JP2019042502A - Sensor ball and sensor module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボールの挙動情報を抽出することのできるセンサボール及びセンサモジュールに関するものである。 The present invention relates to a sensor ball and sensor module capable of extracting ball behavior information.
従来、ボールの内部に各種のセンサを搭載することにより、投球されたボールの挙動情報を抽出することのできるセンサボール及びセンサモジュールが知られている。例えば、特許文献１には、３軸のジャイロセンサと３軸の加速度計とを野球用ボールの内部に搭載し、センサより得られる角速度情報、及び加速度情報に基づいて、ボールの回転方向、回転速度、及び球速を算出する野球用ボールが開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, sensor balls and sensor modules are known that can extract behavior information of a thrown ball by mounting various sensors inside the ball. For example, in Patent Document 1, a 3-axis gyro sensor and a 3-axis accelerometer are mounted inside a baseball, and based on angular velocity information and acceleration information obtained from the sensor, the rotation direction and rotation of the ball are obtained. A baseball for calculating speed and ball speed is disclosed.
しかしながら、従来のセンサボールは、センサや通信装置などの電子機器に対する耐衝撃性能が十分に考慮されていない。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、実際の球の取扱い(例えば、捕球動作時等)において、負荷される外力に対する十分な耐衝撃性能を得ることのできるセンサボール及びセンサモジュールを提供することを目的とする。
However, conventional sensor balls do not sufficiently consider impact resistance performance to electronic devices such as sensors and communication devices.
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in an actual ball handling (for example, during ball catching operation etc.), a sensor ball capable of obtaining sufficient impact resistance performance against an applied external force and It aims at providing a sensor module.
上記課題を解決するために、本発明によるセンサボールは、ボールの挙動情報を検出する電子ユニットを、ゲル又はシリコーンゴムよりなる充填材により中空カプセルの内部に保持し、前記中空カプセルの外側を、少なくとも１層のカバー層で被覆したことを特徴としている。これにより、電子ユニットに加わる衝撃を十分に抑えることができる。また、本発明によるセンサモジュールは、センサボールの中心部分に配置され、外力からボールの挙動情報を検出する電子ユニットを保護する構造を有するものであって、前記電子ユニットは、ゲル又はゴムよりなる充填材により中空カプセルの内部に保持したことを特徴としている。これにより、電子ユニットに加わる衝撃を十分に抑えることができる。 In order to solve the above problems, a sensor ball according to the present invention holds an electronic unit for detecting behavior information of the ball inside a hollow capsule with a filler made of gel or silicone rubber, and the outside of the hollow capsule is It is characterized in that it is covered with at least one cover layer. Thereby, the impact applied to the electronic unit can be sufficiently suppressed. Further, the sensor module according to the present invention has a structure for protecting an electronic unit disposed at a central portion of a sensor ball and detecting behavior information of the ball from an external force, wherein the electronic unit is made of gel or rubber. It is characterized by being held inside the hollow capsule by the filler. Thereby, the impact applied to the electronic unit can be sufficiently suppressed.
また、充填材をシリコーンゲルとし、好ましくは針入度が６０以上７０以下のシリコーンゲルを使用することで、電子ユニットに対する耐衝撃性能を高めることができる。充填材は、ショアＡ硬度が５０以上７５以下のシリコーンゴムとしてもよい。これにより、電子ユニットに対する耐衝撃性能を高めることができる。また、中空カプセルをポリカーボネートにより形成することによっても、電子ユニットに対する耐衝撃性能を高めることができる。 Moreover, the impact resistance performance with respect to an electronic unit can be improved by making a filler into a silicone gel and using the silicone gel whose penetration degree is 60 or more and 70 or less preferably. The filler may be silicone rubber having a Shore A hardness of 50 or more and 75 or less. Thereby, impact resistance performance to the electronic unit can be enhanced. Also, the impact resistance performance to the electronic unit can be enhanced by forming the hollow capsule from polycarbonate.
また、中空カプセルの外側に、毛糸を巻回してなる第１カバー層を備え、前記第１カバー層の外側に、綿糸を巻回してなる第２カバー層を備え、前記第２カバー層の外側に、２枚の牛革を互いに逢着してなる第３カバー層を備えることにより、センサボールの使用感を硬式用野球ボールのものと同じにすることができる。 Further, a first cover layer formed by winding a yarn on the outside of the hollow capsule, and a second cover layer formed by winding a cotton yarn on the outside of the first cover layer, the outside of the second cover layer In addition, by providing the third cover layer formed by fastening two cowhides to each other, the feeling of use of the sensor ball can be made the same as that of the rigid baseball.
本発明によれば、繰り返し行われる実際の捕球動作においても十分な耐衝撃性能を得ることのできるセンサボール及びセンサモジュールを実現することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to realize a sensor ball and a sensor module capable of obtaining sufficient impact resistance performance even in repeated actual ball catching operations.
（実施の形態１）
以下、本実施の形態１に係るセンサボール及びセンサモジュールについて説明する。本実施の形態１によるセンサボールは、硬式野球用のボールを想定したものである。
図１は、本実施の形態１によるセンサボール１００の断面模式図である。図１において、センサボール１００は、計測センサや通信装置などの電子部品をパッケージングしたセンサモジュール１０と、センサモジュール１０の外側を覆う第１カバー層２０と、第１カバー層２０の外側を覆う第２カバー層３０と、第２カバー層３０を覆う第３カバー層４０とより構成される。
Embodiment 1
Hereinafter, the sensor ball and sensor module according to the first embodiment will be described. The sensor ball according to the first embodiment assumes a ball for baseball.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a sensor ball 100 according to the first embodiment. In FIG. 1, a sensor ball 100 covers a sensor module 10 in which electronic components such as measurement sensors and communication devices are packaged, a first cover layer 20 covering the outside of the sensor module 10, and an outside of the first cover layer 20. A second cover layer 30 and a third cover layer 40 covering the second cover layer 30 are provided.
本実施の形態１によるセンサボール１００は、使用感を硬式用野球ボール（以下、「実ボール」という。）に近づけるために、センサモジュール１０以外の構造を、実ボールと同じ構成としている。具体的には、センサモジュール１０の外側を毛糸で球状に巻回して第１カバー層２０を形成し、第１カバー層２０の外側を綿糸で球状に巻回して第２カバー層３０を形成している。また２枚のひょうたん型の牛革を互いに逢着して第３カバー層４０を形成している。なお、カバー層の構成は上記のものに限らない。例えば、毛糸層よりなる第１カバー層の上から第３カバー層４０である牛革を直接被覆してもよい。また牛革の替わりに合成皮革を用いてもよい。 The sensor ball 100 according to the first embodiment has the same structure as that of the actual ball except for the sensor module 10 in order to bring the feeling of use close to a hard-ball baseball (hereinafter referred to as a "real ball"). Specifically, the first cover layer 20 is formed by winding the outside of the sensor module 10 spherically with a yarn to form a first cover layer 20, and the outer side of the first cover layer 20 is wound spherically with a cotton yarn to form a second cover layer 30. ing. Further, two gourd-shaped cowhides are fastened to each other to form a third cover layer 40. The configuration of the cover layer is not limited to the above. For example, cowhide which is the third cover layer 40 may be directly covered from the top of the first cover layer made of the yarn layer. Also, synthetic leather may be used instead of cowhide.
次に、センサモジュール１０の構成を、図２ないし図４を用いて説明する。
図２は、センサモジュール１０の正面図であり、図３はセンサモジュールを経線に沿って切断した断面図である。図４は、後述する電子ユニット１２の概略ブロック図である。なお、図２、及び図３において、電子ユニット１２は、便宜上、模式的な形状で表している。
Next, the configuration of the sensor module 10 will be described using FIGS. 2 to 4.
FIG. 2 is a front view of the sensor module 10, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the sensor module taken along a meridian line. FIG. 4 is a schematic block diagram of the electronic unit 12 described later. In FIG. 2 and FIG. 3, the electronic unit 12 is represented in a schematic shape for the sake of convenience.
図２、及び図３において、センサモジュール１０は、センサや通信装置などの電子部品を搭載した電子ユニット１２を、中空カプセル１１の略中心部分に、充填材１３により保持する構造をなす。 In FIG. 2 and FIG. 3, the sensor module 10 has a structure in which the electronic unit 12 mounted with electronic components such as a sensor and a communication device is held by the filling material 13 substantially at the center of the hollow capsule 11.
中空カプセル１１は、赤道面に沿って上半球と下半球とに２分割できる中空の球体構造である。例えば、硬式野球用ボールの場合には、中空カプセル１１のサイズは、直径２５ｍｍ〜３５ｍｍとするのが好ましく、これにより、センサモジュール１０の総質量を、コルクとゴムとにより構成される実ボールのコアの質量に近づけ易くなる。中空カプセル１１の上半球の極部分には、充填材１３を注入するための直径５ｍｍ程度の孔部１１ａが設けられている。中空カプセル１１は、ポリスチレンやポリカーボネートなどの樹脂で成型するのが好ましく、耐衝撃吸収性の観点より、ポリカーボネートで成型するのがより好ましい。 The hollow capsule 11 is a hollow spherical structure that can be divided into an upper hemisphere and a lower hemisphere along the equatorial plane. For example, in the case of a baseball for baseball, the size of the hollow capsule 11 is preferably 25 mm to 35 mm in diameter, so that the total mass of the sensor module 10 can be calculated by cork and rubber. It becomes easy to approach the mass of the core. In the pole portion of the upper hemisphere of the hollow capsule 11, a hole 11a of about 5 mm in diameter for injecting the filler 13 is provided. The hollow capsule 11 is preferably molded of a resin such as polystyrene or polycarbonate, and more preferably molded of polycarbonate from the viewpoint of impact absorption.
電子ユニット１２は、図４に示すように、センサボール１００の挙動を検出する各種のセンサを搭載するセンシングユニット１４と、電子ユニット１２の各部に電力を供給する充電ユニット１５と、外部機器との通信を担う通信ユニット１６と、各種のデータ処理や通信ユニット１６の制御などを実行する演算ユニット１７と、を備えている。 The electronic unit 12 includes, as shown in FIG. 4, a sensing unit 14 mounted with various sensors for detecting the behavior of the sensor ball 100, a charging unit 15 for supplying power to each part of the electronic unit 12, and an external device. A communication unit 16 responsible for communication and an arithmetic unit 17 for executing various data processing and control of the communication unit 16 are provided.
センシングユニット１４には、所望の計測項目に応じたセンサが搭載される。例えば、３軸ジャイロセンサ、及び３軸加速度センサを搭載することで、センサボール１００の回転数、回転方向、及び球速を検出することができる。また、３軸等の磁気センサにより、センサボール１００の回転軸の向き、回転数や回転方向を検出するようにしてもよい。 A sensor according to a desired measurement item is mounted on the sensing unit 14. For example, by mounting a three-axis gyro sensor and a three-axis acceleration sensor, the number of rotations, the rotation direction, and the ball speed of the sensor ball 100 can be detected. In addition, the direction, the number of rotations, and the rotation direction of the rotation axis of the sensor ball 100 may be detected by a magnetic sensor such as three axes.
充電ユニット１５は、非接触充電方式を採用するのが好ましく、二次電池、受電制御ＩＣ、受電用コイル、及びリニアレギュレーターにより、非接触型の充電ユニット１５を構成することができる。受電用コイルは、電子ユニット１２の周囲に配置され、受電用コイルと電子ユニット１２とを、粘着テープや接着剤で複数個所固定することで、充電ユニット１５の耐衝撃性を向上させることができる。通信ユニット１６は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や無線ＬＡＮなどの無線通信が可能な通信インターフェースと、通信アンテナとにより構成され、ユーザーが使用するＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）やスマートフォンなどの外部機器との間でデータ通信を行う。 The charging unit 15 preferably employs a non-contact charging method, and the non-contact charging unit 15 can be configured by the secondary battery, a power reception control IC, a power reception coil, and a linear regulator. The power receiving coil is disposed around the electronic unit 12, and the impact resistance of the charging unit 15 can be improved by fixing the power receiving coil and the electronic unit 12 at a plurality of locations with an adhesive tape or an adhesive. . The communication unit 16 includes a communication interface capable of wireless communication such as Bluetooth (registered trademark) and a wireless LAN, and a communication antenna, and can be used between an external device such as a PC (Personal Computer) or a smartphone used by the user. Perform data communication.
演算ユニット１７は主に、情報処理を実行するＣＰＵと、プログラムを格納するメモリとにより構成される。演算ユニット１７による処理は、公知の方法により実行することができる。例えば、センサボール１００の挙動検出方法については、先に述べた特許文献１や、特開２０１７−０９０４３３に記載されている方法により実行することが可能である。 The arithmetic unit 17 mainly includes a CPU that executes information processing and a memory that stores a program. The processing by the arithmetic unit 17 can be performed by a known method. For example, the behavior detection method of the sensor ball 100 can be performed by the method described in the above-described Patent Document 1 or JP-A-2017-090433.
再び図３を参照して、充填材１３は、電子ユニット１２を中空カプセル１１内に保持するとともに、電子ユニット１２に加わる衝撃を吸収するものである。充填材１３は、衝撃吸収能力の観点より、ゲルあるいはゴムを用いるのが好適である。ゲルを用いる場合は、シリコーンゲルやウレタン系ゲルを使用するのが好ましい。ゴムを用いる場合は、シリコーンゴムを使用するのが好ましい。 Referring again to FIG. 3, the filler 13 holds the electronic unit 12 in the hollow capsule 11 and absorbs an impact applied to the electronic unit 12. It is preferable to use gel or rubber as the filler 13 from the viewpoint of the impact absorption capability. When a gel is used, it is preferable to use a silicone gel or a urethane gel. When using rubber, it is preferable to use silicone rubber.
後述するように、本発明者が検討した結果、ゲルを使用する場合は、針入度が６５前後のシリコーンゲルを使用することで、繰り返しの衝撃に耐え得る良好な耐衝撃性を得ることができる。ゴムを使用する場合は、ショアＡ硬度が５０〜７５のシリコーンゴムを使用するのが好ましく、より好ましくはショアＡ硬度が７０程度のシリコーンゴムを使用することで、良好な耐衝撃性を得ることができる。 As described later, as a result of the present inventors' investigation, when using a gel, by using a silicone gel having a penetration of around 65, it is possible to obtain good impact resistance that can withstand repeated impacts. it can. When using a rubber, it is preferable to use a silicone rubber having a Shore A hardness of 50 to 75, and more preferably to obtain good impact resistance by using a silicone rubber having a Shore A hardness of about 70. Can.
充填材１３の硬度は、センサボール１００の状態で測定する場合は、次のように測定することができる。まず、センサボール１００を２分割する。そして、中空カプセル１１と充填材１３との界面から約５ｍｍ内側のポイントにおいて硬度を測定する。測定にあたっては、計測値のバラツキを考慮して、少なくとも４箇所以上でなるべく等間隔に離して計測しその平均値とするのが望ましい。なお、測定機器としては、例えばシリコーンゲルを使用する場合は、アスカーＣタイプ（高分子計器株式会社製）を用いることができ、シリコーンゴムの場合はアスカーＡタイプ（高分子計器株式会社製）を用いることができる。 When the hardness of the filler 13 is measured in the state of the sensor ball 100, it can be measured as follows. First, the sensor ball 100 is divided into two. Then, the hardness is measured at a point about 5 mm inward from the interface between the hollow capsule 11 and the filler 13. In the measurement, it is desirable to measure at least at four or more places at equal intervals as much as possible and take the average value in consideration of the variation of the measurement value. As a measuring instrument, for example, when using silicone gel, Asker C type (made by Kobunshi Keiki Co., Ltd.) can be used, and in the case of silicone rubber Asker A type (made by Kobunshi Keiki Co., Ltd.) It can be used.
次に、以上のように構成されるセンサモジュール１０とセンサボール１００の製造方法を説明する。
まず、中空カプセル１１の下半球内部に充填材１３を注入し、電子ユニット１２を充填材１３の上に載置する。ここで注入する充填材１３の量は、載置した電子ユニット１２が中空カプセル１１の略中心に位置する程度とする。電子ユニット１２を載置した後に中空カプセル１１の上半球と下半球とを嵌め合わせ、充填材１３を中空カプセル１１の孔部１１ａより注入して、中空カプセル１１の内部を充填材１１で完全に充填させる。その後、充填材１３に応じた所定の条件下で充填材１３を硬化させてセンサモジュール１０を作成する。
Next, a method of manufacturing the sensor module 10 and the sensor ball 100 configured as described above will be described.
First, the filler 13 is injected into the lower hemisphere of the hollow capsule 11, and the electronic unit 12 is placed on the filler 13. Here, the amount of the filler 13 injected is such that the placed electronic unit 12 is positioned approximately at the center of the hollow capsule 11. After the electronic unit 12 is placed, the upper and lower hemispheres of the hollow capsule 11 are fitted, the filler 13 is injected from the hole 11a of the hollow capsule 11, and the inside of the hollow capsule 11 is completely filled with the filler 11. Let it fill. Thereafter, the filler 13 is cured under predetermined conditions corresponding to the filler 13 to form the sensor module 10.
次に、センサモジュール１０の外側に毛糸を巻回して第１カバー層２０を形成し、続けて、第１カバー層２０の上より綿糸を巻回して第２カバー層３０を形成する。ここで、第１カバー層２０を形成する際には、センサモジュール１０の表面に、例えば両面テープのような粘着性材量を適量付着させることで、第１カバー層２０を巻回しやすくなる。そして、第２カバー層３０の上から２枚の牛革を互いに逢着して第３カバー層４０を形成し、本実施の形態１に係るセンサボール１００を得ることができる。 Next, a yarn is wound on the outside of the sensor module 10 to form the first cover layer 20, and subsequently, a cotton yarn is wound on the first cover layer 20 to form the second cover layer 30. Here, when the first cover layer 20 is formed, the first cover layer 20 can be easily wound by attaching an appropriate amount of an adhesive material such as double-sided tape to the surface of the sensor module 10. Then, two cowhides are attached to each other from above the second cover layer 30 to form the third cover layer 40, whereby the sensor ball 100 according to the first embodiment can be obtained.
次に、本発明の効果について説明する。
本実施の形態１によるセンサボール１００及びセンサモジュール１０は、電子ユニット１２に対する耐衝撃性を確保するために、ゲル又はゴムよりなる充填材１３を中空カプセル１１の内部に充填させ、充填材１３により電子ユニット１２を中空カプセル１１の内部に保持させたことを特徴としている。本発明者は、実捕球時にボールが受ける衝撃特性を模擬的に再現できる環境を構築し、実施例に係るセンサボールを用いて繰り返し衝突試験を行うことにより、良好な耐衝撃性を得ることのできる最適な充填材１３を見出した。繰り返し衝突試験の条件は以下の通りに設定した。
Next, the effects of the present invention will be described.
In the sensor ball 100 and the sensor module 10 according to the first embodiment, the filler 13 made of gel or rubber is filled in the hollow capsule 11 to secure the impact resistance to the electronic unit 12, and the filler 13 is used. The electronic unit 12 is characterized in that it is held inside the hollow capsule 11. The inventor of the present invention constructs an environment capable of simulating the impact characteristics received by the ball at the time of actual catching, and obtains good impact resistance by repeatedly performing a collision test using the sensor ball according to the embodiment. We found the best filler 13 that can be The conditions for the repeated collision test were set as follows.
まず、人による実際の捕球時にボールに加わる衝撃力を推定した。具体的には、ピッチングマシン（ミズノ社製）から時速１２０ｋｍで実ボールを発射し、これを１８．４４メートル離れた位置で野球経験者にキャッチャーミットで捕球してもらった。キャッチャーミットの捕球面には、高圧用感圧紙（富士フィルム社製）を貼付しておき、圧力画像解析システムを用いて捕球面にかかる最大圧力（Ｍｐａ）を求めた。かかる捕球動作を５回行い、最大圧力（Ｍｐａ）の平均値を、実捕球時にボールに加わる衝撃力として推定した。計測の結果、最大圧力（Ｍｐａ）の平均値は６９．８Ｍｐａとなり、これより、球速１２０ｋｍ／ｈのときにボールにかかる最大圧力を７０．０Ｍｐａと推定した。 First, we estimated the impact force applied to the ball when people actually caught the ball. Specifically, a real ball was fired from a pitching machine (Mizuno Co., Ltd.) at a speed of 120 km, and a baseball player had a catcher mitt at a distance of 18.44 meters. A pressure sensitive paper for high pressure (Fuji Film Co., Ltd.) was attached to the catching surface of the catcher mitt, and the maximum pressure (Mpa) applied to the catching surface was determined using a pressure image analysis system. The ball catching operation was performed five times, and the average value of the maximum pressure (Mpa) was estimated as an impact force applied to the ball at the time of actual ball catching. As a result of measurement, the average value of the maximum pressure (Mpa) is 69.8 Mpa, and from this, it was estimated that the maximum pressure applied to the ball at a ball speed of 120 km / h was 70.0 Mpa.
次に、７０．０Ｍｐａの衝撃力を、ピッチングマシン（ミズノ社製）と捕球器とを用いて発生させることのできる条件を特定した。具体的には、捕球器とピッチングマシンの距離を３ｍに設定し、実ボールをピッチングマシンより捕球器に向けて発射して、捕球面にかかる最大圧力が７０．０Ｍｐａとなるピッチングマシンの設定条件を求めた。捕球器は、９５ｍｍの鉄板の前面に１０ｍｍの人体硬度板（株式会社ジャスティ製）を固定し、人体硬度板の前面に高圧用感圧紙を貼付したキャッチャーミットを配置したものを使用した。 Next, conditions under which an impact force of 70.0 Mpa could be generated using a pitching machine (Mizuno Co., Ltd.) and a ball catcher were specified. Specifically, the distance between the ball catcher and the pitching machine is set to 3 m, and the actual ball is emitted from the pitching machine toward the ball catcher, and the maximum pressure applied to the ball catching surface is 70.0 Mpa. I asked for the setting conditions. As the ball catcher, a 10 mm human body hardness plate (Justy Co., Ltd.) was fixed to the front of a 95 mm iron plate, and a catcher mitt having a high-pressure pressure sensitive paper attached to the front of the human body hardness plate was used.
球速を４０ｋｍ／ｈ相当より上げながら最大圧力を計測していった結果、ピッチングマシンの設定が７０ｋｍ／ｈ相当のときに最大圧力が７２．２Ｍｐａとなり、先に特定した実捕球時の推定衝撃力である７０．０Ｍｐａに近い値となった。これより、球速７０ｋｍ／ｈで、ピッチングマシンから３ｍ離れた捕球器にボールを発射する試験条件を、人による球速１２０ｋｍ／ｈ時の実捕球を模擬した低速用条件とした。 As a result of measuring the maximum pressure while raising the ball speed more than 40km / h equivalent, when the setting of the pitching machine is equivalent to 70km / h, the maximum pressure becomes 72.2Mpa and the estimated impact at the time of actual catching ball specified above It became a value close to 70.0 Mpa which is the force. From this, the test conditions for firing a ball to a ball catcher 3 m away from the pitching machine at a ball velocity of 70 km / h were set as conditions for low speed simulating a real catching ball at a ball velocity of 120 km / h by humans.
次に、高速時の実捕球を模擬した高速用条件を以下のように特定した。まず、野球経験者に、８０ｋｍ／ｈ、９０ｋｍ／ｈ、１００ｋｍ／ｈ、１１０ｋｍ／ｈ、及び１２５ｋｍ／ｈの各スピードで実ボールを投球してもらい、１８．４４メートル離れた位置で野球経験者にキャッチャーミットで捕球してもらった。キャッチャーミットの捕球面には、高圧用感圧紙（富士フィルム社製）を貼付しておき、圧力画像解析システムを用いて捕球面にかかる最大圧力（Ｍｐａ）を、それぞれのスピードについて求めた。 Next, the conditions for high speed simulating a real ball at high speed were specified as follows. First of all, baseball players have pitched real balls at speeds of 80 km / h, 90 km / h, 100 km / h, 110 km / h and 125 km / h, respectively. I was asked to catch the ball by the catcher mitt. A pressure sensitive paper for high pressure (Fuji Film Co., Ltd.) was attached to the catching surface of the catcher mitt, and the maximum pressure (Mpa) applied to the catching surface was determined for each speed using a pressure image analysis system.
そして、各スピードにおける衝撃値をプロットして球速と衝撃値との関係を示す近似直線を求め、当該近似直線を用いて１６０ｋｍ／ｈの衝撃値を予測した。その結果、球速１６０ｋｍ／ｈの時の衝撃値を９２．６Ｍｐａと推定した。 Then, the impact value at each speed was plotted to obtain an approximate straight line indicating the relationship between the ball speed and the impact value, and an impact value of 160 km / h was predicted using the approximate straight line. As a result, the impact value at a ball speed of 160 km / h was estimated to be 92.6 Mpa.
次に、９２．６Ｍｐａの衝撃値を、ピッチングマシン（ミズノ社製）と捕球器とを用いて発生させることのできる条件を、以下のように特定した。まず、立設させた矩形状の枠体の上辺から、厚み１．８５ｍｍの牛革を三枚重ねて暖簾状に垂れ下げたものを、高速用条件の捕球器として用意した。最外側の革の表面には高圧用感圧紙（富士フィルム社製）を貼付している。次に、捕球器とピッチングマシン（ミズノ社製）の距離を２ｍに設定し、実ボールを、ピッチングマシンより１００ｋｍ／ｈ相当、１２０ｋｍ／ｈ相当、１４０ｋｍ相当、及び１５０ｋｍ／ｈ相当で捕球器の革部に向けて発射した。そして、各球速において得られた衝撃値をプロットすることで、球速と衝撃値との関係を示す近似直線を求め、当該近似直線を用いて９２．６Ｍｐａとなるピッチングマシンの設定条件を求めた。 Next, conditions under which an impact value of 92.6 Mpa can be generated using a pitching machine (Mizuno Co., Ltd.) and a ball catcher were specified as follows. First, from the upper side of a rectangular frame which was erected, three cowhides each having a thickness of 1.85 mm were piled up and dropped down in a manner of warmth, which was prepared as a ball catcher under high speed conditions. On the surface of the outermost leather, a high-pressure pressure sensitive paper (Fuji Film Co., Ltd.) is attached. Next, the distance between the ball catcher and the pitching machine (Mizuno Co., Ltd.) is set to 2 m, and the actual ball is caught at 100 km / h, 120 km / h, 140 km, and 150 km / h equivalent from the pitching machine. Fired towards the leather of the bowl. Then, by plotting the impact value obtained at each ball velocity, an approximate straight line indicating the relationship between the ball velocity and the impact value was determined, and the setting condition of the pitching machine to be 92.6 Mpa was determined using the approximate straight line.
この結果、ピッチングマシンの設定が１５３ｋｍ／ｈ相当のときに最大圧力が９２．６Ｍｐａとなることが分かり、球速１５３ｋｍ／ｈで、ピッチングマシンから２ｍ離れた捕球器にボールを発射する試験条件を人による球速１６０ｋｍ／ｈ時の実捕球を模擬した高速用条件とした。 As a result, it is found that the maximum pressure is 92.6 Mpa when the setting of the pitching machine is equivalent to 153 km / h, and the test conditions for firing the ball to the ball catcher 2 m away from the pitching machine at a ball speed of 153 km / h The condition for high speed was simulated by the real catching ball at a ball speed of 160 km / h by humans.
次に、充填材１３の材料をそれぞれ異ならせた実施例１〜７に係るセンサボールを作成し、上記の低速用条件、及び高速用条件のもと３０００球の繰り返し衝突試験を行い動作不良の有無を検証した。動作不良の検証は、５０球毎に、充電システムの動作確認、センサボールとスマートフォンとのペアリングの可否、すなわち、スマートフォンがセンサボールを認識し通信の接続が行えているかどうかの確認、及びスマートフォンでのデータ取得の可否について行った。 Next, sensor balls according to Examples 1 to 7 in which the materials of the filler 13 are made different are prepared, and repeated collision tests of 3000 balls are performed under the above-mentioned low speed conditions and high speed conditions, and defective operation is performed. It verified the existence. The verification of the operation failure is the operation check of the charging system, the possibility of pairing between the sensor ball and the smartphone, that is, the confirmation of whether the smartphone recognizes the sensor ball and the communication connection is made, every 50 balls, and the smartphone We went about the possibility of data acquisition in.
また、参考例として、実施例とは充填剤１３の材料を異ならせたセンサボールを作成し、上記の低速用条件のうち、人体硬度板を使用せずセンサボールを鉄板に直接衝突させて繰り返し衝突試験を行った。 In addition, as a reference example, a sensor ball in which the material of the filler 13 is different from that of the example is prepared, and the sensor ball is made to directly collide with the iron plate without using a human body hardness plate among the above-mentioned low speed conditions The collision test was done.
実施例１〜７、及び参考例１〜２に係るセンサボールは、ボール質量、及びボール直径共に、実ボールと略同じになるように作成した。中空カプセル１１は、実施例１〜７、及び参考例１〜２のいずれもポリカーボネート（ＰＣ）で厚さ２ｍｍ、直径３０ｍｍの中空状に成型したものを使用した。 The sensor balls according to Examples 1 to 7 and Reference Examples 1 to 2 were prepared so that the ball mass and the ball diameter were substantially the same as the actual ball. The hollow capsules 11 used in each of Examples 1 to 7 and Reference Examples 1 and 2 were polycarbonate (PC) and were molded into a hollow shape having a thickness of 2 mm and a diameter of 30 mm.
充填材１３は、実施例１〜３では、針入度６５のシリコーンゲルを使用し、実施例４では針入度５５のシリコーンゲルを使用し、実施例５では針入度７５のシリコーンゲルを使用した。実施例６では、ショアＡ硬度７０のシリコーンゴムを使用し、実施例７では、ショアＡ硬度２０のシリコーンゴムを使用した。一方、参考例１では、ショアＡ硬度７６のウレタンゴムを使用し、参考例２では、ショアＡ硬度３０のウレタンゴムを使用した。 As the filler 13, in Examples 1 to 3, a silicone gel having a penetration of 65 is used, in Example 4, a silicone gel having a penetration of 55, and in Example 5, a silicone gel having a penetration of 75 used. In Example 6, a silicone rubber with a Shore A hardness of 70 was used, and in Example 7, a silicone rubber with a Shore A hardness of 20 was used. On the other hand, in Reference Example 1, urethane rubber having a Shore A hardness of 76 was used, and in Reference Example 2, urethane rubber having a Shore A hardness of 30 was used.
受電コイルと電子ユニット１２の接合方法は、実施例３、実施例７、及び参考例１〜２では、接着剤を用いて受電コイルと電子ユニット１２とを略均等な間隔で４か所固定している。一方、実施例１〜２、及び実施例４〜６では、粘着テープで略均等な間隔で４か所固定している。 In the method of joining the power receiving coil and the electronic unit 12, in the third embodiment, the seventh embodiment, and the reference examples 1 and 2, an adhesive is used to fix the power receiving coil and the electronic unit 12 at four substantially equal intervals. ing. On the other hand, in Examples 1 to 2 and Examples 4 to 6, the adhesive tape is fixed at four places at substantially equal intervals.
実捕球の模擬条件は、実施例１、及び実施例６〜７は低速用条件で行い、実施例２〜５は高速用条件で行った。参考例１〜２では、上述のように低速用条件において人体硬度板を使用せずに繰り返し衝突試験を行った。 The simulation conditions of the actual catching ball were performed under the conditions for low speed in Example 1 and Examples 6 to 7, and in the conditions for high speed for Examples 2 to 5. In the reference examples 1 and 2, the collision test was repeatedly performed without using the human body hardness plate under the low speed conditions as described above.
なお、実施例１〜７、及び参考例１〜２の電子ユニット１２はいずれも、３軸ジャイロセンサ、３軸磁気センサ、及び３軸加速度センサをセンシングユニット１４に搭載したものを使用し、球速、回転数、回転軸、及び軌道を検出するようにした。充電ユニット１５は非接触充電方式により構築し、通信ユニット１６はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）により、ユーザーのスマートフォンとの間で必要なデータ通信を行っている。 In each of the electronic units 12 of Examples 1 to 7 and Reference Examples 1 and 2, a three-axis gyro sensor, a three-axis magnetic sensor, and a three-axis acceleration sensor mounted on the sensing unit 14 are used. , Rotational speed, rotational axis, and orbit were detected. The charging unit 15 is constructed by a non-contact charging method, and the communication unit 16 performs necessary data communication with the smartphone of the user by Bluetooth (registered trademark).
表１に、本発明の実施例、及び参考例のそれぞれに係るセンサボールの構成と、繰り返し衝突試験の結果を示す。 Table 1 shows the configuration of the sensor ball according to each of the embodiment of the present invention and the reference example, and the result of the repeated collision test.
表１の試験結果を参照して、実施例１〜３は、３０００球の衝突試験の後でも、充電、ペアリング、及びデータ取得のいずれも正常に動作した。また、実施例４、及び実施例５は、高速用条件のもとペアリング、及びデータ取得は正常に動作し、充電についても５００球までは可能であった。また、実施例２、実施例４、及び実施例５の充電結果より、使用するシリコーンゲルの針入度は６０〜７０が好ましいことが分かる。さらに、実施例３は充電が４０００球まで可能であったのに対して、実施例２は３３００球で充電ができなくなり、この結果より、受電コイルと電子ユニット１２の固定方法は接着剤によるのが好ましいことが分かる。また実施例６は、２４５０球で充電、ペアリング、及びデータ取得ができなくなったが、実使用に十分な回数の繰り返し衝突試験に耐え得ることが分かる。また、実施例７は、充電、ペアリング、及びデータ取得が３５０球まで可能であったが、第３カバー層４０として牛革を使用した場合の第３カバー層４０の耐汚性や耐傷性を考慮すると、実施例７は実捕球を行うボールとしての実用性は十分に得られている。 Referring to the test results in Table 1, Examples 1 to 3 operated normally in all of charging, pairing, and data acquisition even after the collision test of 3000 balls. In addition, in Example 4 and Example 5, pairing and data acquisition operated normally under the conditions for high speed, and it was possible to charge up to 500 balls. Further, from the charging results of Example 2, Example 4, and Example 5, it is understood that the penetration of the silicone gel to be used is preferably 60 to 70. Furthermore, while the charging in Example 3 was possible up to 4,000 balls, in Example 2, charging can not be performed with 3,300 balls. From this result, the fixing method of the power receiving coil and the electronic unit 12 is by an adhesive. Is preferred. In addition, although Example 6, charging, pairing, and data acquisition can not be performed with 2450 balls, it is understood that it can withstand repeated collision tests of a number of times sufficient for actual use. In addition, in Example 7, charging, pairing, and data acquisition were possible up to 350 balls, but the stain resistance and scratch resistance of the third cover layer 40 when cowhide was used as the third cover layer 40 In consideration of this, the practicality of Example 7 as a ball for catching a ball is sufficiently obtained.
一方、ウレタンゴムを使用した参考例１は、ペアリングは３０００球後も正常に動作したが、充電とデータ取得は１００球でできなくなった。また参考例１よりも硬度の低いウレタンゴムを使用した参考例２は、５０球で充電、ペアリング、及びデータ取得ができなくなった。 On the other hand, in Reference Example 1 using urethane rubber, pairing operated normally even after 3000 balls, but charging and data acquisition could not be performed with 100 balls. Moreover, the reference example 2 using the urethane rubber whose hardness is lower than the reference example 1 can not be charged, paired, and data acquired with 50 balls.
以上より、本発明によれば、複数回の実捕球を想定した使用環境においても、センサモジュールの動作を十分に確保することができることが分かる。 As mentioned above, according to the present invention, it turns out that operation of a sensor module can fully be secured also in the use environment which assumed a plurality of actual catching balls.
なお、本実施の形態１では、本発明のセンサボール及びセンサモジュールを硬式野球用のボールに適用した例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、センサモジュール１０の外側に少なくとも１のカバー層を備え、センサボール全体として中実構造をとるものであれば、例えばソフトボールやゴルフボール、あるいはボーリングの球など、他のボールにも適用することができる。この場合、センサボールの使用感が、想定する実ボールと同じになるよう、カバー層の材料選択や層構造の設計を行うのが好ましい。特に、センサボールの大きさや質量の他に、ボール表面の接触感などが実ボールのものに近づくよう、カバー層の設計を行うのが好ましい。 In the first embodiment, the sensor ball and the sensor module of the present invention are applied to a baseball for baseball, but the present invention is not limited to this, and at least at the outside of the sensor module 10 As long as the sensor ball has a solid structure as a whole, it can be applied to other balls such as a soft ball, a golf ball, or a bowling ball, provided that the cover layer 1 is provided. In this case, it is preferable to select the material of the cover layer and design the layer structure so that the feeling of use of the sensor ball is the same as that of the expected actual ball. In particular, it is preferable to design the cover layer so that the contact feeling of the ball surface approaches to that of the actual ball in addition to the size and mass of the sensor ball.
１０ センサモジュール、１１ 中空カプセル、１１ａ 孔部、１２ 電子ユニット、１３ 充填材、１４ センシングユニット、１５ 充電ユニット、１６ 通信ユニット、１７ 演算ユニット、２０ 第１カバー層、３０ 第２カバー層、４０ 第３カバー層 Reference Signs List 10 sensor module 11 hollow capsule 11a hole 12 electronic unit 13 filler 14 sensing unit 15 charging unit 16 communication unit 17 computing unit 20 first cover layer 30 second cover layer 40 3 cover layer
Claims (11)
前記中空カプセルの外側を、少なくとも１層のカバー層で被覆した、ことを特徴とするセンサボール。 The electronic unit for detecting ball behavior information is held inside the hollow capsule by a filler made of gel or silicone rubber,
A sensor ball, wherein the outside of the hollow capsule is covered with at least one cover layer.
前記充填材はシリコーンゲルである、ことを特徴とするセンサボール。 In the sensor ball according to claim 1,
The sensor ball, wherein the filler is a silicone gel.
前記シリコーンゲルの針入度が６０以上７０以下である、ことを特徴とするセンサボール。 In the sensor ball according to claim 2,
The sensor ball, wherein the penetration of the silicone gel is 60 or more and 70 or less.
前記充填材は、ショアＡ硬度が５０以上７５以下のシリコーンゴムである、ことを特徴とするセンサボール。 In the sensor ball according to claim 1,
The sensor ball, wherein the filler is a silicone rubber having a Shore A hardness of 50 or more and 75 or less.
前記中空カプセルが、ポリカーボネートにより形成されている、ことを特徴とするセンサボール。 In the sensor ball according to claim 1,
The sensor ball, wherein the hollow capsule is made of polycarbonate.
前記中空カプセルの外側に、毛糸を巻回してなる第１カバー層を備え、
前記第１カバー層の外側に、綿糸を巻回してなる第２カバー層を備え、
前記第２カバー層の外側に、２枚の牛革を互いに逢着してなる第３カバー層を備える、ことを特徴とするセンサボール。 In the sensor ball according to claim 1,
The hollow capsule is provided with a first cover layer formed by winding a yarn outside the hollow capsule.
A second cover layer formed by winding a cotton thread is provided outside the first cover layer,
A sensor ball comprising a third cover layer formed by fastening two cowhides to each other outside the second cover layer.
前記電子ユニットは、ゲル又はシリコーンゴムよりなる充填材により中空カプセルの内部に保持したことを特徴とするセンサモジュール。 A sensor module disposed in a central portion of a sensor ball and having a structure for protecting an electronic unit that detects behavior information of the ball from an external force, comprising:
A sensor module characterized in that the electronic unit is held inside a hollow capsule by a filler made of gel or silicone rubber.
前記充填材はシリコーンゲルである、ことを特徴とするセンサモジュール。 In the sensor module according to claim 7,
The said filler is a silicone gel, The sensor module characterized by the above-mentioned.
前記シリコーンゲルの針入度が６０以上７０以下である、ことを特徴とするセンサモジュール。 In the sensor module according to claim 8,
The sensor module, wherein the penetration of the silicone gel is 60 or more and 70 or less.
前記充填材は、ショアＡ硬度が５０以上７５以下のシリコーンゴムである、ことを特徴とするセンサモジュール。 In the sensor module according to claim 7,
The sensor module, wherein the filler is a silicone rubber having a Shore A hardness of 50 or more and 75 or less.
前記中空カプセルが、ポリカーボネートにより形成されている、ことを特徴とするセンサモジュール。 In the sensor module according to claim 7,
The sensor module, wherein the hollow capsule is formed of polycarbonate.
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