CN104722064A - 一种自动台球机的摆球装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动台球机的摆球装置，包括横向定位机构、纵向定位机构、集球装置、定位控制装置以及驱动装置，所述横向定位机构和纵向定位机构相互垂直；所述定位控制装置分别与横向定位机构和纵向定位机构相连接，用以控制横向定位机构沿X轴方向进行直线运动、控制纵向定位机构沿Y轴方向进行直线运动；所述集球装置位于横向定位机构下方，且安装于纵向定位机构上，所述驱动装置与定位控制装置连接。本发明装置，通过一个电机驱动，根据自动台球机的台球检测装置提供的台球种类信息，将所有台球依次按照相应台球摆放规则进行摆放。

Description

一种自动台球机的摆球装置

技术领域

本发明涉及自动化装备领域技术领域，具体讲，涉及一种适用于美式16球的自动台球机的摆球装置。

背景技术

台球室一项在国际上广泛流行的高雅室内土语运动，是一种用球杆在台上击球、依靠计算得分确定比赛胜负的室内娱乐体育项目。目前在每局台球比赛结束后，首先是需要人工将球区中的球取出放到桌面上，接着再按照台球比赛一定的摆球规则摆放在一个三角形框架中才能完成整个摆球工作，而这样做既耗时，又增加了很多人力成本。

经对现有技术文献检索发现，在专利号为CN200810237767.0的专利中，其自动摆球装置是一种基于X-Y平台的运球机构，在此机构中X方向上，由电机通过联轴器带动X向丝杠转动，X向丝杠安装在长形导轨上，X向丝杠传动带动安装在其上的传动螺母做直线运动，从而完成球筒的X方向位移，同理Y方向也是一样。这种自动摆球装置的X、Y方向需要两套丝杠螺母，两个电机，机构较为复杂，成本较高。而且由于电机独立控制，不能从机械结构上保证摆球的正确性。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种自动台球机的摆球装置，通过简单的电机驱动装置，根据自动台球机的台球检测装置提供的台球种类信息，将所有台球依次按照相应台球摆放规则进行摆放。

为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种自动台球机的摆球装置，包括横向定位机构、纵向定位机构、集球装置、定位控制装置以及驱动装置，所述的横向定位机构和纵向定位机构相互垂直；所述的定位控制装置分别与横向定位机构和纵向定位机构相连接，并可控制横向定位机构和纵向定位机构分别沿X轴方向和Y轴方向进行直线运动；所述的集球装置位于横向定位机构下方，且安装于纵向定位机构上。驱动装置与定位控制装置连接。

所述的横向定位机构包括：直线导杆、管道夹持块、滚动滑块、限位板Ⅲ、直角弯管。所述直线导杆固定不动，并且沿横向设置。所述滚动滑块可设置与直线导杆上，可沿横向做直线运动。所述管道夹持块安装于滚动滑块上方，与滚动滑块通过螺栓固连。所述限位板3安装于滚动滑块下方，通过螺栓与滚动滑块固连。所述直角弯管安装于管道夹持块上，并且管口竖直朝下。

所述的限位板Ⅲ为一正方形板，其中部开设有一长方形滑动槽。

所述长方形滑动槽宽为10mm。

所述的纵向定位机构包括：承接底板、直线导轨以及滑块。所示直线导轨有两根，纵向设置并且固定。承接底板为一长方形板，与四个滑块固连，能与滑块一起沿直线导轨纵向运动。

承接底板中间开设有一三角形通孔及一三角形半通孔，用于安装集球装置。

所述三角形通孔的边长为360-365mm，所述三角形半通孔的边长为370-375mm。

承接底板右边开设有一长方形槽。

所述长方形槽宽为10mm长为50mm。

所述的集球装置包括：三角集球板以及三角框。三角框为普通美式16球台球桌用于固定球的位置的三角形框。三角集球板放置于承接底板中间的三角形半通孔中，可保证三角集球板不会相对承接底板产生相对运动。三角形框放置于三角集球板中。

三角集球板上的集球孔为15个，15个集球孔根据台球摆放规则排列，每一个集球孔的直径均小于台球的直径。

对于直径为57.2mm的标准台球，所述的集球孔的直径为40mm，相邻集球孔之间的距离为60mm。

横连杆Ⅰ、横连杆Ⅱ、纵连杆Ⅰ、纵连杆Ⅱ、固定轴Ⅰ、固定轴Ⅱ、固定轴Ⅲ、限位板Ⅰ、限位板Ⅱ、弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ、上凸轮以及下凸轮，所述横连杆Ⅰ中部与横连杆Ⅱ一端铰接，所述横连杆Ⅰ的其中一端有一圆柱形滑块安装于限位板Ⅲ的长方形滑槽内，另一端安装于固定轴Ⅲ上，能够绕固定轴Ⅲ转动，横连杆Ⅱ另一端紧贴上凸轮并且能够在限位板Ⅰ中滑动，限位板Ⅰ上有一通槽，沿横向固定安装，用于限定横连杆Ⅱ末端点轨迹，上凸轮及下凸轮的中心为固定轴Ⅱ，且上凸轮及下凸轮均能沿固定轴Ⅱ转动，弹簧Ⅰ一端连接横连杆Ⅱ末端，另一端连接固定轴Ⅱ，为拉伸弹簧，使得横连杆Ⅱ末端紧贴上凸轮，纵连杆Ⅰ一端有另一圆柱形滑块放置于承接底板右部的滑槽内，另一端与固定轴Ⅰ连接，并能够绕固定轴Ⅰ旋转，纵连杆Ⅰ中间与纵连杆Ⅱ一端端铰接，纵连杆Ⅱ另一端紧贴下凸轮并且并且能够在限位板Ⅱ中滑动，限位板Ⅱ上有一通槽，沿纵向固定安装，用于限定纵连杆Ⅱ末端点轨迹，弹簧Ⅱ为拉伸弹簧，一端连接纵连杆Ⅱ末端，另一端连接固定轴Ⅱ，使得纵连杆Ⅱ另一端紧贴下凸轮。

所述的上凸轮及下凸轮与驱动装置连接。

上下凸轮均由15段圆弧段及15段过渡曲线段组成，每一段圆弧段的弧度为8度，过渡曲线段为16度，过渡曲线采用二次余弦曲线。

所述的驱动装置包括：皮带轮1、皮带轮2、皮带及电机。皮带轮与上凸轮及下凸轮固连。皮带轮1与皮带轮2之间通过皮带连接，皮带轮1安装于电机轴上。

本发明的技术效果包括：

1、集球装置采用三角框内嵌在三角集球板的方式，可保证三角框安放于三角集球框中，在集球时，由于三角集球板上有15个直径为40mm的集球孔，台球从直角弯管中落下后能够嵌入相应的集球孔中，保证了台球位置摆放的正确。

2、三角集球板的周围有圆弧形卷起，摆球结束后可直接用手将三角形集球板拿起。将三角集球板、三角框及球拿起后直接放置于台球桌上，此时台球将着力于台球桌上，保持三角框不动，将三角集球板从前方抽离，即可保证球稳落在台球桌上并在三角框内。

3、三角集球板可以直接放置于承接底板的半通孔中，实现了三角集球板的定位，保证摆球的正确率。横向定位机构中的直角弯管底部与集球板有55-60mm的距离，使得直角弯管运动时不会触碰已摆好的台球，也使得台球从直角弯管下落撞击集球板时不会因为反弹而滚出集球孔。

4、本发明采用一个电机驱动两个凸轮转动实现定位，通过一个电机控制了横向及纵向两个方位的运动，降低了节约了成本。通过两个凸轮在不同位置实现横向及纵向定位机构的定位，保证了同时性，避免了两个电机控制的同步问题，降低了控制系统开发难度。本发明利用了两个连杆形成了一个摇杆滑块机构，使得凸轮的半径得到控制，节省了空间，节省空间。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为自动台球机摆球装置总体布局正等测视图；

图2为自动台球机的摆球装置仰视图；

图3为自动台球机的摆球装置左视图；

图4为承接底板示意图；

图5三角集球板示意图；

图6台球编号示意图；

图7上凸轮示意图；

图8下凸轮示意图；

图9凸轮圆弧段半径。

图中：1-直线导杆1、2-管道夹持块、3-滚动滑块、4-限位板Ⅲ、5-直角弯管、6-承接底板、7-三角形通孔、8-三角形半通孔、9-长方形槽、10-三角集球板、11-三角框、12-集球孔、13--横连杆Ⅰ、14-横连杆Ⅱ、15-纵连杆Ⅰ、16-纵连杆Ⅱ、17-固定轴Ⅰ、18-固定轴Ⅱ、19-固定轴Ⅲ、20-限位板Ⅰ、21-限位板Ⅱ、22-弹簧Ⅰ、23-弹簧Ⅱ、24-上凸轮、25-下凸轮、26-皮带轮Ⅰ、27-皮带轮Ⅱ、28-皮带、29-电机、30-直线导轨、31-滑块、32-圆弧段、33过渡曲线段。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1～图3所示，本发明所提供的自动台球机的摆球装置，包括横向定位机构、纵向定位机构、集球装置、定位控制装置以及驱动装置，横向定位机构和纵向定位机构相互垂直；定位控制装置分别与横向定位机构和纵向定位机构相连接，并可控制横向定位机构和纵向定位机构分别沿X轴方向和Y轴方向进行直线运动；集球装置位于横向定位机构下方，且安装于纵向定位机构上。驱动装置与定位控制装置连接。

横向定位机构包括：直线导杆1、管道夹持块2、滚动滑块3、限位板Ⅲ4、直角弯管5。直线导杆1固定不动，并且沿横向设置。滚动滑块3可设置与直线导杆1上，可沿横向做直线运动。所述管道夹持块2安装于滚动滑块3上方，与滚动滑块3通过螺栓固连。限位板Ⅲ4安装于滚动滑块3下方，通过螺栓与滚动滑块3固连。直角弯管5安装于管道夹持块2上，并且管口竖直朝下。

限位板Ⅲ4为一正方形板，其中部有一宽10mm的长方形滑动槽。

纵向定位机构包括：承接底板6、直线导轨30以及滑块31。直线导轨7有两根，纵向设置并且固定。承接底板6为一长方形板，与四个滑块固连，能与滑块一起沿直线导轨7纵向运动。

图4所示，承接底板6中间有一边长为360-365mm三角形通孔7及一边长为370-375mm三角形半通孔8，用于安装集球装置。承接底板6右边有一宽为10mm长为50mm的长方形槽9。

集球装置包括：三角集球板10以及三角框11。三角框11为普通美式16球台球桌用于固定球的位置的三角形框。三角集球板10放置于承接底板6中间的三角形半通孔8中，可保证三角集球板10不会相对承接底板6产生相对运动。三角形框放置于三角集球板10中。

图5所示，三角集球板10上的集球孔12为15个，15个集球孔12根据台球摆放规则排列，每一个集球孔的直径均小于台球的直径。

对于直径为57.2mm的标准台球，所述的集球孔的直径为40mm，相邻集球孔之间的距离为60mm。

定位控制装置包括：横连杆Ⅰ13、横连杆Ⅱ14、纵连杆Ⅰ15、纵连杆Ⅱ16、固定轴Ⅰ17、固定轴Ⅱ18、固定轴Ⅲ19、限位板Ⅰ20、限位板Ⅱ21、弹簧Ⅰ22、弹簧Ⅱ23、上凸轮24以及下凸轮25。所述横连杆Ⅰ13中部与横连杆Ⅱ14末端铰接，其中一端有一圆柱形滑块安装于限位板Ⅲ4的长方形滑槽内，另一端安装于固定轴Ⅲ19，可绕固定轴Ⅲ19转动。横连杆Ⅱ14另一端紧贴上凸轮并且有与圆柱形滑块可在限位板Ⅰ20中滑动。限位板Ⅰ20上有一宽为10mm的通槽，沿横向固定安装，用于限定横连杆Ⅱ14末端点轨迹。上凸轮24及下凸轮25的中心为固定轴Ⅱ18，且均可沿固定轴Ⅱ18转动。弹簧Ⅰ22一端连接横连杆Ⅱ14末端，另一端连接固定轴Ⅱ18，为拉伸弹簧，使得横连杆Ⅱ14末端紧贴上凸轮24。纵连杆Ⅰ15一端有一圆柱形滑块，滑块放置于承接底板6右部的长方形槽9内，另一端与固定轴Ⅰ17连接，并可绕固定轴Ⅰ17旋转。纵连杆Ⅰ15中间与纵连杆Ⅱ16末端铰接。纵连杆Ⅱ16另一端紧贴下凸轮25，并且有一圆柱形滑块置于限位板Ⅱ21的滑槽中。限位板Ⅱ21上有一宽为10mm的通槽，沿纵向固定安装，用于限定纵连杆Ⅱ16末端点轨迹。弹簧Ⅱ23为拉伸弹簧，一端连接纵连杆Ⅱ16末端，另一端连接固定轴Ⅱ18，,使得纵连杆Ⅱ16末端紧贴下凸轮25。

上凸轮24及下凸轮25与驱动装置连接。上下凸轮均由15段圆弧段32及15段过渡曲线段33组成，每一段圆弧段32的弧度为8度，过渡曲线段33为16度，过渡曲线采用二次余弦曲线。

若定义R为凸轮的中位圆半径，凸轮的中位圆定义为当横连杆Ⅱ14或纵连杆Ⅱ16的末端处在凸轮此处时，横向定位机构和纵向定位机构刚好处在运动范围的中点。并且台球的编号如图6所示，即初始状态时，两个凸轮都处于中位圆时，直角弯管应当处于5号球上方。r为集球板相邻集球孔间距的四分之一，l为上凸轮的第一段圆弧如图7所示，下凸轮第一段圆弧如图8所示，并且均按逆时针方向排列。则凸轮圆弧段的半径与球号之间的对应关系如图9所示。

本实施例中取凸轮的中位圆的半径为240mm，r为15mm，l为并且台球的编号如图6所示。上凸轮的第一段圆弧如图7所示，下凸轮第一段圆弧如图8所示，并且均按逆时针方向排列。则凸轮圆弧段的半径与球号之间的对应关系如图9所示。

驱动装置包括：皮带轮Ⅰ26、皮带轮Ⅱ27、皮带28及电机29。皮带轮与上凸轮24及下凸轮25固连。皮带轮Ⅰ26与皮带轮Ⅱ27之间通过皮带28连接，皮带轮Ⅰ26安装于电机轴上。

本实施例具体实施方式为：

通过控制系统识别台球的种类信息，获取到此时需要摆放的台球编号信息，由图9可知，每一个台球对应一个凸轮角度，此时通过控制电机转动，带动皮带轮转动，上凸轮及下凸轮同时转动到相应位置。由于弹簧的作用，横连杆Ⅱ14的末端会一直紧贴凸轮，则横连杆Ⅱ14的横向移动带动横连杆Ⅰ13转动，横连杆Ⅰ13带动横向地位机构运动到相应位置，实现横向机构的位置调整。纵连杆Ⅱ16的末端也会一直紧贴凸轮，纵连杆Ⅱ16产生纵向移动会带动纵连杆Ⅰ15转动，纵连杆Ⅰ15带动纵向定位机构运动到相应位置，即实现了纵向位置调整。

举例来说，假设此时需要进行摆放的球为14号，为了便于理解，定义由横连杆Ⅰ13指向上凸轮方向为横向的正向，由纵连杆Ⅱ16指向下凸轮的方向为纵向的正向。则由图9可知14号对应凸轮上第3段圆弧。此时控制电机旋转，带动凸轮旋转到第3段圆弧相应角度。可知此时横向的凸轮半径由240mm变为210mm，由于弹簧的作用，横连杆Ⅱ14末端紧贴凸轮，横连杆将沿横向正向移动30mm，又由于横连杆Ⅰ13的中部与横连杆Ⅱ14端部连接，则横连杆Ⅰ13中部沿横向正向移动30mm，则横连杆Ⅰ13的末端沿横向正向移动60mm。横向定位机构连同直角弯管沿横向正向移动60mm。对于纵向定位机构，圆弧半径由240mm变为188.04mm。由于弹簧的作用，纵连杆Ⅱ16末端紧贴下凸轮，纵连杆将沿纵向正向移动51.96mm，又由于纵连杆Ⅰ15的中部与纵连杆Ⅱ16端部连接，则纵连杆Ⅰ15中部沿纵向正向移动51.96mm，则纵连杆Ⅰ15的末端沿横向正向移动103.92mm。纵向定位机构连同集球装置沿横向正向移动103.92mm。可知初始时，直角弯管处于5号球位置上方，经过调整后，横向定位机构沿正向移动60mm。由纵向定位机构沿正向移动103.92mm，则相对来说，直角弯管相对于承接底板沿纵向负向移动103.92mm，可知此位置即为14号球位置。

如此，对于每一个对应位置的台球，都能实现其定位，并且能保证定位调整过程的同时性。待全部15个球都摆放完成后，停止摆球，直接将直接用手将三角形集球板拿起。将三角集球板、三角框及球拿起后直接放置于台球桌上，此时台球将着力于台球桌上，保持三角框不动，将三角集球板从前方抽离，即可保证球稳落在台球桌上并在三角框内。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种自动台球机的摆球装置，其特征在于，包括横向定位机构、纵向定位机构、集球装置、定位控制装置以及驱动装置，所述横向定位机构和纵向定位机构相互垂直；所述定位控制装置分别与横向定位机构和纵向定位机构相连接，用以控制横向定位机构沿X轴方向进行直线运动、控制纵向定位机构沿Y轴方向进行直线运动；所述集球装置位于横向定位机构下方，且安装于纵向定位机构上，所述驱动装置与定位控制装置连接。

2.根据权利要求1所述的自动台球机的摆球装置，其特征在于，所述横向定位机构包括：直线导杆、管道夹持块、滚动滑块、限位板Ⅲ、直角弯管，所述直线导杆固定不动，并且沿横向设置，所述滚动滑块设置于直线导杆上，能沿横向做直线运动；所述管道夹持块安装于滚动滑块上方，与滚动滑块固连；所述限位板Ⅲ安装于滚动滑块下方，与滚动滑块固连；所述直角弯管安装于管道夹持块上，且管口竖直朝下。

3.根据权利要求2所述的自动台球机的摆球装置，其特征在于，所述限位板Ⅲ为一正方形板，其中部开设有长方形滑动槽。

4.根据权利要求3所述的自动台球机的摆球装置，其特征在于，所述纵向定位机构包括：承接底板、直线导轨以及四个滑块，所述直线导轨有两根，纵向固定设置；所述承接底板为一长方形板，与四个滑块固连，能与滑块一起沿直线导轨纵向运动。

5.根据权利要求4所述的自动台球机的摆球装置，其特征在于，所述承接底板中间开设有三角形通孔及三角形半通孔，用于安装集球装置，承接底板右边开设有长方形槽。

6.根据权利要求5所述的自动台球机的摆球装置，其特征在于，所述集球装置包括：三角框以及带有集球孔的三角集球板，所述三角框用于固定球的位置，所述三角集球板放置于承接底板中间的三角形半通孔中，保证三角集球板不会相对承接底板产生相对运动，三角框放置于三角集球板中。

7.根据权利要求6所述的自动台球机的摆球装置，其特征在于，所述定位控制装置包括：横连杆Ⅰ、横连杆Ⅱ、纵连杆Ⅰ、纵连杆Ⅱ、固定轴Ⅰ、固定轴Ⅱ、固定轴Ⅲ、限位板Ⅰ、限位板Ⅱ、弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ、上凸轮以及下凸轮，所述横连杆Ⅰ中部与横连杆Ⅱ一端铰接，所述横连杆Ⅰ的其中一端有一圆柱形滑块安装于限位板Ⅲ的长方形滑槽内，另一端安装于固定轴Ⅲ上，能够绕固定轴Ⅲ转动，横连杆Ⅱ另一端紧贴上凸轮并且能够在限位板Ⅰ中滑动，限位板Ⅰ上有一通槽，沿横向固定安装，用于限定横连杆Ⅱ末端点轨迹，上凸轮及下凸轮的中心为固定轴Ⅱ，且上凸轮及下凸轮均能沿固定轴Ⅱ转动，弹簧Ⅰ一端连接横连杆Ⅱ末端，另一端连接固定轴Ⅱ，为拉伸弹簧，使得横连杆Ⅱ末端紧贴上凸轮，纵连杆Ⅰ一端有另一圆柱形滑块放置于承接底板右部的滑槽内，另一端与固定轴Ⅰ连接，并能够绕固定轴Ⅰ旋转，纵连杆Ⅰ中间与纵连杆Ⅱ一端端铰接，纵连杆Ⅱ另一端紧贴下凸轮并且并且能够在限位板Ⅱ中滑动，限位板Ⅱ上有一通槽，沿纵向固定安装，用于限定纵连杆Ⅱ末端点轨迹，弹簧Ⅱ为拉伸弹簧，一端连接纵连杆Ⅱ末端，另一端连接固定轴Ⅱ，使得纵连杆Ⅱ另一端紧贴下凸轮。

8.根据权利要求7所述的自动台球机的摆球装置，其特征在于，所述上凸轮及下凸轮与驱动装置连接，上凸轮和下凸轮均由多段圆弧段及多段过渡曲线段连接而成。

9.根据权利要求8所述的自动台球机的摆球装置，其特征在于，所述上凸轮和下凸轮均由15段圆弧段及15段过渡曲线段组成，每一段圆弧段的弧度为8度，过渡曲线段为16度，过渡曲线采用二次余弦曲线。

10.根据权利要求7所述的自动台球机的摆球装置，其特征在于，所述驱动装置包括：两个皮带轮、皮带及电机，皮带轮与上凸轮及下凸轮固连，两个皮带轮之间通过皮带连接，其中一个皮带轮安装于电机轴上。