专利名称：一种发球机出球方向控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及球类训练机器领域，特别是一种发球机出球方向的控制装置。技术背景现有的发球机的发球方向控制装置均采用步进电机或手动控制，步进电机 是一种将脉沖转化成角位移的执行机构。当步进驱动器接受到一个脉沖信号， 就驱动步进电机按设定的方向转动一个角度，旋转是以固定的角度一步一步运行的。如电机出厂给出一个距角的值0.9° /1.8° ,表示半步工作时为0.9° ， 整步工作时为1.8° 。可以通过控制脉沖数来控制位移量，同时也可以通过控制 脉冲频率来控制电机转动和加速度，从而达到调速的目的。发球机就是通过光藕板给步进电机信号，电机按设定的方向和设定的落点 角度，达到转向和准确定位的目的。步进电机目前存在的缺点是转动的角度必 须是电机距角的倍数，而无法进连续性调节，所以在角度调整上存在一定的跳 动。对于训练用机来"i兌，最佳的效果是能够进行连续的细微调节，用于训练运 动员的每个细节动作。另一方面是步进电机反映速度太慢，由于步进电机是通 过控制脉冲数来控制位移量的，因此在大角位移中，步进电机反映很慢。作为 发球机来说，发球角度和落点的变化速度是评价质量十分关键的要素，是否能 够瞬间进行大角度改变发球角度和改变落点也是一种重要的训练模式，而现有 采用步进电机驱动的发球机显然在这方面做得还不够。特别是在电机的转动力 矩不够的情况下，反映速度更慢，无法适用于重量较大的球体，大大限制了步 进电机驱动的发球机的应用领域，这是步进电机自身无法克服的缺点。实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够实现连续角 度和落点变化，且反应速度很快的发球机出球方向控制装置。 本实用新型通过以下技术方案实现其目的。本实用新型设计了 一种发球机出球方向控制装置，结构上主要包括了机头、 导向板、用于调节出球角度的转向舵机和用于调节出球落点远近的调节旋钮几
个部分。所述转向^;才几和调节s走4丑安装在才几头上，导向+反通过导向板连4妾器与 转向舵机的转轴连接，导向板连接器使导向板具有平行于转轴转动的自由度；调节旋钮与机头转动配合，前端支撑导向板的一个侧面。采用导向板来引导兵 乓球的出球方向，通过与导向板连接的转向舵机来调整发球机出球的左右偏转 方向，以及与导向板连接调节旋钮来控制兵乓球的前后落点，导向结构简单。 转向舵机可以采用微电脑控制，无需人工干预，只需为微电脑设定控制转向舵 机的控制程序即可。本设计的重点在于至少采用舵机来驱动出球角度，舵机的工作原理不同于 步进电机，具有以下更适用于发球机的优点。舵机主要是由外壳、电路板、无 核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其工作原理是由接收机发出讯号给舵机，经由电路板上的IC判断转动方向，再驱动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送回讯号，判断是否已经到达定位。位置 检测器一般采用可变电阻，当舵机转动时电阻值也会随之改变，藉由检测电阻 值便可知转动的角度，因此舵机可以实现连续性调节。舵机为求转速快、耗电 小，于是将细铜线缠绕成极薄的中空圓柱体，形成一个重量极轻的五极中空转 子，并将磁铁置于圆柱体内，这就是无核心马达。因此相对于步进电机来说， 舵机的反映速度大大提高，采用舵机驱动发球机能够实现多种高难度的训练模 式。现有的舵机具有多种扭力可选，且可选范围很大，能够适用于多种类型的球类发球才几，而且成本也不高。上述调节旋钮是用于调解发球机出球的落点的前后，作为一种高级训练机 来说，可以增加一部落点舵机来用于驱动调节旋钮。根据上述的原理，落点舵 机能够实现高精度和高速度的出球落点调节。采用双舵机驱动的结构，通过光 藕板给舵机信号，转向舵机按信号旋转的方向和设定的角度迅速带动导向板旋 转，实现球的左右出球方向调节。落点舵机按信号的转向和角度转动，带动调 节旋钮旋转，从而推动导向板上下摆动，实现球的前后落点的方向调节。可以 通过微电脑实现全自动调节，使得发球机不仅仅可以适用于体能训练，还能够 满足实战训练的要求。在一般的训练机器上，也可以设有一个用于驱动调节旋 钮的转动手柄，通过人工调节的方式来代替落点舵机调节，或者是采用步进电机来代替舵4几驱动。 转向舵机的转轴通过导向板连接器与导向板连接，导向板具有横向和纵向 两个自由度。导向板连接器必须具备能够紧固转向舵机的转轴，保证转向舵机 能够驱动导向板转动；而且能够使得导向板能够平行于转轴纵向转动，即能够 采用调节旋钮来调节导向板的纵向倾角。设置导向板连接器的另一个目的是便 于电机的安装和维修。在安装转向舵机的过程中只需将舵机的转轴插入导向板 连接器中，并紧固连接器即可，需要拆下舵机时只要松开导向板连接器即可拿 下舵机。导向板连接器可以是采用一般的可拆卸轴固定连接结构。导向板连接器的最佳结构是由一对弹簧和转轴紧固件构成， 一对弹簧连接 转轴紧固件和导向板，转轴紧固件连接转轴。采用采用杠杆原理，以弹簧为支 点，由于弹簧具有可变形以及复位的能力，所以导向板具有横向和纵向两个自 由度，并且具有在没有外界的驱动下，具有自动回位的能力。由于采用一对弹 簧作为支点，为保持整个导向结构的运作稳定，在转动过程中不发生转动死角 的问题，结构上必须具有对称性。所以转向舵机的转轴与转轴紧固件的横向连 接位置必须设置在一对回位弹簧之间，最佳的位置是在两条弹簧连线的中心位 置上。本实用新型的机头和导向板橫截面均为倒U形结构，导向板设于机头内侧， 转向舵机安装于机头顶部，转轴穿过机头顶部与导向板连接器连接。为保证发 球机在发球时，不影响球的各种旋转性能，本实用新型将导向板横截面制作成倒u形结构。倒u形结构能够很好的起到导向作用，并且由于球在其中运动时 球下方为自由面，无任何限制，所以对球旋转的影响很小。因此由此结构发出 的球能够保持较好的旋转性能，具有较高的仿真度。机头制作成与导向板为相 互嵌套的结构，有利于使整体结构更为紧凑，提高结构稳定性。调节旋钮与开 设在机头顶部的螺孔转动配合，穿过机头顶部的前端支撑导向板的顶部。将机 头作为调节旋钮的转动支撑部，能够提高支撑力，保证调节的准确性，而且筒化整体结构。调节旋钮与导向板的活动连接结构是将螺杆的末端制作成弧面，在螺杆 末端与导向板之间设置一个调整块。螺杆末端弧面的结构有利于减少摩擦力， 便于调节，减少螺杆的磨损。螺杆和导向板一般情况下均由金属制作，直接接 触的话金属之间的磨损较大，由于是经常活动的部件，所以机器容易磨损。由
此，本实用新型在螺杆末端与导向板之间加装一个采用硬度较'j 、的材料制作的 调整块，比如采用塑料制作，这样可以减少机器的磨损。当调整块被磨耗之后 只需更换此部件即可，降低了机器的使用成本，维修以及维护也较为简易。而 且可以在调整块上加工有与螺杆末端相配合的凹位，有利于调节旋钮的定位， 以及便于调节。本实用新型的转向舵才几和落点^S才儿安装在机头的顶部，并在两者的外侧设 有舵机罩壳。舵机罩壳用于保护舵机的运作，并使得整个出球方向控制装置具 有更好的整体性。本实用新型相对于现有技术具有以下实质性特点和进步。本实用新型采用舵机作为出球方向和落点的控制装置，相对于现有的步进 电机结构，具有角度调节连续性，定位准确，反映速度快，扭矩大等优点，能 够使用多种类型的发球机构。同时设置有转向舵机和落点舵机，能够实现发球 机的全自动控制，高仿真模拟实际球的路线和旋转度，满足实战训练的要求。
图1为实施例1发球机结构示意图；图2为图1中A部分放大图；图3为图2中转向舵机与导向板连接的结构示意图；图4为图2中调节旋钮与导向板连接的结构示意图；图5为导向板连接器的结构示意图；图6为使用过程中横向角度调节的示意图；图7为使用过程中纵向角度调节的示意图；图8为实施例2的出球方向控制装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明。 实施例1如图1所示的一种兵乓球发球才几，装在储球器91中的多个兵乓球94 4皮拨 球器92推入送球管道93中，运送到发球机顶部，由两个搓球轮95发射，兵乓 球94沿滑道％滑至发球机出球方向控制装置。发球机出球方向控制装置的详细结构结合图2所示，包括机头1、导向板2、
用于调节出球角度的转向舵机3和用于调节出球落点远近的调节旋钮4，调节旋钮4采用落点舵机6驱动。导向板2嵌套在机头1内，转向舵机3和落点舵机6 均安装在机头1的顶部，外部设有舵机罩壳8用于保护。转向舵机3的转轴31 穿过机头1顶部通过一个导向板连接器5与导向板2连接，详细结构结合图3、 图5所示。导向板连接器5由一对弹簧51和转轴紧固件52构成， 一对弹簧51 连接转轴紧固件52和导向板，转轴紧固件52连接转轴31,使导向板2具有平 行于转轴31转动的自由度。导向板2横截面为倒U形结构，机头l的横截面为 也呈U形结构(图中未示出)，两者内外嵌套。调节旋钮4与开设在机头l顶部 的螺孔ll转动配合，穿过机头1顶部的前端支撑导向板2的顶部，调节旋钮4 前端与导向板2之间设有调整块7，并将所述前端制作成弧面，详细结构如图4 所示。乒乓球发球机使用时，出球方向横向角度的调节如图6所示，转轴31的转 动带动导向板连接器5旋转，在一对弹簧51的作用下，导向板2也同样转过一 定角度，出球方向改变，如图中箭头所示。导向板2的左右旋转仅由转向舵机3 带动。纵向出球角度的调整如图7所示，通过落点舵机6带动调节旋钮4，螺杆 4推动导向板2绕导向板连接器5旋转，弹簧51拉伸。如图中虚线导向板所示 的位置，导向板2向下旋转一定的角度，乒乓球94的出球方向也向下调整相同 的角度。当向逆方向旋转调节旋钮4时，通过弹簧51的回位能力带动导向板2 向上旋转。实施例2本实施例的结构是采用手动代替电动调节乒乓球的落点，如图8所示，调 节旋钮4后部延伸形成一个手动手柄41,代替实施例1中落点电机6，其他结 构基本相同。在纵向出球角度的调整中，通过旋转手动手柄41带动调整旋钮4， 螺杆通过调整块推动导向板2绕导向板连接器5旋转，弹簧51拉伸，导向板2 向下旋转一定的角度，乒乓球的出球方向也向下调整相同的角度。当向逆方向 旋转手动手柄41时，通过弹簧51的回位能力带动导向板2向上旋转。实施例3本实施例的结构是将实施例1中用于驱动调节旋钮4的落点舵机6改用为 步进电机来驱动，结构可以参考实施例1的结构示意图。步进电机逐步调整调
节旋钮4转动用于控制兵乓球的落点，工作原理与实施例1的落点舵机相似。上述发球机出球方向控制装置还可以应用于其他球类的发^N几，如网球等， 只需要选摔适当的舵机扭矩即可实现，简单方便。
权利要求1. 一种发球机出球方向控制装置，其特征是包括机头(1)、导向板(2)、用 于调节出球角度的转向舵机(3)和用于调节出球落点远近的调节旋钮(4),所 述转向舵机(3)和调节旋钮(4)安装在机头(1)上；导向板(2)通过导向 板连接器(5)与转向艇机(3)的转轴(31)连接，导向板连接器(5)使导向 板(2)具有平行于转轴(31)转动的自由度；调节旋钮(4)与机头(1)转动 配合，前端支撑导向板(2)的一侧面。
2. 根据权利要求1所述的发球机出球方向控制装置，其特征是还设有一个用 于驱动调节旋钮(4)的落点舵机(6)。
3. 根据权利要求1所述的发球机出球方向控制装置，其特征是还设有一个用 于驱动调节旋钮(4)的步进电机。
4. 根据权利要求1所述的发球机出球方向控制装置，其特征是还设有一个用 于驱动调节旋钮(4)的转动手柄。
5. 根据权利要求1或2或3或4所述的发球机出球方向控制装置，其特征是 导向板连接器(5)由一对弹簧(51)和转轴紧固件(52)构成， 一对弹簧(51) 连接转轴紧固件(52)和导向板，转轴紧固件(52)连接转轴(31)。
6. 根据权利要求5所述的发球机出球方向控制装置，其特征是机头(1)和 导向板(2)横截面均为倒U形结构，导向板(2)设于机头(1)内侧，转向舵 机(3)安装于机头(1)顶部，转轴(31)穿过机头(1)顶部与导向板连接器(5 )连接，
7. 根据权利要求6所述的发球机出球方向控制装置，其特征是调节旋钮(4) 与开设在机头(1)顶部的螺孔(11)转动配合，穿过机头(1 )顶部的前端支 撑导向板(2)的顶部。
8. 根据权利要求7所述的发球机出球方向控制装置，其特征是在调节旋钮 (4)前端与导向板(2)之间设有调整块(7)，并将所述前端制作成弧面。
9. 根据权利要求2所述的发球机出球方向控制装置，其特征是所述落点舵机 (6)安装在机头(1)顶部。
10. 根据权利要求9所述的发球机出球方向控制装置，其特征是所述转向舵 机(3)和落点舵机(6)外侧设有舵机罩壳(8)。
专利摘要本实用新型涉及球类训练机器领域，目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够实现连续角度和落点变化，且反应速度很快的发球机出球方向控制装置。结构上主要包括了机头、导向板、用于调节出球角度的转向舵机和用于调节出球落点远近的调节旋钮几个部分。所述转向舵机和调节旋钮安装在机头上，导向板通过导向板连接器与转向舵机的转轴连接，导向板连接器使导向板具有平行于转轴转动的自由度；调节旋钮与机头转动配合，前端支撑导向板的一个侧面。采用导向板来引导乒乓球的出球方向，通过与导向板连接的转向舵机来调整发球机出球的左右偏转方向，以及与导向板连接调节旋钮来控制乒乓球的前后落点，导向结构简单。
文档编号A63B69/40GK201036683SQ20072004789
公开日2008年3月19日 申请日期2007年1月26日 优先权日2007年1月26日
发明者黎洁玲 申请人:黎洁玲