专利名称:乒乓球发球装置的制作方法
本发明涉及一种乒乓球抛出装置，更具体说，是关于把许多乒乓球以可调的速度和路线循环连续地抛向打球者的一个轻便网和机器人。本发明所叙述的重点在于乒乓球机器人，对于本发明所属领域的技术人员通过下面描述将会在本发明的原理上作出更广泛的应用。
应用如乒乓球、网球和篮球等进行训练或运动，娱乐的把球送给打球者的各种装置在现有的技术中已有叙述。如1937年7月20日授予李特尔(Littell)等人的美国专利第2，087，575描述了抛射诸如轻质乒乓球的装置。李特尔公开的装置包括一个高架的供应装置，典型形式为高架仓斗。带有许多球携带件的输送机把球连续不断地送入仓斗内，携带件机械地固定使球在连续的环路上运动。
一九五0年五月二十三日授予李盟(Lemon)的美国第2，508，461号专利中，描述了一种利用压缩空气抛射乒乓球的装置，就是利用家庭用的真空吸尘器中的压缩空气把球推进管路内并以管路中射路。一个动喂入收集箱用于把球引入管路的底部。李盟的这种装置在球的进口没有控制装置，当许多球引入系统内时，由于球进入的不适当将会导致部分空气压力的损失。
一九七五年十一月四日授予施诺尔(schrier)等人的美国第3，917，265号专利揭示了一种气力球射出机，它包括从收集球的地方输送球和把球装入射出装置以及射出球的气力装置。另外，保持装置内的空气压力也是很关键的。射出装置包括许多相互以固定角度安装的筐，以便在射出球的路线上提供预定数量的变化。在球被推动从而通过桶时，由于球和筐的部分壁之间的不规则接触将会使球旋转，导致一个不可控制的混合旋转。
一九七八年九月二十日授予白林娜(Benliner)的美国第4，116 438号专利描述了一种乒乓球抛出机，有一个机械抛出装置，它包括两个柔性的且互相平行延伸的抛出盘，用于夹住两在盘之间的乒乓球并沿一条轨道抛射出去。由于盘的重复弯曲，因此，盘的材料性能是重要的。球返回到供应盘还是由气力装置完成。一九五七年五月二十八日授予卡可(cook)的美国第2，793，636号专利，以及授予哈威斯塔(Horvath)的美国第3，911，888号专利和授予阿哥斯塔(Augustine)的美国第3，989，245号专利均描述了一种风扇操作装置。
一九七四年二月二十六日授予纽加敦(Newgarden)的美国第3，794，011号专利，它描述了一种相对简单的装置，用于使抛出的球具有各种各样的旋转。纽加敦的专利在本发明中作为参照。
在为达到上述目的所有这些现有装置以及其他技术中，很明显，在这些装置中，没有一种装置能够提供低成本，可靠的且相对简单的乒乓球自动供应装置。气力装置在此是不可靠的。如果所有的功能都有的话，机械操作装置的结构相当复杂。即使机械装置的结构简化后，它仍缺乏为训练或练习提供整个区域抛射的能力。
本发明提供的装置可克服上述现有技术中的缺点，可提供相对低成本、简单构造的机器人，并可为训练或练习提供整个的活动范围。机器人和返回网结合，从而可实现自动回球。装置的构造的特点是，机械简化，低成本和宽的抛射范围。
本发明的一个任务是提供轻便的乒乓球抛射装置，它基本能够模仿人完成时的变化。
本发明的另一个任务是提供乒乓球发现装置，在装置工作时，不会产生乒乓球的过大磨擦的损坏。
本发明的进一步的任务是提供一种能摇控的乒乓球发球装置。
本发明的更进一步的任务是提供一种相对容易装配和容易遥控装配状态的乒乓球发球装置。
本发明的更进一步的任务是提供一种发球装置，它将精确地产生乒乓球的速度，旋转和路线的各种组合，以及调节发球速率，以便允许对特殊发球或回球进行反复练习。
本发明的更进一步的任务是提供一种可柔性操作和运转性能的乒乓球放球装置，它具有相当简单和成本低廉的构造。
本发明的更进一步的任务是提供一种发球装置，它的组成部件可防止球发出时的严重磨损。
本发明的更进一步的任务是提供一种发球装置，它能循环使用球，以便允许使用最少数量的球进行连续练习或训练。
本发明的更进一步的任务是提供一种发球装置，它将通过预定的图形自动变化发球的路线。
本发明的更进一步的任务是提供一种机器人发球装置，在机器人的头部有可控扫视图形。
本发明的更进一步的任务对于熟习本专业的人员借助于下面的描述和相应的附图变得显而易见。
在附图中，图1是本发明的发球装置的一个实施例的主体图示;
图2是图1中装置的侧视图;
图3是沿图2中3-3线的剖视图;
图4是沿图3中4-4线的部视图;
图5是沿图3中5-5线的剖视图;
图6是沿图3中6-6线的剖视图;
图7是沿图2中7-7线的部分剖视图;
图8是沿图2中8-8线的剖视图;
图9是图1中操作控制系统的程序图示;
图10是本发明的网和机器人1工作的正面视图;
图11是图10中所示网和机器人的侧视图;
图12是本发明的发球装置的第二个实施例的主体图;
图13是图12中所示装置的侧视图;
图14是本发明的发球装置的第三个实施例的主体图;
图15是图14中所示装置的侧视图;
图16是沿图13中16-16线的部分剖视图;
图17是沿图15中17-17线的部分剖视图;
图18是沿图15中18-18线的部分剖视图;
图19是沿图18中19-19线的部分剖视图;
图20是图12中应用机器人的网和机器人结合的顶视图;
图21是沿图20中21-21线的网处于折叠位置时的图示;
图22是沿图20中22-22线的部分剖视图。
根据本发明，一般来说，机器人发球装置特别适用于乒乓球的训练。机器人有可绕传统直角坐标系的三个轴调节的头部，其中的一个轴一般在垂直方向。一个简化的扫视系统和头部连接起来，以便改变头部中被发出球的抛出位置。头部的转动改变了给予球的旋转。最好设置一个网把打球者打过的球收集。这里使用简化的构造把球送回头部。
现在参照附图1，标号1表示本发明机器人发球装置的一个实施例。机器人1有外壳2从而构成了头部3，扫视系统4和主体5，从图10和11中可清楚地看出，机器人1和网组件6连接在一起使用，下面作详细描述。
主体5包括一个底座10，底座上有分别由底12和侧壁13，14组成的进口11。
主体5的顶部通常是矩形，有前壁15，侧壁16，17和后壁18。主体15的底部沿部件19延伸。采用任何适当的方法把底座10设计得与部件19匹配。主体5的前壁15有一个沿进口11的底部12的接合处19和主体5的延伸部分19形成的出口20。如上所述，进口11设计成如向后朝向出入口20送入乒乓球。
从图1和图3可清楚地看到，延伸部分19包围了送入机构25。送入机构的作用是抓住乒乓球，如当球到达进口11和出入口12后，由送入机构把球带入机器人1的主体5内。机构25包括驱动齿轮系27的送入马达26。齿轮系27包括由马达26驱动的第一相对小的齿轮28和增大齿轮29。齿轮29上安装有许多爪30。爪30和齿轮29一起旋转并适合接合各种乒乓球，如迫使球朝向机器人1的外壳主体5运动。爪30可设计成各种设计形状，在其他实施例中爪30的数量可改变。
送入马达26和齿轮系27采用任何合适的方法装在主体5内。在图中所示的实施例中，马达26装在壳31上，壳31又装在主体5的壁上。用螺旋紧固件使其固定。马达26是传统的交流电机，它的输出轴与齿轮系27的齿轮29连接。齿轮28和齿轮29中间啮合从而驱动齿轮系使爪30旋转。
外壳2的主体5形成内部输出道33，可从图3、图5和图6中所示的实施例中明显看出，输送道33由许多内壁34，35，36和37组成。壁34-37沿输送道33垂直向下延伸，并且当球入机构25把球向上推进时，许多球和壁之间形成点接触。辅助装置50也安装在主体5上，见图5，在下面将作详细描述。辅助装置50用于把本发明的器人1和网组件6连接。
从图2中可看出，输送道33从进入口20向供应头部3延伸。除沿机器人1扫视部分4的输送道以外，其它一般为垂直的。因此，它将形成一个弯头22以便把主体5和供应头部3连接起来。
如上所述，机器人1的送入机构比现有技术中的要简单，机器人设计成能沿进口11返回球和把球从出入口20送入头部3中。输送道33的尺寸能使球38在进入输送道33时和输送道相对紧密的配合。也就是说，球能在输送道33内自由运动而不产生摩擦。因此这种尺寸的输送道不会产生球的压挤。另外，球以自动的形式送入供应头部3，因此球从输送道30到头部3仅取决于在爪30的作用下输送道33内新球的进入。相应地，打球者仅需要一个球，其它球排列在输送33内，为机器人1提供连续的工作。由爪30使球送入输送道33的速度由送入马达26控制，这个速度可由机器人1的操作者改变。
扫视系统4和供应头部3相互连接工作，从而允许改变以供应头部3抛出球的位置。从图8中可看出，供应头部3在一个旋转轴45上与扫视系统连接。同时安装在旋转轴45上的还有带后缘47的凸缘46。在后缘47上形成许多槽48，它的目的在后面叙述。在旋转轴45上还分别装有一对伸长臂40和41。伸长壁上包括一个止动件42，止动件可选择地啮合槽48内，从而把伸长壁分别固定在预定位置上。如图8所示，头部3和凸缘相互连接在一起，它们均能绕旋转轴45驱动旋转。安装在伸长壁41和42上的是扫视马达43，扫视马达43可操作也连接到凸轮顶杆驱动件44上，驱动件上有凸轮顶杆39。当驱动件44旋转时，凸轮顶杆39适合啮合凸轮臂40和41并且沿臂的边缘移动。
供应头部3扫视的简化结构是本发明的一个重要特征。现参照图8对扫视过程进行说明。当扫视马达43旋转时，便驱动件44旋转，反过来导致凸轮顶杆39和臂的40的边缘啮合。在图8所示的位置，顶杆39和臂40的啮合导致在马达旋转时顶杆39沿直线移动，而头部3没有任何运动。当马达43连续旋转时，凸轮顶杆39啮合杆41的边缘。顶杆39和臂41的啮合产生一个力从而迫使头部3朝向图8中所示箭头方向的右边转动。图8中所示的这种朝向右边的连续旋转直至顶杆39与凸轮杆41在位置52脱离啮合为止。因为图8中所示的头部朝向箭头所指的右方向运动，当凸轮顶杆39在位置53重新啮合臂40时，将在凸缘46和头部3上产生一个力，从而驱动头部3朝向与图8中所示箭头相反的方向移动，因此，头部将到达标号54所示的中线位置，在图8中由凸轮顶杆39的标号表示。很明显，凸轮臂41运动到与凸轮臂40平行时，意味着头部3保持在其中线位置。也就是说，当凸轮臂40和41相互平行时，顶杆39直线移动，而头部3保持在它的中线位置。凸轮臂40运动到的位置和凸轮臂41相类似，仅在向上的方向，参见图8，它将在整个左边位置和整个右边位置之间产生头部3的完整扫视。同样地，凸轮顶40和41可位于任何中间的停止位置，以改变头部3的扫视运动。
和凸缘46相连的还有C形壳60，壳60的尺寸能容纳辅C形凸缘61。反过来凸缘61连接到头部3的外壳上。每个壳60和凸缘61最好至少有一个开口，开口的尺寸能容纳螺旋紧固件62。另外，从图1中可清楚地看出外壳60形成一个槽口63，槽口内容纳螺旋紧固件62并允许头部3绕槽口63内的弧段转动。头部3可能有本身的由未旋紧螺母91变化的“间距”，螺母91安装在紧固件62上，可把头部3调整到所要求的间距位置上，并重新旋紧螺母91。
在图示的实施例中，外壳61装有一个法兰盘70，法兰盘70以滑动摩擦的形式配合在头部组件3的法兰71内，法兰71允许头部绕法兰盘70旋转。最好在法兰盘70内安装一个制动结构72，它包括轴承圈73，球正动件74和偏心装置75，这样可允许头部3相对于本身的旋转位置选择提供球的位置。
在头部3内安装一个供给轮式驱动马达80，它有一个可控的与供给轮82相连的轴81。固定块85沿头部3的底部固定。从图7中可看出，当乒乓球到达头部3时，球和固定块85和供应轮82啮合。轮82有一个外表面86，它最好是相应摩擦材料的某种形式，以便接合球并从头部3内的出口90抛出。也可采用上述的纽加敦(Newgarden)的美国第3，794，011号专利中所述的双轮排列形式。然而，我们仅使用一个固定块和单轮，在纽加敦装置的基础上的改进是仅需要一个驱动轮完成驱动操作。单轮消除了多轮或马达或多丁马达驱动的不同步问题。由头部3绕法兰盘70的旋转使球进入头部同时球带有旋转。因为输送道33是固定的，所说当头部3绕输送道33旋转时，进入头部3的球可能带有旋转从出口90抛出但它取决于头部3旋转的方向。如上所述，球的路线可通过紧固螺母91调节头部3沿槽63的运动进行改变。同样，头部的扫视运动可由凸轮顶杆40和41的运动控制。
送入球的扫视和抛出马达26、43和80的控制分别通过控制装置88来完成。每个马达26，43和80都试图采用传统的交流电机，它们的速度都由控制装置88控制。最好每个马达有单独的控制装置，这样，送入马达26的送入速度，扫视速度和球从出口90抛出的速度可单独控制。由于本发明使用了新的送入系统，因此，送入马达26的速度大约和轮驱动或抛出马达80的速度相同，这样球可连续地送入输出道33内。可清楚看到，控制装置88的位置能遥控机器人1因此，打球者可改变机器人1的工作，以便进行练习或训练。
现参照图10，网组件6包括一个底座100，以底座100向上延伸一个中心支柱101。支柱101连接一个具有许多杆103，104，105，106和107的星形接头102。杆从呈形接头向外伸出。在本发明的实施例中，杆的数量和它相对于星形接头的角度位置可进行改变。杆103-107是可在垂直位置相互折叠，如图10中的箭头方向所示。根据需要，可在杆103和104上设置延长段，分别由标号110和111表示，因此，网组件基本上延伸到乒乓球台板121的端部120的外部。球台是普通的，在此不需作详细叙述。这里可充分注意到，网组件试图绕台球台121的端部20延伸，因此球被网组件拦截并返回到机器人1内。杆103和107带有许多附加件126，这些附加件使杆和网组件装在球台121上。我们发现，普通元宝螺母和螺旋和紧固件很适合这种连接方法。
如上所述，机器人1带有一个辅助装置50。在图5所示的实施例中，辅助装置50包括限定在中心孔55上的法兰56，中心孔55的尺寸能容纳杆105。机器人1和杆105相互用传统方法连接，螺旋紧固件很适用。机器人1可在杆101上滑动，以达到后述的调紧固件89的目的。
普通网130在网组件6的杆上进行加固。网组件6的下部有一个底131，底131与杆103和124连接并保证网部分。在本发明的工作过程中，机器人1的位置要使机器1的进口11位于球台121高度的下面。把机器人1和杆105连接并向下滑动机器人直至网组件的底131延伸到拉紧为止。如图11所示，这样可为底131形成倾斜的侧边和前边，因此球返回到网组件6并直接送入机器人的进口11。
图中所示的实施例也适合其他用途。也就是说，一旦机器人1连接到网组件6，就可开始练习，可把辅助装置126在杆103，107和球台121之间移动，从而使机器人1移动。反过来，杆向上折叠起来时，装置以相对紧凑的形式从球台上取下，放到存放位置。在反向指令下调换很迅速，折叠杆103-107的打开和把辅助装置126重新连接到球台126上，重新确定机器人1的位置以便机器人1工作。
本发明的机器人1的操作非常简单。一旦足够量的球插入或送入到机器人1后，输送道33就会充满，机器人将自动地把球从出口抛出。如上所述，将球从出口90抛出的方法可根据球的送入，扫视和抛出马达的速度从及扫视臂40和41的位置和法兰盘70的旋转位置以及头部相对于槽口63的位置进行改变。所有这些可单独变化或混合变化，从而给打球者高度的活动，机器人完成变化的能力比现有技术中所见到的要高。本发明的简单和高度完成特性使机器人的能力达到了一个顶点，从而在相对低成本的基础上完成变化。
可想象到本发明的机器人可有多种形式。如图12中，主体5有一个延伸的底部19，从而提供一个能帮助把球送入机器人1的延伸进口20。
另外，机器人1的进口11可旋转180°，因此机器人可直接安装在球台121上。这种实施例在图14到图21中示出。一般来说，除下面所述之外，图14所示的机器人和在这里命名的机器人150是相类似的。同样的标号们表示同样的部分。如上所述机器人150最基本的变化是机人器人的开口11相对于头部3旋转180°。一个支撑140包括靠紧球台121的端部的侧边141和靠紧球台121上表面的顶部支撑边142。还包括具有许多安装孔144的台143。孔144试图容纳许多支撑件145，从图22可清楚看到。支撑145有三部分，其中一部分和球台121的上表面接合，另二部分和球台121的底面接合，如果需要的化，可采用其他排列方式。
如图16所示，一个单独弹簧135用来使块85偏离。复式弹簧用在图7中所示的本发明的实施例中，在上述的其中一种情况下使用弹簧可使块85自行调节。
由于开口11的重新安排，一个简化的网结构152可能和机器人150一起使用。一个星形组件153沿支撑154连接到机器人150上。一个塑料或类似材料的槽154连接到星形组件153上并可沿中心连接件155分开。星形组件153有一对杆156和157用来支撑网158。在机器人1的实施例中，图21中的虚线位置表示杆和槽杆折叠后的情况，用于机器人的存放。还可发现机器人150的成本比前述的实例要低，因为网结构被简化了。槽154可以低成本制造，底座的删除大幅度地降低了成本。
然而，就是机器人本身来说，用基本上类似的方法操作。
在从属权利要求
内的各种变化对本技术领域：
的技术人员通过上面的描述和相应的附图变得显而易见。如，把机器人1的各部分分开购买，然后在组合起来，这样可降低它的成本。如图中所示，机器人1的设计和完美的外观在本发明的其他实施中可能进行变化。所述的单独抛出马达可优先选用，如果需要的话也可采用复式马达。如果需要降低的话，一个或多个调节特征可删除。这些变化仅在图中示出。
权利要求
1.一种自动发球装置，其特征在于包括一个具有球输送道的外壳，上述外壳在其一端装有一个头部结构，而在另一端有一个球的进口，进口与输送道相连通；把球送入输送道的装置和上述外壳上的球进口可操作地连接在一起，送入装置克服球的重力使球向上运动，送入装置把进入输送道的球送入上述的头部结构；把球从头部内的出口抛出的装置；相对于上述外壳旋转的上述头部的装置和头部及外壳可操作地连接在一起，调节从头部中抛出球高度的装置连接在上述头部和上述外壳之间；可调节上述头部在弧形内往复运动的装置，该装置可操作地连接在上述头部和上述外壳之间。
2.根据权利1装置，其特征在于上述的旋转装置包括用于在头部旋转时限定许多不同位置的止动装置。
3.根据权利要求
2的装置，其特征在于止动装置包括一个制动结构。
4.根据权利要求
2的装置，其特征在于可调节上述头部运动的装置包括一个凸轮顶杆和限定头部运动许多极限的凸轮装置。
5.根据权利要求
4的装置，其特征在于还包括一个网，网上包括具有许多向外延伸杆的中心部分，网延伸在杆之间，上述网和发球装置安装在一起。
6.根据权利要求
5的装置，其特征在于发球装置位于上述网的底部，使网沿其底部形成倾斜边，从而把球送入上述发球装置内。
7.根据权利要求
6的装置，其特征在于上述抛出装置包括一个可旋转地安装在外壳上的轮，驱动该轮的装置和一个在球从头部抛出之前支撑球的摩擦块。
8.根据权利要求
7的装置，其特征在于上述摩擦块是弹性偏压以补偿摩擦块的磨损。
9.在自动发球装置中，上述的发球装置具有头部和外壳，其改进的特征在于包括允许头部的扫视装置，该装置可操作地连接在头部和外壳之间，上述扫视装置包括可转动地安装在上部外壳上且与头部连接的结构，一对凸轮臂安装在上述结构的转动头部上，一个马达可操作地安装在上述外壳上，凸轮装置由该马达驱动从而和上述凸轮臂啮合。
10.根据权利要求
9的改进，其特征在于上述成对的凸轮臂可移动地安装在上述结构上，从而限定上述凸轮装置的许多位置。
11.在一个机器人发球装置中，其改进的特征在于包括一个网，上述网包括许多向外延伸杆的中心部分，网延伸在上述杆之间，机器人发球装置安装在网上并位于网的底部，因此，允许上述的底部把球送入机器人内。
12.根据权利要求
11的改进，其特征在于网的底部是可分开的槽装置，允许上述的杆折叠起来。
13.根据权利要求
12的改进，其特征在于还包括把上述机器上安装到球台上的装置。
14.根据权利要求
13，其特征在于上述的安装装置包括许多固定在上述机器人和上述球台的相应上和下表面之间的杆，杆与球台上表面接合的长度基本上要小于与球台下表面接合的长度，以便由机器人的重量把上述杆和上述球台锁定。
15.根据权利要求
14的装置，其特征在于上述机器人包括具有输送道的外壳，上述的外壳在其一端装有头部而另一端有球的进口，进口与输送道接通;把球送入输送道的装置和上述外壳上的进口可操作地连接在一起;送入装置克服球的重力使球向上运动;送入装置把进入输送道的球送入上述的头部结构;把球从头部内的出口抛出的装置;相对于上述的外壳施转的上述头部的装置和头部及外壳可操作地连接在一起;调节从头部中抛出球高度的装置连接在上述头部和上述外壳之间;可调节上述头部往复移动的装置可操作地连接在上述头部和上述外壳之间。
16.根据权利要求
的改进，其特征在于还包括可操作遥控上述机器人位置的控制装置并可操作地连接。
17.一种发球机器人，其特征在于包括一个具有球输送道的外壳，在外壳的一端部装有进口，供应头部装在另一端部，上述供应头部相对于上述外壳可旋转地固定;用于把球从头部抛出的装置，上述抛出装置包括可旋转地安装在上述外壳上的轮;用于驱动轮的装置，和一个在球被抛出前支撑球的摩擦块。
18.在自动发球装置中，上述的发球装置包括一个头部和一个外壳，其改进的特征在于还包括可操作地连接在头部和外壳之间的头部允许扫视的装置，所述扫视装置包括可转动地安装在上述外壳上可操作地连接到上述头部上的结构，一对凸轮臂安装在该结构的可转动上，一个马达可操作地安装在上述外壳上，并驱动凸轮装置以便和凸轮臂啮合。
专利摘要
一种轻便的自动乒乓球发球装置包括一个机器人1和拦截球的网。机器人1包括可相对于主体5沿许多轴转动安装的供应头部3。在头部3和机器人的底座10之间有一条可操作的输送道，头部3从输送道得到球。一个可折叠的网用于收集打球者打回的球。机器人1装在网内并相互联工作；以便把回球自动地送入头部3。机器人1由三个马达操纵，每个马达均单独控制从而为打球者提供连续的球，以进行训练或练习。机器人的结构提供了各种各样的球输送技术，在工作过程中，所有这些技术控制简单。
文档编号A63B47/02GK86101172SQ86101172
公开日1986年10月1日 申请日期1986年2月22日
发明者加里·盖切尔, 约瑟夫·E·纽加登, 弋登·E·林恩 申请人:加里·盖切尔, 约瑟夫·E·纽加登, 弋登·E·林恩导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan