CN102743852A - 一种乒乓球发送机冲击装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乒乓球发送机冲击装置，包括电气控制部分和冲击装置，冲击装置包括轭铁、固设于轭铁两端的发送导管和后端盖、固设于轭铁内的电磁线圈；发送导管、后端盖与电磁线圈所包围形成的容腔内设有冲击衔铁；后端盖上固定设有永磁铁，冲击衔铁上固设有撞击头组件；所述电磁线圈具有至少2个绕组，且绕组的方向相同而电磁驱动力不同；所述永磁铁的最大磁场强度，与所述电磁线圈所能够产生的最大磁场强度相等。本发明不使用回位弹簧，冲击、复位安全可靠，并利用电磁驱力和永磁助力叠加，使得冲击衔铁的输出动能与冲量大幅度提高，结构简单，相对体积小，且至少能够对乒乓球输出3种大小不同的冲量，能够较好地模拟实际发球力大小的变化。

Description

一种乒乓球发送机冲击装置

技术领域

本发明涉及一种乒乓球发送机冲击装置，属于体育训练的设备。

背景技术

目前，在体育训练场馆中一般都配备有乒乓球发送机以供球员练习。现有的乒乓球发送机冲击装置一般都是以电动机旋转经复杂的机构变为不同角度发送乒乓球，其结构复杂，造价高。

针对上述问题，中国实用新型专利CN201668939U公开了一种乒乓球电磁发送机冲击装置，其外壳上设有衔铁盖，外壳内腔装入电磁线圈，线圈内装入衔铁，衔铁推杆固连在衔铁上，回位弹簧套在衔铁推杆上，再将设有中心孔的电磁铁极靴装入电磁铁外壳内，发送导管连接在电磁铁外壳上，衔铁推杆前端装有聚氨酯撞击头，乒乓球从发送导管上设有的乒乓球入口注入。工作时，给电磁线圈送入经调整后的脉冲电压，线圈得电产生磁场而吸合衔铁，推动衔铁推杆和撞击头向前冲击，将乒乓球射出；接着调整使得脉冲电压为零，线圈失电、磁场消失，衔铁在回位弹簧给作用下返回原位。下一个脉冲电压过来时再进行发射，这样即可周而复始按指令循环工作。

然而，实际应用中发现，上述乒乓球电磁发送机冲击装置存在如下问题：(1) 由于衔铁推杆上套设有回位弹簧，在线圈得电产生磁场推动衔铁推杆和撞击头向前冲击时，回位弹簧的回复力为阻力，且由于弹簧回复力与其被压缩量成正比，所以推动衔铁推杆的力随着推杆向前运动而越来越小，导致其向前运动的加速度越来越小，这显然与实际需求相悖；(2) 由于回位弹簧的存在，衔铁推杆和回位弹簧之间会存在摩擦力，因而该设备不仅会因摩擦而导致力损失，而且设备容易出现摩擦卡滞而不能复位，造成设备故障从而无法继续工作；(3)冲击衔铁所受的驱动力，只是电磁线圈的电磁驱力，因而冲击起始阶段的加速度小，造成冲击时的冲量相对较小，这势必造成须要加大电磁线圈的尺寸规格，造成整个装置体积趋于庞大；(4) 撞击头对乒乓球的冲击力是固定的，不能较好地模拟实际发球力大小的变化。

以上缺陷，造成上述电磁式乒乓球发送机冲击装置难以推广应用。

综上所述，开发一种不使用回位弹簧，相对体积小，结构简单，能够较好地模拟实际发球力大小的变化，且冲击、复位安全可靠的乒乓球发送机冲击装置，具有积极的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供相对体积小，结构简单，能够较好模拟实际发球力大小的变化，且冲击、复位安全可靠的乒乓球发送机冲击装置。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种乒乓球发送机冲击装置，包括电气控制部分和冲击装置，所述冲击装置包括轭铁、固设于轭铁两端的发送导管和后端盖、固设于轭铁内的电磁线圈；所述发送导管、后端盖与电磁线圈所包围形成的容腔内设有冲击衔铁；所述后端盖上固定设有永磁铁，所述冲击衔铁上固设有撞击头组件。

进一步的技术方案，所述电磁线圈具有至少2个绕组，且绕组的方向相同而电磁驱动力不同。

优选的，所述永磁铁的最大磁场强度与所述电磁线圈所能够产生的最大磁场强度相等。

对所述电磁线圈内交替通入正向电流和反向电流。正向电流的电磁场，对所述冲击衔铁施加向前的电磁驱力，并使所述冲击衔铁磁化后，其后端的极性与永磁铁前端的极性相同，形成斥力。因此，当正向电流励磁时，冲击衔铁除了受到电磁线圈产生的电磁驱力外，还受到永磁铁的排斥力。在这2个力的合力的作用下，冲击衔铁加速向前运动，固设于其前端的撞击头组件的头部，撞击乒乓球，使乒乓球沿着发送导管快速运动，实现乒乓球的发射。反向电流的电磁场，对所述冲击衔铁施加向后的电磁驱力，并使所述冲击衔铁后端的极性与永磁铁前端的极性相反，形成吸力，从而驱动冲击衔铁向后运动实现复位。

本发明的工作过程和受力分析如下所述：

在非运行状态时，电磁线圈不通电，冲击衔铁不呈现磁性，冲击衔铁被永磁铁吸附在最后端位置。

设永磁铁前端为S极，后端为N极；当电控系统对电磁线圈通以正向励磁电流时，设定冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力方向向前，冲击衔铁被磁化为后端为S极，前端为N极；此时，冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力F_电磁和永磁铁的排斥力F_永磁，在上述2种力的共同作用下，冲击衔铁将带动撞击头组件以较大的加速度向前运动产生冲击力，以整体动能转化为对乒乓球的冲量，完成乒乓球的发射。

撞击头组件头部与乒乓球相接触的一瞬间，乒乓球所受到的冲击力为：

F_冲击=F_电磁+F_永磁+F_动能

注意，此时F_永磁已经减弱，主要转化为F_动能。

当电控系统对电磁线圈通以反向励磁电流时，冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力方向向后，冲击衔铁被磁化为后端为N极，前端为S极。此时，冲击衔铁受到电磁线圈所施加的向后电磁驱动力F_电磁和永磁铁的吸引力F_永磁，在上述两种力的共同作用下，冲击衔铁加速向后运动，运动停止后，切断励磁电流，冲击衔铁被永磁铁吸附在行程最后端。此后，自动送球装置（不在本发明范围内）将下一只乒乓球送入发送导管，以准备下一次发球。

进一步的技术方案，所述电磁线圈具有至少2个方向相同但电磁驱动力不同的绕组，因而可以得到至少3种大小不同的电磁驱动力。例如绕组A单独通电产生第1级电磁驱动力，绕组B单独通电产生第2级电磁驱动力，绕组A和绕组B同时通电产生第3级电磁驱动力。.由于可以对电气控制系统设计灵活多变的程序，来得到不同的电磁驱动力和冲击力，所以能够较好地模拟实际发球力大小的变化。

优选的，所述永磁铁的最大磁场强度，与所述电磁线圈所能够产生的最大磁场强度相等。根据作用力反作用力定律，在电磁线圈开始通以正向励磁电流的一瞬间，永磁铁对冲击衔铁的排斥力F_永磁与冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力F_电磁相等。亦即，冲击衔铁在此一瞬间的总受力F_总=F_电磁+F_永磁铁=2F_电磁。又根据加速度公式a=F/m，可知本发明相对于没有永磁助力、采用弹簧复位的普通电磁乒乓球发送机冲击装置，加速度提高1倍以上。而加速度的提高意味着冲击时速度的提高。再根据动能公式W=mv²/2与冲量公式I＝Ft，可知本发明相对于没有永磁助力的普通电磁乒乓球发送机冲击装置，冲击速度、能量与冲量都有显著提高。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明由于不存在复位弹簧，不仅结构简单，而且相对体积小。

2．本发明在后端盖上固定设有永磁铁，冲击时利用同性相斥原理对冲击衔铁实现永磁助力，使得在电磁线圈参数相同的情况下，作用于冲击衔铁向前运动的合力增加，合力增加又同时使其向前运动的速度增加，因而其冲击动能与冲量较大，故而在冲量要求一定的前提下，可以进一步缩小体积，节约材料。

3．由于本发明的电磁线圈具有至少2个方向相同但电磁驱动力不同的绕组，因而可以得到至少3种大小不同的电磁驱动力，亦即可以使衔铁得到至少3种大小不同的冲量，所以能够较好地模拟实际发球力大小的变化。

4．本发明在结构简单的前提下，显著提高了技术性能指标，而且制造成本低，工作安全可靠，适于推广应用。

附图说明

图1~4是本发明实施例一种乒乓球发送机冲击装置的工作过程图。

其中：1、轭铁；2、发送导管；3、后端盖；4、冲击衔铁；5、撞击头组件；6、电磁线圈；7、永磁铁。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一

参见图1~4所示，一种乒乓球发送机冲击装置，包括电气控制部分和冲击装置，所述冲击装置包括轭铁1、固设于轭铁两端的发送导管2和后端盖3、固设于轭铁内的电磁线圈6；所述发送导管、后端盖与电磁线圈所包围形成的容腔内设有冲击衔铁4；所述后端盖上固定设有永磁铁7，所述冲击衔铁上固设有撞击头组件5。

进一步的技术方案，所述电磁线圈6具有至少2个绕组，且绕组的方向相同而电磁驱动力不同。

优选的，所述永磁铁7的最大磁场强度，与所述电磁线圈6所能够产生的最大磁场强度相等。

本发明的工作过程和受力分析如下所述：

在非运行状态时，电磁线圈不通电，冲击衔铁不呈现磁性，冲击衔铁被永磁铁吸附在后端位置，参见图1所示；

参见图2所示，设永磁铁前端为S极，后端为N极；当电控系统对电磁线圈通以正向励磁电流时，设定冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力方向向前，并将冲击衔铁被磁化为后端为S极，前端为N极；此时，冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力F_电磁和永磁铁的排斥力F_永磁，在上述2种力的共同作用下，冲击衔铁将带动撞击头组件以较大的加速度向前运动产生冲击力，以整体动能转化为对乒乓球的冲量，完成乒乓球的发射。

撞击头组件头部与乒乓球相接触的一瞬间，乒乓球所受到的冲击力为：

F_冲击=F_电磁+F_永磁+F_动能

注意，此时F_永磁已经减弱，主要转化为F_动能。

参见图3所示，冲击衔铁到达行程最前端，乒乓球脱离发送导管射出，同时切断正向励磁电流。

当电控系统对电磁线圈通以反向励磁电流时，冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力方向向后，冲击衔铁被磁化为后端为N极，前端为S极。此时，冲击衔铁受到电磁线圈所施加的向后电磁驱动力F_电磁和永磁铁的吸引力F_永磁，在上述2种力的共同作用下，冲击衔铁加速向后运动，参见图4所示。

向后运动停止并切断反向励磁电流，冲击衔铁被永磁铁吸附在行程最后端，又回复到图1所示位置。此后，自动送球装置（不在本发明范围内）将下一只乒乓球送入发送导管，以准备下一次发球。

进一步的技术方案，所述电磁线圈具有至少2个方向相同但电磁驱动力不同的绕组，因而可以得到至少3种大小不同的电磁驱动力。例如绕组A单独通电产生第1级电磁驱动力，绕组B单独通电产生第2级电磁驱动力，绕组A和绕组B同时通电产生第3级电磁驱动力。.可以对电气控制系统设计灵活多变的程序，来得到不同的电磁驱动力和冲击力，以较好地模拟实际发球力大小的变化。

优选的，所述永磁铁7的最大磁场强度，与所述电磁线圈6所能够产生的最大磁场强度相等。根据作用力反作用力定律，在电磁线圈开始通以正向励磁电流的一瞬间，永磁铁对冲击衔铁的排斥力F_永磁与冲击衔铁受到电磁线圈所施加的电磁驱动力F_电磁相等。亦即冲击衔铁在此一瞬间的总受力F_总=F_电磁+F_永磁铁=2F_电磁。又根据加速度公式a=F/m，可知本发明相对于没有永磁助力、采用弹簧复位的普通电磁乒乓球发送机冲击装置，加速度提高1倍以上。而加速度的提高意味着冲击时速度的提高。再根据动能公式W=mv²/2与冲量公式I＝Ft，可知本发明相对于没有永磁助力的普通电磁乒乓球发送机冲击装置，冲击速度、能量与冲量都有显著提高。

以上仅为本发明具体实施方式的说明，不以任何形式对本发明做出限制。本技术领域的技术人员根据本发明提供的思路及总体方案设计出的相同或相近的方案，以及变更本发明的用途，如用于对其它球类的发射等等，均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种乒乓球发送机冲击装置，包括电气控制部分和冲击装置，其特征在于：所述冲击装置包括轭铁(1)、固设于轭铁两端的发送导管(2)和后端盖(3)、固设于轭铁内的电磁线圈(6)；所述发送导管、后端盖与电磁线圈所包围形成的容腔内设有冲击衔铁(4)；所述后端盖上固定设有永磁铁(7)，所述冲击衔铁上固设有撞击头组件(5)。

2.根据权利要求1所述的乒乓球发送机冲击装置，其特征在于：所述电磁线圈(6)具有至少2个绕组，且绕组的方向相同而电磁驱动力不同。

3.根据权利要求1、2所述的乒乓球发送机冲击装置，其特征在于：所述永磁铁(7)的最大磁场强度与所述电磁线圈(6)所能够产生的最大磁场强度相等。

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