フェース部の肉厚が２．５ｍｍ以上変化している領域を急勾配領域とするものである。
図１０（ｂ）は平均化モデルの一例であり、急勾配領域Ｍ１，Ｍ２が検出されている。平均化モデルは、図１０（ｃ）に示すように、所定数の点群データに変換される。
【００５１】
図９の説明に戻り、次に、点群データを用いてゴルフクラブヘッドのフェース面を再現する面データを生成する（ステップＳ９０４：面データ生成ステップ）。
図１１は、面データ生成ステップにおける処理の概要を示す説明図である。まず、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すように、点群データを面に投影することによって曲面を形成する。この曲面は、フェース部の外表面である。そして、図１１（ｃ）に示すように、曲面の上の各点を、当該点における肉厚分だけ法線方向に移動させることによって面データを生成する。
【００５２】
図９の説明に戻り、つづいて、ステップＳ９０４で生成した面データを用いてゴルフクラブヘッドのフェース部を再現する形状データを生成する（ステップＳ９０５：形状データ生成ステップ）。
形状データ生成ステップにおいては、一般的な３次元ＣＡＤにおける形状データの生成手順によって形状データを生成する。すなわち、まず、点群の正面に平面を形成し、平面を点群に投影する。つぎに、点群からフェース部の輪郭線を抽出する。そして、周辺面を補間することによって側面を生成して、フェース部を再現する形状データを生成する。
【００５３】
図９の説明に戻り、次に、形状データにおける急勾配領域の勾配を所定量未満に修正する（ステップＳ９０６：勾配修正ステップ）。具体的には、例えば、ステップＳ９０３で検出された急勾配領域における急勾配パラメータαが１．４以上になるように肉厚値等を修正する。
【００５４】
つづいて、形状データに基づいた有限要素モデルを使用して衝突解析をおこない、特性値を算出する（ステップＳ９０７）。この時算出する特性値は、ＣＴ値および反発係数（ＣＯＲ値）である。ここで、反発係数とは、Ｕ．Ｓ．Ｇ．Ａ（全米ゴルフ協会）のＣＯＲ測定方法（Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｒａｔｉｏ  ｏｆ  ａ  Ｃｌｕｂ  Ｈｅａｄ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｆｏｒｍａｎｃｅ  ｔｏ  Ｒｕｌｅ  ４−１ｅ，Ｒｅｖｉｓｉｏｎ  ２（Ｆｅｂｒｕａｒｙ８，１９９９）により測定される値である。反発係数とたわみ量とは正の相関関係にあるため、例えば、たわみ量から反発係数を換算することができる。
なお、本ステップで算出された特性値が所定の条件を満たさない場合は、設計パラメータを変更して設計をやり直してもよい。
【００５５】
そして、コンピュータ３０は、ステップＳ９０６で得られた勾配修正後の形状データの設計パラメータを最終設計モデルとして出力して（ステップＳ９０８）、本フローチャートによる処理を終了する。
以上のような処理で得られた最終設計モデルを用いることによって、高性能なゴルフクラブヘッドを得ることができる。
【００５６】
図１２は、本実施の形態にかかる設計方法で得られたゴルフクラブヘッドのフェースたわみ面積の比較例を示すグラフである。図１２には、本実施の形態にかかる設計方法を用いて設計されたゴルフクラブヘッドのフェースたわみ面積（実施例）、従来技術にかかる方法、すなわち有限要素モデルによる最適化計算結果を用いてリブを作成したゴルフクラブヘッドのフェースたわみ面積（比較例１）、最適化計算をおこなわず均一肉厚としたゴルフクラブヘッドのフェースたわみ面積（比較例２）がそれぞれ示されている。
【００５７】
本実施の形態にかかる設計方法を用いて設計されたゴルフクラブヘッドのフェースたわみ面積（実施例）は２９０ｍｍ２、比較例１は１５９ｍｍ２、比較例２は１３２ｍｍ２である。本実施の形態にかかる設計方法によれば、いずれの比較例よりもフェースたわみ面積を大きくすることができる。
【００５８】
以上説明したように、実施の形態にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法によれば、最適化処理によって得られた最適化モデルを画像データに変換して平均化処理をおこなうことにより、フェース部表面の凹凸度合いを低減させた上で３次元ＣＡＤを用いて肉厚分布を設計する。これにより、最適化モデルの肉厚分布を忠実に再現しつつ、急勾配領域を低減させることができ、量産に適した設計データを得ることができる。
【００５９】
また、実施の形態にかかるゴルフクラブヘッドの設計方法によって設計されたゴルフクラブヘッドは、図１２に示すように、従来技術にかかる方法で設計されたゴルフクラブヘッドよりもたわみ面積が大きいので、飛距離の増大を図る上で有利なゴルフクラブヘッドを実現することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０……ゴルフクラブヘッド、１２……フェース面、１４……フェース部、３０……コンピュータ、Ｐ，Ｐ’  ……対象画素、Ｑ，Ｑ’  ……画素群、Ｒ……半径、ａ……領域。
【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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