ソース
All About Spines by Dave Tutleman
拙訳
未決事項 *1
その他技術的問題 *2
何がスパインを生んでいるのか？ *3
実際，「スパイン」という名前はもともと，とある信念から来ている。それは，スチールシャフトの多くは溶接されたチューブで，その継ぎ目が硬さの非対称性を作ってるというものだ。1990年代，Apolloだけが継ぎ目なしのスチールシャフトを作っていて，どの方向でも均一であるというこの問題をもとにした広告キャンペーンを，彼らは謳っていた。WishonとSummitは，1992年の著書でこの正体を暴いた。そしてその結果，Apolloの継ぎ目なしのシャフトは True Temper の溶接シャフトよりもさらに硬さの非対称性が大きいことが，明らかになった。なので，溶接の継ぎ目はスパインの唯一の原因ではないし，その主要な原因ですらない。 *4
とはいうものの，ゴルフシャフトを作る際の4つの主要な工程を見て，各工程からどのようなスパインが予期されるかを確認しよう。 *5
溶接されたスチールチューブ。こんにち，ほぼすべてのスチールシャフトが，スチールシートを筒状に曲げて溶接することで作られている。上記の通り，スチールシャフトの大手メーカーはは，継ぎ目があってもどの方向で同じ硬さになるようなやり方を見出しているようにみえる。いくつかのスチールシャフトでは最大4cpmのスパインがあるモデルもあると聞いたことがあるし，大多数では1cpmを越えないのだとか。そして True Temper は，こんにち用いられているスチールシャフトの大多数を製造している。[1] *6
押し出しメタルチューブ。ときに，継ぎ目なしで押し出さ得れたシャフトを見る（主にアルミニウム）。理論的には，それは溶接されたスチールチューブよりは硬さのバラつきがより均一になるはずだ。実際は，それ以上のことはできない。少なくとも部分的には，スチールはすでに十分に質がいいからだ。 *7
シート巻グラファイト（「旗巻き」とも呼ばれる）。このアプローチは，カーボンファイバーの織物をとて，それを「心棒（マンドレル）」と呼ばれる棒に巻きつける工程を含む。詳細は以下の通り： *8
ファイバーが編み込まれるか，あるいは無方向に配置される（すべてのファイバーが平行に）。いずれのケースでも，ファイバーを樹脂で満たしてシート状に結合する。そのシートは「pre-impregnated」あるいは「プリペグ」と呼ばれる。 *9
プリペグの複数のシートが，そこでファイバーは異なる方向にあるが，それが心棒に複数層に巻きつけられる。例えば，シャフトの長軸に沿ったファイバーは硬さのためで，シャフト軸に45度の角度をなすファイバーはトルクのため。各種のレイヤーの数（とファイバーの特性）が，そのシャフトの曲げ特性とトルク特性を決める。 *10
心棒に巻きつけられたシートには，始めと終わりとがある。この始めと終わりの切れ目がああるので，そのレイヤーが多いところでシャフトは少しだけ硬くなっている。ゆえに，スパインの可能性がある。つまり，ある方向では他の方向より，よりファイバーのレイヤーが多い。事実，シートを巻き付けたシャフトは，他のタイプのシャフトよりもスパインがある傾向だ。しかしこれを軽減させるやり方はある。例えば： *11
さて，シートを巻き付けたシャフトのスパインがいちばん大きいからといって，そうでなければいけないということはない。他の工法と同じぐらいスパインの小さい，シートを巻き付けたシャフトを作るメーカーもある（例えば SK Fiber）。 *15
4 フィラメント巻グラファイト。プリペグを使わないシャフトもある。代わりに，個々のファイバー（フィラメント）が心棒の上に螺旋状に巻きつけられる。実際それは，巻きつけというよりは編まれる。その勝ち得には，ファイバーを編む非常に複雑な工程がある。編み込みが終わると，樹脂で固められて矯正される。その結果は一般的に，驚くほどにスパインがない。フィラメント巻シャフトには他のデメリットもあるが，しかし硬さの均一性（と一般的なスペックの均一性）は，間違いなくメリットだ。 *16
シート巻のコンポジットモデル以外では，大部分のブランドとモデルでスパインが0-2cpmの幅にあることが期待される。もちろんこのルールには双方の例外がある。つまり，シート巻でスパインが小さいものもあるし，その他工程のものでがっかりするほどスパインがきいたものも少しある。なので，自分が使うブランドとモデルを知っておいて損はない。 *17
スパインが1cpmの幅にあるとき，さらなる改善は，それはクオリティーコントロールと，製造過程に内在する限界とのあいだのどこかに存在する。でもそれはきっと問題ないだろう。スパインがアライメントされていようとなかろうと，さらなる改善をしたからといって何かが有利になるとという証拠を，私は目にしたことがない。 *18
切ったシャフト *19
ときどき出る質問に，「シャフトをトリムしたとき，する前とスパインやNBPの方向は同じか？」というものがある。その答えは，非常に多くのケースで「ノー」だ。これについて疑問がいくつか起こる。なぜ起こるのか，そしてどうすればいいのか？ *20
「なぜ」の質問に対する答えは，スパインの最初の理由に非常に近い。なぜスパインが発生するかを考えて，それからそれが同じ方向にあると期待する理由を尋ねればよい。あるいは，ついでにいえば，違う方向にあるかについて。 *21
大きなスパインの理由は，シート巻シャフトの切れ目にある。通常は，プリペグのレイヤーの数が違うことになる。プリペグの継ぎ目がシャフトをまっすぐに走っていたら，それによって生じるスパインは，シャフトの同じ方向に走るだろう。しかし多くの場合，継ぎ目はシャフトを螺旋状に走る（意図的にしろそうでないにしろ）。なのでそういう場合，シャフトの一端をカットすれば，スパインの方向が変わる。 *22
比較的小さなスパインの原因の大部分は，クオリティーコントロールか製造工程に関連している。そのようなシャフトでは，答えはその不備か関連する理由に依る。そしてそれは大したことではない。大部分のシャフトではスパインが十分に小さく，アライメントは重要なプロセスではない。 *23
オッケー，それでは，それに対して何をすべきか？ 答えは非常にシンプルだ。シャフトを切るまでは実際にスパインをマークすることを気にかけない。切ってからマークして，そしてそのマークにアライメントすればいい。 *24
しかしちょっと待ってほしい。もしスパインのサイズが3cpmぐらいより大きければ，クラブの振動数はシャフトの向きで変わってくる。スパインが十分に大きいと信ずるに足る理由があるならば，早めにスパインを探して，シャフトを切ったときの硬さをテストする方向を知っておくべきだ。それから，ひとたびシャフトを切ったら，アライメントに使うスパインを注意深く検知すること。 *25
お分かりだろうか？ *26
どれぐらいのスパインは「無視できる」か？ *27
無視できるスパインなんてないと信じているクラブメーカーも，依然として少し存在する。彼らにとって，スパインを見つけたら，アライメントするのが大事だ。そしてスパインを見つけられなかったら，大きな問題だ。なぜならスパインはそこにあるのに，アライメントができないから。こういう奴らがFLOをして，どの方向でも振動がブレないを見て，不満をつぶやくのを見たことがある。 *28
その滑稽な態度は，なんとも面白い。彼らは最高の状況を，最低なもののように扱っているのだから。しかしそれから私は，「無視できるスパイン」は重要なコンセプトだと思うようになった。「無視できるスパイン」とはつまり，スパインをアライメントしてもパフォーマンスの改善が計測できないようなスパインのレベルのことだ。これまで，このレベルを見つけるための，しっかりして管理された実験は行なわれていない。なので，無視できるスパインなどというものはないという可能性は，うっすらながらある。しかし，この記事においてここまで行なってきたような工学的な検証によって，一定レベルを下回るスパインであれば，アライメントは意味がないという立場を取らせていただろう。 *29
だけど最初に，「そんなものはない」という立場の主張（私は最初に「心理」と書いた）を見ておこう： *30
完璧主義。「俺はできる」というだけ理由で，必要以上に遥かにタイトなスペックでクラブを組む人たちをいっぱい知っている。彼らは，0.1cmpも測れる振動数メーターを使って，振動数マッチングをより細かくできるという人たちだ。デジタル製のスイングウェイト秤を使うのは，その方が便利だからではなく，0.1ポイント単位でスイングウェイトを合わせられるからという人たちだ。そして彼らは，スパインが計測できればそれをアライメントすることを主張し，そしてスパインが見つけられないとしばしトラブルに陥る。彼ら私が言うのは，「それに費やす時間がお金か個人的な満足感で報われるなら，そうする価値がある。だけど『俺はできるから』と『それが明確な結果として現れる』とを取り違えるな」と。 *31
ゴルフ神秘主義。ゴルフに関するすべてのことは神秘的で，魔術的な経験だと信じている人を何人か知っているし，彼らのことが好きだ。彼らにとって，アライメントされていないスパインは「罰当たり」で，悪いショットというかたちに現れるという。このような人たちとゴルフの技術について議論すべきではないことを学んだ。そして私たちは決して同意しない。科学者およびエンジニアとして，スパイン効果は物理的現象だと，私は信じている。そこに魔術的なものは何もない。アライメントされていないスパインが問題を起こすのは，そこにかかるフォースかシャフトの動きが原因であって，シャフトアライメントに関する何か魔術的なカルマのせいではない。私の記事をここまで読んだならば，少なくとも科学的な観点について少しは興味を持っているだろう。だから，神秘主義的な議論については，科学的ではないということで棄却したい。 *32
生化学的アナロジー。環境保護研究はときに，これ以下のレベルの化学物質であれば環境的に安全だというような基準値などは存在しないと主張する。これは，科学の世界で「基準値」の結論があることの存在証明だと言及される。しかし，すべての基準値に関する結果は，聞いたところ，累積効果がある。時間を掛けた継続的なエクスポージャーの問題だ。ゴルフクラブに関する累積とは何か？ この議論はここでは何の関係もない。 *33
究極的に，アライメントされていないスパインの効果とは，理想的ではないフォースかモーションということになる。これらは計測できない物事だ。たとえばSSTとButlerが見つけたのは，アライメントされていないスパインは，オフセンターのショットに繋がるという。さて，この理由を見てみてほしい： *34
許容できる範囲のオフセンターというのがある。つまり，ショットやフィーリングに計測可能な影響を与えない程度の「ミス」だ。0.25インチという者もいる。ほとんどすべての人が，スイートスポットを0.1インチ外しても，ドライバーショットには影響を与えないだろうことに同意するのではないか。 *35
とりあえずこう仮定しよう（のちのこの仮定が正しいと分かるが）。つまり，オフセンターの度合いはスパインのサイズおよびミスアライメントの度合いに単調に関連すると（「単調に」というのはつまり，スパインかミスアライメントの度合いを増やせば，つねにオフセンターの度合いが増えるということだ）。 *36
この仮定に従えば，スパインの最悪のアライメントであっても，スパインが小さすぎてその影響が0.1インチ以下のオフセンターヒットだというのであれば，そのスパインは許容できる。 *37
これは，無視できるスパインについての私の定義を満たす。 *38
さて再び，アライメントされていないスパインがショットの結果に与える影響を見てみよう。すでの「理論」のもとでその可能性を列挙した。それらすべての理論に含まれる物理現象は，以下のいずれかだ： *39
これら現象はいずれも，定量化できる。そしてその結果について，許容できるレベルを設定できる。やってみよう。 *42
プレーンを外れたフォース。プレーンを外れたフォースに起因するオフセンターヒットがどの程度になるかについて，私は概算をしたことがある [2]。その仮定は，ドライバーでそこそこ軟らかいシャフトだった（230cpm）。ゴルファーは，ダウンスイング中に最大のしなりが3インチになるようにスイングをした（それはしなりとしてはけっこう大きい。所与のレベルのスパインに対して，しなりが小さければオフセンターのドライも小さくなるだろう）。 ひとつの仮定が事実に反するが，それはそのシャフトがダウンスイング全体に対して最悪のアライメントにあるということだ（それは非常に「安全」な推測になるだろう，というのもダウンスイング中にシャフトはひとつの方向には留まらないから。無視できるしなりのレベルは，より現実的な何かを仮定したら，高くなるだろう）。結果は以下の通り： *43
10cpmのスパインからは，クラブヘッドのプレーンを外れたしなりが0.25インチになった。これは大部分のゴルファーにとって，計測できるパフォーマンスないしフィーリングのギリギリのところだ。 *44
4cpmのスパインからは，クラブヘッドのプレーンを外れたしなりが0.1インチになった。これに気づくゴルファーはきっといないだろう。 *45
なので，少なくともプレーンを外れたフォールに関する限りは，無視できるスパインの閾値はたぶん4cpmかそれより大きいだろうと思う。 *46
正確を期するために申し上げると，その計算は，任意のミスアライメントの度合いにおいて，オフセンターの度合いはスパインにサイズに応じて単調に変化し，そしてまた任意のスパインにサイズにおいて，ミスアライメントの度合いに応じて単調に変化した。なので，私たちの先の仮定は正しい。 *47
トルク。ここで働く理論は，NBPはとある方向にアライメントされるべきで，そうすることでインパクト時に起こるしなり（あるいはそれより少しだけ前か少しだけあと）は，クラブヘッドをスクエアから離れる方向に回転させるようなトルクを生まないようにすべき，というものだ。どれぐらい大きなトルクなら意味があるかを見るために，以下のふたつを比較したい。（A）ミスアライメントされたスパインに起因するトルクと，（B）クラブフェースをスクエアにするためにゴルファーがグリップにすでにかけているトルクと。仮にトルクAの方がトルクBに比べて十分に小さければ，実用の観点からはそのスパインは無視できる。 *48
「十分に小さい」というのは，どれぐらい小さいのか？ さて，手でグリップにかけられるトルクの多くは，生体構造によってあらかじめ決まっている。手首のコックが90度から0度にリリースされるとき，クラブは自然にクラブフェースを回転させる。最初はスイングプレーン上にあるものが，最終的にインパクト時にターゲットを向くように。これが起こらないようにしようとすると，つまり，ローテーションをリリースしないで手首のコックをリリースしようとすると，実際には自分の体を痛めることになるだろう。そのローテーションの中で「自分の意思で行なえる」部分は比較的小さい。なので，非常に小さい割合，例えば1%などを要求するのは理不尽とも言えない。そして私たちはより高い割合を用いる。 *49
この議論を裏付けるために，ドライバーからショートアイアンまで，すべてのクラブでクラブをスクエアにするのにほとんど同じスイングを用いることを思い出してほしい。クラブが違うときに違う動きや考え方をすれば，クラブフェースをスクエアにするときの手のローテーションは，その違いの一部にならない。しかし，クラブヘッド自身は慣性モーメント（スクエアにさえるのに抵抗する力）が大きく異る。ドライバーと5番アイアンとでは，慣性モーメントで倍の違いがある。だから，スクエアにするときのトルクで50%の変化があるのは問題ではないという，重要な証拠がある。 *50
これら考察を前提にすれば，10%という数字は「無視できる」というレベルにたぶん近いと思うが，コンサバに5%としておこう。それは，もしアライメントされていないシャフトによるトルクがクラブフェースをスクエアにするのに必要なトルクの5%を越えていなければ，そのスパインは無視できると考えられる。 *51
再び私は，ドライバーでスクエアにするために必要なトルクと，アライメントされていないシャフトのせいでインパクトの近くで起こるトルクとを概算した[3]。このケースでの仮定は以下の通り： *52
前と同じ軟らかなドライバー（230cpm）。 *53
現代のドライバーヘッド。460cc / 200g。 *54
すべてのアンコッキングとローテーションは，インパクト直前の100ミリ秒のあいだに起こる（いいスイングの連続写真と一致するし，ShaftLabのデータでも裏付けられる）。 *55
インパクト時のしなりは1.5インチ（ShaftLabのデータによれば，非常に大きなしなり。しなりが小さいほど，アライメントされていないスパインからの効果がより小さい，ゆえに無視できるスパインは大きくなる）。 *56
できる限りまずいアライメント（それが何を意味しようとも[4]）が，ゴルファーがすでにかけたトルクの5%のトルクを生むとき，4cpmのスパイン（実際には少し小さく3.6cpm）という結果になった。だから，トルクに関して無視できるスパインのレベルは，約4cpmだ。 *57
結論。スパインに起因する問題がオフセンターヒットであろうとシャフトのしなりからくるトルクであろうと，4cpmのスパインというのは「無視できる」の閾値にありそうだ。この結論にいたるまでの計算は荒い。ひとつかふたつの要素でその結果は良くも悪くもブレるだろうが，それほど大きなブレにもならないだろう。それぞれの効果に対する数字は，2.5cpmから6cpmのあいだのどこかだろうと，自信を持って言える。そして，「総意」の大部分も，それと同じ範囲にある。 *58
私がやっていること *59
「オッケー，そしたら，あなたがクラブをつくるときにスパインアライメントについては何をやっているの？」と訊きたいのも分かる。以下は私がやっていることだ： *60
最初に言いたいが，スパインアライメントはパフォーマンスかフィーリングのための微調整だとは思っていないことを，はっきりとさせておきたい。それはダメージコントールなんだ！ スパインとは，シャフトの瑕疵である。最良の答えは，私の意見を言わせていただければ，はじめのその瑕疵を最小化するということだ。スパインアライメントとは，私の意見では，その瑕疵が起こすダメージを最小化するための，最後の砦だ。 *61
そのスパインが無視できるようなサイズのシャフトのモデルをオーダーする。そうすることで，アライメントを心配することがなくなる。個人的な信念としては，無視できるの閾値はたぶん3-5cpmだろう。そして，3cpmのスパインであれば，無視できるものとして扱う。シャフトを選ぶときの方法は以下の通り： *62
他社に比べてスパインを最小化するのに遥かに長けているメーカーがいくつかある。個人的な経験や，顔を出しているフォーラムのレポートなどから，それを記録しようとしている。 *63
スチールシャフトとフィラメント巻グラファイトシャフトのほとんどはスパインがまったくないか，あったとしてもシート巻グラファイトシャフトの大部分より遥かに小さい。例外はある。マーケットシェアが比較的小さいブランドのスチールシャフトでは，明らかなスパインがあるものもある。シート巻グラファイトシャフトメーカーで，無視できるスパインのものもある。 *64
スパインがないかどうか（実用的な観点から）定かではないシャフトを扱うときは，FLOでスパインを見つける。なぜならFLOは差分しなり法より手っ取り早く，フィールファインダーとは違って本当のスパインを検知できるからだ。それから，ふたつのFLOプレーンの振動数を比べることで，そのスパインのサイズを決定する。 *65
ときに，無視できないスパインに対処する必要がある。例えば，お客がどうしても特定のモデルのシャフトを使いたいといった場合だ。そういうときは，スパインをヒール＝トウ・プレーンに合わせる。そういうアライメントにする理由は， *66
ダウンスイング初期のしなりはヒール＝トウで起こるので，そのアライメントにすればダウンスイング初期の大きなしなりが起こっているときに，復元力がプレーン上で起こるようになる。 *67
そのふたつのフォースのうち強い方が，インパクト時のトウダウンに抗う。 *68
面白いことに，その結果，NBPがインパクト時にターゲットプレーン上にある。これは通常の「昔からの知恵」が勧める通りだ。これは，スパインとNBPとが90度の角度をなしていることに依る。なので，このリストの1番目がいい理由でなくとも，この賭けを自然にヘッジできる。 *69
面白い問題がある。つまり，大きなスパインがあったとしたら，スパインおける振動数はNBPにおける振動数とは大きく異なるということだ。だから，振動数マッチングをするとき，そのうちのどちらの振動数を使えばいいのだろうか？ スパインのアライメントをするクラブメーカーの大部分とは異なり，私はスパインの振動数に合わせる。その理由は，スパインをヒール＝トウ・プレーンに合わせたら，そこがいちばんしなりが起こるところだからだ。振動数（か硬さ，しなりでマッチングするなら）をしなり中に効果的にしたいし，しなりの大部分はヒール＝トウ・プレーンで起こる。 *70
ゴルフ規則の観点から *71
最後に，少しだけゴルフ規則の観点から物申そう。 *72
規則の付属資料2（クラブ関するルールの詳細を記すパート）いわく， *73
曲げ特性とねじれ特性*74 シャフトは、その全長に沿ってシャフトのどの１点をとってみても，次のようでなければならない。*75 (i) シャフトをその縦軸周りでどのように回転させるかに関係なく，たわみが同じとなるように曲がること。 *76 (ii) 両方向とも同量にねじれること。*77
このルールは長いこと存在している。私が持っている1987年のルールブックとほぼ同じ言い方だ。 *78
こう考えてみよう。この規則が言うには，シャフトにはスパインがあってはならない。このルールを正確に合致するのが不可能ならば，テストできるスパインの限度を設定し，そして施行しなければならない。USGAは他のスペックでやっていることだ（例えば反発係数）。 *79
USGAは，ここでヘマをしたと，私は思う。彼らは一方でシャフトメーカー（規則に縛られたくない）に屈服し，一方で Dick Weiss（USGAがスパインアライメントを合法化しない限りは訴えると脅した）に屈服した。彼らが下した決断とは， *80
クラブ製造業者はセット内での均一性を保つため，あるいは完全な対称性を有するシャフトのように機能させるために，背柱（スパイン）を持つシャフトの向きを合わせたり，並べ方を揃えることがあるでしょう。しかしながら，クラブの性能に影響を与えること（例えば，むらのあるショットを正すため）を目的に向きを合わせられたシャフトはこの規定の意図に反するでしょう。 *81
これは予測不可能だ。なぜなら，クラブメーカーの意図を知る必要があるから。これはまた，「スーパーシャフト」の存在も許している。スーパーシャフト効果が本物だとして（以前記した通り，そのことを支持する情報は損刺しない。だけどその可能性はある）。 *82
テストを行なって，どのレベルのスパインアライメントがパフォーマンスに影響するかを見極める。 *83
スパインアライメントがクラブのパフォーマンスに影響を与えないようにするため，限度を下回るようにシャフトが製造されるような設定し，それを施行する。 *84
私はこれを「ゴルフを守るため」と見なすし，彼らはそうすべきだ。そしてそれは，ゴルファーがスパインアライメントされたクラブを買うことを気にかける必要がないようにする。またそうすることで，ゴルフ競技において，シンプルなスキルではなく，用具に関する特別な要素の影響が低減されるだろう。 *85
シャフトメーカー。その仕様を満たさないシャフトメーカーは，コスト増になる。すでに低スパインのシャフトを製造しているメーカーは，その競争上の優位点を失う。 *86
クラブメーカー。OEM業者に対してシャフトのビッドを行ない，値段でメーカーを選ぶ。しかしそれでも，彼らがそのスペックをコントロールしなければいけないだろう。さらに，より面倒なことだが，最低入札価格を上げることになるはずだ（ローコストのメーカーは，スパインをコントロールしないことで，その低価格を実現しているはずなので）。 *87
カスタムクラブメーカー。現在は付加価値としてスパインアライメントのサービスを提供しており，それは競合上の優位のためか，追加料金をとっているかだが，それがなくなる。 *88
ゴルフ界からは広くサポートがえられるはずだ。その問題について十分に理解されていたら。不幸にも多くの人は，流行り言葉として以外にスパインアライメントについて知っていないし，しかるべき団体も持っていない。USGAに働きかけるべきだが，もう何十年も忘れ去られているようである。 *89
USGAの近年の歴史からすれば，その逆が成功するだろうとみている。 *90
規制と自由市場に関する何らかの政治手見解を私に求めるならば，まず，スポーツにおける規制に関する私の記事を読んでほしい。 *91
脚注 *92
[1]. 2006年現在，True Temper のマーケットシェアは82％。同社の Chad Hall はGolfWRXに以下のコメントを寄せている。「リテールマーケットのシェア情報は，ゴルフ業界において立証するのが難しいが，私たちの全世界でのスチールシャフトのシェアは，大体82%だと推測する。ツアーでのアイアンシャフトの使用率は98%。ツアーでのウッドシャフトのカテゴリーはこれより遥かに分裂していて，各週で使用率1位のメーカーは平均約25%。」 *93
[2]. 他の記事からFLOの計算結果を借用して，各振動におけるブレを計算したものから，概算した。 *94
[3]. 今回，概算は広範囲に及ぶ。興味があれば，参考資料をご覧いただきたい。 *95
[4]. スパイン効果の理論にはいくつもあり，それらはミスアライメントされたシャフトのしなりから生まれるトルクに依る。それら理論は，何をもって適切なアライメントとするかに関する見解によって異なる。ある者はNBPをターゲットにといい，他の者はNBPを重心にという。この計算はどちらか一方を支持しない。単に，どのような向きであろうとも，シャフトにとって最悪の方向にしなった場合のしなりの量を仮定したトルクを計算した。 *96
全記事
- スパインのすべて｜エグゼクティブサマリー｜The Tutelman Site - Linkslover
- スパインのすべて｜Vol.1 - スパインとは何か／何ではないか｜The Tutelman Site - Linkslover
- スパインのすべて｜Vol.2 - さまざまなスパイン検知器｜The Tutelman Site - Linkslover
- スパインのすべて｜Vol.3 - スパインを探す：計器別の結果｜The Tutelman Site - Linkslover
- スパインのすべて｜Vol.4 - スパインアライメントの実験結果｜The Tutelman Site - Linkslover
- スパインのすべて｜Vol.5 - スパインアライメントの理論｜The Tutelman Site - Linkslover
- スパインのすべて｜Vol.6 - 未決事項｜The Tutelman Site - Linkslover
- スパインのすべて｜付録｜The Tutelman Site - Linkslover
*1:Loose ends
*2:Other technical issues
*3:What causes spine?
*4:Actually, the name "spine" originally came from the belief that, since most steel shafts were welded tubes, the seam created an asymmetry in stiffness. In the 1990s, Apollo was alone in making its steel shafts without a seam, and they based an advertising campaign on this issue of directional uniformity. Wishon and Summit debunked this in their 1992 book; turns out the Apollo seamless shaft had even more stiffness asymmetry than the TrueTemper welded shaft in the study. So the welding seam isn't the only cause of spine, and not even the major cause.
*5:That said, let's look at the four major processes for manufacturing golf shafts, and see what sort of spine we can expect from each:
*6:Welded steel tubing - Today, just about all steel shafts are made by bending sheet steel into a tubular form and welding it. As noted above, the major manufacturers of steel shafts seem to have figured out how not to let the seam interfere with directional uniformity of stiffness. While I have heard of some steel shaft models that have up to 4cpm of spine, I have never seen a TrueTemper shaft with more than 2cpm, and the vast majority do not exceed 1cpm. And TrueTemper manufactures the vast majority of the steel shafts used today.[1]
*7:Extruded metal tubing - From time to time, we see shafts (usually aluminum) extruded seamlessly. Theoretically, they should be possible to be made more directionally uniform than welded steel tubing. In practice, they don't do any better -- at least in part because steel is already so good.
*8:Sheet-wrapped graphite - (This is also referred to as "flag-wrapped".) This approach involves taking a sheet of woven carbon fibers and wrapping it around a rod called a "mandrel". In more detail:
*9:The fibers may be woven together, or may be unidirectional -- all fibers parallel. In either case, they are held together in a sheet by being impregnated with a resin. Since the fibers are going to be resin-impregnated anyway once the shaft is made up, the sheet is referred to as pre-impregnated, or "pre-preg".
*10:Several sheets of pre-preg, with the fibers in different directions, are wrapped onto the mandrel in multiple layers. For instance, fibers oriented down the length of the shaft are for stiffness and spiral fibers 45º from the shaft axis are for torque. The number of layers of each kind (and the properties of the fibers) will determine the bending and torque profile of the shaft.
*11:Sheets that are wrapped onto the mandrel have a beginning and an end. The discontinuity at the beginning and end mean that the shaft is slightly stiffer where the extra layer is. Hence there is a potential for a spine; some directions have more fiber layers than others. In fact, sheet-wrapped graphite shafts do tend to have more spine than other types of shafts. But there are ways of mitigating this, for example:
*12:Design the wrap so the beginning and the end occur at the same position around the shaft. That way, no one direction has more nor less material than any other. This is possible, but requires careful control to get it to line up just right.
*13:Use more, thinner layers instead of fewer, thicker layers. That way, the difference represented by a single layer is smaller.
*14:Design the wrap so the edge of the pre-preg is spiraled around the tube. That way, no one direction gets the whole impact of the discontinuity; it is distributed around the shaft.
*15:So, while the biggest spines are found in sheet-wrapped shafts, they don't have to be that way. There are companies making sheet-wrapped shafts that have as little spine as any other process (for instance, SK Fiber).
*16:Filament-wound graphite - These shafts don't use a pre-preg. Instead, the individual fibers (filaments) are wound in a spiral onto a mandrel. Actually, they are more woven than wound; spirals in both directions are applied simultaneously and woven together. The process involves a pretty intricate machine to weave the fibers. After they are wound in place, they are resin-impregnated and cured. The result is generally remarkably free of spine. There are other disadvantages of filament-wound shafts, but consistency of directional stiffness (and consistency of specs in general) is a definite advantage.
*17:You can expect most brands and models of shaft to have spines in the 0-2cpm range, except for sheet-wrapped composite models. Of course, there are exceptions both ways to this rule; there are low-spine sheet-wrapped shafts, and a few disappointingly "spiny" shafts from the other processes. So it pays to know the brands and models you work with.
*18:When you're in the range of 1cpm spines, further improvement is somewhere between quality control and the inherent limits of the manufacturing process. But that's probably OK. I have seen no evidence that further improvement buys any additional advantage, whether or not the spine is aligned.
*19:Cut shafts
*20:The question sometimes comes up, "Will the spine/NBP directions be the same in a trimmed shaft as they were in the raw shaft?" The answer quite often is "no". This raises a couple of questions: why does this happen, and what should you do about it?
*21:The answer to "why" follows pretty closely the reasons for spine in the first place. Think of why spine occurs, then ask why we would expect it to be in the same direction -- or, for that matter, in a different direction -- over the length of the shaft.
*22:The cause of the biggest spines is discontinuities in sheet-wrapped shafts, typically resulting in a difference in the number of layers of pre-preg as you go around the shaft. If the pre-preg seams are straight up and down the shaft, then the spines that they cause should be the same over the length of the shaft. But often the seams spiral down the shaft, either by design or inadvertently. When that happens, the resultant spine is a composite of the spines over the length of the shaft. By trimming from one end or the other, you remove some directional components of this composite -- and change the direction of the overall resultant.
*23:Most of the causes of smaller spines are related to quality control or manufacturing processes. For such shafts, the answer depends on the specific defect or cause involved. And it isn't a big deal; most such shafts have small enough spines that alignment is not an important process.
*24:OK then, what to do about it? The answer is pretty simple. Don't worry about actually marking the spine carefully until the shaft is trimmed. Then mark it and align to that mark.
*25:But there's a bit of a hitch here. If the size of the spine is more than about 3cpm, then the frequency of the club will depend on the orientation of the shaft. If you have any reason to believe that the spine will be sizeable, it is worth finding the spine early so you know what direction to test the flex as you trim. Then, once the shaft is trimmed, do a careful spine location that you will use for alignment.
*26:Makes sense?
*27:How much spine is "negligible"?
*28:There are still a few clubmakers around who believe that there is no such thing as a negligible spine. To them, if you can find a spine, it is important to align it. And if you can't find the spine, then you're in big trouble -- because you know it's there and you won't be able to align it. I've watched these guys FLOing a shaft and muttering curses when it refuses to wobble in any orientation.
*29:I'm amused by their antics because they are treating a very good situation as if it were very bad. But then I'm convinced that "negligible spine" is an important concept. By negligible spine, I mean a level of spine below which you can't get a measurable improvement in performance by aligning the spine. Solid, controlled experimental work has not yet been done to find this level, so there is still a remote possibility that there is no such thing as negligible spine. But, based on the sort of engineering considerations that got us to this point in the article, let me argue the position that alignment doesn't matter for spines below a certain level.
*30:But first, let's look at the arguments (I originally wrote "psychologies", and probably still believe that) supporting the "no such thing" side:
*31:The perfectionist. I know a lot of clubmakers who build to much tighter specs than necessary "because I can". These are people who get a frequency meter that measures to 0.1cpm so they can do a better job of frequency matching. They get a digital swingweight scale not for the convenience, but so they can match swingweight to a tenth of a point. And they insist on aligning a spine if they can measure it -- and are often troubled if they can't detect it. To them I say, "If your time to do this is compensated, either by money or personal satisfaction, then it is worth it to you. But don't confuse 'because I can' with 'it matters in terms of tangible results'."
*32:The golf mystic. I know and like a few people who believe that everything about golf is a mystical, magical experience. To them, a misaligned spine is "bad karma", and will be punished by bad shots. I have learned not to discuss golf technology with those people; we will never agree. As a scientist and engineer, I believe that spine effect is a physical phenomenon. There is nothing magic about it. A misaligned spine causes problems because of the forces on or motions of the shaft that it causes, not because of some mystical karma associated with shaft alignment. If you got this far in my article, you are at least somewhat interested in the scientific point of view, so let me just dismiss the mystical argument as not scientific.
*33:The bio-chemical analogy. Ecological studies sometimes conclude that there is no acceptably low level of the studied chemical that is environmentally safe. That is cited as an existence proof that the "no acceptable level" conclusion has a place in science. And it does! But all the no-acceptable-level results I've heard of involve a cumulative effect -- continued exposure over long periods of time. What is cumulative about a golf club? This argument has no relevance here.
*34:Ultimately the effect of a misaligned spine is a less-than-ideal force or motion. These are things that can be measured. For instance, SST and Butler found that a misaligned spine can cause off-center hits. Now please follow this reasoning:
*35:There is some acceptable degree of off-center, some amount of "miss" that will not produce any measurable effect on the shot or the feel. Some might say 1/4". Almost everybody would agree that a 1/10" miss of the sweet spot will not affect a drive.
*36:Let us assume for a moment (the assumption turns out to be true) that the off-centeredness of the hit is monotonically related to the size of the spine and the degree to which it is misaligned. ("Monotonically" means that, any time you increase the spine or the misalignment, the off-centeredness increases.)
*37:Given that assumption, the worst possible alignment of a spine is still acceptable if the spine is so small that its effect is less than 1/10" off center for the hit.
*38:That meets my definition of negligible spine.
*39:Let's look again at what a misaligned spine does to the shot result. We already listed the possibilities under "theories". The physical phenomena involved in all the theories is either:
*40:A force that is not in the same direction as the bend of the club, causing out-of-plane motion of the clubhead, or
*41:A torque tending to rotate the club, when the bend is not aligned with the spine.
*42:Both of these phenomena can be quantified, and we can set an acceptable level on the result. Let's try that.
*43:Out-of-plane forces - I have done a ball-park calculation[2] of how far off-center the hit might be due to an out-of-plane force. The assumptions were a driver with a fairly soft shaft (230cpm). The golfer swings the club in a way to produce a maximum bend of 3" during the downswing. (That's quite a lot of bend. Less bend would give less off-centeredness for a given level of spine.) One assumption contrary to fact is that the shaft is in the worst possible alignment for the entire downswing, (That will tend to give a very "safe" estimate, since the shaft does not stay in one orientation during the downswing. The level of negligible bend would be higher if we assumed something more realistic.) Here is the result:
*44:A 10cpm spine results in a 1/4" out-of-plane deflection of the clubhead. This is on the edge of measurable performance or feel for most golfers.
*45:A 4cpm spine results in a 1/10" out-of-plane deflection of the clubhead. It is unlikely that any golfer would detect this.
*46:So, at least as far as out-of-plane forces are concerned, the threshold of negligible spine is probably 4cpm or higher.
*47:Just for the record, the calculations showed that the off-centeredness did vary monotonically with the size of the spine at any given degree of misalignment, and also varied monotonically with the degree of misalignment for a give size of spine. So our earlier assumption is correct.
*48:Torque - The theories that operate here hold that the NBP should be aligned to some direction, so that bend occurring at impact (or perhaps slightly before or after) does not create a torque that might rotate the head away from a square clubface. To see how big a torque would be significant, we want to compare (A) the torque due to a misaligned spine with (B) the torque already being exerted by the golfer on the grip to square up the clubface. If torque A is a sufficiently small percentage of torque B, then the spine is negligible for practical purposes.
*49:How small is "a sufficiently small percentage"? Well, a lot of the torque exerted by the hands on the grip is predetermined by anatomy. As the wrist cock releases from 90º to 0º, the club naturally rotates the clubface -- from in the swing plane initially to towards the target at impact. If you try to prevent this from happening -- if you try to release the wrist cock without releasing the rotation -- you could actually hurt yourself. Relatively little of that rotation is "discretionary", something that the golfer can control, either consciously or unconsciously. So it is unreasonable to demand a very small percentage like 1%; we will use a higher percentage.
*50:In support of this decision, remember that we use pretty much the same swing to square up all our clubs, driver through short iron. Where we have different moves or thoughts for different clubs, the rotation of the hands to square the clubface is not part of that difference. Yet the clubheads themselves have vastly different moments of inertia. (MOI of a clubhead is its resistance to being squared up.) There is a 2 to 1 difference between a driver's and a 5-iron's moment of inertia. So there is substantial evidence that even a 50% variation in square-up torque isn't a problem.
*51:Given these considerations, a figure like 10% is probably close to the mark for "negligibility", but let's be conservative and pick 5%. That is, if the torque due to a misaligned shaft is no more than 5% of the torque needed to square the clubface, then the spine can be considered negligible
*52:Again, I have done a ballpark calculation[3] of the torque needed to square up a driver, and the torque due to a misaligned shaft in the vicinity of impact. The assumptions in this case are:
*53:The same soft driver shaft as before (230cpm).
*54:A modern 460cc 200g driver head.
*55:All the uncocking and rotation in the last 100msec before impact (consistent with strobe photos of good swings, and reinforced by ShaftLab data).
*56:A bend at impact of 1.5" (that's a very large bend, according to ShaftLab data; smaller bends show less effect from a misaligned spine, thus a bigger negligible spine).
*57:The result is that a 4cpm spine (actually a little less, 3.6cpm), when misaligned as badly as possible (whatever that means[4]) will provide an undesirable torque of 5% of the torque the golfer is already exerting. So the level of negligible spine for torque is about 4cpm.
*58:Bottom line: It looks like a 4cpm spine is somewhere around the threshold of "negligible", whether the problem created by spine is off-center hits or torque due to a bending shaft. The calculations leading to this conclusion are rough; they might be off by a factor of two either way, but probably not that much. I'm pretty confident that the number for each effect is somewhere between 2.5cpm and 6cpm. And most "consensus" estimates are also in that range.
*59:What I do
*60:You may well ask, "OK then, what do you do about spine alignment in clubs that you build?" Here's what I do:
*61:To begin with, I want to make very clear that I don't think spine alignment is a fine tuning for performance or feel. It is damage control! Spine is a shaft defect. The best answer, IMHO, is to minimize the defect to begin with. Spine alignment is a last resort, IMHO, to minimize the damage that the defect does.
*62:I go out of my way to order shaft models that I know to have negligible spine -- then I just don't worry about aligning. My personal belief is that the threshold of negligibility is probably 3-5cpm, and I treat a spine of less than 3cpm as something I can ignore. Some ways I use to choose shafts:
*63:Some manufacturers are a lot better about minimizing the spine than others. I try to keep track of this, both from my own experience and reports in the forums where I hang out.
*64:Most steel shafts and filament wound graphite shafts have almost no spine at all, certainly much less than most sheet-wrapped graphite shafts. There are exceptions. A few [relatively small market share] brands of steel shafts have noticeable spine. Some sheet-wrapped graphite manufacturers have negligible spine.
*65:When dealing with a shaft that I am not sure is spine-free (for practical purposes), I determine the spine by FLO, because it's quicker than Differential Deflection and, unlike feel finders, locates the true spine. Then I determine the size of the spine by comparing the frequency in the two FLO planes.
*66:Sometimes I have to deal with a non-negligible spine. For instance, the customer may really want some shaft model and for whatever reason I don't say no. When that happens, I align the shaft with the spine in the heel-toe plane. Reasons for that alignment:
*67:It assures an in-plane restoral force during big bending early in the downswing, because that large early bend is heel-toe.
*68:The stronger of the two forces is fighting toe droop at impact.
*69:Interestingly, that results in the NBP in the target plane at impact -- as recommended by the usual "conventional wisdom". That's because of the 90º relationship between spine and NBP. So, even if the first bullet item is not a good reason, I am able to automatically hedge my bet.
*70:Here is an interesting issue: if there is a significant spine, then the frequency at the spine is significantly different from the frequency at the NBP. So which of the two frequencies do I use for matching? Unlike most clubmakers who align spines, I trim to the spine frequency. The reason is that's where most of the bending occurs, if you align the spine in the heel-toe plane. You want the frequency (or stiffness, if you match by deflection) to be effective during bending, and most of the bending occurs in the heel-toe plane.
*71:Rules implications
*72:Let me finish by indulging in a little rant about the Rules of golf.
*73:Appendix II of the Rules (the part that details the rules of clubs) says
*74:Bending and Twisting Properties
*75:At any point along its length, the shaft must:
*76:i. bend in such a way that the deflection is the same regardless of how the shaft is rotated about its longitudinal axis; and
*77:ii. twist the same amount in both directions.
*78:That rule has been there for a long time. I find almost identical wording in my 1987 rulebook, and it was old then.
*79:Think about it. The rule says that shafts should not have spine. If it is impossible to meet that rule precisely, then testable limits to spine need to be set -- and enforced. The USGA has done this with other specs (e.g. - coefficient of restitution).
*80:I think the USGA has dropped the ball here. They have caved in to the shaft manufacturers on one side (who don't want to be held to standards) and Dick Weiss on the other (who threatened lawsuit unless the USGA legitimized spine alignment). The decision they adopted is:
*81:Manufacturers of clubs may orientate or align shafts which have spines for uniformity in assembling sets or in an effort to make the shafts perform as if they were perfectly symmetrical. However, a shaft which has been orientated for the purpose of influencing the performance of a club, e.g., to correct wayward shots, would be contrary to the intent of this Rule.
*82:This is unenforceable, as it requires knowing the intent of the clubmaker. It also allows "supershafts", assuming that the supershaft effect is real. (As I noted earlier, there is no public information supporting that it is. But it might be.)))
演説の時間です！ USGAは，芯があるところを見せるべきだ。彼らがすべきなのは， ((Soapbox time! The USGA needs to find its spine. They should:
*83:Conduct test to determine at what level spine alignment affects performance.
*84:Set and enforce a limit on manufactured shafts below this level, to assure that spine alignment has no effect on the performance of a club.
*85:I view this as "protecting the game", which they are supposed to do. It would mean that golfers would not have to worry about buying a spine-aligned club. It would reduce the influence of special equipment in winning, as opposed to simple skill at the game. I expect such a proposal to be opposed by:
*86:Shaft manufacturers. Those shaft manufacturers who don't meet the specs would see their costs increase. Those who already manufacture low-spine shafts would lose their competitive advantage.
*87:Club manufacturers. The OEMs operate by calling for competitive bids for shafts, and choosing the manufacturers by price. This is yet another spec the would need to control. Additionally -- and more bothersome -- it will probably increase the price of the low bidders (who likely achieve their current low cost in part by not controlling spine).
*88:Custom clubmakers. They currently offer spine alignment as value added, either as a competitive advantage or an extra-price option. This will be gone.
*89:The support should come from the golfing public -- if they knew enough about the issue to generate support. Unfortunately, they do not understand spine alignment except as a buzzword, nor do they have any sort of effective lobby. The USGA should be their lobby, but it seems to have forgotten that over the last couple of decades.
*90:Given the USGA's recent history, I expect the opposition to be successful.
*91: (If you want to take me to task based on some political view about regulation vs free market, please first look at my article on the role of rules in sports.)
*92:Notes:
*93:As of 2006, TrueTemper's share of the steel shaft market was 82%. The company's Chad Hall is quoted in GolfWrx Blog, "Retail market share information is tough to substantiate in the golf industry, but we estimate our worldwide steel shaft market share at approximately 82%. Tour usage in iron shafts is at 98%. The wood shaft category on tour is much more highly fragmented with the leader averaging around 25% each week."
*94:The ball-park calculations involved using the FLO spreadsheet from another article, and measuring the deviations in early oscillations.
*95:This time, the ball-park calculations are fairly extensive. You can find them in the appendix if you're interested.
*96:There are several different theories of spine effect that depend on the torque resulting from bending a misaligned shaft. Those theories differ as to what they consider properly aligned. One says NBP to target, another says NBP to center of gravity. This calculation doesn't take sides; it just computes the torque assuming an amount of bend in the worst possible direction for the shaft -- however it may be oriented.
