确定和对准高尔夫球棍的杆脊的方法和设备的制作方法

专利名称：确定和对准高尔夫球棍的杆脊的方法和设备的制作方法
背景技术：
本发明涉及高尔夫球棍的杆脊的定位和对准。更具体来说，本发明涉及自动、可靠地识别高尔夫球棍的杆脊的位置及在需要的定向上对准杆脊的方法及设备。
当打高尔夫球的人挥动高尔夫球棍时，特别是在向下挥动过程中，高尔夫球棍的杆弯曲或扭曲。杆弯曲或扭曲的方向取决于打高尔夫球的人如何加载或加速高尔夫球棍，但是，弯曲或扭曲方向及幅度也取决于杆的刚度。如果杆软，在一定的向下挥动过程中要比杆硬时更大地弯曲或扭曲。另外，如果杆在不同的平面中表现不同的横向刚度，即，杆的刚度、圆度和直线性不对称，那么，杆的弯曲或扭曲将不同地取决于杆在哪一个平面(方向)被加载。
恰在高尔夫球冲击高尔夫球棍的头部之前，高尔夫球棍的杆在趾部上/下方向(垂直于击打方向的平面)上和在前导/滞后方向(平行于击打方向的平面)上，都经过显著动振动运动。研究表明，高尔夫球棍的杆恰在与高尔夫球冲击之前在趾部上/下方向上，上下振动。这种称为“垂向偏转(vertical deflection)”或“下垂(droop)”的上、下运动可达±1.5英寸(±3.8cm)。由于恰在冲击前的非对称的杆动作引起的任何不协调的弯曲或扭曲基本使打高尔夫球的人不能修正其挥动，因此，恰在冲击前垂向偏转或下垂的任何减小都将有助于打高尔夫球的人改进其冲击的再现性。对于所有技术水平的打高尔夫球的人都是如此。不协调的弯曲或扭曲使打高尔夫球的人更难于从一棍至一辊中再现下挥杆的弯曲和扭曲，因而导致在组内更不一致的冲击再现性。
另外，高尔夫球棍恰在冲击之前在击打方向上向前“弹动”。这通常称为杆的“弹踢”。如果能够按照一种方式对杆进行分析和定向，使振动的弹踢方向稳定，那么，这种杆位将改进打高尔夫球的人的重复与球冲击位置的能力。换言之，恰在冲击前杆具有较小的上、下振动的倾向，从而改进冲击的再现性。
不一致的弯曲或扭曲促成了假如杆完美对称就不会发生的棍头部的运动。高尔夫球棍的杆的制造厂商致力于构制带有对称的刚度的杆以减小在挥动中的不协调一致的弯曲或扭曲，但是，由于制造的限制，难于构制完美对称的高尔夫球棍的杆。特别是大家知道，由于材料或制造方法的不规则性或变化，高尔夫球棍的杆具有一个优选的角度定向或“杆脊(spine)”(例如，请阅美国专利第4,958,834号和第5,040,279号，这两个专利全文在本说明书中用作参考)。因此，基本所有的高尔夫球棍的杆表现出某种程度的非对称性，这导致在挥动过程中某种程度的不协调一致的弯曲或扭曲。
高尔夫球棍的杆的非对称刚度可能是由于不对称的横截面(横截面不圆或壁厚不均匀的杆)、不直的杆或材料性质围绕杆的横截面的圆周改变的杆引起的。由于基本不可能构制完美对称的高尔夫球棍的杆，而且目标是尽量减小在一个高尔夫球棍组中棍间的不一致，以便设置在一个品牌内，因而如果可以分析高尔夫球棍组中的每个高尔夫球棍的杆以了解其非对称的弯曲或扭曲，构制组内的高尔夫球棍使组内的棍间及一个品牌内的组间具有最大的一致性，这将很有意义。
例如，在上述的美国专利第5,040,279号中已经认识到，虽然基本上所有高尔夫球棍的杆都表现出某种程度的非对称性，但是，基本上每根高尔夫球棍的杆表现出至少一个定向，在该定向上，当夹紧杆的近端即柄端，并使末端位移时，所产生的杆的振动将保持基本上是二维的。也就是说，杆将保持在单一平面内，杆的末端将基本沿一条直线来回振动。
在上述美国专利第4,958,834号中也认识到，在一组内的所有高尔夫球棍以它们各自的平面振荡面(“POPs”)在相对于它们各自的棍面相同的角度方向上定向的结构将比任意或随机构制的一组在向下挥动中表现出杆弯曲或扭曲的较小的不协调一致性。具体来说，一组高尔夫球棍，如果各高尔夫球棍的杆的各自的优选的角度定向在“击打方向”上对准，即，基本垂直于各自的高尔夫球棍表面，则一般功能最佳。
但是，至今一直没有方便的自动化方法来确定高尔夫球棍的杆的优选角度定向。一直需要提供一种用于快速、可靠地确定高尔夫球棍的杆的优选角度定向的方法和设备，也一直需要提供一种方法和设备，以便利用优选角度定向的确定来自动地组装高尔夫球棍，使每个高尔夫球棍的杆相对于各自的棍面一致地对准。
本发明的目的也在于提供一种方法和设备，以便利用优选角度定向的确定，例如，利用平面振荡面的确定来自动地组装高尔夫球棍，使每个高尔夫球棍的杆相对于各自的棍面一致地对准。
按照本发明，提供一种确定高尔夫球棍的杆围绕其纵轴线的优选的角度定向的方法，其中高尔夫球棍的杆具有一个供打高尔夫球的人抓握的近端和一个用于安装高尔夫球棍头部的远端。按照这种方法，所述高尔夫球棍的杆的近端被固定，在不与纵轴线平行的方向上开始高尔夫球棍的杆的远端的振动。对该振动进行分析，根据对振动的分析计算出优选的角度定向。然后，可在高尔夫球棍的杆上打标记以标出优选的角度方向。在按照本发明的另一方法中，在杆上用于指示优选的角度定向的标记可用于自动地组装高尔夫球棍，使高尔夫球棍的杆相对于高尔夫球棍头部表面处于预定的对准状态中。
也提供用于确定优选角度定向及用于组装高尔夫球棍的设备。


图1是一曲线图，图中挠性高尔夫球棍的杆是以连接着弹簧的杆为模型的；图2表示进行一次冲击以引起振荡后在两个振荡循环上，从端部看去，图1的杆的作为时间的函数的水平和垂向位移；图3将图2所示运动表示为相位曲线；图4表示14个振荡循环后杆的运动的相位曲线；图5表示图4所示运动，但表示为时间的函数；图6是按照本发明的用于确定高尔夫球棍的杆的优选定向的设备的立体图；图7是图6的设备的杆测试组件的立体图；图8是图6和7的设备的杆夹持和转动组件的立体图；图9是图6-8的设备的测量组件的立体图；图10是图6-9的设备的末端质量及传感器组件的立体图；图11与图7类似，高尔夫球棍的杆安装在设备中；图12是沿图11中的线12-12看去的端视图，但是按照本发明，高尔夫球棍的杆在准备振荡中被弯曲；图13是带有打标记组件的图6-10的设备的立体图；图14是按照本发明的用于确定高尔夫球棍的杆的优选定向的方法的一个优选实施例的流程图；图15是作为图14的方法的一部分的按照本发明进行的加载测试的流程图；图16是作为图14的方法的一部分的按照本发明进行的“标识朝上”比较测试；图17是作为图14的方法的一部分的按照本发明进行的振荡平面确定测试的流程图18是按照本发明的用于组装高尔夫球棍的设备的示意图；图19是图18的设备的组装工位的特写图。
如下所述，通过观察杆的末端振动，人们可以用数学方法算出一个或多个平面振荡面的定向。确定了平面振荡面，人们就能够组装高尔夫球棍，使杆相对于高尔夫球棍的头部定向，使平面振荡面沿“击打方向”，即，基本垂直于高尔夫球棍的头部地对齐。确定了高尔夫球棍的杆的平面振荡面，也可以不是沿着击打方向而是在另一预定方向上相对于高尔夫球棍的头部对准平面振荡面。例如，对于一个特定的高尔夫球员来说，也许需要对准杆以修正或引起一个左曲球或一个右曲球。
根据经验已观察到，高尔夫球棍的杆在沿任何平面振荡面的一个方向上比它在沿该平面振荡面的相反方向上更硬。这相应于杆的平面振荡面的较刚性的侧，可称为平面振荡面的“硬”或“前”侧，而刚性较小的与硬侧相对180°的那侧可称为平面振荡面的“软”或“后”侧。人们还观察到，虽然使平面振荡面的定向垂直于高尔夫球棍的头部表面比任意或随机的对准会带来明显很大的改进，但是，使平面振荡面垂直于高尔夫球棍的头部表面且使平面振荡面的硬侧面向高尔夫球棍的头部表面，这比使平面振荡面垂直于高尔夫球棍的头部表面且使平面振荡面的软侧面向高尔夫球棍的头部表面甚至会带来更大的改进。另外，如果在一组高尔夫球棍中的每个高尔夫球棍进行了类似的对准，那么，这些高尔夫球棍的使用者就更有可能对这组中的所有高尔夫球棍取得更为均匀一致的效果，这有望导致成绩的提高。
另外，根据经验已观察到，一支高尔夫球棍的杆可以具有几个平面振荡面。但是，已经发现存在一个主平面振荡面(“PPOP”)，它也可以称为均匀再现性平面(“PURE”)。其相应于高尔夫球棍的杆的“杆脊(spine)”。以主平面振荡面为基础对准的高尔夫球棍可望导致最佳的成绩提高。
平面振荡面的优选方向，即，在主平面振荡面的情形中，高尔夫球棍的杆脊的“硬”侧，不能只是根据观察杆末端而通过数学计算确定。因此，在本发明的一个优选实施例中，高尔夫球棍的杆的柄端固定，杆末端垂直于纵轴线位移，当杆从柄端转过至少大约360°时测量复原力，即，倾向于将末端移回其中间位置的力。复原力最大的角度就是杆脊硬侧的指示。虽然这个角度通常并不精确地与主平面振荡面的定向对准，但是，它将指示主平面振荡面的两个可能的定向中的哪一个相应于主平面振荡面的硬侧。另外，人们在最大负载角度开始进行分析，这可望使人们发现主平面振荡面而不是杆的其它平面振荡面中的一个。
虽然可以通过使杆末端位移，使杆可以振动的方式收集数据，从这些数据为基础使用数学技术可精确地推导出平面振荡面的定向，但是，借助下述的重复技术(iterative technique)可使推导定向在计算上较为简单。在这种技术中，起始定向可以任意选择，但是，起始定向是按上述方式确定的最大复原力的角度，从而使所发现的平面振荡面是主平面振荡面的可能性最大化。
在已确定高尔夫球棍的杆的优选角度定向时，最好在杆上打标记以指示优选的角度定向。标记可以在平面振荡面的位置上或在相对于平面振荡面的预定相对位置上做出。该标记可以使用墨或涂料做出，也可以使用机械、静电或激光打标记技术在杆表面上刻出。在已做出标记后，该标记就可以在组装高尔夫球棍时使杆相对于高尔夫球棍头部对准，使高尔夫球棍的杆脊基本垂直高尔夫球棍头部表面，或相对于高尔夫球棍头部表面成某种其它需要的定向。
杆相对于高尔夫球棍头部的对准可以手动进行。最好在棍头部hosel附近提供一个标记以利于对准，在杆上的标记可以与其对准以形成适当地“杆脊对准(spine-aligned)”的高尔夫球棍。或者，在另一个优选实施例中，一个组装机使高尔夫球棍头部紧密配合高尔夫球棍的杆，在该过程中使对准标记相配。在这个实施例中，高尔夫球棍头部可以在杆的优选角度定向确定后，在杆仍在杆脊确定工位的夹头上时就立即安装在杆上(这种情形中，在杆外部施加一个可以看到的标记可以省略，不过所述标记其后在高尔夫球棍拆卸时进行维修操作中仍是有用处的)。或者，在这个实施例的第二变型中，杆可从杆脊确定工位取出并移至棍组装工位。这个变型可更好地解决杆脊确定过程和棍组装过程之间的速度差问题。如果杆脊确定过程快于棍组装过程，那么，可以设置比杆脊确定工位更多的棍组装工位。如果棍组装过程快于杆脊确定过程，那么，可以设置比棍组装工位更多的杆脊确定工位。在任一种情形中，在杆脊确定工位和棍组装工位之间最好设置一个料斗或其它用于保存杆脊对准的杆的中间工位。通常，人们期望在料斗中存放很少的杆，但是，如果在一个或多个棍组装工位上或其下游因故出现故障或其它瓶颈状态，料斗可以用作从一个或多个杆脊确定工位接收杆的容器。
下面对照图1-19描述本发明。
如果高尔夫球棍的杆的柄端夹紧在水平地固定杆的夹子中，然后向杆的远端的末端看去，那么，如图1所示，杆的刚度可被模拟。如图1所示，杆10可被认为是一个质量m，该质量具有在两个垂直方向上将其连接于两个不同表面11，12的两个不同弹簧常数的弹簧K1和K2。假如杆10具有对称的刚度，那么K1和K2相等。但是，K1和K2通常是不同的。事实上，如果在不同的几个定向上夹紧杆，并每次测量水平和垂向的复原力，那么就可以得到K1和K2的不同数值组。如图所示，力F是用于使被夹紧的杆10的末端位移，例如，以便引起末端振荡的力。
通常，K1和K2的值在彼此的5％以内。图2表示在两个振荡循环上作为时间函数的杆10的振动末端的规格化了的水平和垂向位移，水平位移(X)由实线20代表，垂向位移(Y)由虚线21代表，假定初始位移力在与水平成θ＝40°的角度上施加。图3表示在两个循环上杆10的末端的相同位移，表示为在X和Y中的相位曲线30，即，图3表示一个观察者沿杆10的纵轴线向着柄端看末端时看到的末端遵循的两个循环的路径。图4表示14个循环后的相位曲线40。对上述观察到的运动的分析可确定平面振荡面的位置，即，杆10的角度定向，其中，如果初始位移力F是沿该定向施加的，那么，杆10基本只沿该定向振荡，末端基本沿一条直线来回运动。
如图4所示，在足够数目的循环以后，末端运动的相位曲线40基本呈矩形。平面振荡面的定向为上述矩形的两垂直轴线之一的定向，其中矩形的每条轴线定义为在矩形有关一对侧边之间与其平行的中间直线。在真实矩形的情形中，由于侧边和轴线的定向按照上述定义是相同的，因而足以确定侧边的定向。但是，高尔夫球棍的杆的末端运动的相位曲线40可能并不是一个真实的矩形，除非观察无数次循环，由于下述原因这实际上是不现实的，首先，在商业上不可接受，其次，在可以观察到真实矩形之前，高尔夫球棍的杆的振荡通常会衰减。因此，假定通过相位曲线的准矩形的四个顶点画出的直线是矩形的对角线，可以计算出两轴线中每一轴线的定向。
已经找出矩形的两轴线后，需要确定哪一轴线是可以相应于主平面振荡面的主轴线，以及哪一轴线是副轴线，即，一个或多个中的一个不稳定的平面振荡面。如下所述，这可以通过沿两轴线测量振荡频率而严格地确定。如果使杆沿一个方向引起振动，该方向是通过测量在弯曲的杆上作为角度的函数的负载，并选择最大负载的角度作为振动杆的方向来确定的，那么就可预期主轴线相应于主平面振荡面。应当注意的是，这种“负载测试”可以通过夹紧杆的末端即远端或柄端即近端，并测量作为与弯曲的未夹紧端的角度的函数的负载来进行。另外，确定平面振荡面的其后步骤能够用夹紧端及弯曲的未夹紧端中任一个进行。但是，确定平面振荡面的其后步骤最好用夹紧的柄端即近端来进行，因此，负载测试最好也以那种方式进行。应当注意的是，如果不进行负载测试，也可找出平面振荡面，但是，该平面振荡面可能并不是主平面振荡面。
图5表示作为时间的函数的末端振荡曲线50，一单独的振荡迹线51是沿水平(x)轴线测出的，一单独的振荡迹线52是沿垂向(y)轴线测出的。根据这些迹线，例如，通过计数正向进行的零交叉可以用图解法确定频率。但是，这些水平和垂向轴线与平面振荡面偏差一个按上述方式确定的角度。如果该角度标为θ，那么，从图5的曲线确定的沿轴线x和y的频率可以被转换入高尔夫球棍的杆的坐标系中，该坐标系具有相应于稳定的平面振荡面和一个或多个不稳定的平面振荡面之一的轴线x′和y′，f1是与x轴线成角度θ的，即，沿x′轴线的频率，f2是与y轴线成角度θ(与x轴线成θ+90°)的，即，沿y′轴线的频率。f1=|fxfy(-fY2cos2θ+2fY2cos4θ-3fx2cos2θ+2fx2cos4θ)0.5fY2cos2θ+fx2cos2θ-fx2|]]>f2=|fxfy(fY2-3fY2cos2θ+2fY2cos4θ-fx2cos2θ+2fx2cos4θ)0.5fY2cos2θ+fx2cos2θ-fx2|]]>
如果f1大于f2，那么，高尔夫球棍的杆的稳定平面振荡面之一与x轴线成角度θ。如果f1小于f2，那么，高尔夫球棍的杆的稳定平面振荡面之一与y轴线成角度θ，即，与x轴线成θ+90°。如果已经进行了负载测试，并用于确定振动的初始角度，那么，这样确定的稳定平面振荡面可望是主平面振荡面。
虽然这种用于确定已识别出的平面振荡面中的哪一个是主平面振荡面的数学技术是严格和精确的，但是，它比从目标来看所需要的在计算上强度更大。因此，在本发明的另一个优选实施例中，如上所述，并且下面将详述，主平面振荡面的位置确定至一次近似，即，至少确定至正确的象限内，这是通过确定对高尔夫球棍的杆的弯曲或扭曲的最大阻力的方向定向而实现的。其进一步的好处在于，可迅速识别如上所述的主平面振荡面的“向前”的方向。
用于实施本发明的设备60的一个优选实施例表示在图6-13中。虽然设备60可用来实行如上所述的严格的数学计算，但是，在实践中已确证，下述的较为简单的迭代过程可成本较低地取得可以接受的结果。因此，在一个特别优选的实施例中，设备60采用这种较为简单的过程。
在优选实施例中，设备60包括杆测试组件70和处理器61。处理器61可以是任何能够处理来自杆测试组件70的传感器73和74的输入数据及进行上述严格的数学计算或下述较为简单的迭代计算的系统。如图6所示，处理器61最好是通用的计算机如个人计算机，例如，它可以是以可从加利福尼亚州的Santa Clara的英特尔公司买到的PENTIUM中央处理器(CPU)62为基础的、运行可从华盛顿的Redmond的微软公司买到的WINDOWS工作系统的一个版本的，并以下述软件为程序的。但是，处理器61也可以是固定布线的电路或一个或多个编程的、用于实现确定高尔夫球棍的杆脊位置所需功能的可编程逻辑装置。无论如何，处理器61最好也包括存储器63和大容器存储器64。
杆测试组件70最好包括一个长形底部71，它至少像高尔夫球棍的杆一样长。在底部71的一端上有一个测量组件72，它包括一个偏转器组件73和一个偏转负载传感器74。在底部71的另一端有一个杆夹持和转动组件75，它包括一个用于夹持高尔夫球棍的杆的可转动的夹头76。设备60也包括一个末端质量和传感器组件77，在测试高尔夫球棍的杆的期间，该组件安装在高尔夫球棍的杆的远端，与偏转器组件73配合工作。
如图8所示，杆夹持和转动组件75最好包括可转动的夹头76，该夹头最好是传统的，最好基本均匀地围绕杆圆周施加径向向内的力而夹持高尔夫球棍的杆。夹头76最好安装在轴80的端部上，轴80安装在轴承81中。轴承81最好安装在支承件82上，使轴80的转动轴线及夹头76和被测试的高尔夫球棍的杆的轴线处于底部71上方预定高度上。远离夹头76的轴80的端部最好通过万向节83连接于一个电位计84，该电位计如下所述用作角位传感器。万向节83可防止轴80的轴线和电位计84的轴之间的任何误对准损坏电位计84。同样，一个运行螺母85最好设置在轴80上，用作转动止动器以限制轴80的转动，从而防止电位计84过度转动可能引起的损坏。可设置一个选用的电机86来转动夹头76，不过也可以采用手工转动。另外，为了减小夹头76转动时的振动，最好地设置一个支梁板87。支梁板87最好提供轻得刚好足以使夹头76可以转动地与夹头76的摩擦配合。为调节支梁板87的夹爪可设置螺钉88。
如图9所示，测量组件72包括一个安装在底部71上的底板90。一个可从康涅狄格州的Stamford的Omega工程公司买到的测力仪如LCAE-2KG型安装在底板90上，杆末端限制臂在与底板90相反侧安装在测力仪上，其目的将在下文描述。测量组件72最好也包括一个可转动地安装在底板90上的偏转臂93。偏转臂93最好安装得使其至少一个侧面930基本垂直于底板90，并使它可绕基本平行于底板90的一轴线94摆动。
偏转臂93最好具有一个凸起931，该凸起最好从臂侧面930延伸。凸起931最好具有一个表面932，该表面背朝轴线94，该轴线具有的对于侧面930的角度关系与末端质量和传感器组件77的侧面100与末端质量和传感器组件77的侧面101基本相同，其原因将在下文描述。
如图10所示，末端质量和传感器组件77最好具有一个质量为大约190克和大约220克之间的本体102，其质量最好为大约200克，以模拟在高尔夫球棍的杆的远端上的高尔夫球棍头部的质量。在另一个实施例中，为了更准确地模拟不同类型的、具有不同质量的棍头部，可以设置不同的末端质量。但是，这后一个实施例成本较高，每个不同的质量需要自己的一套传感器以收集位移数据，根据这些数据还要进行不同的计算。
按照本发明测试中当杆被偏转以便振荡时，在高尔夫球棍的杆的端部设置本体102，下面将讲到，这不仅模拟棍头部在挥动中的作用，而且也提供防止在可收集到充足数据前杆的振荡衰减的“反作用质量”。收集位移数据的传感器最好是两个沿两条不同轴线对准的加速度计103，104，例如，纽约的Amerst的Kistler仪器公司买到的8303A型。两条轴线最好是彼此垂直的，但这也不是必须的；只要两轴线间的角度关系是已知的，加速度计103，104记录到的运动就可以通过计算分解成两个垂直的分量。两轴线最好分别平行和垂直于底部71。但是，这也不是必须的。
末端质量和传感器组件77最好具有用于装到高尔夫球棍的杆的末端上的安装结构。安装结构最好包括一个在本体102中的孔105，该孔的直径稍大于平均的高尔夫球棍的杆的直径，使杆可引入该孔中，以及一个用于将本体102紧固在杆上的一个定位螺钉106。或者，也可以设置某种快卸式夹子，特别是用于如下所述的自动系统中。
如上所述，末端质量和传感器组件77的侧面100，101的定向之间的关系最好与偏转臂93的表面930，932之间的关系相同。这样，使末端质量和传感器组件77能够通过将侧面100，101抵靠在表面930，932上的方式，在每次测试中以相同的方式可重复地调节。
为了测试高尔夫球棍的杆，杆110安装在夹头76中，如图11所示。然后，使杆110的末端或远端偏转，并在杆末端限制臂92的唇缘120下受到限制，如图11中虚线所示，因而可由测力计91测量倾向于使杆110变直的复原力。然后，手动或者最好在处理器61的控制下由电机86使夹头76转动，同时由计算机61记录作为角度的函数的复原力，角度是由电位计84确定的，一个已知电压施加在电位计上。借助公知的分压器技术，改变中的电阻被转换成改变中的电压，该电压可转化成角度。
可以设想，当向上的复原力最大时，代表主平面振荡面的硬侧朝上。但是，根据经验已发现，情况并非如此，而是硬侧处于当测出最大力时朝上的象限中。因此，在测试的这个静态部分中记录最大力的角度，在测试其余部分要在动态中进行。
在测试的动态部分中，高尔夫球棍的杆110的末端或远端在末端质量和传感器组件77就位的情况下被振荡。在测试的静态部分中，末端最好垂向上被偏转，在测试的动态部分中，偏转最好是水平的，不过在测试的两个部分中也可以使用任何方向的偏转。在测试的动态部分中优选水平偏转的原因在于，首先，作用在末端质量上的重力对结果的影响最小，其次，易于使杆振荡而不会触及底部71。因此，在开始测试的动态部分以前，最好将夹头76转动大约90°，使曾经是垂向的、杆脊，即，主平面振荡面的估计定向处于水平方向。
在上述设备中，采用了末端质量和传感器组件77，并按下述方式施加了水平脉冲。在高尔夫球棍的杆110的近端或柄端111夹持在夹头76中，且偏转臂93直立的情况下，在末端质量和传感器组件77的本体102中的孔105被放在高尔夫球棍的杆110的远端或末端112上。然后，操纵末端质量和传感器组件77，直至本体102的表面100，101牢固地抵靠在偏转臂93的表面930，932上，使加速度计103，104处于其预定的需要定向上。不被加速度计103占据的表面100的一部分用于这个目的，使加速度计103不干涉本体102的就位。虽然图中加速度计103，104通过线62连接于处理器61，但是也可以设置无线连接(未画出)。
最好通过使高尔夫球棍的杆110的末端112向着偏转臂93与侧面930相反的侧面120偏转，将一个基本水平的冲击提供给末端质量和传感器组件77，如图12所示，然后，最好以一种突然的运动，使偏转臂93摆离其直立位置，使偏转的高尔夫球棍的杆110中的复原力可形成水平冲击，使高尔夫球棍的杆110的末端与末端质量和传感器组件77一起开始振动，其方式如上面参阅图2-5所作的描述。
虽然在偏转臂93后的高尔夫球棍的杆110的初始偏转，以及使末端能够振荡的偏转臂93的摆动可以手动完成，但是它们也可以自动完成。因此，为使高尔夫球棍的杆110的末端112从其中间位置1200移至偏转臂93后的位置，可以采用一条承载着一个销爪122的臂121，该臂由一电机123通过适当的传动装置或联动装置124驱动，所述联动装置提供必要的水平和垂向运动分量。这可能涉及销爪122引起的垂向和水平的末端112的运动，或者，当电机125暂时使偏转臂93摆开，然后使偏转臂恢复直立位置时，销爪122也可只水平地移动。类似地，使振荡开始的偏转臂93的摆动也可以由电机125进行以替代手动。
作为另一种替代方案，一个水平的柱塞或滑枕(未画出)可用于迅速且短时间地撞击末端质量和传感器组件77，而不是使杆110在偏转臂93后偏转，然后放开臂93来施加冲击。
每个加速度计103，104记录两个方向之一上的加速度，这两个方向最好彼此垂直，而且最好分别为水平方向和垂向。但是，也可以采用任意方向，只要它们是已知的，就可以计算出水平和垂向分量。加速度最好在时间上积分以确定水平和垂向位移。或者，位移也可以直接测量，例如，通过在末端质量和传感器组件77的端部上设置一个光源如发光二极管(未画出)，以替代加速度计103，104，光源沿高尔夫球棍的杆110的纵轴线的方向发光。一个光敏检测器阵列(也未画出)可基本与发出的光束垂直地设置，以便在检测器阵列上跟踪末端112的位移，直线地记录所述位移。不管怎样收集数据，这些数据可以作为时间的函数绘制曲线，并用来导出位移和频率数据，如上所述，然后，这些位移和频率数据被用于通过数学计算确定平面振荡面所在的优选角度定向。较接近由测力计91确定的估计定向的平面振荡面的方向将被认为是高尔夫球棍的杆110的主平面振荡面的“硬侧”或杆脊，其最好应该垂直面对高尔夫球棍头部表面，或处于任何其它相对于高尔夫球棍头部表面的预定方向。但是，测力计测试可以取消，使高尔夫球棍的杆110以需要的定向与平面振荡面对准，使平面振荡面的硬侧朝向或背离棍头部表面，这要优于使平面振荡面处于相对于高尔夫球棍头部表面的随机定向中；也可以使任意平面振荡面相对于高尔夫球棍头部表面对准，即使它不是主平面振荡面，这也要优于随机定向。但是，应记住的是，如果对每一个组中的每个高尔夫球棍的杆找出的是随机的平面振荡面而非主平面振荡面，那么，即使对于每个杆这样找出的平面振荡面类似地相对于其各自的棍头部定向，这个棍组也不能假定已被均匀一致地定向。
当杆脊的位置已被确定时，最好在杆110上打标记以指示杆脊的定向，或至少指示平面振荡面的定向。打标记可以通过向杆110的表面施加颜料(例如漆或墨)完成。例如，如图13所示，在框架132上可安装一个具有一个打标记末端131的油墨打标记器。在优选的定向已被确定后，可以转动杆110，使优选的定向对准打标记末端131，以便向杆110施加标记。或者，标号130也可以代表一个漆容器，而标号131可代表一个漆刷。作为另一个替代方案，杆110的打标记也可以通过使用一个定向能量束或粒子束在杆110的表面刻出一个标记。在这种替代方案中，标号130代表一个高能激光器，而标号131代表激光束，或者，标号130代表电子娱乐，而标号131代表电子束。杆110或打标记组件可以平行于杆纵轴线移动，从而使杆上的标记为一条直线而不是一个点，以便更容易被观察到。
采用设备60的、按照本发明的用于确定优选定向(即，任何平面振荡面或主平面振荡面即“杆脊”)的优选方法140表示在图14-17中。方法140最好以上述的加载测试141开始，其中采用测力计91估计主平面振荡面的定向，并至少识别主平面振荡面的两侧中哪一侧是平面振荡面的“硬”侧。加载测试可以省去，但只是在准备找到任一个平面振荡面，而不是具体找出主平面振荡面的情形中。在进行加载测试141的情形中，其结果用作平面振荡面确定步骤143的起始点。或者，加载测试141也可以单独地进行以测试杆的对称性。
在进行了加载测试之后，可以进行“标识朝上(logo up)”测试142。传统的高尔夫球棍一般以所谓的“标识朝上”结构组装，使印在杆上的制造厂商的标识朝向高尔夫球棍头部表面(有些制造厂商使标识180°背离高尔夫球棍头部表面，这是所谓的“标识朝下(logo down)结构，或采用其它结构)。由于标识印在杆圆周的随机位置上，“标识朝上”对准也纯粹是随机的。标识朝上测试只是收集关于在工厂安装定向中高尔夫球棍的杆的振荡的数据。
如上所述，接着进行平面振荡面确定步骤143。在步骤143进行以后，进行可选择的报告打印步骤，在该步骤中打印某些或全部的关于已找出优选定向的高尔夫球棍的杆的各种参数。最后，在一个可选择的保存步骤145中，在步骤141-144中获得的各种数据被保存(例如，在大规模存储器64中)。
加载测试141更详细地表示在图15中。在步骤150中，可以是已经从高尔夫球棍上取下的高尔夫球棍的杆110以任意的起始角度被放置在夹头76中。高尔夫球棍的杆110的末端112被偏转并限制在杆末端限制臂92下，以便借助测力计91测量在被偏转的杆110中的复原力。杆可以手工地被偏转及固定，或者，偏转和固定也可以自动地完成。因此，为了使高尔夫球棍的杆110的末端112从其中间位置1200移至在杆末端限制臂92下的位置1201，可以使用一条载有一个销爪127的臂126，该臂由电机128通过适当的传动装置或联动装置129驱动，以提供必要的水平和垂向运动分量。
在末端112处于杆末端限制臂92之下时，然后在步骤151中，夹头76最好在一个方向(该方向可以指定为负转向)上转动大约200°。接着，在步骤152中，夹头76在相反的方向(该方向可指定为正转向)上转动至少360°，同时，从测力计91获取数据并记录为角度的函数。在步骤152中，夹头76最好转动大约400°，其中40°(最好是开始和最后的20°)被舍弃。然后，步骤151的反向转动也可以省去，只要在至少360°上记录数据即可，如果在多于360°上记录数据，那么，任何大于360°的转动量都可以采用，全部在开始时、全部在最后或任何在开始和最后的组合的任何部分可以被舍弃以提供相当于360°的数据。
在步骤153中，在步骤152中收集的数据被检查，并确定一个相应于测力计91测出的最大负载的角度A。如果需要，作为角度的函数的负载可绘图以便显示。接着，在步骤154中，在平面振荡面位置测试143中使用的起始角度S被设定为A-90°。如上所述，这是考虑到在负载测试141和平面振荡面位置测试143之间从垂向至水平的定向变化。
在负载测试141完成之后，可以进行在图16中详示的“标识朝上”测试142。“标识朝上”测试的目的主要提供一种对进行平面振荡面位置测试143后取得“在后”效果的“在前”比较。因此，如上所述，“标识朝上”测试142是可选择的。具体来说，虽然“标识朝上”测试142可主要用作在后市场(aftermarket)中的促销工具，即，由高尔夫球棍再装配者(refitter)显示通过按照本发明再次对准高尔夫球棍的杆而取得的改进，它也许不被生产“杆脊对准的”高尔夫球棍的高尔夫球棍制造厂商所采用，因为无需显示对比数据。
“标识朝上”测试142以步骤160开始，在该步骤中，可以是已经从高尔夫球棍取下的高尔夫球棍的杆被放入夹头76。如果杆110以前曾是完整的高尔夫球棍的一部分，那么，杆110按照与它曾在高尔夫球棍中的定向相同的定向放入夹头76，就像高尔夫球棍被打高尔夫球的人在开始挥动前放在球附近那样。在大多数情形中，这会使制造厂商的标识朝上，但是，有时标识会朝下或处于随机的方向上。如果测试142正对一个未曾作为高尔夫球棍的一部分的高尔夫球棍的杆进行，那么，最好使其标识朝上进行测试。然后，将末端质量和传感器组件77装在杆110的末端112上。
接着，在步骤161中，以上述方式之一向末端质量和传感器组件77施加一个冲击，垂直的、最好是水平和垂向的加速度数据被收集，收集时间最好为大约4秒钟。这些数据最好在步骤162中被积分以产生作为时间的函数的垂直的、最好是水平和垂向的位移数据，这些数据最好在步骤163中被存储，以便将来与杆10的杆脊对准后的结果进行比较，这些数据最好也在步骤163中被绘制，以便向杆10作为一部分的高尔夫球棍的拥有者显示。最大不共面位移，即，最好是垂向位移，最好也在步骤163中被存储以便向拥有者显示。现在，测试142即告完成。
系统接下来进行平面振荡面位置测试143。如图17所示，测试143以步骤170开始，在该步骤中，将一个计数器J初始化为零。接着，在步骤171中，仍夹持杆110的夹头76转至预先计算的起始角度S。如果未曾计算起始角度S，那么，测试143以任意角度开始。
在步骤172中，如果末端质量和传感器组件77未事先安装在末端172上，那么就安装末端质量和传感器组件，在任何情形中，按照前述方式之一向末端质量和传感器组件77施加一个冲击，垂直的、最好是水平和垂向的加速度数据被收集，收集时间最好大约为4秒钟。这些数据最好在步骤173中被积分以产生作为时间的函数的垂直的、最好是水平和垂向的位置数据。在步骤174中，计数器J增加1。在步骤175中，系统进行测试查看是否J＝1。作为首次审查通过，如果J＝1，那么，系统直接跳至步骤177。
在步骤177中，系统使变量YMAX(J)等于来自步骤173的最大不共面偏差值。然后，系统进行测试178，在该测试中它确定是否J＝1，如果是则首次通过该循环。最好总是至少有三次通过该循环。如果在步骤178中，J＝1，那么在步骤179中，角度S增加10°。在步骤1700中，为了将S保持在+180°和-180°之间，如果S＞180°，那么，将S设定为S-360°。接着，在步骤1701中确定水平和垂向振荡的频率；这可以根据来自步骤173的位移对时间数据进行。频率数据通常用于测量高尔夫球棍的杆的刚度，这些数据也用于比较。
在步骤1701之后，系统循环至步骤172，再次进行步骤172-174。这一次，在步骤175中，J≠1，在步骤176中，来自步骤173的数据与角度S一起被存储，系统进行至步骤177。在步骤177中，变量YXAM(J)被设定得等于来自步骤173的最大不共面偏差值。这一次在测试178中，J≠1，系统进行至测试1702以确定是否J＝2。在这第二次通过时，J＝2，系统进行至测试1703以确定是否YMAX(J)＞YMAX(J-1)。如果否定，那就是说在这次迭代中，不共面偏差较小，意味着角度S较接近于优选的定向，即，较接近于平面振荡面，在步骤1704中，变量SIGN设定至+1，变量Y设定至YMAX(J)的值，变量AMP设定为1.0，系统进行至步骤1706。如果在测试1703中YMAX(J)＞YMAM(J-1)，那就是说，在这次迭代中，不共面偏差较大，意味着角度S较远离平面振荡面，在步骤1705中，变量SIGN设定为-1，变量S(J)设定为S(J-1)的值，变量YMAX(J)设定为变量YMAX(J-1)的值，变量Y然后设定为YMAX(J)的值，变量AMP再次设定为1.0，系统进行至步骤1706。应注意的是，在步骤1704或步骤1705中，AMP可以设定为一个较高的值，以便使结果收敛得更快，但是精度较低，而将AMP设定得较低则增加精度，但增加在收敛前的迭代次数。这是在速度和精度之间的交替换位(trade-off)。
在步骤1706中，系统计算变量POP＝SIGN(45-(90/π)cos-1(Y/AMP))，在步骤1707中，S的值设定为S+POP。在步骤1708中，为了将S保持在+180°和-180°之间，如果S＞180°，则将S设定为S-360°。同样，在步骤1709中，为了将S保持在+180°和-180°之间，如果S＜-180°，则将S设定为S+360°。然后，系统返回至步骤1701，以便计算频率，再次循环至步骤172。这次，在第三次通过时，在测试178中J≠1，在测试1702中J≠2，系统前进至测试1710，以便确定是否YMAX(J)＞YMAX(J-1)。如果是，那么，值就收敛，系统进行至测试1711，以便确定在最后迭代(YMAX(J-1))时的不共面偏差是否小于在“标识朝上”测试142过程中的最大不共面偏差。如果是，则目前的定向就是优选定向，在步骤1712中，代表优选定向的变量POP设定为代表目前定向的变量S的值。在步骤1713中，再次像在步骤1701中那样计算杆的频率，测试结束于1714。
如果在测试1711中，在最后的迭代(YMAX(J-1))时的不共面偏差不小于在“标识朝上”测试142的过程中的最大不共面偏差，那么，在步骤1715中，代表优选定向的变量POP设定为“标识朝上”角度。在步骤1713中，像在步骤1701中那样再次计算杆的频率，测试143结束于1714。
如果在测试1710中，YMAX(J)≯YMAX(J-1)，则值并未收敛，然后，在步骤1716中，Y被设定为YMAX(J)的值。然后，系统在步骤1706中再次计算POP，从那里至少再进行一次循环。
如果可选择的“标识朝上”测试142并未进行，那么，如果测试1710指示收敛，则不进行步骤1711，系统直接从测试1710进行至步骤1712。
在完成平面振荡面位置测试143之后，系统进行至报告打印步骤144，在该步骤中，最好下述数据被打印(并确定是否必要)作为角度的函数的负载(在负载测试141中确定)；负载对称性指数(LSI)，该指数是杆刚度可变性的度量(LSI＝100(1-((Pmax-Pmin)/Pmax))，式中Pmax和Pmin分别是在步骤152中测量的最大和最小负载；在“标识朝上”角度的位移曲线；在POP角度的位移曲线；在“标识朝上”角度及“硬”和“软”POP角度(后两者应精确分开180°)的作为时间的函数的位移；在“标识朝上”角度和POP角度的水平和垂向频率及最大不共面偏差；以及频率指数，其等于在POP角度的水平频率与在“标识朝上”角度的水平频率的比值，它是一种比较度量，形式为高尔夫球棍的原来的“标识朝上”结构和杆脊对准结构之间在未打方向上的刚度的百分比改进。
接着，在步骤145中，数据被存储。在完全存储中，全部数据被存储。最好有“快速存储”，其中，除了在“标识朝上”和POP角度的完全的负载对角度数据和完全的位移数据以外，所有在步骤144中被打印的数据被存储。在存储步骤145之后，方法140结束于146。
按照本发明的方法和设备可用作组装高尔夫球棍的更大的方法和设备的一部分，以便生产“杆脊对准的”高尔夫球棍。因此，已经在相对于杆脊位置、优选定向或平面振荡面的预定位置标有基准标记(不管是标示“硬”侧)的每个高尔夫球棍的杆110可以通过，送至高尔夫球棍组装工位，在该工位上，在杆上的标记被识别并用于组装高尔夫球棍，使杆脊或平面振荡面最好基本垂直于高尔夫球棍头部表面。取决于平面振荡面确定设备60与高尔夫球棍组装工位相比的相对速度，可以设置适当的或多或少的平面振荡面确定工位或组装工位。因此，几个平面振荡面确定工位60可用来供应一个高尔夫球棍组装工位。在高尔夫球棍组装工位上可设置一个料斗，以便在组装工位放慢或停顿，或在杆到达时未准备好接收新高尔夫球棍的杆110的情形中用作缓冲。
高尔夫球棍组装工位最好设有一个扫描器，以便识别在高尔夫球棍的杆110上指示平面振荡面位置的标记。当该标记已被识别时，杆110被转动，使标记处于为待安装杆110的高尔夫球棍头部的类型而预定的定向上，当杆被组装在高尔夫球棍头部上时，该高尔夫球棍头部被保持在预定的定向上。
或者，每个高尔夫球棍头部可设置一个对准标记，在高尔夫球棍的杆110上的标记必须与之匹配，为了对准在杆110和高尔夫球棍头部上的标记，一个扫描器进行扫描，转动杆110直至两个标记对准为止。这样，高尔夫球棍头部固定机构就无需“知道”固定每个不同类型的高尔夫球棍头部的特定定向来对准打过标记的杆，作为替代的是，每个高尔夫球棍头部能够以相同的定向固定，当杆110拿来准备组装时，杆110被转动直至杆110上的标记和在高尔夫球棍头部的标记对准后，才将杆110接合在高尔夫球棍头部上。
按照本发明的用于组装高尔夫球棍的设备180表示在图18和19中。设备180包括至少一个设备60(画出了一个)、一个用于从设备60取出完成的杆110并将其放入料斗182的输送机181、一个用于将每个杆110从料斗送至组装工位184的输送机构183和组装工位184本身。
在组装工位184上，包括连接于电机(未画出)的臂185的输送机构183将杆110送至与夹头76类似的夹头190，该夹头可转动地夹持杆110的近端。夹持器191夹持一个高尔夫球棍头部192，该高尔夫球棍头部可以是也可以不是载有对准标记193的；如果有对准标记193，则高尔夫球棍头部192在一个已知的位置上被夹持器191夹持，所述已知位置对于不同类型的高尔夫球棍头部来说可以是不同的。当夹头190转动时，一个扫描器194扫描杆110的标记195。当扫描器194识别出标记195时，处理器61指示夹头190将标记195与扫描器196定位的标记193对准，或者与高尔夫球棍头部192的一个预定的定向对准。然后，通过移动夹头190和夹持器191中的一个或两个使它们一起移动，从而以另外的传统方式将杆110接合在高尔夫球棍头部192上，按照需要可以使用粘合剂、金属箍等。
因此可以看出本发明提供了一种快速、可靠确定高尔夫球棍的杆的优选角度定向及使用这种优选角度定向的确定来自动组装高尔夫球棍，使每个高尔夫球棍的杆一致地相对于各自的棍面对准的方法和设备。本专业技术人员懂得，本发明能够与所描述的各实施例不同地实施，实施例是为了说明而非限定的目的而描述的，本发明只是由权利要求书限定的。
权利要求
1.确定高尔夫球棍的杆的围绕其纵轴线的优选角度定向的方法，所述高尔夫球棍的杆具有一个被打高尔夫球的人持握的近端和一个安装高尔夫球棍头部的远端，所述方法包括固定所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的第一个；在一个不平行于所述纵轴线的方向上开始所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的第二个振动；分析所述振动；以及根据所述分析的振动计算所述优选角度定向。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的所述第一个是所述近端；以及所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的所述第二个是所述远端。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括在所述开始之前将一个反作用质量安装在所述远端上。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述开始包括在不平行于所述纵轴线的一个方向上向所述高尔夫球棍的杆施加一个冲击。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于所述施加冲击包括在不平行于所述纵轴线的一个方向上使所述高尔夫球棍的杆的所述远端位移；以及松释所述被位移的远端。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述开始包括在不平行于所述纵轴线的一个方向上向所述高尔夫球棍的杆施加一个冲击。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于所述施加冲击包括在不平行于所述纵轴线的一个方向上使所述高尔夫球棍的杆的所述远端位移；以及松释所述被位移的远端。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述分析包括在至少两个不平行于所述纵轴线的方向上测量所述远端的在时间上的位移。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述两个方向彼此垂直且垂直于所述纵轴线。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述计算包括根据随时间测量的所述位移的计算。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括放开所述近端；通过围绕所述纵轴线的角位移转动所述杆；再次固定所述近端；以及在不平行于所述纵轴线的一个方向上开始所述高尔夫球棍的杆的所述远端的在后的振动；其中所述分析和所述计算也是根据所述在后的振动进行的。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于还包括重复所述放开、所述转动、所述再次固定和所述开始，其中，所述分析和所述计算也是根据每次所述在后的振动进行的，直至所述计算收敛于所述优选的角度定向。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括在高尔夫球棍的杆上打一个标记以指示所述的优选的角度定向。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括通过下述步骤确定一个硬侧在一个不平行于所述纵轴线的方向上将所述远端位移至一个被位移的状态中；转动所述近端通过至少大约360°的角位移，同时将所述远端保持在所述被位移的状态中；在所述转动过程中测量倾向于将所述远端从所述被位移的状态复原的力，并使所测量的力与角位移相关联；以及将与最大的测量力相关联的一个角位移识别为所述硬侧的定向。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述确定硬侧是在所述计算之后进行的。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述确定硬侧是在所述固定之前进行的。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于所述振动开始的所述方向是所述硬侧的定向。
18.确定高尔夫球棍的杆的围绕其纵轴线的优选角度定向的方法，所述高尔夫球棍的杆具有被打高尔夫球的人持握的一个近端和安装高尔夫球棍头部的一个远端，所述方法包括通过下述步骤确定一个硬侧定向固定所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的第一个；在一个不平行于所述纵轴线的方向上使所述近端和所述远端中的第二个位移至一个被位移的状态中；转动所述被固定端通过至少大约360°的角位移，同时将所述被位移端保持在所述被位移的状态中；在上述转动过程中测量倾向于使所述被位移端从所述被位移状态复原的力，并使所测量的力与角位移相关联；以及将与最大测量力相关联的一个角位移识别为所述硬侧定向。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于还包括固定所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的第一个；在一个不平行于所述纵轴线的方向上开始所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的第二个的振动；分析所述振动；以及根据所述分析的振动计算所述优选角度定向。
20.如权利要求1所述的方法，其特征在于对准所述被固定的高尔夫球棍的杆，使一个预定的角度定向处于相对于所述纵轴线的一个预选的角位上；在一个不平行于所述纵轴线的方向上开始所述近端和所述远端中的所述第二个的第二次振动；在一个选择的方法上测量所述第二次振动的频率；再次对准所述被固定的高尔夫球棍的杆，使所述优选的角度定向处于相对于所述纵轴线的所述预选的角位上；在一个不平行于所述纵轴线的方向上开始所述近端和所述远端中的所述第二个的第三次振动；在所述选择的方向上测量所述第三次振动的频率；以及计算作为所述第三次振动的所述频率与所述第二次振动的所述频率的比值的频率指数。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述开始第三次振动和测量所述第三次振动的频率发生在所述开始第二次振动和测量所述第二次振动的频率之后。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述开始第三次振动和测量所述第三次振动的频率发生在所述开始第二次振动和测量所述第二次振动的频率之前。
23.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述预选角位基本是垂向的。
24.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述选择的方向基本是水平的。
25.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述预定角度定位是借助在所述高尔夫球棍的杆上的制造厂商标识确定的。
26.确定高尔夫球棍的杆的围绕其纵轴线的优选角度定位的设备，所述高尔夫球棍的杆具有一个被打高尔夫球的人持握的近端和一个安装高尔夫球棍头部的远端，所述设备包括一个用于固定所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的第一个的夹子；一个振动发生器，用于在一个不平行于所述纵轴线的方向上开始所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的第二个的振动；至少一个传感器，用于测量所述振动；以及一个处理器，用于根据所述测量的振动计算所述优选的角度定位。
27.如权利要求26所述的设备，其特征在于所述夹子固定所述高尔夫球棍的杆的所述近端；以及所述振动发生器开始所述高尔夫球棍的杆的所述远端的振动。
28.如权利要求26所述的设备，其特征在于还包括在所述振动发生器开始之前安装在所述远端上的一个反作用质量。
29.如权利要求28所述的设备，其特征在于所述至少一个传感器安装在所述反作用质量上。
30.如权利要求28所述的设备，其特征在于所述振动发生器在一个不平行于所述纵轴线的方向上向所述高尔夫球棍的杆施加一个冲击。
31.如权利要求30所述的设备，其特征在于所述振动发生器包括一个限制器，所述高尔夫球棍的杆的所述远端在一个不平行于所述纵轴线的方向上位移进入该限制器；以及一个释放装置，用于从所述限制器释放所述被位移的远端。
32.如权利要求31所述的设备，其特征在于还包括一个致动器，用于使所述远端位移进入所述限制器。
33.如权利要求26所述的设备，其特征在于所述振动发生器在一个不平行于所述纵轴线的方向上向所述高尔夫球棍的杆施加一个冲击。
34.如权利要求33所述的设备，其特征在于所述振动发生器包括一个限制器，所述高尔夫球棍的杆在一个不平行于所述纵轴线的方向上被位移进入该限制器；以及一个释放装置，用于从所述限制器释放所述被位移的远端。
35.如权利要求34所述的设备，其特征在于还包括一个使所述远端位移进入所述限制器的致动器。
36.如权利要求26所述的设备，其特征在于所述至少一个传感器测量所述远端在至少两个不平行于所述纵轴线的方向上的随时间的位移。
37.如权利要求36所述的设备，其特征在于所述至少一个传感器包括两个传感器，每个传感器测量在两个不平行于所述纵轴线的方向之一上的随时间的位移。
38.如权利要求37所述的设备，其特征在于所述两个方向彼此垂直且垂直于所述纵轴线。
39.如权利要求36所述的设备，其特征在于所述处理器根据随时间测量的所述位移计算所述优选的角度定位。
40.如权利要求26所述的设备，其特征在于所述夹子是可转动的，所述设备还包括一个限制器，用于将所述远端保持在沿不平行于所述纵轴线的方向的被位移的状态；一个测力传感器，用于测量倾向于使所述远端从所述被位移状态复原的力，在所述测量过程中所述夹子被转动通过至少360°的角位移，同时将所述远端保持在所述被位移状态中；以及存储器，在该存储器中被测量的力与角位移相关联；其中所述处理器将一个与最大被测量的力相关联的角位移识别为硬侧定向。
41.如权利要求40所述的设备，其特征在于还包括一个用于在所述测量过程中转动所述夹子的电机。
42.如权利要求40所述的设备，其特征在于还包括一个用于使所述远端位移进入所述被位移状态中的致动器。
43.如权利要求40所述的设备，其特征在于所述处理器在计算所述优选的角度定位之后识别所述硬侧定向。
44.如权利要求40所述的设备，其特征在于所述处理器在计算所述优选的角度定向之前识别所述硬侧定向。
45.如权利要求44所述的设备，其特征在于所述振动发生器在所述硬侧定向上开始所述振动。
46.如权利要求26所述的设备，其特征在于还包括一个标记器，用于在所述高尔夫球棍的杆上打出可以看到的标记以指示所述优选的角度定位。
47.如权利要求46所述的设备，其特征在于所述标记器向所述高尔夫球棍的杆施加颜料以打出所述可以看到的标记。
48.如权利要求46所述的设备，其特征在于所述标记器将所述可看到的标记刻在所述高尔夫球棍的杆上。
49.如权利要求48所述的设备，其特征在于所述标记器借助机械方式刻出所述可以看到的标记。
50.如权利要求48所述的设备，其特征在于所述标记器包括一个定向能量束发生器，用于将所述可以看到的标记打在所述高尔夫球棍的杆上。
51.如权利要求50所述的设备，其特征在于所述定向能量束发生器是激光器。
52.如权利要求26所述的设备，其特征在于所述振动发生器当所述固定的高尔夫球棍的杆被对准，使一个预定的角度定向处于相对于所述纵轴线的一个预选的角位上时开始近端和所述远端中的所述第二个在一个不平行于所述纵轴线的方向上的第二次振动，并且在所述固定的高尔夫球棍的杆被对准，使所述优选的角度定向处于相对于所述纵轴线的所述预选的角位上时开始所述近端和所述远端中的所述第二个的第三次振动；所述至少一个传感器包括一个频率传感器，用于测量在一个选择的方向上的所述第二次和第三次振动的频率；以及所述处理器计算作为所述第三次振动的所述频率与所述第二次振动的所述频率的比值的频率指数。
53.如权利要求52所述的设备，其特征在于所述振动发生器在开始所述第二次振动之后开始所述第三次振动。
54.如权利要求52所述的设备，其特征在于所述振动发生器开始所述第三次振动之后开始所述第二次振动。
55.如权利要求52所述的设备，其特征在于所述预选的角位基本是垂向的。
56.如权利要求52所述的设备，其特征在于所述选择的方向基本是水平的。
57.如权利要求52所述的设备，其特征在于所述预定的角度定向是根据所述高尔夫球棍的杆上的制造厂商的标识确定的。
58.组装高尔夫球棍的方法，所述高尔夫球棍包括一个高尔夫球棍的杆和一个高尔夫球棍头部，其中所述高尔夫球棍的杆具有一个相对于所述高尔夫球棍头部的优选的角度定向，所述方法包括确定所述高尔夫球棍的杆围绕其纵轴线的所述优选定向，所述高尔夫球棍的杆具有一个被打高尔夫球的人持握的近端和一个安装所述高尔夫球棍头部的远端，所述确定包括固定所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的第一个；在一个不平行于所述纵轴线的方向上开始所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的第二个的振动；分析所述振动；以及根据所述分析的振动计算所述优选角度定向；以及将所述高尔夫球棍的杆安装在所述高尔夫球棍头部上，使所述优选的角度定位处于与所述高尔夫球棍头部预定的关系中。
59.如权利要求58所述的方法，其特征在于所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的所述第一个是所述近端；以及所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的所述第二个是所述远端。
60.如权利要求58所述的方法，其特征在于还包括在所述开始之前在所述远端上安装一个反作用质量。
61.如权利要求60所述的方法，其特征在于所述开始包括在不平行于所述纵轴线的一个方向上向所述高尔夫球棍的杆施加一个冲击。
62.如权利要求61所述的方法，其特征在于所述施加冲击包括在不平行于所述纵轴线的一个方向上使所述高尔夫球棍的杆的所述远端位移；以及松释所述被位移的远端。
63.如权利要求58所述的方法，其特征在于所述开始包括在不平行于所述纵轴线的一个方向上向所述高尔夫球棍的杆施加一个冲击。
64.如权利要求63所述的方法，其特征在于所述施加冲击包括在不平行于所述纵轴线的一个方向上使所述高尔夫球棍的杆的所述远端位移；以及松释所述被位移的远端。
65.如权利要求58所述的方法，其特征在于所述分析包括在至少两个不平行于所述纵轴线的方向上测量所述远端的在时间上的位移。
66.如权利要求65所述的方法，其特征在于所述两个方向彼此垂直且垂直于所述纵轴线。
67.如权利要求65所述的方法，其特征在于所述计算包括根据随时间测量的所述位移的计算。
68.如权利要求58所述的方法，其特征在于还包括放开所述近端；通过围绕所述纵轴线的角位移转动所述杆；再次固定所述近端；以及在不平行于所述纵轴线的一个方向上开始所述高尔夫球棍的杆的所述远端的在后的振动；其中所述分析和所述计算也是根据所述在后的振动进行的。
69.如权利要求68所述的方法，其特征在于还包括重复所述放开、所述转动、所述再次固定和所述开始，其中，所述分析和所述计算也是根据每次所述在后的振动进行的，直至所述计算收敛于所述优选的角度定向。
70.如权利要求58所述的方法，其特征在于还包括在高尔夫球棍的杆上打一个标记以指示所述的优选的角度定向。
71.如权利要求58所述的方法，其特征在于还包括通过下述步骤确定一个硬侧在一个不平行于所述纵轴线的方向上将所述远端位移至一个被位移的状态中；转动所述近端通过至少大约360°的角位移，同时将所述远端保持在所述被位移的状态中；在所述转动过程中测量倾向于将所述远端从所述被位移的状态复原的力，并使所测量的力与角位移相关联；以及将与最大的测量力相关联的一个角位移识别为所述硬侧的定向。
72.如权利要求71所述的方法，其特征在于所述确定硬侧是在所述计算之后进行的。
73.如权利要求71所述的方法，其特征在于所述确定硬侧是在所述固定之前进行的。
74.如权利要求73所述的方法，其特征在于所述振动开始的所述方向是所述硬侧的定向。
75.如权利要求58所述的方法，其特征在于所述高尔夫球棍头部包括一个基本平的表面；所述预定的关系包括在所述高尔夫球棍的杆的所述优选的角度定向和所述基本平的表面之间的预定的角度关系。
76.如权利要求75所述的方法，其特征在于所述高尔夫球棍的杆的所述优选的角度定向基本垂直于所述基本平的表面。
77.组装高尔夫球棍的设备，所述高尔夫球棍包括一个高尔夫球棍的杆和一个高尔夫球棍头部，其中所述高尔夫球棍的杆具有一个相对于所述高尔夫球棍头部的优选的角度定向，所述设备包括一个定向检测器，用于确定高尔夫球棍的杆围绕其纵轴线的优选角度定向，所述高尔夫球棍的杆具有一个被打高尔夫球的人持握的近端和一个安装高尔夫球棍头部的远端，所述定向检测器包括一个用于固定所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的第一个的夹子；一个振动发生器，用于在一个不平行于所述纵轴线的方向上开始所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的第二个的振动；至少一个传感器，用于测量所述振动；以及一个处理器，用于根据所述测量的振动计算所述优选的角度定位；用于将所述高尔夫球棍的杆安装在所述高尔夫球棍头部上的装置，使所述优选的角度定向处于与所述高尔夫球棍头部的预定关系中。
78.如权利要求77所述的设备，其特征在于所述夹子固定所述高尔夫球棍的杆的所述近端；以及所述振动发生器开始所述高尔夫球棍的杆的所述远端的振动。
79.如权利要求77所述的设备，其特征在于还包括在所述振动发生器开始之前安装在所述远端上的一个反作用质量。
80.如权利要求79所述的设备，其特征在于所述至少一个传感器安装在所述反作用质量上。
81.如权利要求79所述的设备，其特征在于所述振动发生器在一个不平行于所述纵轴线的方向上向所述高尔夫球棍的杆施加一个冲击。
82.如权利要求81所述的设备，其特征在于所述振动发生器包括一个限制器，所述高尔夫球棍的杆的所述远端在一个不平行于所述纵轴线的方向上位移进入该限制器；以及一个释放装置，用于从所述限制器释放所述被位移的远端。
83.如权利要求82所述的设备，其特征在于还包括一个致动器，用于使所述远端位移进入所述限制器。
84.如权利要求77所述的设备，其特征在于所述振动发生器在一个不平行于所述纵轴线的方向上向所述高尔夫球棍的杆施加一个冲击。
85.如权利要求84所述的设备，其特征在于所述振动发生器包括一个限制器，所述高尔夫球棍的杆在一个不平行于所述纵轴线的方向上被位移进入该限制器；以及一个释放装置，用于从所述限制器释放所述被位移的远端。
86.如权利要求85所述的设备，其特征在于还包括一个使所述远端位移进入所述限制器的致动器。
87.如权利要求77所述的设备，其特征在于所述至少一个传感器测量所述远端在至少两个不平行于所述纵轴线的方向上的随时间的位移。
88.如权利要求87所述的设备，其特征在于所述至少一个传感器包括两个传感器，每个传感器在两个不平行于所述纵轴线的方向之一上测量随时间的位移。
89.如权利要求88所述的设备，其特征在于所述两个方向彼此垂直且垂直于所述纵轴线。
90.如权利要求87所述的设备，其特征在于所述处理器根据随时间测量的所述位移计算所述优选的角度定位。
91.如权利要求77所述的设备，其特征在于所述夹子是可转动的，所述设备还包括一个限制器，用于将所述远端保持在沿不平行于所述纵轴线的方向的被位移的状态；一个测力传感器，用于测量倾向于使所述远端从所述被位移状态复原的力，在所述测量过程中所述夹子被转动通过至少360°的角位移，同时将所述远端保持在所述被位移状态中；以及存储器，在该存储器中被测量的力与角位移相关联；其中所述处理器将一个与最大被测量的力相关联的角位移识别为硬侧定向。
92.如权利要求91所述的设备，其特征在于还包括一个用于在所述测量过程中转动所述夹子的电机。
93.如权利要求91所述的设备，其特征在于还包括一个用于使所述远端位移进入所述被位移状态中的致动器。
94.如权利要求91所述的设备，其特征在于所述处理器在计算所述优选的角度定位之后识别所述硬侧定向。
95.如权利要求91所述的设备，其特征在于所述处理器在计算所述优选的角度定向之前识别所述硬侧定向。
96.如权利要求95所述的设备，其特征在于所述振动发生器在所述硬侧定向上开始所述振动。
97.如权利要求77所述的设备，其特征在于还包括一个标记器，用于在所述高尔夫球棍的杆上打出可以看到的标记以指示所述优选的角度定位。
98.如权利要求97所述的设备，其特征在于所述标记器向所述高尔夫球棍的杆施加颜料以打出所述可以看到的标记。
99.如权利要求97所述的设备，其特征在于所述标记器将所述可看到的标记刻在所述高尔夫球棍的杆上。
100.如权利要求99所述的设备，其特征在于所述标记器借助机械方式刻出所述可以看到的标记。
101.如权利要求99所述的设备，其特征在于所述标记器包括一个定向能量束发生器，用于将所述可以看到的标记打在所述高尔夫球棍的杆上。
102.如权利要求101所述的设备，其特征在于所述定向能量束发生器是激光器。
103.如权利要求97所述的设备，其特征在于所述高尔夫球棍头部包括一个基本水平的表面；所述预定关系包括所述高尔夫球棍的杆的所述优选的角度定向和所述基本平的表面之间的预定的角度关系；以及所述用于安装的装置包括一个用于检测所述可以看到的标记的检测器，以及一个对准器，用于使所述可以看到的标记以所述预定的角度关系对准于所述基本平的表面。
104.如权利要求103所述的设备，其特征在于所述对准器使所述可以看到的标记对准得基本垂直于所述基本平的表面。
105.如权利要求103所述的设备，其特征在于所述高尔夫球棍头部邻近所述基本平的表面设有一个表面对准标记；以及所述对准器使所述可以看到的标记与所述表面对准标记对准。
106.确定高尔夫球棍的杆围绕其纵轴线的优选的角度定向的设备，所述高尔夫球棍的杆具有一个被打高尔夫球的人持握的近端和一个安装在高尔夫球棍头部上的远端，并且在所述近端和所述远端中的第一个上被固定，以便在一个不平行于所述纵轴线的方向上开始所述近端和所述远端中的第二个的振动；所述设备包括一个反作用质量，在开始所述振动前安装在所述近端和所述远端中的所述第二个上；至少一个传感器，安装在所述反作用质量上以测量所述振动；以及一个处理器，用于根据所述测量的振动计算所述优选的角度定向。
107.如权利要求106所述的设备，其特征在于所述至少一个传感器在至少两个不平行所述纵轴线的方向上测量随时间的位移。
108.如权利要求107所述的设备，其特征在于所述至少一个传感器包括两个传感器，每个传感器在两个不平行于所述纵轴线的方向之一上测量随时间的位移。
109.如权利要求107所述的设备，其特征在于所述两个方向彼此垂直并垂直于所述纵轴线。
110.如权利要求107所述的设备，其特征在于所述处理器以所述随时间测量的位移为基础计算所述优选的角度定向。
111.确定高尔夫球棍的杆围绕其纵轴线的优选的角度定向的设备，所述高尔夫球棍的杆具有一个被打高尔夫球的人持握的近端和一个安装在高尔夫球棍头部上的远端，并且在所述近端和所述远端中的第一个上被固定，以便在一个不平行于所述纵轴线的方向上开始所述近端和所述远端中的第二个的振动，以便在所述振动的基础上计算所述优选的角度定向；所述设备包括一个反作用质量，在开始所述振动之前安装在所述近端和所述远端中的所述第二个上；以及至少一个安装在所述反作用质量上用于测量所述振动的传感器。
112.如权利要求111所述的设备，其特征在于所述至少一个传感器在至少两个不平行所述纵轴线的方向上测量随时间的位移。
113.如权利要求112所述的设备，其特征在于所述至少一个传感器包括两个传感器，每个传感器在两个不平行于所述纵轴线的方向之一上测量随时间的位移。
114.如权利要求112所述的设备，其特征在于所述两个方向彼此垂直并垂直于所述纵轴线。
115.测量高尔夫球棍的杆围绕其纵轴线的对称性的方法，所述高尔夫球棍的杆具有一个被打高尔夫球的人持握的近端和一个安装在高尔夫球棍头部的远端，所述方法包括固定所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的第一个；在一个不平行于所述纵轴线的方向上使所述近端和所述远端中的第二个位移至一个被位移的状态；转动所述被固定端通过至少大约360°的角位移，同时使所述被位移端保持在所述被位移状态中；在所述转动过程中测量倾向于使所述被位移端从所述被位移状态复原的力，并使测量的力与角位移相关联。
116.如权利要求115所述的方法，其特征在于还包括根据与角位移相关联的所述测量的力计算代表所述对称性的指数。
117.如权利要求116所述的方法，其特征在于所述计算包括从与角位移关联的所述测量的力选择一个最大的力Pmax和一个最小的力Pmin，以及按照下述公式计算所述指数LSILSI＝100(1-((Pmax-Pmin)/Pmax))。
118.测量高尔夫球棍的杆围绕其纵轴线的对称性的设备，所述高尔夫球棍的杆具有一个被打高尔夫球的人持握的近端和一个安装在高尔夫球棍头部上的远端，所述设备包括一个用于固定所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的第一个的夹子；一个限制器，用于将所述近端和所述远端中的第二个保持在沿一个不平行于所述纵轴线的方向上被位移的状态中；一个测力传感器，用于测量倾向于使所述近端和所述远端中的所述第二个从所述被位移状态复原的力，所述夹子在所述测量过程中被转动通过至少大约360°的角位移，同时将所述近端和所述远端中的所述第二个保持在所述被位移状态中；以及存储器，在该存储器中与角位移关联地存储测量的力。
119.如权利要求118所述的设备，其特征在于还包括一个处理器，该处理器根据与角位移关联的所述测量的力计算一个代表所述对称性的指数。
120.如权利要求119所述的设备，其特征在于所述处理器通过下述方式计算所述指数从与角位移关联的所述测量的力选择一个最大的力Pmax和一个最小的力Pmin；以及按照下述公式计算所述指数LSILSI＝100(1-((Pmax-Pmin)/Pmax))。
121.确定高尔夫球棍的杆围绕其纵轴线的优选角度定向，包括确定其硬侧定向的设备，所述高尔夫球棍的杆具有一个被打高尔夫球的人持握的近端和一个安装在高尔夫球棍头部上的远端，所述设备包括一个用于固定所述高尔夫球棍的杆的所述近端和所述远端中的第一个的夹子；一个限制器，用于将所述远端保持在沿一个不平行于所述纵轴线的方向的被位移状态中；一个测力传感器，用于测量倾向于使所述远端从所述被位移状态复原的力，所述夹子在所述测量过程中被转动通过至少大约360°的角位移，同时将所述远端保持在所述被位移状态中；存储器，在该存储器中使测量的力与角位移相关联，以及一个处理器，用于根据与角位移关联的所述测量的力计算所述优选的角度定向。
122.如权利要求121所述的设备，其特征在于所述处理器将与最大的被测量的力相关联的角位移识别为硬侧定向。
123.如权利要求121所述的设备，其特征在于还包括一个电机，以便在所述测量过程中转动所述夹子。
124.如权利要求121所述的设备，其特征在于还包括一个用于将所述远端位移进入所述被位移状态中的致动器。
125.如权利要求121所述的设备，其特征在于所述处理器在计算所述优选的角度定向之后识别所述硬侧。
126.如权利要求121所述的设备，其特征在于所述处理器在计算所述优选的角度定向之前识别所述硬侧。
全文摘要
高尔夫球棍的杆(10)的优选的定向或平面振荡面是通过在施加水平冲击时测量振荡,并根据这些测量确定一个振荡基本是平面的(143)而确定的。在一个推荐实施例中,采用一种迭代过程以便收敛在优选的定向上。优选的定向的位置可以标记在杆上,用于组装高尔夫球棍,使平面振荡面处于预定的定向上。高尔夫球棍的组装在再装配情形中可手工进行,或者在新高尔夫球棍制造场合自动地进行。
文档编号A63B53/00GK1351511SQ00807809
公开日2002年5月29日 申请日期2000年5月19日 优先权日1999年5月20日
发明者理查德·M·韦斯, 约瑟夫·H·巴特勒, 迈克尔·J·特威格 申请人:理查德·M·韦斯