棒状体の評価方法および棒状体の評価システム
【課題】振動減衰を容易にかつ高い精度で評価できる棒状体の評価方法および棒状体の評価システムを提供する。
【解決手段】棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させて上下方向の振動と左右方向の振動を同時に計測し、上下方向のおよび左右方向の振動の時系列データを取得する。この上下方向動および左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求める。この上下方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、左右方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとする。各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを抽出する。ピーク値の絶対値Ｕｐと抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求める。この値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、この減衰率に基づいて損失係数を算出する。
【解決手段】棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させて上下方向の振動と左右方向の振動を同時に計測し、上下方向のおよび左右方向の振動の時系列データを取得する。この上下方向動および左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求める。この上下方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、左右方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとする。各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを抽出する。ピーク値の絶対値Ｕｐと抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求める。この値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、この減衰率に基づいて損失係数を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、棒状体の振動減衰性能等の振動特性を評価する評価方法およびその棒状体の評価システムに関し、特に、ゴルフクラブシャフト、釣り竿、アイスホッケーのスティック、グランドホッケーのスティック等について振動減衰性能等の振動特性を評価する評価方法および棒状体の評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ゴルフクラブシャフトとして、金属により形成された金属製のゴルフクラブシャフトと、繊維強化複合材（ＦＲＰ）で形成されたＦＲＰ製のゴルフクラブシャフトがある。金属製のゴルフクラブシャフトのうち、特に、スチール製のものはスチールシャフトと呼ばれ、ＦＲＰ製のゴルフクラブシャフトのうち、カーボン繊維強化複合材（ＣＦＲＰ）で形成されたゴルフクラブシャフトはカーボンシャフトと呼ばれている。
このＦＲＰ製のゴルフクラブシャフトは、例えば、シートワインディング法、フィラメントワインディング法、３軸ブレーディング法等の製造方法によって製造されている。
ＦＲＰ製のゴルフクラブシャフトにおいては、シャフトの周方向における変形特性が異なることが知られている。この変形特性の異方性は、上記製造方法、またはもともとＦＲＰ自体に異方性があることによるものである。
また、ＦＲＰ製のゴルフクラブシャフトは、強化繊維の配向方向、積層数などを変えることにより、その長手方向の剛性分布、振動減衰等の振動特性を調整することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＦＲＰ製のゴルフクラブシャフトについて、振動特性が設計された通りになっているかを確認するために振動特性を評価することがなされる。この振動特性の評価のために、ゴルフクラブシャフトの一端を固定して、他端を上下に振動させると、上述のシャフトの周方向における変形特性の異方性により、ゴルフクラブシャフトが左右にも振動してしまい、振動特性を正確に評価できないという問題点がある。更には、製造されたＦＲＰ製のゴルフクラブシャフトの振動減衰等の振動特性についての評価方法に特に決まったものがないのが現状である。
【０００４】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、振動減衰を容易にかつ高い精度で評価できる棒状体の評価方法および棒状体の評価システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させ、前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測し、上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得する工程と、前記計測された上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ、高速フーリエ変換し、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、前記振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データをそれぞれ作成する工程と、前記上下方向の振動と前記左右方向の振動に対して、前記各振幅特性データから、それぞれ少なくとも１次共振周波数を求める工程と、前記求められた各１次共振周波数を中心周波数としたバンドパスフィルタを設定する工程と、前記各バンドパスフィルタを、それぞれ前記各振幅特性データにかけた後、それぞれ逆高速フーリエ変換し、１次共振周波数における時間波形データを、それぞれ求める工程と、前記１次共振周波数の時間波形データについて、山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求める工程と、前記上下方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出する工程と、前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求める工程と、前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する工程とを有することを特徴とする棒状体の評価方法を提供するものである。
本発明において、上下方向および左右方向の振動の時系列データは、例えば、上下方向および左右方向の加速度の時系列データである。
【０００６】
また、本発明は、棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させ、前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測し、上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得する工程と、前記上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求める工程と、前記上下方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出する工程と、前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求める工程と、前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する工程とを有することを特徴とする棒状体の評価方法を提供するものである。
本発明において、上下方向および左右方向の振動の時系列データは、例えば、上下方向および左右方向の変位の時系列データである。
【０００７】
本発明において、前記各振幅特性データから求める共振周波数は、１次共振周波数、２次共振周波数および３次共振周波数であることが好ましい。
また、本発明において、前記バンドパスフィルタは、１／３オクターブバンドパスフィルタであることが好ましい。
さらに、本発明において、前記減衰率は、例えば、対数減衰率である。
さらにまた、本発明において、前記棒状体は、例えば、ゴルフクラブシャフトである。
【０００８】
本発明は、棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させたときの前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測する計測装置と、前記計測装置で計測された上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得するデータ取得装置と、前記計測された上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ、高速フーリエ変換し、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、前記振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データをそれぞれ作成し、前記上下方向の振動と前記左右方向の振動に対して、前記各振幅特性データから、それぞれ少なくとも１次共振周波数を求め、前記求められた各１次共振周波数を中心周波数としたバンドパスフィルタを設定し、前記各バンドパスフィルタを、それぞれ前記各振幅特性データにかけた後、それぞれ逆高速フーリエ変換し、１次共振周波数における時間波形データを、それぞれ求め、前記１次共振周波数の時間波形データについて、山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求め、前記上下方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出し、前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求め、前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する処理装置とを有することを特徴とする棒状体の評価システムを提供するものである。
【０００９】
本発明においては、前記計測装置は、前記他端部の上下方向の加速度および左右方向の加速度を計測する加速度センサを有することが好ましい。
【００１０】
本発明は、棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させたときの前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測する計測装置と、前記計測装置で計測された上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得するデータ取得装置と、前記上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求め、前記上下方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出し、前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求め、前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する処理装置とを有することを特徴とする棒状体の評価システムを提供するものである。
本発明においては、前記計測装置は、前記他端部の上下方向の変位および左右方向の変位を計測するレーザ変位計を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、振動減衰を容易に評価することができる。しかも、棒状体を上下方向に振動させた場合、左右方向にも振動してしまうものであっても、高い精度で振動減衰を評価することができる。
このため、本発明によれば、例えば、ゴルフクラブシャフトの振動減衰の評価を、容易かつ高い精度でできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態の棒状体の評価方法に用いられる評価システムを示す模式図であり、（ｂ）は、図１（ａ）に示す評価システムにおける第１の加速度センサ、および第２の加速度センサの取り付け位置を拡大して示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の棒状体の評価方法によるゴルフクラブシャフトの評価方法を工程順に示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は、縦軸に加速度をとり、横軸に時間をとって、ゴルフクラブシャフトの上下方向の加速度の時系列データを示すグラフであり、（ｂ）は、縦軸に加速度をとり、横軸に時間をとって、ゴルフクラブシャフトの左右方向の加速度の時系列データを示すグラフである。
【図４】縦軸にパワースペクトルをとり、横軸に周波数をとって、振幅特性データを示すグラフである。
【図５】縦軸にフィルタ値をとり、横軸に周波数をとって、本実施形態で用いたバンドパスフィルタを説明するためのグラフである。
【図６】縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、１次共振周波数における減衰率を説明するためのグラフである。
【図７】縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、２次共振周波数における減衰率を説明するためのグラフである。
【図８】縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、３次共振周波数における減衰率を説明するためのグラフである。
【図９】縦軸に損失係数をとり、横軸に周波数をとって、各共振周波数における損失係数の結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２の実施形態の棒状体の評価方法に用いられる評価システムを示す模式的斜視図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の棒状体の評価方法によるゴルフクラブシャフトの評価方法を工程順に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の棒状体の評価方法および棒状体の評価システムを詳細に説明する。
図１は、（ａ）は、本発明の第１の実施形態の棒状体の評価方法に用いられる評価システムを示す模式図であり、（ｂ）は、図１（ａ）に示す評価システムにおける第１の加速度センサ、および第２の加速度センサの取り付け位置を拡大して示す模式図である。
【００１４】
図１に示す評価システム１０は、棒状体として、例えば、ゴルフクラブシャフト３０の減衰性能などの振動特性を評価するものである。
図１に示すように、評価システム１０は、ゴルフクラブシャフト３０を固定する固定部１２と、ゴルフクラブシャフト２２の振動を検出する第１の加速度センサ１４および第２の加速度センサ１６と、チャージアンプ１８と、ＦＦＴアナライザ２０と、コンピュータ（以下、ＰＣという）２２とを有する。
また、第１の加速度センサ１４および第２の加速度センサ１６は、チャージアンプ１８を介してＦＦＴアナライザ２０に接続されている。ＦＦＴアナライザ２０は、ＰＣ２２により制御される。
【００１５】
固定部１２は、ゴルフクラブシャフト３０の後端部３２ａを固定するものである。この固定部１２は、例えば、水平面Ｂの上に設けられている。固定部１２にゴルフクラブシャフト３０が固定された場合、ゴルフクラブシャフト３０の中心軸Ｃが水平面Ｂと平行になる。この固定部１２におけるゴルフクラブシャフト３０の後端部３２ａの固定長さＬ２は、例えば、１７０ｍｍである。
なお、固定部１２のゴルフクラブシャフト３０の固定方法は、特に限定されるものではない。
【００１６】
ここで、ゴルフクラブシャフト３０の後端部３２ａとは、ゴルフクラブシャフト３０をゴルフクラブヘッド（図示せず）に取り付け、ゴルフクラブ（図示せず）とする場合、グリップ（図示せず）が取り付けられる側の端部のことである。
また、ゴルフクラブシャフト３０の先端部３２ｂとは、ゴルフクラブヘッド（図示せず）を取り付ける側の端部のことである。
【００１７】
本実施形態においては、ゴルフクラブシャフト３０は、単体であっても、ゴルフクラブヘッドが取り付けられた状態であってもよい。ゴルフクラブヘッドが取り付けられている場合、グリップ側の端部を、例えば、固定長さ１７０ｍｍで固定する。
また、本実施形態においては、後述するように、ゴルフクラブシャフト３０の評価には、例えば、評価するゴルフクラブシャフト３０の後端部３２ａを固定し、先端部３２ｂを振動させて、ゴルフクラブシャフト３０の振動特性を測定して評価する。
【００１８】
第１の加速度センサ１４は、ゴルフクラブシャフト２２の長手方向Ｌと直交する上下方向Ｖにおけるゴルフクラブシャフト２２の先端部２４ｂの振動を測定するものである。なお、上下方向Ｖは、水平面Ｂに対して垂直な方向である。
この第１の加速度センサ１４は、例えば、ゴルフクラブシャフト２２の先端２２ａから後端部２４ａ側に距離Ｌ１、離れた位置で、かつゴルフクラブシャフト２２の周面２２ｂにおいて、水平面Ｂから上記上下方向Ｖにおける距離が最も離れた位置に設けられている。換言すれば、第１の加速度センサ１４は、ゴルフクラブシャフト２２の先端２２ａから後端部２４ａ側にＬ１離れた位置で、かつゴルフクラブシャフト２２の周面２２ｂにおいて、ゴルフクラブシャフト２２の中心軸Ｃを通り上記上下方向Ｖと平行な線Ｙ上に設けられている。この第１の加速度センサ１４が設けられる位置を第１の取付位置αという。この距離Ｌ１は、例えば、１００ｍｍである。
【００１９】
第２の加速度センサ１６は、ゴルフクラブシャフト２２の長手方向Ｌおよび上下方向Ｖと直交する左右方向Ｈにおけるゴルフクラブシャフト２２の先端部２４ｂの振動を測定するものである。
この第２の加速度センサ１６は、第１の加速度センサ１４を、ゴルフクラブシャフト２２の中心軸Ｃを回転中心にして９０°回転させた位置に設けられている。換言すれば、第２の加速度センサ１６は、ゴルフクラブシャフト２２の先端２２ａから後端部２４ａ側にＬ１離れた位置で、かつゴルフクラブシャフト２２の周面２２ｂにおいて、ゴルフクラブシャフト２２の中心軸Ｃを通り長手方向Ｌおよび上下方向Ｖと直交する左右方向Ｈと平行な線Ｘ上に設けられている。この第２の加速度センサ１６が設けられる位置を第２の取付位置βという。
第１の加速度センサ１４および第２の加速度センサ１６には、例えば、軽量加速度ピックアップが用いられる。この軽量加速度ピックアップは、加速度信号を電荷の形態で、出力する。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、質量が大きいと共振周波数への影響が大きくなるためである。
【００２０】
本実施形態においては、ゴルフクラブシャフト２２の先端２２ａに、水平面Ｂに向う下方向ＶＬに、例えば、２０ｍｍの変位を与えてゴルフクラブシャフト２２を自由減衰振動させる。このとき、第１の加速度センサ１４により、上下方向Ｖのゴルフクラブシャフト２２の自由減衰振動が加速度として測定され、第２の加速度センサ１６により、左右方向Ｈのゴルフクラブシャフト２２の自由減衰振動が加速度として測定される。
【００２１】
チャージアンプ１８は、第１の加速度センサ１４および第２の加速度センサ１６に接続されている。このチャージアンプ１８には、第１の加速度センサ１４および第２の加速度センサ１６のそれぞれから得られた加速度信号が、例えば、電荷の形態で入力される。チャージアンプ１８は、その電荷の形態で入力された各加速度信号を、それぞれ電圧に変換してＦＦＴアナライザ２０に加速度信号として出力する。
【００２２】
ＦＦＴアナライザ２０は、チャージアンプ１８に接続されており、このチャージアンプ１８から電圧の形態で出力される第１の加速度センサ１４の加速度信号および第２の加速度センサ１６の加速度信号を時系列で取り込み、ＰＣ２２に出力するものである。
このＦＦＴアナライザ２０においては、例えば、第１の加速度センサ１４の加速度信号、および第２の加速度センサ１６の加速度信号について、それぞれ振動を開始してから例えば、約１ミリ秒のサンプリング周期（４秒／４０９６間隔）で４秒間（サンプリング時間）取り込む。ＦＦＴアナライザ２０により、第１の加速度センサ１４による上下方向Ｖの加速度の時系列データ（時間波形）が得られ、第２の加速度センサ１６による左右方向Ｈの加速度の時系列データ（時間波形）が得られる。
【００２３】
なお、ＦＦＴアナライザ２０による加速度信号についてのサンプリング周期は、約１ミリ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２０による変位についての取り込み時間（サンプリング時間）も、４秒に限定されるものではなく、ゴルフクラブシャフト３０の特性、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。
【００２４】
ＰＣ２２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２４とを有する。
【００２５】
ＰＣ２２は、ＦＦＴアナライザ２０から出力された第１の加速度センサ１４による上下方向Ｖの加速度の時系列データ（時間波形）、第２の加速度センサ１６による左右方向Ｈの加速度の時系列データ（時間波形）がメモリ（図示せず）に記憶される。
ＰＣ２２は、上下方向Ｖの加速度波形のデータ、左右方向Ｈの加速度波形のデータについて、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）をする機能を有する。
【００２６】
また、ＰＣ２２は、１次共振周波数、２次共振周波数および３次共振周波数等の共振周波数を算出する機能、例えば、各共振周波数を中心にした１／３オクターブバンドフィルタ等のバンドパスフィルタの設定する機能を有する。
また、ＰＣ２２は、１／３オクターブバンドパスフィルタを用いた共振周波数別の振幅特性データを算出する機能、各共振周波数の振幅特性データに対して逆ＦＦＴを行い、加速度波形のデータを作成する機能を有する。
【００２７】
また、ＰＣ２２は、波形のデータについて、山側および谷側のピークを抽出し、かつそのピークの時間を求める機能を有する。
さらには、ＰＣ２２は、各共振周波数における減衰率、および損失係数を求める機能を有する。
【００２８】
なお、ＰＣ２２においては、得られたデータの数値についての四則演算の機能を有することは言うまでもなく、更には上記機能を発揮する段階で作成された各種のデータについては、適宜メモリに記憶させるとともに、モニタ２４に、グラフ、数値等の形態で表示させる機能を有する。
また、ＰＣ２２における上記各種の機能は、ＦＦＴアナライザを利用した周波数解析をするときになされる各種の信号処理をする際に用いられる市販のソフトウェアによる実現できるものである。
【００２９】
なお、ＰＣ２２は、ＦＦＴアナライザ２０を介することなく、第１の加速度センサ１４の加速度信号、および第２の加速度センサ１６の加速度信号をチャージアンプ１８から直接、取り込むこともできる。この場合、第１の加速度センサ１４の加速度信号、および第２の加速度センサ１６の加速度信号をＡＤ変換するＡＤ変換ボードをＰＣ２２に組み込み、チャージアンプ１８と接続し、各加速度信号をコンピュータ２０に直接取り込む構成としてもよい。
【００３０】
本発明の評価方法および評価システムにおいては、評価対象は、棒状体のものであれば、断面形状が円、矩形であってもよく、特に限定されるものではない。また、ゴルフクラブシャフト３０に限定されるものではなく、釣り竿、アイスホッケーのスティック、グランドホッケーのスティック等についても、振動減衰等の振動特性を評価することができる。
【００３１】
次に、本実施形態のゴルフクラブシャフトの評価方法について、ゴルフクラブシャフト３０として、長さが１１７０ｍｍのカーボンシャフトを例にして説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態の棒状体の評価方法によるゴルフクラブシャフトの評価方法を工程順に示すフローチャートである。
【００３２】
先ず、図１に示す評価システム１０の固定部１２にゴルフクラブシャフト３０の後端部３２ａを、例えば、１７０ｍｍの固定長さで固定する。この固定部１２によるゴルフクラブシャフト３０の固定圧力は、例えば、１９．６Ｎ（２ｋｇｆ）である。
【００３３】
次に、第１の加速度センサ１４を、距離Ｌ１が１００ｍｍの第１の取付位置αに取り付ける。第２の加速度センサ１６を、第２の取付位置βに取り付ける。
第１の加速度センサ１４および第２の加速度センサ１６は、チャージアンプ１８に接続される。
【００３４】
次に、ゴルフクラブシャフト３０の先端３０ａを下方向ＶＬに２０ｍｍ変位させた後、先端３０ａを解放する。これにより、ゴルフクラブシャフト３０の先端部３２ｂが振動する（ステップＳ１０）。
このとき、第１の加速度センサ１４による左右方向Ｈの加速度の計測と、第２の加速度センサ１６による上下方向Ｖの加速度の計測とが同時にされて、第１の加速度センサ１４による左右方向Ｈの加速度信号がチャージアンプ１８に入力されて変換された後、加速度信号がＦＦＴアナライザ２０に取り込まれる。また、第２の加速度センサ１６による上下方向Ｖの加速度信号もチャージアンプ１８に入力された後、チャージアンプ１８の出力信号がＦＦＴアナライザ２０に取り込まれる。
【００３５】
本実施形態においては、ＦＦＴアナライザ２０には、先端３０ａを解放した後、例えば、約１ミリ秒のサンプリング周期（４秒／４０９６間隔）で４秒間（サンプリング時間）の加速度信号が取得される。これにより、図３（ａ）に示すように、上下方向Ｖの加速度の時系列データ４０ａ、および図３（ｂ）に示すように、左右方向Ｈの加速度の時系列データ４０ｂが得られる（ステップＳ１２）。
図３（ａ）に示すように上下方向Ｖの加速度は、１．４秒位まで減少していき、その後、変位がまた大きくなっている。図３（ｂ）に示す左右方向Ｈの加速度は、０．５秒位から１．５秒位まで減少している。
上下方向Ｖの加速度の時系列データ４０ａ、および左右方向Ｈの加速度の時系列データ４０ｂがＦＦＴアナライザ２０からＰＣ２２に出力されて、ＰＣ２２のメモリに記憶される。
【００３６】
次に、ＰＣ２２において、上下方向Ｖの加速度の時系列データ４０ａ、および左右方向Ｈの加速度の時系列データ４０ｂについて、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行う（ステップＳ１４）。これにより、上下方向Ｖの加速度の時系列データ４０ａから、例えば、図４に示すような振幅特性データ４２が得られる。図４の縦軸のパワースペクトル（ｄＢ）は、振動の振幅の大きさを示すものである。
なお、左右方向Ｈの加速度の時系列データ４０ｂについてもＦＦＴを行うため、図示はしないが、時系列データ４０ａと同様に図４に示すような振幅特性データ４２が得られる。
【００３７】
ここで、ＦＦＴをして得られるフーリエ変換データは、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データとを含むものである。
高速フーリエ変換の処理自体は、公知の方法であるため、その詳細な説明を省略する。この高速フーリエ変換は、例えば、振動の時間波形データである変位の時系列データからフーリエ係数を求め、このフーリエ係数を演算することで周波数毎に振幅と位相を求めるものである。周波数と振幅との関係を表すものが、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データとなる。
【００３８】
次に、上述の振幅特性データに基づいて、ＰＣ２２は、ゴルフクラブシャフト３０の上下方向Ｖおよび左右方向Ｈにおける１次共振周波数、２次共振周波数、および３次共振周波数を含む複数の共振周波数を求める（ステップＳ１６）。
例えば、ＰＣ２２において、図４に示す振幅特性データ４２について、周波数解析を行い、振幅特性データ４２に含まれる複数のピーク４２ａ、４２ｂ、４２ｃの値に対応する周波数の値を、それぞれ求めることにより、１次共振周波数ｆ１、２次共振周波数ｆ２、３次共振数波数ｆ３を得ることができる。
また、図４では、振幅特性データ４２を１つだけ示しているが、本実施形態においては、左右方向Ｈの振幅特性データについても、上下方向Ｖと同様に、１次共振周波数〜３次共振周波数を求め、合計６個の共振周波数を求める。
【００３９】
また、本実施形態の評価方法においては、１次共振周波数が少なくとも求めることができればよいため、振幅特性データ４２から、２次共振周波数および３次共振周波数を、必ずしも求める必要はない。
本実施形態においては、振動特性に与える影響が大きい１次共振周波数〜３次共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３について求めることが好ましい。なお、何次の共振周波数まで求めるかについては、特に限定されるものではない。
【００４０】
次に、ＰＣ２２は、ステップＳ１８で求めた合計６個の１次共振周波数〜３次共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３のそれぞれに対応して、各共振周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタを設定する（ステップＳ１８）。
ここで、図５は、縦軸にフィルタ値をとり、横軸に周波数をとって、本実施形態で用いたバンドパスフィルタを説明するためのグラフである。
図５の縦軸のフィルタ値とは、ゲインに相当するものであり、例えば、フィルタ値が０ならば入力信号が１００％阻止され、フィルタ値が０．５ならば入力信号が５０％通過され、フィルタ値が１ならば入力信号が１００％通過される。
【００４１】
図５に示すように、バンドパスフィルタの特性は、中心周波数ｆｃと、下限遮断周波数ｆＬと、上限遮断周波数ｆＨとによって規定される。
したがって、ステップＳ１８で求めた各共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応して、図５に示すように、中心周波数ｆｃ＝ｆ１のバンドパスフィルタ４４ａと、中心周波数ｆｃ＝ｆ２のバンドパスフィルタ４４ｂと、中心周波数ｆｃ＝ｆ３のバンドパスフィルタとを設定する。なお、図５において、３次共振周波数ｆ３のバンドパスフィルタの中心周波数ｆｃと、下限遮断周波数ｆＬと、上限遮断周波数ｆＨとが周波数の表示範囲を超えているため、その図示を省略している。
【００４２】
本実施形態において、バンドパスフィルタとして、例えば、１／３オクターブバンドパスフィルタを用いる。この１／３オクターブバンドパスフィルタにおける下限遮断周波数ｆＬ、上限遮断周波数ｆＨについては、下記（１）式と（２）式により求めることができる。
【００４３】
ｆＬ＝ｆｃ・２（−１／６） （１）
ｆＨ＝ｆｃ・２（１／６） （２）
【００４４】
本実施形態における１／３オクターブバンドパスフィルタは、ＪＩＳ Ｃ１５１３に規定されている１／３オクターブの規格の考え方と同様である。ただし、上記ＪＩＳ規格では、中心周波数ｆｃが予め決定されているのに対して、本実施形態では、中心周波数ｆｃがステップＳ１８で求められた各共振周波数である点が異なる。
【００４５】
なお、本実施形態においては、バンドパスフィルタに１／３オクターブバンドパスフィルタを用いたが、これに限定されるものではない。バンドパスフィルタとしては、例えば、図４に示す振幅特性データ４２から、目的とする共振周波数成分の振動波形を正確に分離することができればよく、バンドパスフィルタの下限遮断周波数ｆＬ、上限遮断周波数ｆＨをどのように設定するかは、特に限定されるものではない。
【００４６】
次に、ＰＣ２２は、図４に示す振幅特性データ４２を、ステップＳ２０で設定した３つのバンドパスフィルタにそれぞれかける（ステップＳ２０）。これにより、各バンドパスフィルタから３つの共振周波数（１次共振周波数ｆ１、２次共振周波数ｆ２、３次共振周波数ｆ３）のそれぞれに対応した３つの共振周波数別振幅特性データが得られる。
なお、左右方向Ｈの振幅特性データ（図示せず）についても、３つの共振周波数（１次共振周波数ｆ１、２次共振周波数ｆ２、３次共振周波数ｆ３）のそれぞれに対応した３つの共振周波数別振幅特性データが得られる。
【００４７】
次に、ＰＣ２２は、ステップＳ２０で得られた３つの共振周波数別振幅特性データのそれぞれと、ステップＳ１４で求めた位相特性データとに基づいて逆ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行う（ステップＳ２２）。
これにより、３つの共振周波数（１次共振周波数ｆ１、２次共振周波数ｆ２、３次共振周波数ｆ３）のそれぞれに対応した共振周波数別の時間波形データを得る（ステップＳ２４）。この場合、上下方向および左右方向について、それぞれ、図３（ａ）に示すような時系列データおよび図３（ｂ）に示すような時系列データが得られる。このようにして、ステップＳ２４においては、各共振周波数別に分離された時間波形データが得られる。
【００４８】
次に、ステップＳ２４で得られた各共振周波数毎の時間波形データについて、０クロス点を利用して、０点を境にプラス側のピークについてその時間とピークレベルを求め、更にはマイナス側のピークについてその時間とピークレベルを求める（ステップＳ２６）。
【００４９】
各共振周波数において、上下方向Ｖにおける時間波形データのピーク値の絶対値をＵｐとし、左右方向Ｈにおける時間波形データのピーク値の絶対値をＬｐとするとき、時間波形データのピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、このピーク値の絶対値Ｕｐに、最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを抽出する。
次に、基準となるピーク値の絶対値Ｕｐと、抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求める（ステップＳ２８）。なお、自乗平方根の値Ｖｐとは、以下の式により表されるものである。Ｖｐ＝（Ｕｐ２＋Ｌｐ２）１／２
【００５０】
次に、１次共振周波数、２次共振周波数、３次共振周波数毎に、減衰率を求める（ステップＳ３０）。本実施形態において、減衰率に、例えば、対数減衰率を用いる。
この場合、図６に示すように、例えば、縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、１次共振周波数について得られたＶｐの値を二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットする。これをプロット群５０ａとして図６に示す。このプロット群５０ａの各数値は、１０ｌｏｇＶｐ２により求められる。
そして、このプロット群５０ａについて、例えば、最小自乗法を用いて直線近似し、近似直線５２ａを求める。この近似直線５２ａの傾きが減衰率Ｄ（ｄＢ／秒）である。
【００５１】
図６には、上下方向のピーク値Ｕｐを二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットしたプロット群５４ａを示している。
このプロット群５４ａの数値は、１０ｌｏｇＵｐ２により求められる。
さらに、図６には、左右方向のピーク値Ｌｐも二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットしたプロット群５６ａを示している。
このプロット群５６ａの数値は、１０ｌｏｇＬｐ２により求められる。
図６に示すように、自乗平方根の値Ｖｐに比して、上下方向のピーク値Ｕｐおよび左右方向のピーク値Ｌｐは直線性が劣っている。
【００５２】
また、図７に示すように、例えば、縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、２次共振周波数について得られたＶｐの値を二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットする。これをプロット群５０ｂとして図７に示す。
そして、このプロット群５０ｂについて、例えば、最小自乗法を用いて直線近似し、近似直線５２ｂを求める。この近似直線５２ｂの傾きが減衰率Ｄ（ｄＢ／秒）である。
図７には、上下方向のピーク値Ｕｐを二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットしたプロット群５４ｂを示すとともに、左右方向のピーク値Ｌｐも二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットしたプロット群５６ｂを示している。
２次共振周波数においても、図７に示すように、自乗平方根の値Ｖｐに比して、上下方向のピーク値Ｕｐおよび左右方向のピーク値Ｌｐは直線性が劣っている。
【００５３】
また、図８に示すように、例えば、縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、３次共振周波数について得られたＶｐの値を二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットする。これをプロット群５０ｃとして図８に示す。
そして、このプロット群５０ｃについて、例えば、最小自乗法を用いて直線近似し、近似直線５２ｃを求める。この近似直線の傾き５２ｃが減衰率Ｄ（ｄＢ／秒）である。
図８には、上下方向のピーク値Ｕｐを二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットしたプロット群５４ｃを示すとともに、左右方向のピーク値Ｌｐも二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットしたプロット群５６ｃを示している。
３次共振周波数においても、図８に示すように、自乗平方根の値Ｖｐに比して、上下方向のピーク値Ｕｐおよび左右方向のピーク値Ｌｐは直線性が劣っている。
【００５４】
ＰＣ２２においては、上記図６に示す近似直線５２ａ、図７に示す近似直線５２ｂ、図８に示す近似直線５２ｃを求める。各近似直線５２ａ、近似直線５２ｂおよび近似直線５２ｃの傾きを求め、減衰率Ｄを得る（ステップＳ３０）。
そして、各共振周波数における減衰率Ｄから、各共振周波数について、損失係数ηを求める（ステップＳ３２）。
なお、減衰率Ｄと損失係数ηとは式（３）で示される関係にある。このため、減衰率Ｄを求めることにより、損失係数ηを求めることができる。
η＝Ｄ／（２７．３・ｆｘ） （３） （ｆｘは各共振周波数）
【００５５】
共振周波数ｆｘには、例えば、ステップＳ１６で求めた上下方向Ｖ（加振方向）の各共振周波数が用いられる。
なお、共振周波数別振動波形の波数をＮとし、この波数Ｎの発生時間をＴとしたときに、共振周波数ｆｎは、Ｎ／Ｔで求めることができる。このようにして得られた共振周波数の値を共振周波数ｆｘとして用いてもよい。
【００５６】
本実施形態において、ブレーディング法により形成されたゴルフクラブシャフトについて取付角度を０°、４５°、９０°、１３５°と変えて、それぞれ１次共振周波数〜３次共振周波数における損失係数を求めた。さらには、取付角度が０°、４５°、９０°、１３５°のうち、左右方向の振動が最も小さいものにおける上下方向の振動波形データだけを用いて損失係数を求めた。この結果を図９に示す。
なお、取付角度０°とは、計測の最初に取り付けた状態のことである。また、取付角度４５°、９０°、１３５°とは、取付角度０°を基準として、時計周りにゴルフクラブシャフトを回転させた角度のことである。
【００５７】
図９には、１次共振周波数における損失係数をプロットしたプロット群６０ａと、２次共振周波数における損失係数をプロットしたプロット群６０ｂと、３次共振周波数における損失係数をプロットしたプロット群６０ｃとを示している。
本実施形態の評価方法によれば、図９に示すように、取付角度によらず、損失係数の値に差がない。また、左右方向の振動が最も小さいものにおける上下方向の振動波形データだけを用いて得られた損失係数と、本実施形態の評価方法による損失係数との差もない。
【００５８】
本実施形態の評価システムおよび評価方法によれば、ゴルフクラブシャフト３０について、取付角度に依存することなく、損失係数を求めることができる。しかも、上下方向Ｖと左右方向Ｈについて、振動を同時に計測するだけなので容易である。
【００５９】
また、本実施形態の評価方法は、例えば、ゴルフクラブシャフトが設計した振動減衰能を有するかの等の品質管理に利用することができる。このとき、製造されたゴルフクラブ全品、または抜き取り検査する場合には、製造されたゴルフクラブシャフトのうち、適用に引き抜かれたものについて、損失係数を計測する。そして、ゴルフクラブシャフトが不良品で、剥離等が生じていると、全体の剛性が低下し、これにより共振周波数が低下する。また、剥離した箇所により内部摩擦が増え、損失係数が高くなる。このことから、図９に示すプロット群６０ａを良品とした場合、不良品のゴルフクラブシャフトは、符号６２ａで示すような位置にプロットされることになる。このようにして、不良品と良品とを区別することができる。
なお、２次共振周波数についても、図９に示すプロット群６０ｂを良品とした場合、不良品のゴルフクラブシャフトは、符号６２ｂで示すような位置にプロットされることになり、３次共振周波数についても、図９に示すプロット群６０ｃを良品とした場合、不良品のゴルフクラブシャフトは、符号６２ｃで示すような位置にプロットされることになる。
【００６０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第２の実施形態の棒状体の評価方法に用いられる評価システムを示す模式的斜視図である。
図１１は、本発明の第２の実施形態の棒状体の評価方法によるゴルフクラブシャフトの評価方法を工程順に示すフローチャートである。
本実施形態においては、図１に示す第１の実施形態の評価システム１０と同一構成物には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６１】
本実施形態の評価システム１１は、第１の実施形態の評価システム１０（図１参照）に比して、第１の加速度センサ１４および第２の加速度センサ１６にかえて第１のレーザ変位計１４および第２のレーザ変位計１６を用いている点、およびチャージアンプ１８が設けられていない点が異なり、それ以外の構成は、第１の実施形態と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
本実施形態の評価システム１１において、第１のレーザ変位計７０および第２のレーザ変位計７４はＦＦＴアナライザ２０に接続されている。第１のレーザ変位計７０、第２のレーザ変位計７４およびＦＦＴアナライザ２０は、いずれもＰＣ２２により制御される。
【００６３】
第１のレーザ変位計７０は、左右方向Ｈにおけるゴルフクラブシャフト３０の先端部３２ｂの振動の変位を測定するものである。
第１のレーザ変位計７０は、例えば、透過式のレーザ変位計であり、投光部７０ａと、受光部７０ｂとを有し、投光部７０ａと、受光部７０ｂとが上下方向Ｖに所定の間隔をあけて対向して配置されている。本実施形態においては、投光部７０ａと受光部７０ｂとの間に評価対象物であるゴルフクラブシャフト３０が配置される。
【００６４】
第１のレーザ変位計７０においては、投光部７０ａから帯状のレーザ光７２が受光部７０ｂに向けて照射され、レーザ光７２の一部がゴルフクラブシャフト３０で遮られて受光部７０ｂで受光する。受光部７０ｂは、受光したレーザ光７２に基づいて、左右方向Ｈのゴルフクラブシャフト３０の周面３０ｂのエッジを検出する。この左右方向Ｈの周面３０ｂのエッジの位置の時間変化を検出することにより、振動の際の左右方向Ｈの変位が得られる。第１のレーザ変位計７０は、この検出された変位を、例えば、アナログ信号の形態で変位信号としてＦＦＴアナライザ２０に出力する。
【００６５】
第２のレーザ変位計７４は、第１のレーザ変位計７０の投光部７０ａおよび受光部７０ｂに対して９０°回転させて配置されており、投光部７４ａと受光部７４ｂとが左右方向Ｈに所定の間隔をあけて対向して配置されている。本実施形態においては、投光部７４ａと受光部７４ｂとの間に評価対象物であるゴルフクラブシャフト３０が配置される。
【００６６】
なお、第２のレーザ変位計７４の投光部７４ａと受光部７４ｂとは、第１のレーザ変位計７０の投光部７０ａおよび受光部７０ｂと同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。第２のレーザ変位計７４においては、周面３０ｂの上下方向Ｖのエッジの位置の時間変化を検出することにより、振動の際の上下方向Ｖの変位が得られる。第２のレーザ変位計７４は、この検出された変位を、例えば、アナログ信号の形態で変位信号としてＦＦＴアナライザ２０に出力する。
【００６７】
この第１のレーザ変位計７０は、第１の加速度センサ１４が取り付けられる第１の位置αにレーザ光７２を照射する。また、第２のレーザ変位計７４は、第２の加速度センサ１６が取り付けられる第２の位置βにレーザ光７６を照射する。
第１のレーザ変位計７０および第２のレーザ変位計７４は、ゴルフクラブシャフト３０の左右方向Ｈと上下方向Ｖの変位を同時に計測するものであり、計測タイミングなどはＰＣ２２により制御される。
【００６８】
第１のレーザ変位計７０および第２のレーザ変位計７４は、いずれも、投光部７０ａ、７４ａと受光部７０ｂ、７４ｂとの間の距離を変えることができるとともに、投光部７０ａ、７４ａおよび受光部７０ｂ、７４ｂは、ゴルフクラブシャフト３０の長手方向Ｌにおける位置も適宜調整することができる。
【００６９】
本実施形態において、ＦＦＴアナライザ２０は、例えば、約１ミリ秒のサンプリング周期で４秒間、第１のレーザ変位計７０からアナログ信号の形態で出力された左右方向Ｈの変位信号と、第２のレーザ変位計７４からアナログ信号の形態で出力された上下方向Ｖの変位信号とを取り込む。
【００７０】
ＦＦＴアナライザ２０により、第１のレーザ変位計７０によるゴルフクラブシャフト３０の左右方向Ｈの変位の時系列データ（時間波形）、すなわち、左右方向Ｈの振動の時系列データが得られる。さらには、ＦＦＴアナライザ２０により、第２のレーザ変位計７４によるゴルフクラブシャフト３０の上下方向Ｖの変位の時系列データ（時間波形）、すなわち、上下方向Ｖの振動の時系列データが得られる。
このようにして、ゴルフクラブシャフト３０を振動させたときの上下方向Ｖの変位の時系列データ（以下、振動波形データともいう）および左右方向Ｈの変位の時系列データ（振動波形データ）が得られる。
これらの上下方向Ｖの振動の時系列データおよび左右方向Ｈの振動の時系列データがＰＣ２２に出力される。
【００７１】
なお、ＦＦＴアナライザ２０による変位についてのサンプリング周期は、約１ミリ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２０による変位についての取り込み時間（サンプリング時間）も、４秒に限定されるものではなく、ゴルフクラブシャフト３０の特性、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。
【００７２】
本実施形態において、ＰＣ２２は、ＦＦＴアナライザ２０から出力された第１のレーザ変位計７０で得られた左右方向Ｈの変位の時系列データ（振動波形データ）、第２のレーザ変位計７４で得られた上下方向Ｖの変位の時系列データ（振動波形データ）がメモリ（図示せず）に記憶される。ＰＣ２２は、振動波形のデータについて、山側および谷側のピークを抽出し、かつそのピークの時間を求める機能を有する。
【００７３】
なお、ＰＣ２２は、ＦＦＴアナライザ２０による第１のレーザ変位計７０の変位信号、および第２のレーザ変位計７４の変位信号を直接取り込むこともできる。この場合、第１のレーザ変位計７０の変位信号、および第２のレーザ変位計７４の変位信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換ボードをＰＣ２２に組み込み、各変位信号をコンピュータ２０に直接取り込む。
【００７４】
本実施形態において、第１のレーザ変位計７０および第２のレーザ変位計７４は、透過式のレーザ変位計としたが、これに限定されるものではない。例えば、第１のレーザ変位計７０および第２のレーザ変位計７４は、反射型のレーザ変位計であっても、レーザーフォーカス型のレーザ変位計でもよい。
【００７５】
次に、本実施形態のゴルフクラブシャフトの評価方法について、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。
本実施形態のように、第１のレーザ変位計７０および第２のレーザ変位計７４を用いた場合、得られる振動波形のデータは、１次共振周波数が支配的であり、高次の振動が小さい。このため、以下のようにして、上下方向の振動波形データと、左右方向の振動波形データとについて、ＦＦＴなどの信号処理を加えることなく、上下方向の振動波形データおよび左右方向の振動波形データについて、ピーク値の絶対値Ｕｐ、Ｌｐを求めて、上記Ｖｐを求めて、損失係数を求めることができる。
【００７６】
本実施形態のゴルフクラブシャフトの評価方法は、図２に示す第１の実施形態の評価方法と加振する工程（Ｓ４０）が第１の実施形態のステップＳ１０と同じ工程である。
【００７７】
ステップＳ４０において、先端３０ａを解放した後、例えば、約１ミリ秒のサンプリング周期（４秒／４０９６間隔）で４秒間（サンプリング時間）の変位信号が取得される。これにより、上下方向Ｖの変位の時系列データ、および左右方向Ｈの変位の時系列データが得られる（ステップＳ４２）。
上下方向Ｖの変位の時系列データ（図示せず）および左右方向Ｈの変位の時系列データ（図示せず）がＦＦＴアナライザ２０からＰＣ２２に出力されて、ＰＣ２２のメモリに記憶される。
【００７８】
次に、ＰＣ２２において、上下方向Ｖの変位の時系列データおよび左右方向Ｈの変位の時系列データについて、０クロス点を利用して、０点を境にプラス側のピークについてその時間とピークレベルを求め、更にはマイナス側のピークについてその時間とピークレベルを求める（ステップＳ４４）。
【００７９】
次に、上下方向Ｖにおける時間波形データのピーク値の絶対値をＵｐとし、左右方向Ｈにおける時間波形データのピーク値の絶対値をＬｐとするとき、時間波形データのピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、このピーク値の絶対値Ｕｐに、最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを抽出する。
次に、基準となるピーク値の絶対値Ｕｐと、抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求める（ステップＳ４６）。なお、自乗平方根の値Ｖｐは、第１の実施形態と同じ式で求める。
【００８０】
次に、減衰率を求める（ステップＳ４８）。本実施形態においては、減衰率に、例えば、対数減衰率を用いる。
この場合、図示はしないが、例えば、縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、得られたＶｐの値を二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットする。これらの各数値は、１０ｌｏｇＶｐ２により求められる。
そして、ＰＣ２２においては、例えば、最小自乗法を用いて直線近似し、近似直線を求める。この近似直線の傾きを求める。この傾きが減衰率Ｄ（ｄＢ／秒）である。
そして、共振周波数における減衰率Ｄから、損失係数ηを求める（ステップＳ５０）。この損失係数ηは、上記式（３）により求められる。
なお、共振周波数ｆｘは、上下方向Ｖの振動波形の波数をＮとし、この波数Ｎの発生時間をＴとしたときに、Ｎ／Ｔで求められるものである。
【００８１】
このように、本実施形態の評価方法においては、第１の実施形態と同様に、振動減衰等の振動特性について、容易かつ高い精度で評価することができる。
しかも、本実施形態においては、レーザ変位計を用いた場合、非接触としているため、センサを取り付ける手間がなく、更に容易に評価することができる。
なお、上述のいずれの実施形態においても、減衰率に、対数減衰率を用いているが、特にこれに限定されるものではなく、また、減衰率を求める方法も、特に限定されるものではない。
【００８２】
本発明は、基本的に以上のようなものである。以上、本発明の棒状体の評価方法および棒状体の評価システム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】
【００８３】
１０ 評価システム
１２ 固定部
１４ 第１の加速度センサ
１６ 第２の加速度センサ
１８ ＦＦＴアナライザ
２０ コンピュータ（ＰＣ）
２２ モニタ
３０ ゴルフクラブシャフト
３０ａ 先端
３０ｂ 周面
３２ａ 後端部
３２ｂ先端部
４２ 振幅特性データ
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ ピーク
７０ 第１のレーザ変位計
７４ 第２のレーザ変位計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、棒状体の振動減衰性能等の振動特性を評価する評価方法およびその棒状体の評価システムに関し、特に、ゴルフクラブシャフト、釣り竿、アイスホッケーのスティック、グランドホッケーのスティック等について振動減衰性能等の振動特性を評価する評価方法および棒状体の評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ゴルフクラブシャフトとして、金属により形成された金属製のゴルフクラブシャフトと、繊維強化複合材（ＦＲＰ）で形成されたＦＲＰ製のゴルフクラブシャフトがある。金属製のゴルフクラブシャフトのうち、特に、スチール製のものはスチールシャフトと呼ばれ、ＦＲＰ製のゴルフクラブシャフトのうち、カーボン繊維強化複合材（ＣＦＲＰ）で形成されたゴルフクラブシャフトはカーボンシャフトと呼ばれている。
このＦＲＰ製のゴルフクラブシャフトは、例えば、シートワインディング法、フィラメントワインディング法、３軸ブレーディング法等の製造方法によって製造されている。
ＦＲＰ製のゴルフクラブシャフトにおいては、シャフトの周方向における変形特性が異なることが知られている。この変形特性の異方性は、上記製造方法、またはもともとＦＲＰ自体に異方性があることによるものである。
また、ＦＲＰ製のゴルフクラブシャフトは、強化繊維の配向方向、積層数などを変えることにより、その長手方向の剛性分布、振動減衰等の振動特性を調整することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＦＲＰ製のゴルフクラブシャフトについて、振動特性が設計された通りになっているかを確認するために振動特性を評価することがなされる。この振動特性の評価のために、ゴルフクラブシャフトの一端を固定して、他端を上下に振動させると、上述のシャフトの周方向における変形特性の異方性により、ゴルフクラブシャフトが左右にも振動してしまい、振動特性を正確に評価できないという問題点がある。更には、製造されたＦＲＰ製のゴルフクラブシャフトの振動減衰等の振動特性についての評価方法に特に決まったものがないのが現状である。
【０００４】
本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、振動減衰を容易にかつ高い精度で評価できる棒状体の評価方法および棒状体の評価システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させ、前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測し、上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得する工程と、前記計測された上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ、高速フーリエ変換し、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、前記振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データをそれぞれ作成する工程と、前記上下方向の振動と前記左右方向の振動に対して、前記各振幅特性データから、それぞれ少なくとも１次共振周波数を求める工程と、前記求められた各１次共振周波数を中心周波数としたバンドパスフィルタを設定する工程と、前記各バンドパスフィルタを、それぞれ前記各振幅特性データにかけた後、それぞれ逆高速フーリエ変換し、１次共振周波数における時間波形データを、それぞれ求める工程と、前記１次共振周波数の時間波形データについて、山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求める工程と、前記上下方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出する工程と、前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求める工程と、前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する工程とを有することを特徴とする棒状体の評価方法を提供するものである。
本発明において、上下方向および左右方向の振動の時系列データは、例えば、上下方向および左右方向の加速度の時系列データである。
【０００６】
また、本発明は、棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させ、前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測し、上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得する工程と、前記上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求める工程と、前記上下方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出する工程と、前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求める工程と、前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する工程とを有することを特徴とする棒状体の評価方法を提供するものである。
本発明において、上下方向および左右方向の振動の時系列データは、例えば、上下方向および左右方向の変位の時系列データである。
【０００７】
本発明において、前記各振幅特性データから求める共振周波数は、１次共振周波数、２次共振周波数および３次共振周波数であることが好ましい。
また、本発明において、前記バンドパスフィルタは、１／３オクターブバンドパスフィルタであることが好ましい。
さらに、本発明において、前記減衰率は、例えば、対数減衰率である。
さらにまた、本発明において、前記棒状体は、例えば、ゴルフクラブシャフトである。
【０００８】
本発明は、棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させたときの前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測する計測装置と、前記計測装置で計測された上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得するデータ取得装置と、前記計測された上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ、高速フーリエ変換し、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、前記振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データをそれぞれ作成し、前記上下方向の振動と前記左右方向の振動に対して、前記各振幅特性データから、それぞれ少なくとも１次共振周波数を求め、前記求められた各１次共振周波数を中心周波数としたバンドパスフィルタを設定し、前記各バンドパスフィルタを、それぞれ前記各振幅特性データにかけた後、それぞれ逆高速フーリエ変換し、１次共振周波数における時間波形データを、それぞれ求め、前記１次共振周波数の時間波形データについて、山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求め、前記上下方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出し、前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求め、前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する処理装置とを有することを特徴とする棒状体の評価システムを提供するものである。
【０００９】
本発明においては、前記計測装置は、前記他端部の上下方向の加速度および左右方向の加速度を計測する加速度センサを有することが好ましい。
【００１０】
本発明は、棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させたときの前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測する計測装置と、前記計測装置で計測された上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得するデータ取得装置と、前記上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求め、前記上下方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出し、前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求め、前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する処理装置とを有することを特徴とする棒状体の評価システムを提供するものである。
本発明においては、前記計測装置は、前記他端部の上下方向の変位および左右方向の変位を計測するレーザ変位計を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、振動減衰を容易に評価することができる。しかも、棒状体を上下方向に振動させた場合、左右方向にも振動してしまうものであっても、高い精度で振動減衰を評価することができる。
このため、本発明によれば、例えば、ゴルフクラブシャフトの振動減衰の評価を、容易かつ高い精度でできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態の棒状体の評価方法に用いられる評価システムを示す模式図であり、（ｂ）は、図１（ａ）に示す評価システムにおける第１の加速度センサ、および第２の加速度センサの取り付け位置を拡大して示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の棒状体の評価方法によるゴルフクラブシャフトの評価方法を工程順に示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は、縦軸に加速度をとり、横軸に時間をとって、ゴルフクラブシャフトの上下方向の加速度の時系列データを示すグラフであり、（ｂ）は、縦軸に加速度をとり、横軸に時間をとって、ゴルフクラブシャフトの左右方向の加速度の時系列データを示すグラフである。
【図４】縦軸にパワースペクトルをとり、横軸に周波数をとって、振幅特性データを示すグラフである。
【図５】縦軸にフィルタ値をとり、横軸に周波数をとって、本実施形態で用いたバンドパスフィルタを説明するためのグラフである。
【図６】縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、１次共振周波数における減衰率を説明するためのグラフである。
【図７】縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、２次共振周波数における減衰率を説明するためのグラフである。
【図８】縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、３次共振周波数における減衰率を説明するためのグラフである。
【図９】縦軸に損失係数をとり、横軸に周波数をとって、各共振周波数における損失係数の結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２の実施形態の棒状体の評価方法に用いられる評価システムを示す模式的斜視図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の棒状体の評価方法によるゴルフクラブシャフトの評価方法を工程順に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の棒状体の評価方法および棒状体の評価システムを詳細に説明する。
図１は、（ａ）は、本発明の第１の実施形態の棒状体の評価方法に用いられる評価システムを示す模式図であり、（ｂ）は、図１（ａ）に示す評価システムにおける第１の加速度センサ、および第２の加速度センサの取り付け位置を拡大して示す模式図である。
【００１４】
図１に示す評価システム１０は、棒状体として、例えば、ゴルフクラブシャフト３０の減衰性能などの振動特性を評価するものである。
図１に示すように、評価システム１０は、ゴルフクラブシャフト３０を固定する固定部１２と、ゴルフクラブシャフト２２の振動を検出する第１の加速度センサ１４および第２の加速度センサ１６と、チャージアンプ１８と、ＦＦＴアナライザ２０と、コンピュータ（以下、ＰＣという）２２とを有する。
また、第１の加速度センサ１４および第２の加速度センサ１６は、チャージアンプ１８を介してＦＦＴアナライザ２０に接続されている。ＦＦＴアナライザ２０は、ＰＣ２２により制御される。
【００１５】
固定部１２は、ゴルフクラブシャフト３０の後端部３２ａを固定するものである。この固定部１２は、例えば、水平面Ｂの上に設けられている。固定部１２にゴルフクラブシャフト３０が固定された場合、ゴルフクラブシャフト３０の中心軸Ｃが水平面Ｂと平行になる。この固定部１２におけるゴルフクラブシャフト３０の後端部３２ａの固定長さＬ２は、例えば、１７０ｍｍである。
なお、固定部１２のゴルフクラブシャフト３０の固定方法は、特に限定されるものではない。
【００１６】
ここで、ゴルフクラブシャフト３０の後端部３２ａとは、ゴルフクラブシャフト３０をゴルフクラブヘッド（図示せず）に取り付け、ゴルフクラブ（図示せず）とする場合、グリップ（図示せず）が取り付けられる側の端部のことである。
また、ゴルフクラブシャフト３０の先端部３２ｂとは、ゴルフクラブヘッド（図示せず）を取り付ける側の端部のことである。
【００１７】
本実施形態においては、ゴルフクラブシャフト３０は、単体であっても、ゴルフクラブヘッドが取り付けられた状態であってもよい。ゴルフクラブヘッドが取り付けられている場合、グリップ側の端部を、例えば、固定長さ１７０ｍｍで固定する。
また、本実施形態においては、後述するように、ゴルフクラブシャフト３０の評価には、例えば、評価するゴルフクラブシャフト３０の後端部３２ａを固定し、先端部３２ｂを振動させて、ゴルフクラブシャフト３０の振動特性を測定して評価する。
【００１８】
第１の加速度センサ１４は、ゴルフクラブシャフト２２の長手方向Ｌと直交する上下方向Ｖにおけるゴルフクラブシャフト２２の先端部２４ｂの振動を測定するものである。なお、上下方向Ｖは、水平面Ｂに対して垂直な方向である。
この第１の加速度センサ１４は、例えば、ゴルフクラブシャフト２２の先端２２ａから後端部２４ａ側に距離Ｌ１、離れた位置で、かつゴルフクラブシャフト２２の周面２２ｂにおいて、水平面Ｂから上記上下方向Ｖにおける距離が最も離れた位置に設けられている。換言すれば、第１の加速度センサ１４は、ゴルフクラブシャフト２２の先端２２ａから後端部２４ａ側にＬ１離れた位置で、かつゴルフクラブシャフト２２の周面２２ｂにおいて、ゴルフクラブシャフト２２の中心軸Ｃを通り上記上下方向Ｖと平行な線Ｙ上に設けられている。この第１の加速度センサ１４が設けられる位置を第１の取付位置αという。この距離Ｌ１は、例えば、１００ｍｍである。
【００１９】
第２の加速度センサ１６は、ゴルフクラブシャフト２２の長手方向Ｌおよび上下方向Ｖと直交する左右方向Ｈにおけるゴルフクラブシャフト２２の先端部２４ｂの振動を測定するものである。
この第２の加速度センサ１６は、第１の加速度センサ１４を、ゴルフクラブシャフト２２の中心軸Ｃを回転中心にして９０°回転させた位置に設けられている。換言すれば、第２の加速度センサ１６は、ゴルフクラブシャフト２２の先端２２ａから後端部２４ａ側にＬ１離れた位置で、かつゴルフクラブシャフト２２の周面２２ｂにおいて、ゴルフクラブシャフト２２の中心軸Ｃを通り長手方向Ｌおよび上下方向Ｖと直交する左右方向Ｈと平行な線Ｘ上に設けられている。この第２の加速度センサ１６が設けられる位置を第２の取付位置βという。
第１の加速度センサ１４および第２の加速度センサ１６には、例えば、軽量加速度ピックアップが用いられる。この軽量加速度ピックアップは、加速度信号を電荷の形態で、出力する。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、質量が大きいと共振周波数への影響が大きくなるためである。
【００２０】
本実施形態においては、ゴルフクラブシャフト２２の先端２２ａに、水平面Ｂに向う下方向ＶＬに、例えば、２０ｍｍの変位を与えてゴルフクラブシャフト２２を自由減衰振動させる。このとき、第１の加速度センサ１４により、上下方向Ｖのゴルフクラブシャフト２２の自由減衰振動が加速度として測定され、第２の加速度センサ１６により、左右方向Ｈのゴルフクラブシャフト２２の自由減衰振動が加速度として測定される。
【００２１】
チャージアンプ１８は、第１の加速度センサ１４および第２の加速度センサ１６に接続されている。このチャージアンプ１８には、第１の加速度センサ１４および第２の加速度センサ１６のそれぞれから得られた加速度信号が、例えば、電荷の形態で入力される。チャージアンプ１８は、その電荷の形態で入力された各加速度信号を、それぞれ電圧に変換してＦＦＴアナライザ２０に加速度信号として出力する。
【００２２】
ＦＦＴアナライザ２０は、チャージアンプ１８に接続されており、このチャージアンプ１８から電圧の形態で出力される第１の加速度センサ１４の加速度信号および第２の加速度センサ１６の加速度信号を時系列で取り込み、ＰＣ２２に出力するものである。
このＦＦＴアナライザ２０においては、例えば、第１の加速度センサ１４の加速度信号、および第２の加速度センサ１６の加速度信号について、それぞれ振動を開始してから例えば、約１ミリ秒のサンプリング周期（４秒／４０９６間隔）で４秒間（サンプリング時間）取り込む。ＦＦＴアナライザ２０により、第１の加速度センサ１４による上下方向Ｖの加速度の時系列データ（時間波形）が得られ、第２の加速度センサ１６による左右方向Ｈの加速度の時系列データ（時間波形）が得られる。
【００２３】
なお、ＦＦＴアナライザ２０による加速度信号についてのサンプリング周期は、約１ミリ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２０による変位についての取り込み時間（サンプリング時間）も、４秒に限定されるものではなく、ゴルフクラブシャフト３０の特性、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。
【００２４】
ＰＣ２２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２４とを有する。
【００２５】
ＰＣ２２は、ＦＦＴアナライザ２０から出力された第１の加速度センサ１４による上下方向Ｖの加速度の時系列データ（時間波形）、第２の加速度センサ１６による左右方向Ｈの加速度の時系列データ（時間波形）がメモリ（図示せず）に記憶される。
ＰＣ２２は、上下方向Ｖの加速度波形のデータ、左右方向Ｈの加速度波形のデータについて、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）をする機能を有する。
【００２６】
また、ＰＣ２２は、１次共振周波数、２次共振周波数および３次共振周波数等の共振周波数を算出する機能、例えば、各共振周波数を中心にした１／３オクターブバンドフィルタ等のバンドパスフィルタの設定する機能を有する。
また、ＰＣ２２は、１／３オクターブバンドパスフィルタを用いた共振周波数別の振幅特性データを算出する機能、各共振周波数の振幅特性データに対して逆ＦＦＴを行い、加速度波形のデータを作成する機能を有する。
【００２７】
また、ＰＣ２２は、波形のデータについて、山側および谷側のピークを抽出し、かつそのピークの時間を求める機能を有する。
さらには、ＰＣ２２は、各共振周波数における減衰率、および損失係数を求める機能を有する。
【００２８】
なお、ＰＣ２２においては、得られたデータの数値についての四則演算の機能を有することは言うまでもなく、更には上記機能を発揮する段階で作成された各種のデータについては、適宜メモリに記憶させるとともに、モニタ２４に、グラフ、数値等の形態で表示させる機能を有する。
また、ＰＣ２２における上記各種の機能は、ＦＦＴアナライザを利用した周波数解析をするときになされる各種の信号処理をする際に用いられる市販のソフトウェアによる実現できるものである。
【００２９】
なお、ＰＣ２２は、ＦＦＴアナライザ２０を介することなく、第１の加速度センサ１４の加速度信号、および第２の加速度センサ１６の加速度信号をチャージアンプ１８から直接、取り込むこともできる。この場合、第１の加速度センサ１４の加速度信号、および第２の加速度センサ１６の加速度信号をＡＤ変換するＡＤ変換ボードをＰＣ２２に組み込み、チャージアンプ１８と接続し、各加速度信号をコンピュータ２０に直接取り込む構成としてもよい。
【００３０】
本発明の評価方法および評価システムにおいては、評価対象は、棒状体のものであれば、断面形状が円、矩形であってもよく、特に限定されるものではない。また、ゴルフクラブシャフト３０に限定されるものではなく、釣り竿、アイスホッケーのスティック、グランドホッケーのスティック等についても、振動減衰等の振動特性を評価することができる。
【００３１】
次に、本実施形態のゴルフクラブシャフトの評価方法について、ゴルフクラブシャフト３０として、長さが１１７０ｍｍのカーボンシャフトを例にして説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態の棒状体の評価方法によるゴルフクラブシャフトの評価方法を工程順に示すフローチャートである。
【００３２】
先ず、図１に示す評価システム１０の固定部１２にゴルフクラブシャフト３０の後端部３２ａを、例えば、１７０ｍｍの固定長さで固定する。この固定部１２によるゴルフクラブシャフト３０の固定圧力は、例えば、１９．６Ｎ（２ｋｇｆ）である。
【００３３】
次に、第１の加速度センサ１４を、距離Ｌ１が１００ｍｍの第１の取付位置αに取り付ける。第２の加速度センサ１６を、第２の取付位置βに取り付ける。
第１の加速度センサ１４および第２の加速度センサ１６は、チャージアンプ１８に接続される。
【００３４】
次に、ゴルフクラブシャフト３０の先端３０ａを下方向ＶＬに２０ｍｍ変位させた後、先端３０ａを解放する。これにより、ゴルフクラブシャフト３０の先端部３２ｂが振動する（ステップＳ１０）。
このとき、第１の加速度センサ１４による左右方向Ｈの加速度の計測と、第２の加速度センサ１６による上下方向Ｖの加速度の計測とが同時にされて、第１の加速度センサ１４による左右方向Ｈの加速度信号がチャージアンプ１８に入力されて変換された後、加速度信号がＦＦＴアナライザ２０に取り込まれる。また、第２の加速度センサ１６による上下方向Ｖの加速度信号もチャージアンプ１８に入力された後、チャージアンプ１８の出力信号がＦＦＴアナライザ２０に取り込まれる。
【００３５】
本実施形態においては、ＦＦＴアナライザ２０には、先端３０ａを解放した後、例えば、約１ミリ秒のサンプリング周期（４秒／４０９６間隔）で４秒間（サンプリング時間）の加速度信号が取得される。これにより、図３（ａ）に示すように、上下方向Ｖの加速度の時系列データ４０ａ、および図３（ｂ）に示すように、左右方向Ｈの加速度の時系列データ４０ｂが得られる（ステップＳ１２）。
図３（ａ）に示すように上下方向Ｖの加速度は、１．４秒位まで減少していき、その後、変位がまた大きくなっている。図３（ｂ）に示す左右方向Ｈの加速度は、０．５秒位から１．５秒位まで減少している。
上下方向Ｖの加速度の時系列データ４０ａ、および左右方向Ｈの加速度の時系列データ４０ｂがＦＦＴアナライザ２０からＰＣ２２に出力されて、ＰＣ２２のメモリに記憶される。
【００３６】
次に、ＰＣ２２において、上下方向Ｖの加速度の時系列データ４０ａ、および左右方向Ｈの加速度の時系列データ４０ｂについて、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行う（ステップＳ１４）。これにより、上下方向Ｖの加速度の時系列データ４０ａから、例えば、図４に示すような振幅特性データ４２が得られる。図４の縦軸のパワースペクトル（ｄＢ）は、振動の振幅の大きさを示すものである。
なお、左右方向Ｈの加速度の時系列データ４０ｂについてもＦＦＴを行うため、図示はしないが、時系列データ４０ａと同様に図４に示すような振幅特性データ４２が得られる。
【００３７】
ここで、ＦＦＴをして得られるフーリエ変換データは、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データとを含むものである。
高速フーリエ変換の処理自体は、公知の方法であるため、その詳細な説明を省略する。この高速フーリエ変換は、例えば、振動の時間波形データである変位の時系列データからフーリエ係数を求め、このフーリエ係数を演算することで周波数毎に振幅と位相を求めるものである。周波数と振幅との関係を表すものが、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データとなる。
【００３８】
次に、上述の振幅特性データに基づいて、ＰＣ２２は、ゴルフクラブシャフト３０の上下方向Ｖおよび左右方向Ｈにおける１次共振周波数、２次共振周波数、および３次共振周波数を含む複数の共振周波数を求める（ステップＳ１６）。
例えば、ＰＣ２２において、図４に示す振幅特性データ４２について、周波数解析を行い、振幅特性データ４２に含まれる複数のピーク４２ａ、４２ｂ、４２ｃの値に対応する周波数の値を、それぞれ求めることにより、１次共振周波数ｆ１、２次共振周波数ｆ２、３次共振数波数ｆ３を得ることができる。
また、図４では、振幅特性データ４２を１つだけ示しているが、本実施形態においては、左右方向Ｈの振幅特性データについても、上下方向Ｖと同様に、１次共振周波数〜３次共振周波数を求め、合計６個の共振周波数を求める。
【００３９】
また、本実施形態の評価方法においては、１次共振周波数が少なくとも求めることができればよいため、振幅特性データ４２から、２次共振周波数および３次共振周波数を、必ずしも求める必要はない。
本実施形態においては、振動特性に与える影響が大きい１次共振周波数〜３次共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３について求めることが好ましい。なお、何次の共振周波数まで求めるかについては、特に限定されるものではない。
【００４０】
次に、ＰＣ２２は、ステップＳ１８で求めた合計６個の１次共振周波数〜３次共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３のそれぞれに対応して、各共振周波数を中心周波数とするバンドパスフィルタを設定する（ステップＳ１８）。
ここで、図５は、縦軸にフィルタ値をとり、横軸に周波数をとって、本実施形態で用いたバンドパスフィルタを説明するためのグラフである。
図５の縦軸のフィルタ値とは、ゲインに相当するものであり、例えば、フィルタ値が０ならば入力信号が１００％阻止され、フィルタ値が０．５ならば入力信号が５０％通過され、フィルタ値が１ならば入力信号が１００％通過される。
【００４１】
図５に示すように、バンドパスフィルタの特性は、中心周波数ｆｃと、下限遮断周波数ｆＬと、上限遮断周波数ｆＨとによって規定される。
したがって、ステップＳ１８で求めた各共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応して、図５に示すように、中心周波数ｆｃ＝ｆ１のバンドパスフィルタ４４ａと、中心周波数ｆｃ＝ｆ２のバンドパスフィルタ４４ｂと、中心周波数ｆｃ＝ｆ３のバンドパスフィルタとを設定する。なお、図５において、３次共振周波数ｆ３のバンドパスフィルタの中心周波数ｆｃと、下限遮断周波数ｆＬと、上限遮断周波数ｆＨとが周波数の表示範囲を超えているため、その図示を省略している。
【００４２】
本実施形態において、バンドパスフィルタとして、例えば、１／３オクターブバンドパスフィルタを用いる。この１／３オクターブバンドパスフィルタにおける下限遮断周波数ｆＬ、上限遮断周波数ｆＨについては、下記（１）式と（２）式により求めることができる。
【００４３】
ｆＬ＝ｆｃ・２（−１／６） （１）
ｆＨ＝ｆｃ・２（１／６） （２）
【００４４】
本実施形態における１／３オクターブバンドパスフィルタは、ＪＩＳ Ｃ１５１３に規定されている１／３オクターブの規格の考え方と同様である。ただし、上記ＪＩＳ規格では、中心周波数ｆｃが予め決定されているのに対して、本実施形態では、中心周波数ｆｃがステップＳ１８で求められた各共振周波数である点が異なる。
【００４５】
なお、本実施形態においては、バンドパスフィルタに１／３オクターブバンドパスフィルタを用いたが、これに限定されるものではない。バンドパスフィルタとしては、例えば、図４に示す振幅特性データ４２から、目的とする共振周波数成分の振動波形を正確に分離することができればよく、バンドパスフィルタの下限遮断周波数ｆＬ、上限遮断周波数ｆＨをどのように設定するかは、特に限定されるものではない。
【００４６】
次に、ＰＣ２２は、図４に示す振幅特性データ４２を、ステップＳ２０で設定した３つのバンドパスフィルタにそれぞれかける（ステップＳ２０）。これにより、各バンドパスフィルタから３つの共振周波数（１次共振周波数ｆ１、２次共振周波数ｆ２、３次共振周波数ｆ３）のそれぞれに対応した３つの共振周波数別振幅特性データが得られる。
なお、左右方向Ｈの振幅特性データ（図示せず）についても、３つの共振周波数（１次共振周波数ｆ１、２次共振周波数ｆ２、３次共振周波数ｆ３）のそれぞれに対応した３つの共振周波数別振幅特性データが得られる。
【００４７】
次に、ＰＣ２２は、ステップＳ２０で得られた３つの共振周波数別振幅特性データのそれぞれと、ステップＳ１４で求めた位相特性データとに基づいて逆ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を行う（ステップＳ２２）。
これにより、３つの共振周波数（１次共振周波数ｆ１、２次共振周波数ｆ２、３次共振周波数ｆ３）のそれぞれに対応した共振周波数別の時間波形データを得る（ステップＳ２４）。この場合、上下方向および左右方向について、それぞれ、図３（ａ）に示すような時系列データおよび図３（ｂ）に示すような時系列データが得られる。このようにして、ステップＳ２４においては、各共振周波数別に分離された時間波形データが得られる。
【００４８】
次に、ステップＳ２４で得られた各共振周波数毎の時間波形データについて、０クロス点を利用して、０点を境にプラス側のピークについてその時間とピークレベルを求め、更にはマイナス側のピークについてその時間とピークレベルを求める（ステップＳ２６）。
【００４９】
各共振周波数において、上下方向Ｖにおける時間波形データのピーク値の絶対値をＵｐとし、左右方向Ｈにおける時間波形データのピーク値の絶対値をＬｐとするとき、時間波形データのピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、このピーク値の絶対値Ｕｐに、最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを抽出する。
次に、基準となるピーク値の絶対値Ｕｐと、抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求める（ステップＳ２８）。なお、自乗平方根の値Ｖｐとは、以下の式により表されるものである。Ｖｐ＝（Ｕｐ２＋Ｌｐ２）１／２
【００５０】
次に、１次共振周波数、２次共振周波数、３次共振周波数毎に、減衰率を求める（ステップＳ３０）。本実施形態において、減衰率に、例えば、対数減衰率を用いる。
この場合、図６に示すように、例えば、縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、１次共振周波数について得られたＶｐの値を二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットする。これをプロット群５０ａとして図６に示す。このプロット群５０ａの各数値は、１０ｌｏｇＶｐ２により求められる。
そして、このプロット群５０ａについて、例えば、最小自乗法を用いて直線近似し、近似直線５２ａを求める。この近似直線５２ａの傾きが減衰率Ｄ（ｄＢ／秒）である。
【００５１】
図６には、上下方向のピーク値Ｕｐを二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットしたプロット群５４ａを示している。
このプロット群５４ａの数値は、１０ｌｏｇＵｐ２により求められる。
さらに、図６には、左右方向のピーク値Ｌｐも二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットしたプロット群５６ａを示している。
このプロット群５６ａの数値は、１０ｌｏｇＬｐ２により求められる。
図６に示すように、自乗平方根の値Ｖｐに比して、上下方向のピーク値Ｕｐおよび左右方向のピーク値Ｌｐは直線性が劣っている。
【００５２】
また、図７に示すように、例えば、縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、２次共振周波数について得られたＶｐの値を二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットする。これをプロット群５０ｂとして図７に示す。
そして、このプロット群５０ｂについて、例えば、最小自乗法を用いて直線近似し、近似直線５２ｂを求める。この近似直線５２ｂの傾きが減衰率Ｄ（ｄＢ／秒）である。
図７には、上下方向のピーク値Ｕｐを二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットしたプロット群５４ｂを示すとともに、左右方向のピーク値Ｌｐも二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットしたプロット群５６ｂを示している。
２次共振周波数においても、図７に示すように、自乗平方根の値Ｖｐに比して、上下方向のピーク値Ｕｐおよび左右方向のピーク値Ｌｐは直線性が劣っている。
【００５３】
また、図８に示すように、例えば、縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、３次共振周波数について得られたＶｐの値を二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットする。これをプロット群５０ｃとして図８に示す。
そして、このプロット群５０ｃについて、例えば、最小自乗法を用いて直線近似し、近似直線５２ｃを求める。この近似直線の傾き５２ｃが減衰率Ｄ（ｄＢ／秒）である。
図８には、上下方向のピーク値Ｕｐを二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットしたプロット群５４ｃを示すとともに、左右方向のピーク値Ｌｐも二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットしたプロット群５６ｃを示している。
３次共振周波数においても、図８に示すように、自乗平方根の値Ｖｐに比して、上下方向のピーク値Ｕｐおよび左右方向のピーク値Ｌｐは直線性が劣っている。
【００５４】
ＰＣ２２においては、上記図６に示す近似直線５２ａ、図７に示す近似直線５２ｂ、図８に示す近似直線５２ｃを求める。各近似直線５２ａ、近似直線５２ｂおよび近似直線５２ｃの傾きを求め、減衰率Ｄを得る（ステップＳ３０）。
そして、各共振周波数における減衰率Ｄから、各共振周波数について、損失係数ηを求める（ステップＳ３２）。
なお、減衰率Ｄと損失係数ηとは式（３）で示される関係にある。このため、減衰率Ｄを求めることにより、損失係数ηを求めることができる。
η＝Ｄ／（２７．３・ｆｘ） （３） （ｆｘは各共振周波数）
【００５５】
共振周波数ｆｘには、例えば、ステップＳ１６で求めた上下方向Ｖ（加振方向）の各共振周波数が用いられる。
なお、共振周波数別振動波形の波数をＮとし、この波数Ｎの発生時間をＴとしたときに、共振周波数ｆｎは、Ｎ／Ｔで求めることができる。このようにして得られた共振周波数の値を共振周波数ｆｘとして用いてもよい。
【００５６】
本実施形態において、ブレーディング法により形成されたゴルフクラブシャフトについて取付角度を０°、４５°、９０°、１３５°と変えて、それぞれ１次共振周波数〜３次共振周波数における損失係数を求めた。さらには、取付角度が０°、４５°、９０°、１３５°のうち、左右方向の振動が最も小さいものにおける上下方向の振動波形データだけを用いて損失係数を求めた。この結果を図９に示す。
なお、取付角度０°とは、計測の最初に取り付けた状態のことである。また、取付角度４５°、９０°、１３５°とは、取付角度０°を基準として、時計周りにゴルフクラブシャフトを回転させた角度のことである。
【００５７】
図９には、１次共振周波数における損失係数をプロットしたプロット群６０ａと、２次共振周波数における損失係数をプロットしたプロット群６０ｂと、３次共振周波数における損失係数をプロットしたプロット群６０ｃとを示している。
本実施形態の評価方法によれば、図９に示すように、取付角度によらず、損失係数の値に差がない。また、左右方向の振動が最も小さいものにおける上下方向の振動波形データだけを用いて得られた損失係数と、本実施形態の評価方法による損失係数との差もない。
【００５８】
本実施形態の評価システムおよび評価方法によれば、ゴルフクラブシャフト３０について、取付角度に依存することなく、損失係数を求めることができる。しかも、上下方向Ｖと左右方向Ｈについて、振動を同時に計測するだけなので容易である。
【００５９】
また、本実施形態の評価方法は、例えば、ゴルフクラブシャフトが設計した振動減衰能を有するかの等の品質管理に利用することができる。このとき、製造されたゴルフクラブ全品、または抜き取り検査する場合には、製造されたゴルフクラブシャフトのうち、適用に引き抜かれたものについて、損失係数を計測する。そして、ゴルフクラブシャフトが不良品で、剥離等が生じていると、全体の剛性が低下し、これにより共振周波数が低下する。また、剥離した箇所により内部摩擦が増え、損失係数が高くなる。このことから、図９に示すプロット群６０ａを良品とした場合、不良品のゴルフクラブシャフトは、符号６２ａで示すような位置にプロットされることになる。このようにして、不良品と良品とを区別することができる。
なお、２次共振周波数についても、図９に示すプロット群６０ｂを良品とした場合、不良品のゴルフクラブシャフトは、符号６２ｂで示すような位置にプロットされることになり、３次共振周波数についても、図９に示すプロット群６０ｃを良品とした場合、不良品のゴルフクラブシャフトは、符号６２ｃで示すような位置にプロットされることになる。
【００６０】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第２の実施形態の棒状体の評価方法に用いられる評価システムを示す模式的斜視図である。
図１１は、本発明の第２の実施形態の棒状体の評価方法によるゴルフクラブシャフトの評価方法を工程順に示すフローチャートである。
本実施形態においては、図１に示す第１の実施形態の評価システム１０と同一構成物には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６１】
本実施形態の評価システム１１は、第１の実施形態の評価システム１０（図１参照）に比して、第１の加速度センサ１４および第２の加速度センサ１６にかえて第１のレーザ変位計１４および第２のレーザ変位計１６を用いている点、およびチャージアンプ１８が設けられていない点が異なり、それ以外の構成は、第１の実施形態と同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
本実施形態の評価システム１１において、第１のレーザ変位計７０および第２のレーザ変位計７４はＦＦＴアナライザ２０に接続されている。第１のレーザ変位計７０、第２のレーザ変位計７４およびＦＦＴアナライザ２０は、いずれもＰＣ２２により制御される。
【００６３】
第１のレーザ変位計７０は、左右方向Ｈにおけるゴルフクラブシャフト３０の先端部３２ｂの振動の変位を測定するものである。
第１のレーザ変位計７０は、例えば、透過式のレーザ変位計であり、投光部７０ａと、受光部７０ｂとを有し、投光部７０ａと、受光部７０ｂとが上下方向Ｖに所定の間隔をあけて対向して配置されている。本実施形態においては、投光部７０ａと受光部７０ｂとの間に評価対象物であるゴルフクラブシャフト３０が配置される。
【００６４】
第１のレーザ変位計７０においては、投光部７０ａから帯状のレーザ光７２が受光部７０ｂに向けて照射され、レーザ光７２の一部がゴルフクラブシャフト３０で遮られて受光部７０ｂで受光する。受光部７０ｂは、受光したレーザ光７２に基づいて、左右方向Ｈのゴルフクラブシャフト３０の周面３０ｂのエッジを検出する。この左右方向Ｈの周面３０ｂのエッジの位置の時間変化を検出することにより、振動の際の左右方向Ｈの変位が得られる。第１のレーザ変位計７０は、この検出された変位を、例えば、アナログ信号の形態で変位信号としてＦＦＴアナライザ２０に出力する。
【００６５】
第２のレーザ変位計７４は、第１のレーザ変位計７０の投光部７０ａおよび受光部７０ｂに対して９０°回転させて配置されており、投光部７４ａと受光部７４ｂとが左右方向Ｈに所定の間隔をあけて対向して配置されている。本実施形態においては、投光部７４ａと受光部７４ｂとの間に評価対象物であるゴルフクラブシャフト３０が配置される。
【００６６】
なお、第２のレーザ変位計７４の投光部７４ａと受光部７４ｂとは、第１のレーザ変位計７０の投光部７０ａおよび受光部７０ｂと同様の構成であるため、その詳細な説明は省略する。第２のレーザ変位計７４においては、周面３０ｂの上下方向Ｖのエッジの位置の時間変化を検出することにより、振動の際の上下方向Ｖの変位が得られる。第２のレーザ変位計７４は、この検出された変位を、例えば、アナログ信号の形態で変位信号としてＦＦＴアナライザ２０に出力する。
【００６７】
この第１のレーザ変位計７０は、第１の加速度センサ１４が取り付けられる第１の位置αにレーザ光７２を照射する。また、第２のレーザ変位計７４は、第２の加速度センサ１６が取り付けられる第２の位置βにレーザ光７６を照射する。
第１のレーザ変位計７０および第２のレーザ変位計７４は、ゴルフクラブシャフト３０の左右方向Ｈと上下方向Ｖの変位を同時に計測するものであり、計測タイミングなどはＰＣ２２により制御される。
【００６８】
第１のレーザ変位計７０および第２のレーザ変位計７４は、いずれも、投光部７０ａ、７４ａと受光部７０ｂ、７４ｂとの間の距離を変えることができるとともに、投光部７０ａ、７４ａおよび受光部７０ｂ、７４ｂは、ゴルフクラブシャフト３０の長手方向Ｌにおける位置も適宜調整することができる。
【００６９】
本実施形態において、ＦＦＴアナライザ２０は、例えば、約１ミリ秒のサンプリング周期で４秒間、第１のレーザ変位計７０からアナログ信号の形態で出力された左右方向Ｈの変位信号と、第２のレーザ変位計７４からアナログ信号の形態で出力された上下方向Ｖの変位信号とを取り込む。
【００７０】
ＦＦＴアナライザ２０により、第１のレーザ変位計７０によるゴルフクラブシャフト３０の左右方向Ｈの変位の時系列データ（時間波形）、すなわち、左右方向Ｈの振動の時系列データが得られる。さらには、ＦＦＴアナライザ２０により、第２のレーザ変位計７４によるゴルフクラブシャフト３０の上下方向Ｖの変位の時系列データ（時間波形）、すなわち、上下方向Ｖの振動の時系列データが得られる。
このようにして、ゴルフクラブシャフト３０を振動させたときの上下方向Ｖの変位の時系列データ（以下、振動波形データともいう）および左右方向Ｈの変位の時系列データ（振動波形データ）が得られる。
これらの上下方向Ｖの振動の時系列データおよび左右方向Ｈの振動の時系列データがＰＣ２２に出力される。
【００７１】
なお、ＦＦＴアナライザ２０による変位についてのサンプリング周期は、約１ミリ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２０による変位についての取り込み時間（サンプリング時間）も、４秒に限定されるものではなく、ゴルフクラブシャフト３０の特性、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。
【００７２】
本実施形態において、ＰＣ２２は、ＦＦＴアナライザ２０から出力された第１のレーザ変位計７０で得られた左右方向Ｈの変位の時系列データ（振動波形データ）、第２のレーザ変位計７４で得られた上下方向Ｖの変位の時系列データ（振動波形データ）がメモリ（図示せず）に記憶される。ＰＣ２２は、振動波形のデータについて、山側および谷側のピークを抽出し、かつそのピークの時間を求める機能を有する。
【００７３】
なお、ＰＣ２２は、ＦＦＴアナライザ２０による第１のレーザ変位計７０の変位信号、および第２のレーザ変位計７４の変位信号を直接取り込むこともできる。この場合、第１のレーザ変位計７０の変位信号、および第２のレーザ変位計７４の変位信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換ボードをＰＣ２２に組み込み、各変位信号をコンピュータ２０に直接取り込む。
【００７４】
本実施形態において、第１のレーザ変位計７０および第２のレーザ変位計７４は、透過式のレーザ変位計としたが、これに限定されるものではない。例えば、第１のレーザ変位計７０および第２のレーザ変位計７４は、反射型のレーザ変位計であっても、レーザーフォーカス型のレーザ変位計でもよい。
【００７５】
次に、本実施形態のゴルフクラブシャフトの評価方法について、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。
本実施形態のように、第１のレーザ変位計７０および第２のレーザ変位計７４を用いた場合、得られる振動波形のデータは、１次共振周波数が支配的であり、高次の振動が小さい。このため、以下のようにして、上下方向の振動波形データと、左右方向の振動波形データとについて、ＦＦＴなどの信号処理を加えることなく、上下方向の振動波形データおよび左右方向の振動波形データについて、ピーク値の絶対値Ｕｐ、Ｌｐを求めて、上記Ｖｐを求めて、損失係数を求めることができる。
【００７６】
本実施形態のゴルフクラブシャフトの評価方法は、図２に示す第１の実施形態の評価方法と加振する工程（Ｓ４０）が第１の実施形態のステップＳ１０と同じ工程である。
【００７７】
ステップＳ４０において、先端３０ａを解放した後、例えば、約１ミリ秒のサンプリング周期（４秒／４０９６間隔）で４秒間（サンプリング時間）の変位信号が取得される。これにより、上下方向Ｖの変位の時系列データ、および左右方向Ｈの変位の時系列データが得られる（ステップＳ４２）。
上下方向Ｖの変位の時系列データ（図示せず）および左右方向Ｈの変位の時系列データ（図示せず）がＦＦＴアナライザ２０からＰＣ２２に出力されて、ＰＣ２２のメモリに記憶される。
【００７８】
次に、ＰＣ２２において、上下方向Ｖの変位の時系列データおよび左右方向Ｈの変位の時系列データについて、０クロス点を利用して、０点を境にプラス側のピークについてその時間とピークレベルを求め、更にはマイナス側のピークについてその時間とピークレベルを求める（ステップＳ４４）。
【００７９】
次に、上下方向Ｖにおける時間波形データのピーク値の絶対値をＵｐとし、左右方向Ｈにおける時間波形データのピーク値の絶対値をＬｐとするとき、時間波形データのピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、このピーク値の絶対値Ｕｐに、最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを抽出する。
次に、基準となるピーク値の絶対値Ｕｐと、抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求める（ステップＳ４６）。なお、自乗平方根の値Ｖｐは、第１の実施形態と同じ式で求める。
【００８０】
次に、減衰率を求める（ステップＳ４８）。本実施形態においては、減衰率に、例えば、対数減衰率を用いる。
この場合、図示はしないが、例えば、縦軸に振動ピークレベルをとり、横軸に時間をとって、得られたＶｐの値を二乗して常用対数に変換した後、１０倍した数値をプロットする。これらの各数値は、１０ｌｏｇＶｐ２により求められる。
そして、ＰＣ２２においては、例えば、最小自乗法を用いて直線近似し、近似直線を求める。この近似直線の傾きを求める。この傾きが減衰率Ｄ（ｄＢ／秒）である。
そして、共振周波数における減衰率Ｄから、損失係数ηを求める（ステップＳ５０）。この損失係数ηは、上記式（３）により求められる。
なお、共振周波数ｆｘは、上下方向Ｖの振動波形の波数をＮとし、この波数Ｎの発生時間をＴとしたときに、Ｎ／Ｔで求められるものである。
【００８１】
このように、本実施形態の評価方法においては、第１の実施形態と同様に、振動減衰等の振動特性について、容易かつ高い精度で評価することができる。
しかも、本実施形態においては、レーザ変位計を用いた場合、非接触としているため、センサを取り付ける手間がなく、更に容易に評価することができる。
なお、上述のいずれの実施形態においても、減衰率に、対数減衰率を用いているが、特にこれに限定されるものではなく、また、減衰率を求める方法も、特に限定されるものではない。
【００８２】
本発明は、基本的に以上のようなものである。以上、本発明の棒状体の評価方法および棒状体の評価システム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】
【００８３】
１０ 評価システム
１２ 固定部
１４ 第１の加速度センサ
１６ 第２の加速度センサ
１８ ＦＦＴアナライザ
２０ コンピュータ（ＰＣ）
２２ モニタ
３０ ゴルフクラブシャフト
３０ａ 先端
３０ｂ 周面
３２ａ 後端部
３２ｂ先端部
４２ 振幅特性データ
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ ピーク
７０ 第１のレーザ変位計
７４ 第２のレーザ変位計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させ、前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測し、上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得する工程と、
前記計測された上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ、高速フーリエ変換し、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、前記振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データをそれぞれ作成する工程と、
前記上下方向の振動と前記左右方向の振動に対して、前記各振幅特性データから、それぞれ少なくとも１次共振周波数を求める工程と、
前記求められた各１次共振周波数を中心周波数としたバンドパスフィルタを設定する工程と、
前記各バンドパスフィルタを、それぞれ前記各振幅特性データにかけた後、それぞれ逆高速フーリエ変換し、１次共振周波数における時間波形データを、それぞれ求める工程と、
前記１次共振周波数の時間波形データについて、山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求める工程と、
前記上下方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出する工程と、
前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求める工程と、
前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する工程とを有することを特徴とする棒状体の評価方法。
【請求項２】
棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させ、前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測し、上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得する工程と、
前記上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求める工程と、
前記上下方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出する工程と、
前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求める工程と、
前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する工程とを有することを特徴とする棒状体の評価方法。
【請求項３】
前記各振幅特性データから求める共振周波数は、１次共振周波数、２次共振周波数および３次共振周波数である請求項１に記載の棒状体の評価方法。
【請求項４】
前記バンドパスフィルタは、１／３オクターブバンドパスフィルタである請求項１または３に記載の棒状体の評価方法。
【請求項５】
前記減衰率は、対数減衰率である請求項１〜４のいずれか１項に棒状体の評価方法。
【請求項６】
前記棒状体は、ゴルフクラブシャフトである請求項１〜５のいずれか１項に記載の棒状体の評価方法。
【請求項７】
棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させたときの前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測する計測装置と、
前記計測装置で計測された上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得するデータ取得装置と、
前記計測された上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ、高速フーリエ変換し、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、前記振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データをそれぞれ作成し、
前記上下方向の振動と前記左右方向の振動に対して、前記各振幅特性データから、それぞれ少なくとも１次共振周波数を求め、
前記求められた各１次共振周波数を中心周波数としたバンドパスフィルタを設定し、
前記各バンドパスフィルタを、それぞれ前記各振幅特性データにかけた後、それぞれ逆高速フーリエ変換し、１次共振周波数における時間波形データを、それぞれ求め、
前記１次共振周波数の時間波形データについて、山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求め、
前記上下方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出し、
前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求め、
前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する処理装置とを有することを特徴とする棒状体の評価システム。
【請求項８】
棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させたときの前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測する計測装置と、
前記計測装置で計測された上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得するデータ取得装置と、
前記上下方向の振動の時系列データ、および前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求め、
前記上下方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出し、
前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求め、
前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する処理装置とを有することを特徴とする棒状体の評価システム。
【請求項９】
前記計測装置は、前記他端部の上下方向の加速度および左右方向の加速度を計測する加速度センサを有する請求項７に記載の棒状体の評価システム。
【請求項１０】
前記計測装置は、前記他端部の上下方向の変位および左右方向の変位を計測するレーザ変位計を有する請求項８に記載の棒状体の評価システム。
【請求項１】
棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させ、前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測し、上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得する工程と、
前記計測された上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ、高速フーリエ変換し、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、前記振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データをそれぞれ作成する工程と、
前記上下方向の振動と前記左右方向の振動に対して、前記各振幅特性データから、それぞれ少なくとも１次共振周波数を求める工程と、
前記求められた各１次共振周波数を中心周波数としたバンドパスフィルタを設定する工程と、
前記各バンドパスフィルタを、それぞれ前記各振幅特性データにかけた後、それぞれ逆高速フーリエ変換し、１次共振周波数における時間波形データを、それぞれ求める工程と、
前記１次共振周波数の時間波形データについて、山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求める工程と、
前記上下方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出する工程と、
前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求める工程と、
前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する工程とを有することを特徴とする棒状体の評価方法。
【請求項２】
棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させ、前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測し、上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得する工程と、
前記上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求める工程と、
前記上下方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出する工程と、
前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求める工程と、
前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する工程とを有することを特徴とする棒状体の評価方法。
【請求項３】
前記各振幅特性データから求める共振周波数は、１次共振周波数、２次共振周波数および３次共振周波数である請求項１に記載の棒状体の評価方法。
【請求項４】
前記バンドパスフィルタは、１／３オクターブバンドパスフィルタである請求項１または３に記載の棒状体の評価方法。
【請求項５】
前記減衰率は、対数減衰率である請求項１〜４のいずれか１項に棒状体の評価方法。
【請求項６】
前記棒状体は、ゴルフクラブシャフトである請求項１〜５のいずれか１項に記載の棒状体の評価方法。
【請求項７】
棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させたときの前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測する計測装置と、
前記計測装置で計測された上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得するデータ取得装置と、
前記計測された上下方向の振動の時系列データおよび前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ、高速フーリエ変換し、振動の周波数に対する振動の振幅レベルを示す振幅特性データと、前記振動の周波数に対する振動の位相を示す位相特性データをそれぞれ作成し、
前記上下方向の振動と前記左右方向の振動に対して、前記各振幅特性データから、それぞれ少なくとも１次共振周波数を求め、
前記求められた各１次共振周波数を中心周波数としたバンドパスフィルタを設定し、
前記各バンドパスフィルタを、それぞれ前記各振幅特性データにかけた後、それぞれ逆高速フーリエ変換し、１次共振周波数における時間波形データを、それぞれ求め、
前記１次共振周波数の時間波形データについて、山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求め、
前記上下方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の前記１次共振周波数の時間波形データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出し、
前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求め、
前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する処理装置とを有することを特徴とする棒状体の評価システム。
【請求項８】
棒状体の一端部を固定し、他端側を振動させたときの前記他端部の上下方向の振動と左右方向の振動とを同時に所定の時間計測する計測装置と、
前記計測装置で計測された上下方向の振動の時系列データおよび左右方向の振動の時系列データを取得するデータ取得装置と、
前記上下方向の振動の時系列データ、および前記左右方向の振動の時系列データについて、それぞれ山側と谷側のピークのピーク時間およびピークレベルを求め、
前記上下方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＵｐとし、前記左右方向の振動の時系列データにおけるピーク値の絶対値をＬｐとし、前記各ピーク値の絶対値Ｕｐを基準として、各ピーク値の絶対値Ｕｐに最も近いピーク時間の左右方向のピーク値の絶対値Ｌｐを、それぞれ抽出し、
前記ピーク値の絶対値Ｕｐと前記抽出されたピーク値の絶対値Ｌｐとの自乗平方根の値Ｖｐを求め、
前記求められた値Ｖｐを用いて減衰率を算出し、前記減衰率に基づいて損失係数を算出する処理装置とを有することを特徴とする棒状体の評価システム。
【請求項９】
前記計測装置は、前記他端部の上下方向の加速度および左右方向の加速度を計測する加速度センサを有する請求項７に記載の棒状体の評価システム。
【請求項１０】
前記計測装置は、前記他端部の上下方向の変位および左右方向の変位を計測するレーザ変位計を有する請求項８に記載の棒状体の評価システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２４３２５１（Ｐ２０１０−２４３２５１Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９０２４３（Ｐ２００９−９０２４３）
【出願日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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