一种多自由度乒乓球自动发射装置的制作方法

本发明涉及一种乒乓球发球装置，特别是一种多自由度乒乓球自动发射装置。

背景技术：

目前，在乒乓球运动员的日常训练过程中，经常需要陪练人员从不同的角度并采用不同的力度进行发球，以训练乒乓球运动员的反应能力，从而提高乒乓球运动员的击球能力，但是陪练人员在陪练的过程中，为完成一次发球，需要从乒乓球筐中取一次球，然后用球拍击打一次球，而每次训练课，陪练人员需要发球数百次到数千次，因此陪练人员的劳动强度大，若长期从事陪练工作，对陪练人员的腰部和手腕部位的损伤较大，此外，现有的陪练人员的发球方式也决定了每次发球需要占用较长的时间，因而发球速度慢，发球频率低，不能完全满足乒乓球运动员训练的需要。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是：提供一种结构简单、自动化程度高的多自由度乒乓球自动发射装置。

为了解决上述问题，本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，包括底座，所述底座的左右两侧均固定有一块侧板，所述侧板之间设有一块水平滑板，所述水平滑板的左右两侧均设有一条滑轨，所述侧板的内侧面上设有滑槽，所述滑轨套接于滑槽内并与滑槽相匹配，所述底座的前部固定有一个横向电机，所述横向电机上设有横向主轴，所述横向主轴上固定有一根横向丝杠，所述底座的后部固定有一块丝杠支撑板，所述横向丝杠的末端插入于丝杠支撑板中，所述水平滑板上固定有一个横向螺母，所述横向螺母套接于横向丝杠上，所述水平滑板上还固定有一个竖直滑杆和一个竖直电机，所述竖直电机上设有竖直主轴，所述竖直主轴上固定有一根竖直丝杠，所述竖直滑杆和竖直丝杠的上方设有一块顶板，所述竖直滑杆的顶端固定于顶板上，所述竖直丝杠的顶端插入于顶板中，所述竖直丝杠与竖直滑杆相平行，所述竖直丝杠和竖直滑杆的一侧设有一个用于发射乒乓球的发射筒，所述发射筒上设有一个竖直滑块和一个竖直螺母，所述竖直螺母套接于竖直丝杠上，所述竖直滑块套接于竖直滑杆上，所述发射筒的后部固定有一块发射电机固定板，所述发射电机固定板上设有一个发射电机，所述发射电机上设有发球主轴，所述发球主轴上固定有一根曲柄，所述曲柄的顶端铰接有一根连杆，所述发射筒内设有一个弹块，所述弹块为圆柱形，所述弹块的后端固定有一根活塞杆，所述活塞杆从发射筒的后端伸出于发射筒之外，所述连杆与活塞杆相铰接，所述发射筒的前端设有开口，所述发射筒的内径大于乒乓球的直径，所述发射筒的顶面上设有落球孔，所述落球孔的上方设有伸缩软管，所述伸缩软管的上方设有球仓，所述伸缩软管的顶端与球仓的底端相连接，伸缩软管的底端与落球孔相连接，所述落球孔的直径以及伸缩软管的内径均大于乒乓球的直径，所述球仓、伸缩软管和发射筒相连通，所述球仓上设有悬挂机构，所述弹块的后端面的顶端固定有一块挡球板，所述挡球板的顶面为弧面，所述挡球板的长度大于落球孔的中心处与发射筒的前端面之间的距离，所述落球孔正下方的发射筒的内壁的上设有一个u形孔，所述u形孔内设有一个能沿u形孔上下移动的挡球块，所述挡球块包括前楔形块、后楔形块和连接板，所述前楔形块的顶面自前向后逐渐向上倾斜，所述后楔形块的顶面自前向后逐渐向下倾斜，所述u形孔的下方设有两个螺纹孔，每个螺纹孔内均设有一个调节螺栓，所述调节螺栓与螺纹孔之间为螺纹连接，所述调节螺栓的顶部连接有支撑弹簧，所述支撑弹簧的顶端与连接板相连，所述前楔形块与后楔形块之间的间距大于乒乓球的直径，还包括一个控制横向电机、竖直电机和发射电机运转的电控箱，所述电控箱通过电源线和信号线与横向电机、竖直电机和发射电机相连。

进一步，为了能将横向电机与横向丝杠以及竖直电机和竖直丝杠牢靠的固定在一起，本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，所述横向电机与横向丝杠之间通过联轴器相连，所述竖直电机与竖直丝杠之间也通过联轴器相连。

进一步，为了保证横向丝杠和竖直丝杠顺畅的转动，本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，所述横向丝杠与丝杠支撑板之间设有转动轴承，所述竖直丝杠与顶板之间也设有转动轴承。

进一步，为了提高弹块的弹性，本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，所述弹块的前端面上贴附有一层胶皮。

进一步，为了便于悬挂球仓，本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，所述悬挂机构包括固定于球仓上的两个挂环，每个挂环上连接有一根挂绳，每根挂绳的顶端均固定连接有一个挂钩。

进一步，为了更好的使乒乓球落入到发射筒中，并将乒乓球弹射出去，本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，所述发射筒的内径为45-46mm，所述落球孔的直径为45-50mm，所述伸缩软管的内径为45-50mm，所述弹块的直径为45mm。

进一步，为了便于旋转调节螺栓，本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，所述调节螺栓为元宝螺栓。

进一步，为了提高发射筒的移动精度，本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，所述横向电机和竖直电机均为伺服电机。

本发明取得的有益效果是：(1)结构简单；(2)发球之前，首先在球仓内放置大量的乒乓球，然后利用悬挂机构上的挂钩将球仓悬挂于乒乓球桌的上方，然后底座放置于乒乓球桌上，这样一来，整个装置就被安装完毕，安装完毕之后，球仓内的乒乓球在自身重力的作用下，就会从球仓的底部进入到伸缩软管中，并沿伸缩软管的内壁向下滚动，直至最下端的乒乓球通过落球孔进入到发射筒中，同时，伸缩软管中自上而下依次排列有若干个乒乓球，最下端的乒乓球进入发射筒之后，由于落球孔下方的发射筒的内壁上设有挡球块，挡球块的前端设有前楔形块，后端设有后楔形块，前楔形块和后楔形块之间通过连接板相连，前楔形块与后楔形块之间的距离大于乒乓球的直径，在支撑弹簧的支撑下，前楔形块和后楔形块伸出至u形孔的上方，因而能防止最下端的乒乓球向前或向后移动，完成对最下端的乒乓球的定位，上述步骤完成后，按下开关按钮，启动横向电机、竖直电机和发射电机，横向电机启动之后，横向主轴开始转动，横向主轴在转动的同时，则会带动横向丝杠转动，由于横向丝杠插入于横向螺母中，因而会驱动水平滑板沿侧板前后移动，水平滑板在移动的同时，竖直电机则会通过竖直主轴带动竖直丝杠转动，而竖直丝杠在转动的同时，则会通过竖直螺母驱动发射筒上下移动，因此，通过横向电机和竖直电机的驱动，发射筒的位置在横向和高度方向上可以任意调整，发射筒的位置在调整的同时，由于发射电机也被启动，因而发射主轴就会不断的转动，而发射主轴在转动同时，则会带动曲柄转动，曲柄在转动的同时，则会带动连杆摆动，而连杆在摆动的过程中，又会带动活塞杆和弹块沿弹射筒的长度方向前后移动，当弹块沿弹射筒的长度方向向前移动的时候，随着弹块与后楔形块相接触，弹块就会驱动后楔形块、连接板和前楔形块克服支撑弹簧的弹力沿u形孔向下移动，直至后楔形块和前楔形块完全被压入到u形孔内，弹块在压动后楔形块和前楔形块下移的同时，还会沿发射筒继续向前移动，直至与最下端的乒乓球接触并将该乒乓球从发射筒前端的开口处弹射出去，从而完成一次乒乓球的发球，第一次发球完成之后，连杆就会带动活塞杆和弹块沿弹射筒的长度方向向后移动，弹块在向后移动的过程中，又会与前楔形块相接触，并将前楔形块、连接块和后楔形块完全压入u形孔中，当弹块移动至最后端的时候，弹块会再次与前楔形块和后楔形块相分离，分离之后，前楔形块和后楔形块又会在支撑弹簧的弹力作用下伸至u形孔的上方，与此同时，伸缩软管中又会有一个乒乓球通过落球孔落入到发射筒中，且该乒乓球又会被前楔形块和后楔形块定位，同时伸缩软管中的所有乒乓球均会下移一个位置，伸缩软管的最顶端又会从球仓中滚入一个乒乓球，之后，发射电机又会再次通过曲柄和连杆驱动活塞杆和弹块沿弹射筒的长度方向前移，并将发射筒中的乒乓球再次弹射出去，完成第二次发球，如此循环往复，就会完成多次乒乓球的发球，由于每次发射乒乓球的时候，弹射筒在横向电机和竖直电机的驱动下，其位置均不相同，因而每次发射出去的乒乓球，其在乒乓球桌上的落点也均不相同，因而有利于更好的对乒乓球运动员进行训练，当球仓中所有乒乓球均被发射出去之后，再次在球仓中放置大量的乒乓球后，按照上述步骤，再次启动整个装置即可，与现有的陪练人员从球筐中取球，然后用球拍发球的方式相比，本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，能实现乒乓球的自动供给和自动发射，且发射乒乓球的时候，发射筒的位置一直处于变化之中，每次发出的乒乓球，其落点均不相同，因而能有效的提高乒乓球运动员的反应能力，另外，本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，自动化程度高，发球速度快，因而能有效的提高乒乓球运动员的反应速度，因此，本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，训练效果好，能在一定范围内对陪练人员进行替代；(3)弹块的后端面的顶端固定有一块挡球板，当弹块弹射发射筒中的乒乓球的时候，挡球板会将落球孔挡住，避免伸缩软管中的乒乓球落入发射筒中，进而避免弹块和活塞杆因乒乓球的阻挡而无法复位，待到弹块复位后，挡球板也会随弹块的复位而移动，并与落球孔相分离，此时伸缩软管内的乒乓球可以自由滚入到发射筒中；(4)横向丝杠与丝杠支撑板之间设有转动轴承，竖直丝杠与顶板之间也设有转动轴承，因而能保证横向丝杠和竖直丝杠顺畅的转动；(5)横向电机与横向丝杠之间通过联轴器相连，竖直电机与竖直丝杠之间也通过联轴器相连，因而能将横向电机与横向丝杠以及竖直电机和竖直丝杠牢靠的固定在一起；(6)弹块的前端面上贴附有一层胶皮，能提高弹块的弹性，进一步提高发球的力度和速度；(7)调节螺栓为元宝螺栓，便于旋转调节螺栓，从而对调节螺栓的高度和支撑弹簧的高度进行调节，最终完成前楔形块和后楔形块高度的调节；(8)前楔形块的顶面自前向后逐渐向上倾斜，后楔形块的顶面自前向后逐渐向下倾斜，因而便于弹块将前楔形块和后楔形块压入u形孔中，同时减小前楔形块和后楔形块对弹块的阻力；(9)横向电机和竖直电机均为伺服电机，因而能进一步提高弹射筒的移动精度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的a向视图。

图3是图1中的b向视图。

图4是图1中的c向视图。

图5是图1中a处的放大图。

图6是发射筒、挡球块、调节螺栓和支撑弹簧的分解图。

图7是图5中e-e面的剖视图。

图中：1、挂钩，2、挂绳，3、挂环，4、球仓，5、发射筒，6、伸缩软管，7、顶板，8、竖直丝杠，9、转动轴承，10、连杆，11、曲柄，12、发射电机，13、发射主轴，14、发射电机固定板，15、活塞杆，16、联轴器，17、底座，18、侧板，19、滑轨，20、水平滑板，21、竖直电机，22、竖直滑杆，23、横向电机，24、横向主轴，25、横向螺母，26、横向丝杠，27、丝杠支撑板，28、竖直螺母，29、滑槽，30、竖直滑块，31、挡球板，32、支撑弹簧，33、前楔形块，34、连接块，35、后楔形块，36、弹块，37、调节螺栓，38、u形孔，39、螺纹孔，40、落球孔。

具体实施方式

如图1-图7所示，本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，包括底座17，所述底座17的左右两侧均固定有一块侧板18，所述侧板18之间设有一块水平滑板20，所述水平滑板20的左右两侧均设有一条滑轨19，所述侧板18的内侧面上设有滑槽29，所述滑轨19套接于滑槽29内并与滑槽29相匹配，所述底座17的前部固定有一个横向电机23，所述横向电机23上设有横向主轴24，所述横向主轴24上固定有一根横向丝杠26，所述底座17的后部固定有一块丝杠支撑板27，所述横向丝杠26的末端插入于丝杠支撑板27中，所述水平滑板20上固定有一个横向螺母25，所述横向螺母25套接于横向丝杠26上，所述水平滑板20上还固定有一个竖直滑杆22和一个竖直电机21，所述竖直电机21上设有竖直主轴，所述竖直主轴上固定有一根竖直丝杠8，所述竖直滑杆22和竖直丝杠8的上方设有一块顶板7，所述竖直滑杆22的顶端固定于顶板7上，所述竖直丝杠8的顶端插入于顶板7中，所述竖直丝杠8与竖直滑杆22相平行，所述竖直丝杠8和竖直滑杆22的一侧设有一个用于发射乒乓球的发射筒5，所述发射筒5上设有一个竖直滑块30和一个竖直螺母28，所述竖直螺母28套接于竖直丝杠8上，所述竖直滑块30套接于竖直滑杆22上，所述发射筒5的后部固定有一块发射电机固定板14，所述发射电机固定板14上设有一个发射电机12，所述发射电机12上设有发球主轴13，所述发球主轴13上固定有一根曲柄11，所述曲柄11的顶端铰接有一根连杆10，所述发射筒5内设有一个弹块36，所述弹块36为圆柱形，所述弹块36的后端固定有一根活塞杆15，所述活塞杆15从发射筒5的后端伸出于发射筒5之外，所述连杆10与活塞杆15相铰接，所述发射筒5的前端设有开口，所述发射筒5的内径大于乒乓球的直径，所述发射筒5的顶面上设有落球孔40，所述落球孔40的上方设有伸缩软管6，所述伸缩软管6的上方设有球仓4，所述伸缩软管6的顶端与球仓4的底端相连接，伸缩软管6的底端与落球孔40相连接，所述落球孔40的直径以及伸缩软管6的内径均大于乒乓球的直径，所述球仓4、伸缩软管6和发射筒5相连通，所述球仓4上设有悬挂机构，所述弹块36的后端面的顶端固定有一块挡球板31，所述挡球板31的顶面为弧面，所述挡球板31的长度大于落球孔40的中心处与发射筒5的前端面之间的距离，所述落球孔40正下方的发射筒5的内壁的上设有一个u形孔38，所述u形孔38内设有一个能沿u形孔38上下移动的挡球块，所述挡球块包括前楔形块33、后楔形块35和连接板34，所述前楔形块33的顶面自前向后逐渐向上倾斜，所述后楔形块35的顶面自前向后逐渐向下倾斜，所述u形孔38的下方设有两个螺纹孔39，每个螺纹孔39内均设有一个调节螺栓37，所述调节螺栓37与螺纹孔39之间为螺纹连接，所述调节螺栓37的顶部连接有支撑弹簧32，所述支撑弹簧32的顶端与连接板34相连，所述前楔形块33与后楔形块35之间的间距大于乒乓球的直径，还包括一个控制横向电机23、竖直电机21和发射电机12运转的电控箱，所述电控箱通过电源线和信号线与横向电机23、竖直电机21和发射电机12相连；所述横向电机23与横向丝杠26之间通过联轴器16相连，所述竖直电机21与竖直丝杠9之间也通过联轴器16相连；所述横向丝杠26与丝杠支撑板27之间设有转动轴承9，所述竖直丝杠9与顶板7之间也设有转动轴承9；所述弹块36的前端面上贴附有一层胶皮；所述悬挂机构包括固定于球仓4上的两个挂环3，每个挂环3上连接有一根挂绳2，每根挂绳2的顶端均固定连接有一个挂钩1；所述发射筒5的内径为45-46mm，所述落球孔37的直径为45-50mm，所述伸缩软管6的内径为45-50mm，所述弹块36的直径为45mm；所述调节螺栓37为元宝螺栓；所述横向电机23和竖直电机21均为伺服电机。

本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，结构简单，发球之前，首先在球仓4内放置大量的乒乓球，然后利用悬挂机构上的挂钩1将球仓4悬挂于乒乓球桌的上方，然后将底座17放置于乒乓球桌上，这样一来，整个装置就被安装完毕，安装完毕之后，球仓4内的乒乓球在自身重力的作用下，就会从球仓4的底部进入到伸缩软管6中，并沿伸缩软管6的内壁向下滚动，直至最下端的乒乓球通过落球孔40进入到发射筒5中，同时，伸缩软管6中自上而下依次排列有若干个乒乓球，最下端的乒乓球进入发射筒5之后，由于落球孔40下方的发射筒5的内壁上设有挡球块，挡球块的前端设有前楔形块33，后端设有后楔形块35，前楔形块33和后楔形块35之间通过连接板34相连，前楔形块33与后楔形块35之间的距离大于乒乓球的直径，在支撑弹簧32的支撑下，前楔形块33和后楔形块35伸出至u形孔38的上方，因而能防止最下端的乒乓球向前或向后移动，完成对最下端的乒乓球的定位，上述步骤完成后，按下开关按钮，启动横向电机23、竖直电机21和发射电机12，横向电机23启动之后，横向主轴24开始转动，横向主轴24在转动的同时，则会带动横向丝杠26转动，由于横向丝杠26插入于横向螺母25中，因而会驱动水平滑板20沿侧板18前后移动，水平滑板20在移动的同时，竖直电机21则会通过竖直主轴带动竖直丝杠8转动，而竖直丝杠8在转动的同时，则会通过竖直螺母28驱动发射筒5上下移动，因此，通过横向电机23和竖直电机21的驱动，发射筒5的位置在横向和高度方向上可以任意调整，发射筒5的位置在调整的同时，由于发射电机12也被启动，因而发射主轴13就会不断的转动，而发射主轴13在转动同时，则会带动曲柄11转动，曲柄11在转动的同时，则会带动连杆10摆动，而连杆10在摆动的过程中，又会带动活塞杆15和弹块36沿弹射筒5的长度方向前后移动，当弹块36沿弹射筒5的长度方向向前移动的时候，随着弹块36与后楔形块35相接触，弹块36就会驱动后楔形块35、连接板34和前楔形块33克服支撑弹簧32的弹力沿u形孔28向下移动，直至后楔形块35和前楔形块33完全被压入到u形孔38内，弹块36在压动后楔形块35和前楔形块33下移的同时，还会沿发射筒5继续向前移动，直至与最下端的乒乓球接触并将该乒乓球从发射筒5前端的开口处弹射出去，从而完成一次乒乓球的发球，第一次发球完成之后，连杆10就会带动活塞杆15和弹块36沿弹射筒5的长度方向向后移动，弹块36在向后移动的过程中，又会与前楔形块33相接触，并将前楔形块33、连接块34和后楔形块35完全压入u形孔38中，当弹块36移动至最后端的时候，弹块36会再次与前楔形块33和后楔形块相分离，分离之后，前楔形块和后楔形块35又会在支撑弹簧32的弹力作用下伸至u形孔38的上方，与此同时，伸缩软管6中又会有一个乒乓球通过落球孔40落入到发射筒5中，且该乒乓球又会被前楔形块33和后楔形块35定位，同时伸缩软管6中的所有乒乓球均会下移一个位置，伸缩软管6的最顶端又会从球仓4中滚入一个乒乓球，之后，发射电机12又会再次通过曲柄11和连杆10驱动活塞杆15和弹块36沿弹射筒5的长度方向前移，并将发射筒5中的乒乓球再次弹射出去，完成第二次发球，如此循环往复，就会完成多次乒乓球的发球，由于每次发射乒乓球的时候，弹射筒5在横向电机23和竖直电机21的驱动下，其位置均不相同，因而每次发射出去的乒乓球，其在乒乓球桌上的落点也均不相同，因而有利于更好的对乒乓球运动员进行训练，当球仓4中所有乒乓球均被发射出去之后，再次在球仓4中放置大量的乒乓球后，按照上述步骤，再次启动整个装置即可，与现有的陪练人员从球筐中取球，然后用球拍发球的方式相比，本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，能实现乒乓球的自动供给和自动发射，且发射乒乓球的时候，发射筒5的位置一直处于变化之中，每次发出的乒乓球，其落点均不相同，因而能有效的提高乒乓球运动员的反应能力，另外，本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，自动化程度高，发球速度快，因而能有效的提高乒乓球运动员的反应速度，因此，本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，训练效果好，能在一定范围内对陪练人员进行替代。

本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，弹块36的后端面的顶端固定有一块挡球板31，当弹块36弹射发射筒5中的乒乓球的时候，挡球板31会将落球孔40挡住，避免伸缩软管6中的乒乓球落入发射筒5中，进而避免弹块36和活塞杆15因乒乓球的阻挡而无法复位，待到弹块36复位后，挡球板31也会随弹块36的复位而移动，并与落球孔40相分离，此时伸缩软管6内的乒乓球可以自由滚入到发射筒5中。

本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，横向丝杠26与丝杠支撑板27之间设有转动轴承9，竖直丝杠8与顶板7之间也设有转动轴承9，因而能保证横向丝杠26和竖直丝杠8顺畅的转动。

本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，横向电机23与横向丝杠26之间通过联轴器16相连，竖直电机21与竖直丝杠8之间也通过联轴器16相连，因而能将横向电机23与横向丝杠26以及竖直电机21和竖直丝杠8牢靠的固定在一起。

本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，弹块36的前端面上贴附有一层胶皮，能提高弹块36的弹性，进一步提高发球的力度和速度。

本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，调节螺栓37为元宝螺栓，便于旋转调节螺栓37，从而对调节螺栓37的高度和支撑弹簧32的高度进行调节，最终完成前楔形块33和后楔形块35高度的调节。

本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，前楔形块33的顶面自前向后逐渐向上倾斜，后楔形块35的顶面自前向后逐渐向下倾斜，因而便于弹块36将前楔形块33和后楔形35块压入u形孔38中，同时减小前楔形块33和后楔形块35对弹块36的阻力。

本发明的多自由度乒乓球自动发射装置，横向电机23和竖直电机21均为伺服电机，因而能进一步提高弹射筒5的移动精度。