速度检测器以及具有该速度检测器的挥杆工具的制作方法

专利名称：速度检测器以及具有该速度检测器的挥杆工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种速度检测器，特别是涉及一种由皮托管和压力传感器构成，并安 装于挥杆工具上的速度检测器，以及安装有速度检测器的挥杆工具。
背景技术：
在高尔夫球、棒球和网球等的球技运动等中，高尔夫球杆、棒球棒和网球拍等的挥 杆和击打练习在提高技能方面是非常重要的，从而运动选手和爱好者等天天进行挥杆练 习。并且在挥杆的练习中，大多数情况下，通过客观地测定挥杆速度，来判断击打技能的提 高状况。
在图7中图示了作为第1现有技术的专利文献1所涉及的速度测定装置。图7(a) 为表示速度测定装置的使用方式的图，图7(b)为速度测定装置的详细图。在专利文献1中， 公开了一种速度测定装置100，其被安装在击打工具(棒球棒102)中，并具有皮托管104 ； 压力传感器106，用于对产生在皮托管104中的压力进行检测；运算单元116，用于对该压力 传感器106的信号进行运算从而计算出挥动速度；显示单元118，用于显示运算结果。
在专利文献1所涉及的击打工具中，当挥动击打工具时，将在空气和击打工具之 间产生相对速度运动，当从击打工具的角度观察时，空气以和击打工具的移动速度相同的 速度向相反方向流动。通过对该空气的流动进行测定从而可求出击打工具的挥动速度。并 且，在专利文献1中，为了对空气的流动进行测定而使用了皮托管104。在打击工具上安装 有皮托管104的情况下，当挥动棒球棒102时，由空气的流动而产生的压力将施加在朝向移 动方向开口的皮托管104上，从而通过压力传感器106对压力进行检测。通过根据该检测 信号而将空气的流动转换为速度，从而能够求出击打工具的挥动速度。在专利文献1中，采 用了速度测定装置100嵌入于棒球棒102中的方式，其中，皮托管104被安装为向棒球棒的 移动方向露出，且将以下构件埋入棒球棒102中，S卩，将隔膜108、112的受压面的法线朝向 移动方向一侧的压力传感器106和压力补正传感器110、以及对压力传感器106以及压力 补正传感器110的温度补偿用的温度进行测定的温度传感器114、运算单元116、显示单元 118。
在图8中图示了作为第2现有技术的专利文献2所涉及的杆头速度测定装置。图 8(a)为表示杆头速度测定装置的使用方式的图，图8(b)为杆头速度测定装置的框图。在 专利文献2中，公开了一种杆头速度测定装置200，其具有微波多普勒传感器202 ；放大器 204，对多普勒传感器202的输出信号进行增幅；比较器206，将被放大器204增幅的信号与 基准值进行比较，并输出多普勒脉冲；微控制器208，输入从比较器206输出的信号从而求 出挥杆速度；显示部210，根据来自微控制器208的控制而对挥杆速度等进行显示；开关群 212，被连接在微控制器208上，所述杆头速度测定装置200被设置成，能够对经过高尔夫球 杆头216的移动轨迹K的最低点附近时的高尔夫球杆头216的速度进行测定。
根据上述结构，当给予球B冲击的高尔夫球杆214的高尔夫球杆头216在通过最 低点附近时，照射沿光轴L的脉冲光，并根据基准脉冲、和从高尔夫球杆头216被反射且由于多普勒效应而频率发生变动的脉冲光之间的差值，来对高尔夫球杆头216的速度进行测 定，从而能够在不接触高尔夫球杆头216的情况下对挥杆速度进行测定。
在图9中图示了作为第3现有技术的专利文献3所涉及的长距离推杆练习器。图 9(a)为整体概略图，图9(b)为构成长距离推杆练习器的组件的框图。在专利文献3中，公 开了一种对推杆头302的速度进行检测的长距离推杆练习器300，其中，在给予球冲击的推 杆头302底面粘帖规定宽度的薄板状磁体304，并在绿色的模拟垫306上放置有包括磁性传 感器310、CPU运算处理电路312、显示电路314、电源电路316等的组件308。由此，因为由 薄板状磁体304所产生的磁场与推杆头302 —起移动，从而利用磁场通过磁性传感器310 上方的时间来对推杆头302的速度进行运算，因此和专利文献2同样地，能够以非接触的方 式对推杆头302的速度进行测定。
在先技术文献
专利文献
专利文献1 日本特开昭63-105777号公报
专利文献2 日本特开2008-246139号公报
专利文献3 日本特开2006-158893号公报发明内容
发明所要解决的问题
但是，在专利文献1中，需要用于对棒球棒102的移动方向的加速度进行补正的压 力补正传感器110和使用该压力补正传感器110进行的补正处理，存在零件个数增多而导 致成本增加的问题。在专利文献2以及专利文献3中，因为以非接触的方式进行测定，所以 当在计测方向和挥动高尔夫球杆和推杆的方向之间产生偏差时，导致所测定的挥动速度产 生偏差。而且在专利文献3中，存在如下问题，由于安装在推杆头302上的薄板状磁体304 通过磁性传感器310上方时的、根据运动员技能而变化的高度方向上的误差，导致在推杆 头302的检测速度中产生误差。
因此，本发明着眼于上述问题点，其目的在于，提供结构简易且对测定的误差进行 抑制的速度检测器，以及搭载有该速度检测器的挥杆工具。
解决课题的方法
技术领域：
本发明是为了解决上述课题中至少一部分而构思的，并能够以下面的应用例来实 现。
[应用例1]一种速度检测器，其特征在于，具有皮托管，其以将空气导入孔朝向 移动体的移动方向的状态被安装在所述移动体上；压力传感器，其被配置在所述移动体上， 用于对产生在所述皮托管上的压力进行检测，并包括受压面随着压力而产生位移的隔膜、 和受到由于所述位移而产生的力，从而对压力进行检测的感压部；运算部，其根据所述移动 体的停止时的压力和移动时的压力之间的差值，来对所述移动体的速度进行检测；其中，所 述压力传感器被配置成，所述受压面的法线垂直于所述移动方向。
根据上述结构，由于能够由一个压力传感器检测出移动体的速度，且将隔膜的受 压面的法线配置为垂直于移动体的移动方向，因此即使在移动方向上产生加速度，受压面 也不会随着该加速度产生位移，从而能够防止压力传感器将移动方向的加速度误检测为压力的现象。
[应用例2]—种速度检测器，其特征在于，具有容器，其被安装在移动体上并具 有开口部；皮托管，其以将空气导入孔朝向所述移动体的移动方向的状态被安装在所述开 口部上，从而和所述容器构成一体的内部空间，并通过所述移动体的移动而使所述内部空 间的压力发生变化；第1压力传感器，其被配置于所述容器内，并包括受压面随着压力而 产生位移的隔膜、和受到由于所述位移而产生的力，从而对压力进行检测的感压部；第2压 力传感器，其被配置于所述内部空间外；第2运算部，其根据由所述第1压力传感器检测出 的压力和由所述第2压力传感器检测出的压力之间的差值，来对所述移动体的速度进行检 测；其中，所述压力传感器被配置成，所述受压面的法线垂直于所述移动方向。
根据上述结构，同时计算出由第1压力传感器测定的压力(静压力+动压力)，和 由第2压力传感器测定的压力(静压力)，并通过两者的差值而计算出动压力，再根据所求 出的动压力计算出移动体的速度。因此，能够在不需要预先测定静压力的情况下，对移动体 的速度进行测定。
[应用例3]如应用例1或者2所述的速度检测器，其特征在于，所述皮托管被形成 为，其直径朝向所述移动方向变细的锥形。
根据上述结构，对在皮托管外部由皮托管而产生的空气紊流进行抑制，从而能够 抑制对移动体的移动的干涉。
[应用例4]如应用例1至3中任意一例所述的速度检测器，其特征在于，所述移动 体受到垂直于所述移动方向的加速度，并且所述压力传感器被配置成，所述受压面的法线 垂直于所述加速度的方向。
作为受到垂直于移动体移动方向的加速度的运动，例如有圆周运动。由此，根据上 述结构，防止将移动体进行圆周运动时所产生的加速度误检测为压力，从而能够高精度地 对移动体的速度进行测定。
[应用例5]如应用例1、3、4中任意一例所述的速度检测器，其特征在于，所述移动 体在移动时，于被测定点处停止规定时间后再通过被测定点，并且所述运算部根据所述移 动体在所述被测定点静止所述规定时间时由所述压力传感器检测出的压力，和所述移动体 移动时由所述压力传感器检测出的压力之间的差值，来对所述移动体的速度进行运算。
在上述结构中，压力传感器在移动体静止时仅对静压力进行检测，而在移动中对 静压力和动压力的和进行检测。此外，由压力传感器所测定的压力，在压力传感器的高度位 置变化时，其值也将随着气压的变化发生变化。但是只要移动体处于同一高度，静压力便一 致。由此，当在被测定点处取得移动体静止中的压力和移动中的压力之间的差值时，能够提 取移动体的动压力成分，由此能够计算出移动体的速度。例如在被测定点处移动体的速度 成为最大时，对由压力传感器检测出的压力的峰值进行检测，并通过取得该值和静止时的 压力值之间的差值，从而能够计算出移动体的速度。此外，在被测定点处配置有球时，在使 移动体实际撞击到球的瞬间，由压力传感器检测出的压力值是不连续的。由此，通过取得在 不连续之前的时刻的压力值和上述的静止时的压力值之间的差值，从而能够计算出移动体 的速度。
[应用例6]—种挥杆工具，其特征在于，安装有应用例1至5中任意一例所述的速 度检测器。
根据上述结构，提供一种能够在不受到施加于移动体上的加速度影响的条件下， 计算出移动体的速度的挥杆工具。


图1为，表示第1实施方式所涉及的速度检测器和安装有速度检测器的挥杆工具 的模式图，图1 (a)为将速度检测器安装在挥杆工具上时的模式图，图1 (b)为表示速度检测 器的内部结构的模式图，图1(c)为构成速度检测器的压力传感器的剖视图。
图2为，表示第1实施方式所涉及的速度检测器和安装有速度检测器的挥杆工具 的模式图，图2(a)为从移动方向观察安装有速度检测器的打击工具时的模式图，图2(b)为 图2(a)中的由虚线部分所包围的区域的局部详细图，且为沿图1(a)中的A-A’线的剖视图。
图3为表示施加于隔膜上的加速度的图。
图4为，表示在第1实施方式的运算部中的、将振荡频率转换为压力的顺序的图， 图4(a)为表示压力和频率以及被标准化的频率之间的关系(测定温度30°C)的表格，图 4(b)为表示压力和频率之间的关系的标绘图、图4(c)为利用多项式对用于表示压力和频 率之间的关系的标绘进行拟合的图。
图5为，表示在第1实施方式的运算部中计算并被显示的压力和移动体速度的图 表，图5(a)为表示在运算部洲中被测定的压力的图表，图5(b)为表示根据所测定的压力 而计算出的移动体(高尔夫球杆头12d)的速度的图表。
图6为第2实施方式所涉及的速度检测器的模式图。
图7为，第1现有技术所涉及的速度测定装置的模式图，图7(a)为表示速度测定 装置的使用方式的图，图7(b)为速度测定装置的详细图。
图8为，第2现有技术所涉及的杆头速度测定装置的模式图，图8(a)为表示杆头 速度测定装置的使用方式的图，图8(b)为杆头速度测定装置的框图。
图9为，第3现有技术所涉及的长距离推杆练习器的模式图，图9(a)为整体概略 图，图9(b)为构成长距离推杆练习器的组件的框图。
符号说明
10速度检测器；12高尔夫球杆；1 握把；12b杆身；12c长度方向；12d高尔夫球 杆头；14容器；1 开口部；16皮托管；16a空气导入孔；18内部空间；20压力传感器；22外 壳；24隔膜；2 受压面；24b法线；2 支承部J6感压部；26a振动臂；26b基部；观运算 部；30电缆；40速度检测器；42容器；4 开口部；44皮托管；4 空气导入孔；46内部空 间；48第1压力传感器；50第2容器；50a开口部；52第2皮托管；5 空气导入孔；52b漏 孔力4第2压力传感器；100速度测定装置；102棒球棒；104皮托管；106压力传感器；108 隔膜；110压力补正传感器；112隔膜；114温度传感器；116运算单元；118显示单元；200杆 头速度测定装置；202多普勒传感器；204放大器；206比较器；208微控制器；210显示部； 212开关群；214高尔夫球杆；216高尔夫球杆头；300长距离推杆练习器；302推杆头；304 薄板状磁体；306模拟垫；308组件；310磁性传感器；312CPU运算处理电路；314显示电路； 316电源电路；318球。
具体实施方式
下面，利用在附图中所示的实施方式详细地对本发明进行说明。但是，对在该实施 方式中所记载的结构要素、种类、组合、形状、其相对配置等，只要不是特定的记载，则该发 明的范围并不仅限于此，而只不过是说明示例。
在图1、图2中图示了第1实施方式所涉及的速度检测器和安装有速度检测器的 挥杆工具。图1(a)为将速度检测器安装在作为挥杆工具的高尔夫球杆上时的模式图，图 1(b)为表示速度检测器的内部结构的模式图，图1(c)为构成速度检测器的压力传感器的 剖视图；图2(a)为从移动方向观察安装有速度检测器的高尔夫球杆时的模式图，图2(b)为 图2(a)中的由虚线部分包围的区域的局部详细图，且为沿图1(a)中的A-A’线的剖视图。 第1实施方式的速度检测器具有皮托管16，其以将空气导入孔16a朝向移动体(高尔夫 球杆头12d)的移动方向的状态被安装在所述移动体上；压力传感器20，其被配置在所述移 动体上，用于对产生在所述皮托管16上的压力进行检测，并包括受压面Ma随着压力而产 生位移的隔膜M，和受到由于所述位移而产生的力，从而对压力进行检测的感压部26 ；运 算部观，其根据所述移动体的停止时的压力和移动时的压力之间的差值，来对所述移动体 的速度进行检测，其中，所述压力传感器20被配置成，所述受压面2 的法线24b垂直于所 述移动方向。
此外，所述移动体(高尔夫球杆头12d)，进行受到垂直于所述移动方向的加速度 (离心力)的运动，且所述压力传感器20被配置成，所述受压面2 的法线24b垂直于所述 加速度的方向。
而且，所述移动体构成挥杆工具(高尔夫球杆1 的击打部(高尔夫球杆头12d)， 其中，所述挥杆工具(高尔夫球杆12)以在最低点静止规定时间后再通过最低点的方式挥 动，所述运算部观根据所述移动体在所述最低点静止所述规定时间时由所述压力传感器 20检测出的压力，和所述移动体移动时由所述压力传感器检测出的特征点处的压力之间的 差值，来对所述移动体的速度进行运算。
作为安装有本实施方式所涉及的速度检测器10的挥杆工具，以高尔夫球杆12作 为前提进行描述。由此，在本实施方式中，移动体以高尔夫球杆12对球的击打部的高尔夫 球杆头12d作为前提，且在其上部安装有本实施方式的速度检测器10。
如图1所示，第1实施方式所涉及的速度检测器10，具有容器14，被安装在高尔 夫球杆头12d上；皮托管16，被安装在容器14上；压力传感器20，被设置于容器14内；运 算部观，在外部对高尔夫球杆头12d的速度进行计算。
皮托管16为中空形状，且其前端为空气导入孔16a。而且，在前端的长度方向上的 相反一侧的另一端与被形成在容器14上的开口部1 相连接。由此，皮托管16经由容器 14而被安装在高尔夫球杆头12d上。此外，在皮托管16和容器14之间一体形成有内部空 间18，且由于通过皮托管的移动而进入空气导入孔16a的空气(相对速度V1)的动压力，内 部空间18的压力将发生变化。
现在，当在进入皮托管16的空气导入孔16a中的空气的相对速度为V1时的内部 空间的压力为P1，同样地，相对速度为V2时的压力为P2，且空气密度设为P时，则根据伯努 利定理，将成立以下的关系。
[公式1]Γ K2 P1 V22 P2
— + — = — + —2 ρ 2 ρ
本实施方式中，利用在高尔夫球杆头12d静止时由压力传感器20检测出的压力， 和在高尔夫球杆头12d移动时由压力传感器20检测出的压力，来计算高尔夫球杆头12d的 速度。由此，在公式1中，当高尔夫球杆头12d的移动时的空气的相对速度为V1，静止时的 空气的相对速度为V2且V2为零时，则V1满足以下关系式。
[公式2]
V1=ZcJS^SI
在此，k为皮托管系数，并为依赖于安装角度和形状的因数。由此，压力差P1-P2S 动压力，并通过计算出该动压力，从而能够计算出高尔夫球杆头12d的速度。
此外，在本实施方式中，皮托管16被形成为，朝向高尔夫球杆头12d的移动方向 (挥杆方向)变细的锥形。由此，防止由于皮托管16的移动而产生的空气的紊流，从而能够 抑制对于高尔夫球杆头12d的移动的干涉。
如图1(c)所示，压力传感器20具有外壳22 ；隔膜M，其构成外壳22的一部分且 其受压面随着压力而产生位移；感压部沈，被配置于外壳22内，并且通过受到由于隔膜M 的受压面2 的位移而产生的力从而对压力进行探测，所述压力传感器20为，将外壳22内 部密封为真空，从而对以真空为基准的绝对压力进行测定的构件。
隔膜M的受压面2 通过来自外部的压力，而向外壳22的内侧发生挠曲变形。此 外，在隔膜M的内侧配置有一对的支承部Mc。
感压部沈具有双音叉型或者单梁型的振动臂^a，和与振动臂^a的两端相连接 的一对基部，并以连接一对基部26b的线的方向作为力的检测轴。各基部26b分别被固 定并支承在形成于隔膜M的内侧的支承部2 上。此外在振动臂26a上形成有激励电极 (未图示)，通过从外部对激励电极(未图示)施加交流电压，从而振动臂以规定的共 振频率产生振动。
如图1(c)所示，当向隔膜M施加压力P时，受压面2 根据压力P的大小而向外 壳22的内侧发生挠曲变形，且支承部2 之间的距离对应于压力P的大小而增大。由此， 由于振动臂26a受到对应于压力P的大小的拉伸应力F，所以振动臂^a的共振频率对应 于压力P的大小而增大。即，由于根据所受到的压力而在振动臂26a中产生内部应力，且共 振频率根据所述内部应力而发生变化，因此压力传感器20能够检测并测定压力。另外，由 于压力传感器20的内部以真空为基准，所以在外部和外壳22内部同样为真空时，由于隔膜 24的受压面2 没有受到压力，因而不会在振动臂中产生内部应力。
但是隔膜M的受压面2 不仅随着压力，还会随着加速度产生挠曲变形。作为本 实施方式的速度检测器10的应用对象的高尔夫球杆12，具有将握把12a、杆身12b和高尔 夫球杆头12d串联连接的形状，由于以握把12a为中心而进行挥动高尔夫球杆头12d的运 动，因此高尔夫球杆头12d不仅受到向移动方向的加速度，还受到垂直于移动方向的加速 度(离心力)。
由此在本实施方式中，需要将压力传感器20配置为，其隔膜M的受压面2 的法 线24b垂直于上述两个加速度。由于在挥动高尔夫球杆12时，加速度(离心力)基本上向高尔夫球杆12的杆身12b的长度方向施加，因此如图2(b)所示，需要将压力传感器配置 为，其受压面2 的法线24b垂直于高尔夫球杆头12d的移动方向(挥动方向，在图2中为 +X方向)和杆身12b的长度方向12c。
在图3中图示了施加于隔膜M上的加速度。现在，以握把12a(握住手的位置) 为中心0，当从中心到被安装在高尔夫球杆头12d上的速度检测器10之隔膜M的中心位 置A的距离为r，挥动方向(移动方向)为θ，隔膜M的质量为M时，则高尔夫球杆头12d 的移动方向的加速度为1 1^(120/(^2，杆身12b的长度方向12c (r方向)的加速度为 M ·Γ · (d θ /dt)2。在此，在高尔夫球杆12的情况下，最理想的场合为，在高尔夫球杆头12d 到达最低点时对高尔夫球进行击打，且高尔夫球杆头12d的速度在最低点处为最大。此时， 由于d θ/dt为最大，同时也为极值，因此d2 θ/dt2为零。由此，认为θ方向的加速度在最 低点并不存在。但是，由于实际上根据运动员技能的不同，高尔夫球杆头12d的移动方向 (Θ方向)上的成分也会在最低点显现，因此通过如本实施方式这样配置压力传感器20，能 够避免对θ方向的加速度成分进行检测，并计算出θ方向的速度。
运算部观为，根据从压力传感器20被输出的振动信号、即共振频率的变化来对 容器内的压力变化进行计算，并根据该压力的变化而计算出高尔夫球杆头12d的速度的构 件。尤其是，根据高尔夫球杆头12d在最低点静止规定时间时由压力传感器20检测出的压 力，和高尔夫球杆头12d移动时由压力传感器20检测出的特征点处的压力之间的差值，来 对高尔夫球杆头12d的速度进行运算。在此，特征点是指，在挥动高尔夫球杆12时所测定 的压力成为最大值(基本上在最低点处压力为最大)的时刻，或在使用高尔夫球杆12击打 高尔夫球瞬间产生的压力产生不连续变化的时刻。
虽然运算部观需要和压力传感器20的激励电极(未图示)电连接，但对于配置位 置并没有限制。由此，例如将连接于激励电极(未图示)上的电缆30插通于杆身12b和握 把1 中，而运算部28配置在高尔夫球杆12的外部并与电缆30相连接即可。此外，运算部 观每隔规定时间对共振频率进行测定，且能够在显示器上将其时间变化作为图表而进行显 示。此外，运算部观的程序被构成为，能够通过以所测定的振动频率为变量的多项式和其 系数而计算出压力。而且运算部观的程序被构成为，能够根据转换高尔夫球杆头12d移动 时的振动频率而得到的压力(动压力+静压力)，和转换高尔夫球杆头12d静止时的振动频 率而得到的压力(静压力)之间的差值而计算出动压力，并利用公式2计算出高尔夫球杆 头的速度。另外，在容器14内配置有经由电缆30而与运算部观相连接的温度传感器(未 图示)，运算部观具有根据所输入的温度数据，来对从压力传感器20输入的振动信号的振 动频率进行温度补偿的结构。
在图4中图示了压力传感器20的频率和压力之间的关系。图4(a)为表示压力和 频率，以及被标准化的频率之间的关系(测定温度30°C )的表格，图4(b)为表示压力和频 率之间的关系的标绘图，图4(c)为利用多项式来对用于表示压力和频率之间的关系的标 绘进行拟合的图。压力传感器20的振动频率，如上文所述，根据来自外部的压力而发生变 化。由此，在运算部观中根据振动频率来计算压力时，预先利用外部的PC等进行以下的工 作。首先以规定的频率将压力传感器20的振动频率规格化，并在压力传感器20中所假设 的压力范围内，对振动频率和压力之间的关系进行标绘。并且如图4(c)所示，将频率的变 量为X，将作为变量χ的函数的压力变量为y，利用联立多元一次方程式而计算出拟合于这些标绘的振动频率的多项式(幂级数)的系数，并将该系数存储在运算部观的存储区域 (未图示)中。由此，在运算部观对压力传感器20的振动信号的振动频率进行测定时，将 从存储区域(未图示)读出系数，并通过将系数代入振动频率的多项式中，从而能够计算出 压力。
在本实施方式中，由于压力传感器20在高度方向上的位置变化而引起的气压的 变化，测定压力将发生变化。由此，不能在其他的高度位置对高尔夫球杆头12d的最低点处 的压力进行测定。而且，不能同时对高尔夫球杆头12d的最低点处的静止时的压力(静压 力)，和挥动高尔夫球杆12时的、高尔夫球杆头12d的最低点处的移动时的压力(动压力+ 静压力)进行测定。另一方面，挥动高尔夫球杆12的顺序为，首先在高尔夫球杆头12d的 最低点，即对高尔夫球进行击打的位置处，使高尔夫球杆头12d静止几秒左右(瞄球操作)， 并且向击飞高尔夫球的方向(移动方向)的相反方向举起高尔夫球杆头12d，最后向移动方 向挥杆以使高尔夫球杆头12d通过最低点。在此，由于进行瞄球操作期间，能够视为几乎没 有高度方向的变化，因此能够在该瞄球操作的阶段对最低点处的静压力进行测定。
因此，在运算部观中，程序被构成为，以运动员挥杆后，成为振动频率最大值的时 刻作为高尔夫球杆头12d通过最低点的时刻，并根据振动频率的最大值来计算移动时的压 力(动压力+静压力)的最大值，而在该时刻之前的时间带中，提取几秒左右的固定时间， 即振动频率的变动收敛在一定范围内的时间带，并根据该时间带中的振动频率(除了该时 间带中的振动频率的平均值，还可以为最大值或最小值)来计算静止时的压力，再从运动 时的压力的最大值中减去静止时的压力从而计算出动压力，并根据该动压力计算出高尔夫 球杆头12d(速度检测器10)的速度。
并且，在本实施方式中，不仅对高尔夫球杆12的挥杆，也能够在实际通过高尔夫 球杆12击打高尔夫球时利用。此时，由于在使高尔夫球杆头12d撞击高尔夫球的瞬间，从 压力传感器20被输出的振动信号的振动频率显示不连续的值，所以在运算部洲中提取成 为不连续的值之前的压力，而根据该压力和静止时的压力之间的差值，能够计算出挥杆时 的速度。
在图5中图示了表示在运算部观中所测定的压力和移动体(高尔夫球杆头12d) 速度的图表。图5(a)为表示在运算部观中所测定的压力的图表，图5(b)为表示根据所测 定的压力而被计算出的移动体(高尔夫球杆头12d)的速度的图表。在图5中挥动3次高 尔夫球杆12。作为高尔夫球杆12的一系列的动作，具有(1)在最低点处的瞄球操作(初 始位置)、(2)举杆、(3)在举杆处停止、(4)通过最低点的挥杆、(5)在挥杆处停止、(6)为 了再次回到初始位置而进行的移动。如图5(a)所示，(1)的时候高尔夫球杆头12d(速度 检测器10)位于最低点(初始位置)，因此具有固定的频率和与此相对应的测定压力。而 且通过如O)、(3)这样举杆并停止，由于皮托管16的位置变高，因此测定压力降低，与此 对应地，振动频率也降低。接下来通过如⑷这样挥杆，从而空气进入到皮托管16中，因此 动压力被施加在皮托管16上而使测定压力以及振动频率上升，而当高尔夫球杆头12d在最 低点处达到最高速度时，测定压力以及振动频率成为峰值，其后经过峰值后两者的值降低。 并且在(5)中由于是挥杆结束后，因此不存在动压力，而由于皮托管16再一次到达和(3) 同样的高度位置，因此测定压力变为较低的状态，通过(6)再次回到最低点，测定压力回到 (1)的状态。由于以上述方式获得测定压力，因此在将高尔夫球杆头12d在最低点静止时的压力作为基准压力时，则如图5(b)所示，能够计算出高尔夫球杆头12d的速度。另外，在图 5(b)中，由于公式2的右边由平方根括起，当测定压力(P1)为低于基准压力(P2)的值时将 无法进行计算，因此利用测定压力和基准压力之间的差值的绝对值来进行计算。
在图6中图示了第2实施方式所涉及的速度检测器。第2实施方式所涉及的速度 检测器具有容器42，被安装在移动体上并具有开口部42a ；皮托管44，其以将空气导入孔 44a朝向所述移动体的移动方向的状态被安装在所述开口部4 上，从而和所述容器42形 成一体的内部空间46，并通过所述移动体的移动而使所述内部空间46的压力发生变化；第 1压力传感器48，其被配置于所述容器42内，并包括受压面随着压力而产生位移的隔膜，和 受到由于所述位移而产生的力，从而对压力进行检测的感压部；第2压力传感器M，其被配 置于所述内部空间46外；第2运算部(未图示)，其根据由所述第1压力传感器48检测出 的压力，和由所述第2压力传感器M检测出的压力之间的差值来对所述移动体的速度进行 检测；其中，所述压力传感器4854被配置成，所述受压面的法线垂直于所述移动方向。
第2实施方式中的第1压力传感器48、第2压力传感器M为，与第1实施方式中 的压力传感器20相同的压力传感器，并沿着和压力传感器20相同的方向被安装在移动体 上。此外第1压力传感器48和第1实施方式所涉及的压力传感器20同样地被配置在，由 容器42和皮托管44所形成的内部空间46内，从而能够对与进入皮托管44的空气导入孔 44a中的空气的速度对应的内部空间46内的压力进行检测。另一方面，第2压力传感器M 被配置在位于容器42的外部的第2容器50内，且在第2容器50的开口部50a上连接有用 于测定静压力的第2皮托管52。第2皮托管52和第1皮托管44 一体形成，并具有空气导 入孔52a，但由于还形成有漏孔52b，因此第2容器50内的压力常时和静压力相一致，而与 进入空气导入孔52a中的空气的速度无关。
因此在第2运算部(未图示)中，能够通过取得对由第1压力传感器48所测定的 振动频率进行转换而获得的压力(静压力+动压力)，和对由第2压力传感器M所测定的 振动频率进行转换而得到的压力(静压力)之间的差值，从而测定动压力。另外，虽然在第 2运算部(未图示)中，也进行将所测定的振动频率转换为压力的运算，但由于所进行的运 算和第1实施方式的运算部观相同，所以省略说明。
如以上所述，根据本实施方式所涉及的速度检测器10，第一，由于能够由一个压力 传感器20检测出高尔夫球杆头12d的速度，且隔膜M的受压面Ma的法线24b配置为垂 直于高尔夫球杆头12d的移动方向，所以即使在移动方向上产生加速度，受压面2 也不会 因该加速度产生位移，因此能够防止压力传感器20将移动方向的加速度误检测为压力。
第二，通过采用第2实施方式的结构，从而同时计算出由第1压力传感器48测定 的压力(静压力+动压力)，和由第2压力传感器M测定的压力(静压力)，并通过两者的 差值而计算出动压力，再根据所求得的动压力计算出高尔夫球杆头12d的速度。因此，能够 在无需预先测定静压力的条件下，对高尔夫球杆头12d的速度进行测定。
第三，通过使皮托管16、44形成为，直径朝向高尔夫球杆头12d的移动方向变细的 锥形，从而在皮托管16、44的外部，对由于皮托管16、44而产生的空气紊流进行抑制，进而 能够抑制对高尔夫球杆头12d的移动的干涉。
第四，高尔夫球杆头12d进行受到垂直于其移动方向的加速度的运动，且将压力 传感器2(K48、54)配置为，其受压面2 的法线24b垂直于加速度(离心力)的方向(r方向)。作为受到垂直于高尔夫球杆头12d的移动方向的加速度的运动，有圆周运动(挥杆)。 由此，通过上述结构，防止将高尔夫球杆头12d进行圆周运动时所产生的加速度误检测为 压力，从而能够高精度地对高尔夫球杆头12d的速度进行测定。
第五，如第1实施方式所述，运算部观构成为，根据高尔夫球杆头12d在高尔夫球 杆头12d的移动(挥杆)的最低点静止规定时间时由压力传感器20检测出的压力，和在高 尔夫球杆头12d移动时(挥杆时)由压力传感器20检测出的特征点处的压力之间的差值， 对高尔夫球杆头12d的速度进行运算。
在上述结构中，特征点是指，所测定的压力为最大的时刻，或所测定的压力成为不 连续之前的时刻。由压力传感器20所测定的压力，在压力传感器20的高度位置发生变化 时，其值也将随着气压的变化而发生变化。此外在进行上述移动的高尔夫球杆头12d中，由 于在最低点处的速度最快，因此能够在运算部观中作为峰值而进行检测。此外，预先在最 低点处所测定的高尔夫球杆头12d的静止时的压力，和高尔夫球杆头12d通过最低点时的 移动时(挥杆时)的压力中的静压力的成分原理上为同样的值。由此，通过上述结构，通过 从高尔夫球杆头12d通过最低点时的、移动时的压力中，减去预先在最低点处所测定的静 止时的压力，从而计算出动压力，并能够根据该动压力计算出在高尔夫球杆头12d的最低 点处的速度。此外，在高尔夫球杆头12d实际撞击到球的瞬间，由压力传感器20检测出的 压力是不连续的。由此通过取得变成不连续之前的时刻的压力和上述的静止时的压力之间 的差值，从而能够计算出高尔夫球杆头12d的速度。
第六，通过将上述的速度检测器10安装在高尔夫球杆头12d上，而构成可挥动的 高尔夫球杆12，从而成为能够在不受到施加于高尔夫球杆头12d上的加速度影响的条件 下，计算出高尔夫球杆头12d的速度的高尔夫球杆12。
另外，虽然在任意一个实施方式中，作为安装有速度检测器10的挥杆工具、移动 体，以高尔夫球杆头12d为前提进行了描述，但并不限定于此。例如，可以安装在网球拍的 框或线上，或者安装在棒球棒上等。
此外，虽然在任意一个实施方式中，以下述压力传感器为前提进行描述，S卩，将压 电振子适用于感压部26，并根据由于从隔膜M受到的力而产生的压电振子的振动频率变 化来对压力进行检测，但并不限定于此。即，只要是使用了隔膜M的压力传感器，作为感压 部不仅能够采用上述的频率变化型，当然也能够广泛地采用电容变化型，压电电阻变化型寸。
权利要求
1.一种速度检测器，其特征在于，具有皮托管，其以将空气导入孔朝向移动体的移动方向的状态被安装在所述移动体上； 压力传感器，其被配置在所述移动体上，用于对产生在所述皮托管上的压力进行检测， 并包括隔膜，其受压面随着压力而产生位移；感压部，其受到由于所述位移而产生的力， 从而对压力进行检测；运算部，其根据所述移动体的停止时的压力和移动时的压力之间的差值，来对所述移 动体的速度进行检测，其中，所述压力传感器被配置成，所述受压面的法线垂直于所述移动方向。
2.一种速度检测器，其特征在于，具有 容器，其被安装在移动体上并具有开口部；皮托管，其以将空气导入孔朝向所述移动体的移动方向的状态被安装在所述开口部 上，从而和所述容器构成一体的内部空间，并通过所述移动体的移动而使所述内部空间的 压力发生变化；第1压力传感器，其被配置于所述容器内，并包括隔膜，其受压面随着压力而产生位 移；感压部，其受到由于所述位移而产生的力，从而对压力进行检测； 第2压力传感器，其被配置于所述内部空间外；第2运算部，其根据由所述第1压力传感器检测出的压力和由所述第2压力传感器检 测出的压力之间的差值，来对所述移动体的速度进行检测；其中，所述压力传感器被配置成，所述受压面的法线垂直于所述移动方向。
3.如权利要求1或者2所述的速度检测器，其特征在于， 所述皮托管被形成为，其直径朝向所述移动方向变细的锥形。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的速度检测器，其特征在于， 所述移动体受到垂直于所述移动方向的加速度，所述压力传感器被配置成，所述受压面的法线垂直于所述加速度的方向。
5.如权利要求1、3、4中任意一项所述的速度检测器，其特征在于，所述移动体在移动时，于被测定点处停止规定时间后再通过被测定点， 所述运算部根据所述移动体在所述被测定点静止所述规定时间时由所述压力传感器 检测出的压力，和所述移动体移动时由所述压力传感器检测出的压力之间的差值，来对所 述移动体的速度进行运算。
6.一种挥杆工具，其特征在于，安装有权利要求1至5中任意一项所述的速度检测器。
全文摘要
本发明提供速度检测器以及具有该速度检测器的挥杆工具。所述速度检测器的特征在于，具有皮托管(16)，其以将空气导入孔(16a)朝向移动体的移动方向的状态被安装在所述移动体上；压力传感器(20)，其被配置在所述移动体上，用于对产生在所述皮托管(16)上的压力进行检测，并包括受压面(24a)随着压力而产生位移的隔膜(24)，和受到由于所述位移而产生的力从而对压力进行检测的感压部(26)；运算部(28)，其根据所述移动体的停止时的压力和移动时的压力之间的差值，来对所述移动体的速度进行检测，其中，所述压力传感器(20)被配置成，所述受压面(24a)的法线(24b)垂直于所述移动方向。
文档编号A63B69/38GK102033137SQ20101050143
公开日2011年4月27日 申请日期2010年10月8日 优先权日2009年10月6日
发明者冈本弘志 申请人:精工爱普生株式会社