專利名稱:數(shù)控、用戶可編程、位置可移動(dòng)式乒乓球發(fā)球機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型乒乓球發(fā)球機(jī)該機(jī)在所用技術(shù)和所實(shí)現(xiàn)功能方面比目前已注冊(cè)專利或已上市的任何乒乓球發(fā)球機(jī)都更加優(yōu)越。
背景技術(shù)：
近幾十年，多種乒乓球發(fā)球機(jī)被發(fā)明，注冊(cè)專利和生產(chǎn)這些裝置可順序?qū)⑵古仪驈那驁?chǎng)或球臺(tái)的一端投射至另一端球臺(tái)上供打球者練習(xí)回球。練習(xí)者可根據(jù)需要設(shè)置球的投射頻率，飛行軌跡及旋轉(zhuǎn)等。其中有些設(shè)計(jì)還包括回球集球網(wǎng)。相關(guān)技術(shù)可參考下列專禾U 美國(guó)專利 3，794，011，4，116，4 38，4，325，351，4，917，380，4，844，458，5，009，421， 5，335，9054,5，383，658,5，485，995,5，533，722,6，186，132,6，202，236,6，371，872, 6，604，517。中國(guó)專利 02217946，03218645，87214545，9321 3663，93244555，94217832， 97240522，98230401，99207740。
乒乓球發(fā)球機(jī)用于從球臺(tái)的發(fā)球機(jī)一側(cè)，按實(shí)際比賽中對(duì)手可能打出球的飛行速度，軌跡及旋轉(zhuǎn)將球射至練球者一側(cè)的球臺(tái)上供練球者練習(xí)回球?，F(xiàn)有專利技術(shù)均未令人滿意地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。主要是兩方面。
第一，可編程性。
乒乓球比賽中，對(duì)手打來的每一個(gè)球有其獨(dú)特的飛行速度，軌跡及旋轉(zhuǎn)。理想的乒乓球發(fā)球機(jī)應(yīng)允許用戶對(duì)球的各項(xiàng)特性參數(shù)，例如飛行速度，初始三維射角，軌跡及旋轉(zhuǎn)等，以足夠精度(例如二進(jìn)制8位或16位)按實(shí)際球員能產(chǎn)生的球性范圍，進(jìn)行程序化設(shè)置。并將足夠數(shù)量的特性參數(shù)組合以數(shù)字形式存入系統(tǒng)存儲(chǔ)器作為(乒乓球)球庫(kù)。發(fā)球機(jī)可隨時(shí)調(diào)用球庫(kù)中這些參數(shù)以產(chǎn)生已定義的那些球。如此，當(dāng)用戶將他/她想要練習(xí)回的球或球的序列編存好后，便可隨時(shí)指令發(fā)球機(jī)產(chǎn)生(并重復(fù)，若需要的話)這些球或球的序列。現(xiàn)有專利技術(shù)均無此能力。它們多數(shù)需手動(dòng)調(diào)節(jié)某些機(jī)誡部分以改變球的特性。美國(guó)6186132號(hào)專利雖有用單片機(jī)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)的位置設(shè)定機(jī)構(gòu)但只是簡(jiǎn)單的邏輯控制，因其位置參數(shù)不是數(shù)字化的。
第二，機(jī)器(相對(duì)球臺(tái))位置的可任意設(shè)定性
乒乓球比賽中，對(duì)手可能從他/她那一側(cè)球場(chǎng)三維空間內(nèi)的任意一點(diǎn)回球。有時(shí)緊靠球臺(tái)端線，有時(shí)距球臺(tái)5英尺以外，有時(shí)從相當(dāng)膝部的高度，有時(shí)從高于肩部的高度，。。等等?，F(xiàn)有帶有回球集球網(wǎng)的專利技術(shù)既使在上述空間中的局部笵圍內(nèi)都無法任意設(shè)定機(jī)器的位置。有些只能掛靠在球臺(tái)一端，有些獨(dú)立放置在離球臺(tái)端線不遠(yuǎn)處。所有帶有回球集球網(wǎng)的現(xiàn)有設(shè)計(jì)均只能將機(jī)器置于(相對(duì)球臺(tái))固定的位置，否則回球集球網(wǎng)不能正常工作。原因是這些設(shè)計(jì)的回球集球網(wǎng)均只有一個(gè)尺寸，位置和形狀。美國(guó)6200236 號(hào)專利介紹了一個(gè)可在十分有限的笵圍內(nèi)橫向(與臺(tái)端和地板平行)任意設(shè)置機(jī)器拋球頭位置的系統(tǒng)，但它既不可縱向(沿靠近或遠(yuǎn)離球臺(tái)的方向)也不可高低設(shè)置。美國(guó)6371872 號(hào)專利增加了拋球頭高低可調(diào)性，但還是欠缺縱向位置的可任意設(shè)定性。
發(fā)明內(nèi)容
以下公布的描述及圖例僅是為舉例說明此項(xiàng)專利技術(shù)。并不代表此項(xiàng)專利技術(shù)可應(yīng)用及權(quán)利要求
的局限。特此申明。

圖1所示為此項(xiàng)發(fā)明(圖中未包括此項(xiàng)發(fā)明的回球集球網(wǎng)。將在另外圖例中介紹)。圖中A是拋球頭，直線bp是球的射出線。B是側(cè)旋角設(shè)定機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)使拋球頭A 繞射出線bp徊轉(zhuǎn)以設(shè)定出球的側(cè)旋角度D是本發(fā)球機(jī)的方位角定位機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)使拋球頭A，側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)B，高低角定位機(jī)構(gòu)C三部分一起繞固定的(上下)縱向軸廻轉(zhuǎn)，側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)B和方位角定位機(jī)構(gòu)D經(jīng)由軸銷pi及p2相連結(jié)。C是本發(fā)球機(jī)的高低角定位機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲杠組件構(gòu)成。其作用是使拋球頭A、側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)B—起繞軸銷pl，P2連成的軸線廻轉(zhuǎn)以按需要改變球的射出線bp與水平面的夾角。E是一個(gè)多節(jié)可伸縮的豎管組件。F是一可容納由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的輸球機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)的電子部分及一定數(shù)量乒乓球的容器。H是一個(gè)三角架，用于將整個(gè)系統(tǒng)支撐于地板上。
圖2為本系統(tǒng)A-B-C-D各部細(xì)節(jié)。如圖2所示，拋球頭A包括兩個(gè)利用安裝板相對(duì)安裝在一段管子兩側(cè)的電機(jī)Ml和M2、安裝在這些電機(jī)Ml和M2的旋轉(zhuǎn)輸出軸上的兩個(gè)乒乓球拋射輪盤DWl和DW2、紅外反射型傳感器Sl和S2、紅外線發(fā)光二極管e、以及與e隔著管子相對(duì)地設(shè)置的紅外探測(cè)器g。該段管子的直徑可以允許乒乓球自由通過。輪盤DWl的橡膠外沿和輪盤DW2的橡膠外沿的間距較乒乓球的直徑稍小。當(dāng)乒乓球在管內(nèi)被由圖2中的左向右推至輪盤DWl和DW2之間時(shí)，便被兩拋球輪盤DWl和DW2夾帶并拋射出去；出球的初速、旋轉(zhuǎn)及方向由兩拋球輪盤DWl和DW2的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向及bp線的指向所確定。輪盤DWl 和DW2對(duì)稱安裝于乒乓球拋射管縱向中心線兩側(cè)，并使得該中心線與bp線成為一線。在輪盤DWl和DW2上各有一環(huán)形反光帶(圖2中僅示出輪盤DWl的環(huán)形反光帶)。反光帶上交替均勻分布著吸收或反射紅外光的區(qū)間。當(dāng)拋球輪盤DW1、DW2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，朝向反光帶的反射型傳感器Sl和S2向系統(tǒng)的數(shù)字控制器輸送電脈沖信號(hào)。其頻率分別代表了輪盤DW1、DW2 的轉(zhuǎn)速。數(shù)字控制器反復(fù)地將此測(cè)定的轉(zhuǎn)速與它們的設(shè)定值比較并相應(yīng)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)Ml、 M2的電壓，如此實(shí)現(xiàn)對(duì)輪盤DW1、DW2的數(shù)字閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制。輪盤DWl上的所述環(huán)形紅外反光帶與紅外反射型傳感器Sl構(gòu)成一種光電增量型編碼器；該編碼器的組件被嵌入在電機(jī)控制機(jī)構(gòu)的不同部分中。作為本專利的其它實(shí)施方式，也可用專門的(不限于光電的)編碼器(增量型或絕對(duì)型均可)安裝于運(yùn)動(dòng)鏈接的適當(dāng)位置。或使用本身已裝設(shè)編碼器的電機(jī)(編碼器通常裝于電機(jī)轉(zhuǎn)軸的后端)。但這些實(shí)施方式結(jié)構(gòu)更復(fù)雜且通常更昂貴。
當(dāng)乒乓球射出時(shí)，會(huì)短時(shí)阻斷從二極管e射向探測(cè)器g的紅外線。探測(cè)器g檢測(cè)到此時(shí)即向數(shù)字控制器發(fā)送一脈沖信號(hào)。如此核查射出球的數(shù)量和時(shí)刻。
如圖2所示，本發(fā)球機(jī)的方位角設(shè)置機(jī)構(gòu)D主要由兩段管狀構(gòu)件組成。其中較細(xì)的管(內(nèi)管)插入較粗的管(外管)。WM是一蝸桿組件，由蝸桿及蝸桿驅(qū)動(dòng)輪DW4用一根軸(蝸桿組件軸)相連而成。若采用齒輪傳動(dòng)時(shí)，蝸桿驅(qū)動(dòng)輪DW4是一齒輪。若采用皮帶輪傳動(dòng)時(shí)，蝸桿驅(qū)動(dòng)輪DW4是一皮帶輪。蝸桿組件WM的軸的兩端經(jīng)由軸承和托架板固定在方位角設(shè)置機(jī)構(gòu)D的外管上。與蝸桿組件WM配套的蝸輪WG則嵌入方位角定位機(jī)構(gòu)D的內(nèi)管外壁。方位角定位機(jī)構(gòu)D的內(nèi)管與圖1中的豎管組件E實(shí)際上是同一根管的不同區(qū)段。 電機(jī)M4經(jīng)由傳動(dòng)帶或齒輪驅(qū)動(dòng)蝸桿驅(qū)動(dòng)輪DW4。內(nèi)外管之間在其重疊區(qū)段兩端裝有轉(zhuǎn)動(dòng)軸承。如圖2中雙箭頭線d所示，當(dāng)蝸桿組件WM在電機(jī)M4驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，方位角定位機(jī)構(gòu)D的外管將圍繞內(nèi)管繞上述兩轉(zhuǎn)動(dòng)軸承所確定的軸線徊轉(zhuǎn)，同時(shí)攜帶著安裝在方位角定位機(jī)構(gòu)D的外管上的所有部件一同徊轉(zhuǎn)(即，蝸桿組件麗，電機(jī)M4，紅外反射型傳感器S4，拋球頭A，側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)B和高低角定位機(jī)構(gòu)C)。S4是與Si，S2類似的紅外反射型傳感器， 用類似方式檢測(cè)驅(qū)動(dòng)輪DW4的運(yùn)動(dòng)。有一點(diǎn)不同的是蝸桿驅(qū)動(dòng)輪DW4上的環(huán)形反光帶，其紅外吸收與反射區(qū)域的邊界線是弧線而非直線。這是為避免機(jī)械震動(dòng)時(shí)觸發(fā)紅外反射型傳感器S4送出錯(cuò)誤脈沖信號(hào)。系統(tǒng)的數(shù)字控制器隨時(shí)監(jiān)測(cè)S4所生成的脈沖和電機(jī)M4的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，從而監(jiān)測(cè)該機(jī)構(gòu)的位置和速度并產(chǎn)生對(duì)電機(jī)M4的相應(yīng)控制。這便形成本系統(tǒng)一個(gè)軸向的數(shù)字閉環(huán)位置控制(而該機(jī)構(gòu)的徊轉(zhuǎn)速度則可作為一中間參量使用)。此軸向的數(shù)字閉環(huán)位置控制使用一套嵌入式編碼器，實(shí)現(xiàn)本發(fā)球機(jī)拋球頭的橫向擺動(dòng)及定位。作為此發(fā)明的另一實(shí)施方式，內(nèi)管外壁也可不用嵌入式蝸輪而用嵌入式普通齒輪?；蛘邔ｉT的增量型或絕對(duì)型的編碼器(不一定是光電的)也可用于對(duì)該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)編碼?；蛘咭部捎帽旧韼в芯幋a器的電機(jī)?；蛘咭部捎貌竭M(jìn)電機(jī)。但這些實(shí)施方式一般體積更大，更復(fù)雜，更昂貴。[0013]圖2中的B是本發(fā)球機(jī)側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)。采用與方位角定位機(jī)構(gòu)D相同的設(shè)計(jì)。 方位角定位機(jī)構(gòu)D與側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)B的外管上的托架經(jīng)由軸銷pl，p2連結(jié)。側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)B的內(nèi)管與拋球頭A的拋球管相接。如圖2中雙箭頭線b所示，當(dāng)電機(jī)M3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)B的內(nèi)管帶動(dòng)拋球頭A —同繞拋球線bp徊轉(zhuǎn)。依此在需要時(shí)設(shè)定拋出球的側(cè)旋角度。側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)B是本發(fā)球機(jī)的又一套數(shù)字閉環(huán)位置控制機(jī)構(gòu)。
圖2中的C是本發(fā)球機(jī)高低角定位機(jī)構(gòu)。它由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲杠組件構(gòu)成。該組件的下端經(jīng)由托架和軸銷安裝于方位角定位機(jī)構(gòu)D的外管上，上端則用軸銷連結(jié)在側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)B的外管上。如圖中雙箭頭線c所示，當(dāng)電機(jī)M5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)改變絲杠組件兩端的距離，如此推動(dòng)拋球頭A和側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)B —起繞軸銷pl，p2形成的水平軸徊轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)拋球頭的高低射角設(shè)定。圖中Tl和T2為彈性材料制成的舌形構(gòu)件。用于當(dāng)B-A組件上下擺動(dòng)時(shí)在方位角定位機(jī)構(gòu)D和側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)B之間保持一條平滑的弧形乒乓球通道。
圖3給出了圖2中高低角定位機(jī)構(gòu)C的細(xì)節(jié)。絲杠LD是絲杠。DW5是中心通孔帶有與絲杠LD相嚙和的內(nèi)鏍紋的驅(qū)動(dòng)輪。驅(qū)動(dòng)輪DW5可是皮帶輪或齒輪，其具體取決于傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的方式。絲杠LD伸縮于一個(gè)管狀構(gòu)件中。此管狀構(gòu)件的頂端裝有兩個(gè)帶中心通孔的安裝板。兩安裝板由若干小柱形件相連，形成兩板之間的空隙。驅(qū)動(dòng)輪DW5夾于兩板之間。絲杠LD進(jìn)出于驅(qū)動(dòng)輪DW5的中心孔及兩安裝板的中心通孔。驅(qū)動(dòng)輪DW5的上表面也有一個(gè)類似于蝸桿驅(qū)動(dòng)輪DW4上的環(huán)形紅外反光帶。當(dāng)電機(jī)M5驅(qū)動(dòng)輪DW5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，朝向驅(qū)動(dòng)輪DW5的紅外反射型傳感器S5將測(cè)得驅(qū)動(dòng)輪DW5的運(yùn)動(dòng)信號(hào)并將該信號(hào)送至數(shù)字控制器從而使得數(shù)字控制器能夠跟蹤絲杠LD的伸縮位置并通過相應(yīng)地驅(qū)動(dòng)電機(jī)M5而實(shí)現(xiàn)對(duì)絲杠LD伸縮位置的控制。這是本發(fā)球機(jī)的又一數(shù)字閉環(huán)位置控制通道。上述圖中未示出電機(jī)M5輸出軸與驅(qū)動(dòng)輪DW5之間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)既可由皮帶傳動(dòng)也可由齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
圖4是圖1中F部件的內(nèi)部俯視圖。如圖示，該容器內(nèi)的下部為盆形曲面。該曲面使容器內(nèi)的球在重力作用下自然向盆底開口處滾動(dòng)。并落入開口下方的輸球機(jī)構(gòu)中。輸球機(jī)構(gòu)包括固定在容器底部的外柱桶件R ；內(nèi)柱桶件Q ；管嘴NZ，其一端伸出容器外壁，另一端經(jīng)由外柱桶件R上的開口插入R和內(nèi)柱桶件Q間并固定在容器底部；電機(jī)驅(qū)動(dòng)的輪盤 DW6 ；及，安裝板MP。內(nèi)柱桶件Q固定在輪盤DW6上。Q-DW6組件的上端用轉(zhuǎn)動(dòng)軸承經(jīng)安裝板MP定位。安裝板MP用鏍釘固定在外柱桶件R的上沿。Q-DW6組件的下端由嵌入容器底部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸承定位。外柱桶件R的幾何對(duì)稱軸與Q-DW6組件的幾何對(duì)稱軸(也是其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線)重合。輪盤DW6可以是一個(gè)皮帶輪也可以是一個(gè)齒輪，取決于選用的驅(qū)動(dòng)方式。內(nèi)柱桶件Q的垂直外表面及外柱桶件R的垂直內(nèi)表面的一段，RB1，是用橡膠材料制成。兩橡膠表面的距離較乒乓球的直徑稍小。而在其它區(qū)段外柱桶件R的內(nèi)柱面與內(nèi)柱桶件Q的外柱面的間距稍大于乒乓球的直徑。當(dāng)Q-DW6組件按圖4中箭頭所示方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，落在輪盤 DW6上的球?qū)⒀丶^所示方向移動(dòng)，最終被帶入并夾持在兩橡膠表面之間而后被送入管嘴 NZ中。NZ伸出容器的一端與圖1中豎管組件E底部的彎管相連。使得球可一個(gè)推一個(gè)地被推向拋球頭A。這種雙柱面輸球機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是其推球的速度很穩(wěn)定，因而可準(zhǔn)確控制球的發(fā)射時(shí)間。此外，在兩橡膠柱面間滾動(dòng)的球構(gòu)成又一級(jí)減速增力機(jī)構(gòu)。如前所述，圖2中的紅外線發(fā)光二極管e，紅外探測(cè)器g組合將檢測(cè)球射出的時(shí)間及射出的數(shù)量，數(shù)字控制器便可依此控制驅(qū)動(dòng)輪盤DW6的電機(jī)停或轉(zhuǎn)。容器盒內(nèi)盛球盆下方的空間還用于安置驅(qū)動(dòng)輪盤 DW6的電機(jī)及系統(tǒng)的電子部件。
綜上所述，此項(xiàng)發(fā)明使用了五個(gè)通道的電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)。其中兩個(gè)通道為速度控制通道。用于圖1中拋球頭A以產(chǎn)生射出球的適當(dāng)速度和旋轉(zhuǎn)。圖1中側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)B，高低角定位機(jī)構(gòu)C，方位角定位機(jī)構(gòu)D等部分各用一個(gè)位置控制通道。以確定拋球頭的位置方向使射出的球具有適當(dāng)?shù)能壽E，落點(diǎn)及側(cè)旋角。這些運(yùn)動(dòng)控制通道均使用編碼器，光電或其它物理特性的，增量型或絕對(duì)型的，嵌入式(其定義為主元件中有一個(gè)或多個(gè)是嵌入運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的不僅是用于編碼的構(gòu)件中的)或獨(dú)立式(有其獨(dú)立的封裝)，其中以示例中介紹的嵌入式為最佳實(shí)現(xiàn)。這些編碼器為運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)提供數(shù)字反饋信號(hào)。使用數(shù)字控制器(單片機(jī)，微處理機(jī)，數(shù)字信號(hào)處理器甚或個(gè)人電腦)結(jié)合適當(dāng)電子電路(邏輯電路， 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，傳感器信號(hào)調(diào)制電路，用戶界面等)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)球機(jī)的全數(shù)字式控制。上述五個(gè)運(yùn)動(dòng)控制通道的每一組控制參數(shù)，構(gòu)成一個(gè)可獨(dú)特定義一個(gè)(所射出的)球的向量。預(yù)先定義的多個(gè)此種向量可存入系統(tǒng)存儲(chǔ)器作為球庫(kù)。需要時(shí)可瞬間調(diào)用產(chǎn)生希望的球。使用適當(dāng)?shù)某绦蚧O(shè)計(jì)，用戶將可自行修改這些球庫(kù)的內(nèi)容或建立新的球庫(kù)。也可按一定時(shí)序調(diào)用庫(kù)中不同的向量以產(chǎn)生組合球序列(所謂套路)供練球者練習(xí)。用戶還可將各種套路存儲(chǔ)建成套路球庫(kù)備用。如此實(shí)現(xiàn)發(fā)球機(jī)的完全用戶可編程性。
圖5是本發(fā)球機(jī)的電子部分功能方塊圖。市面上有多種可用于此項(xiàng)發(fā)明的CPU。 而實(shí)現(xiàn)這些功能塊的具體電路更是多種多樣。系統(tǒng)的程序編制也可是多樣的。不在此贅述。
圖1中的標(biāo)號(hào)E表示一個(gè)多節(jié)的豎管組件(圖中只顯示兩節(jié))。用于將發(fā)球機(jī)的上部支撐在距地面一定的高度。豎管組件E的各段的縱中心線彼此重合且各級(jí)內(nèi)管均可在其相鄰?fù)夤軆?nèi)伸縮以改變發(fā)球機(jī)的高度。各段管子間配備有滑動(dòng)軸承以使伸縮更平順。需要時(shí)可使用定位鏍栓固定調(diào)好的高度。豎管組件E的另一重要作用是為乒乓球提供一個(gè)從容器F的出口到拋球頭A的通道。
圖6所示為本發(fā)明的集球網(wǎng)。由平攤開來大至為矩形的主網(wǎng)MB，封閉主網(wǎng)一端的堵頭網(wǎng)片EP，及將網(wǎng)體以需要形狀懸架在適當(dāng)位置的一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)架構(gòu)成。本集球網(wǎng)在工作狀態(tài)時(shí)具有如下特征。網(wǎng)的前部開口端將球臺(tái)的端線包圍，網(wǎng)體大至為垂直部分的高度足以捕獲練球者打來的全部球，網(wǎng)內(nèi)下表面為一連續(xù)平滑下降曲面。落在此曲面上的球會(huì)在重力作用下沿曲面的下降方向滾向網(wǎng)底部的一個(gè)固定點(diǎn)。然后，收集于此固定點(diǎn)的球可被送入發(fā)球機(jī)輸球機(jī)構(gòu)。利用網(wǎng)體材料的彈性變形，和/或?qū)⒕W(wǎng)體以不同方式懸掛于網(wǎng)架上，和/或改變網(wǎng)架的形狀和位置，本集球網(wǎng)可具有多種按工作狀態(tài)展開的尺寸，形狀和位置。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)現(xiàn)方案，圖6中用了兩個(gè)獨(dú)立的支撐網(wǎng)架，即前網(wǎng)架FF和后網(wǎng)架 BF。前網(wǎng)架FF上部扁寬的U形部分完全包圍了球臺(tái)端線。后網(wǎng)架BF的上部則為窄高的U 字形。當(dāng)使用這一設(shè)計(jì)時(shí)，集球網(wǎng)按工作狀態(tài)展開的尺寸及形狀的改變不依賴于網(wǎng)體材料的彈性。事實(shí)上，網(wǎng)體材料的伸縮性過高，可能會(huì)有負(fù)面的效果。窄高的BF允許網(wǎng)體后端的頂部更高(這是理想的，因距球臺(tái)端線一定距離內(nèi)，從臺(tái)面彈起的球處于上升弧段)，而底部更低(這也是理想的，正好使網(wǎng)體下表面形成一由前向后的連續(xù)下降曲面使得落入網(wǎng)內(nèi)的球均滾向圖6中所示S點(diǎn))。后網(wǎng)架BF與前網(wǎng)架FF間的距離(即網(wǎng)的有效長(zhǎng)度)可遠(yuǎn)至主網(wǎng)長(zhǎng)度能允許的范圍也可近至后網(wǎng)架BF緊靠前網(wǎng)架FF的程度。當(dāng)此距離小于網(wǎng)體完全展開的長(zhǎng)度時(shí)，多余的網(wǎng)體部分可沿前網(wǎng)架FF的扁平U形框卷起或是由后向前推至該 U形框的兩側(cè)及下方。當(dāng)后網(wǎng)架BF放置在圖中地板上L-M-N-P區(qū)域內(nèi)的任意點(diǎn)時(shí)，集球網(wǎng)均可令人滿意地工作。視網(wǎng)體材料及網(wǎng)架的特性而定，該網(wǎng)從圖6中h點(diǎn)至i點(diǎn)及j點(diǎn)至 k點(diǎn)可加張力繩或橫梁。寬度為30到60厘米的網(wǎng)體材料可沿主網(wǎng)內(nèi)側(cè)的上沿懸掛并與主網(wǎng)內(nèi)側(cè)的上部重疊，如圖7所示(圖7中未顯示主網(wǎng))。這樣做可防止上旋球跑出集球網(wǎng)。 上旋球碰到主網(wǎng)體的垂直部分后，會(huì)沿主網(wǎng)體向上爬。而此重疊部分將會(huì)捕獲這些球，使它們落回網(wǎng)體的底部。
圖8所示為本發(fā)明集球網(wǎng)另一實(shí)現(xiàn)方案也是最佳方案。這里，球臺(tái)，本發(fā)明的發(fā)球機(jī)及本發(fā)明的集球網(wǎng)一起構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)?？ㄑb于球臺(tái)端兩頭的立柱和球臺(tái)端構(gòu)成集球網(wǎng)的前網(wǎng)架。后網(wǎng)架則裝在發(fā)球機(jī)上。主網(wǎng)上邊緣的h點(diǎn)至i點(diǎn)及j點(diǎn)至k點(diǎn)間的袖管內(nèi)使用了類似中國(guó)式釣魚桿的玻璃鋼多節(jié)可伸縮橫梁(圖中未畫出)以更好地支撐網(wǎng)體。 發(fā)球機(jī)置于L-M-N-P諸點(diǎn)界定區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)，集球網(wǎng)都可令人滿意地工作。使用普通尼龍網(wǎng)料，L至M的距離可達(dá)7米而點(diǎn)M至點(diǎn)N的距離可達(dá)5米。圖9為本系統(tǒng)的另一設(shè)置情形。此時(shí)發(fā)球機(jī)立于靠近臺(tái)端處。圖中也顯示了當(dāng)前網(wǎng)架與后網(wǎng)架的距離小于網(wǎng)體全長(zhǎng)時(shí)， 多余的網(wǎng)體材料被推擠于前網(wǎng)架下方及兩邊的情況。
圖1中豎管組件E的可伸縮性結(jié)合本發(fā)明的集球網(wǎng)，使得拋球頭可設(shè)置在球場(chǎng)發(fā)球機(jī)一側(cè)廣闊的三維空間內(nèi)的任一點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字控制、用戶可編程全自動(dòng)乒乓球發(fā)球機(jī)，包括一個(gè)置于發(fā)球機(jī)底部的盛球及電機(jī)驅(qū)動(dòng)的輸球機(jī)構(gòu)的容器(F)；一個(gè)多節(jié)可伸縮的豎管組件(E)，其下端連接容器(F)的出口，上端連接發(fā)球機(jī)上部的方位角定位機(jī)構(gòu)(D)，該豎管組件既為發(fā)球機(jī)上面部分提供支撐，也為乒乓球提供了一條由容器(F)至所述發(fā)球機(jī)上面部分的通道；由相對(duì)安裝在一段球可通過的管道兩側(cè)的電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)速可調(diào)控的拋球輪(DW1， DW2)構(gòu)成的拋球頭(A)；一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的由方位角定位機(jī)構(gòu)(D)、高低角定位機(jī)構(gòu)(C)和側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)(B)呈三角形機(jī)械連接組成的三維角度定位機(jī)構(gòu)，所述三維角度定位機(jī)構(gòu)用于拋球頭環(huán)繞三條非平行的、基本正交的軸線的角度定位，并為乒乓球提供一條由所述多節(jié)可伸縮的豎管組件上端至拋球頭入口的通道；一個(gè)裝在該豎管組件上的三角架將發(fā)球機(jī)支撐在地板上；一套由CPU、適配的電源、傳感器、邏輯電路、用戶界面及編程組成的數(shù)字控制器；發(fā)球機(jī)的拋球頭是連接在前述三維角度定位機(jī)構(gòu)的機(jī)械輸出端。
2.如權(quán)利要求
1所述的發(fā)球機(jī)，其特征在于兩個(gè)所述拋球輪均可在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下正反旋轉(zhuǎn)，且用于每個(gè)拋球輪的轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)均配有數(shù)字編碼器；所述數(shù)字編碼器為光電的或其它物理機(jī)制的，增量型或絕對(duì)型的，獨(dú)立的或電機(jī)自帶的或嵌入型；所述數(shù)字編碼器為發(fā)球機(jī)的數(shù)字控制器提供數(shù)字化的速度返饋信號(hào)，據(jù)此實(shí)現(xiàn)這些轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)的數(shù)字控制。
3.如權(quán)利要求
1所述的發(fā)球機(jī)，其特征在于所述方位角定位機(jī)構(gòu)(D)主要由兩個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件即外構(gòu)件和內(nèi)構(gòu)件組成，內(nèi)構(gòu)件基本為管狀，其內(nèi)徑尺寸足以允許乒乓球通過；內(nèi)外構(gòu)件裝配在一起后，它們之間可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但不允許縱向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，電機(jī)和由齒輪組或皮帶輪組構(gòu)成的減速機(jī)構(gòu)用以產(chǎn)生這種相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求
3所述的發(fā)球機(jī)，其特征在于所述減速機(jī)構(gòu)中有一減速級(jí)為蝸輪蝸桿減速，所述方位角定位機(jī)構(gòu)還配有數(shù)字編碼器，所述數(shù)字編碼器為光電的或其它物理機(jī)制的，增量型或絕對(duì)型的，獨(dú)立的或電機(jī)自帶的或嵌入型；所述數(shù)字編碼器為發(fā)球機(jī)的數(shù)字控制器提供數(shù)字化的位置返饋信號(hào)，據(jù)此實(shí)現(xiàn)所述方位角定位機(jī)構(gòu)的數(shù)字控制。
5.如權(quán)利要求
1所述發(fā)球機(jī)，其特征在于所述側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)(B)主要由兩個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件即外構(gòu)件和內(nèi)構(gòu)件組成，內(nèi)構(gòu)件基本為管狀，其內(nèi)徑尺寸足以允許乒乓球通過； 內(nèi)外構(gòu)件裝配在一起后，它們之間可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但不允許縱向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，電機(jī)和由齒輪組或皮帶輪組構(gòu)成的減速機(jī)構(gòu)用以產(chǎn)生這種相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求
5所述的發(fā)球機(jī)，其特征在于所述減速機(jī)構(gòu)中有一減速級(jí)為蝸輪蝸桿減速，所述側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)還配有數(shù)字編碼器，所述數(shù)字編碼器為光電的或其它物理機(jī)制的，增量型或絕對(duì)型的，獨(dú)立的或電機(jī)自帶的或嵌入型；所述數(shù)字編碼器為發(fā)球機(jī)的數(shù)字控制器提供數(shù)字化的位置返饋信號(hào)，據(jù)此實(shí)現(xiàn)所述側(cè)旋角定位機(jī)構(gòu)的數(shù)字控制。
7.如權(quán)利要求
1所述的發(fā)球機(jī)，其特征在于所述高低角定位機(jī)構(gòu)是一套絲杠組件，其組成為一根絲杠(LD)，一個(gè)該絲杠可在其內(nèi)伸縮的管狀構(gòu)件，一個(gè)由齒輪或皮帶輪構(gòu)成的絲杠驅(qū)動(dòng)輪(DW5)，該驅(qū)動(dòng)輪的中心通孔帶有與絲杠(LD)相嚙合的內(nèi)鏍紋，一個(gè)輸出軸上裝有皮帶輪或齒輪的電機(jī)，以及兩個(gè)裝于所述管狀構(gòu)件頂端的彼此有間距的安裝板，絲杠驅(qū)動(dòng)輪(DW5)夾于兩安裝板間并可轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輪(DW5)的中心通孔與兩安裝板上的通孔對(duì)齊，絲杠(LD)裝于其中。
8.如權(quán)利要求
1所述的發(fā)球機(jī)，其特征在于所述高低角定位機(jī)構(gòu)配有數(shù)字編碼器，所述數(shù)字編碼器為光電的或其它物理機(jī)制的，增量型或絕對(duì)型的，獨(dú)立的或電機(jī)自帶的或嵌入型；所述數(shù)字編碼器為發(fā)球機(jī)的數(shù)字控制器提供數(shù)字化的位置返饋信號(hào)，據(jù)此實(shí)現(xiàn)所述高低角定位機(jī)構(gòu)中絲杠(LD)的縱向運(yùn)動(dòng)的數(shù)字控制。
9.如權(quán)利要求
1所述的發(fā)球機(jī)，其特征在于所述容器(F)內(nèi)有一向下傾斜或盆型的下表面使球總是滾向底部開口處，所述輸球機(jī)構(gòu)置于此開口下方，所述輸球機(jī)構(gòu)組成為一個(gè)固定的外柱桶件(R)、一個(gè)旋轉(zhuǎn)的內(nèi)柱桶件⑴)、一個(gè)聯(lián)結(jié)內(nèi)柱桶件(Q)底部的驅(qū)動(dòng)輪 (DW6)、引出管嘴(NZ)、驅(qū)動(dòng)內(nèi)柱桶件⑴)-驅(qū)動(dòng)輪(DW6)組件的電機(jī)，在靠近管嘴(NZ)的入口處，所述外柱桶件(R)的內(nèi)表面與所述內(nèi)柱桶件(Q)的外表面之間的距離略小于乒乓球的直徑，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪(DW6)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，落入內(nèi)、外表面間腔體的乒乓球?qū)⒈粠?dòng)并被推入管嘴(NZ)。
10.如權(quán)利要求
1所述的發(fā)球機(jī)，其特征在于所述多節(jié)可伸縮的豎管組件由長(zhǎng)度相近但粗細(xì)不同的多段管件構(gòu)成，較細(xì)管件插入相鄰較粗管件內(nèi)且插入的深度視需要設(shè)置，如此實(shí)現(xiàn)該豎管組件整體高度的廣域可調(diào)性。
11.如權(quán)利要求
1所述的發(fā)球機(jī)，其特征在于配備有預(yù)先定義的、用戶可生成可編輯的數(shù)字化球庫(kù)，這些球庫(kù)的元素用以定義各種產(chǎn)生的發(fā)球和發(fā)球序列，由發(fā)球機(jī)的數(shù)字控制器跟據(jù)用戶的指令調(diào)用以復(fù)現(xiàn)上述發(fā)球及發(fā)球序列。
12.一種數(shù)控、用戶可編程、在球場(chǎng)上的擺放位置可變換的乒乓球發(fā)球機(jī)系統(tǒng)，由權(quán)利要求
1所述的發(fā)球機(jī)和回球集球網(wǎng)構(gòu)成，所述回球集球網(wǎng)包括由一個(gè)或多個(gè)用適當(dāng)形狀、尺寸的堅(jiān)硬材料做成的網(wǎng)架；和一塊用適當(dāng)網(wǎng)體材料做成的任意尺寸或形狀的主網(wǎng)體；其特征在于通過改變網(wǎng)架的幾何形狀和擺放位置，以及/或者主網(wǎng)體在網(wǎng)架上的懸掛方式，集球網(wǎng)能夠具有許多不同尺寸和形狀的展開狀態(tài)且始終保持其捕獲和循環(huán)練球者回球的有效性；集球網(wǎng)的前網(wǎng)架由兩個(gè)夾裝于發(fā)球機(jī)系統(tǒng)一側(cè)球臺(tái)端的剛性立柱實(shí)現(xiàn)，集球網(wǎng)的后網(wǎng)架由裝在所述發(fā)球機(jī)豎管組件上的U形剛性架實(shí)現(xiàn)。
13.如權(quán)利要求
12所述的乒乓球發(fā)球機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述集球網(wǎng)配備有適當(dāng)長(zhǎng)度的、寬為30到60厘米的輔網(wǎng)，大致水平地沿主網(wǎng)體內(nèi)側(cè)的上表面懸掛于適當(dāng)高度。
專利摘要
一種乒乓球發(fā)球機(jī)系統(tǒng)，其特征為發(fā)球機(jī)的所有運(yùn)動(dòng)控制通道均采用閉環(huán)數(shù)字控制，用戶可編程，使用獨(dú)特的集球網(wǎng)設(shè)計(jì)因而發(fā)球機(jī)可設(shè)置在球場(chǎng)發(fā)球機(jī)一側(cè)的廣泛空域正常工作。
文檔編號(hào)A63B69/40GKCN101147040SQ200580049211
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2005年3月21日
發(fā)明者張和 申請(qǐng)人:張和導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (6),