CN106601093A - 小球弹跳装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种小球弹跳装置，包括：至少一个小球；承载件，具有构成小球下落区域的刚性承载面；能量补偿机构，驱动承载件在竖直方向上往复运动，并使承载件在向上运动的过程中与小球接触，为小球的弹跳提供补偿推力；其中，小球的弹跳周期是承载件往复运动周期的正整数倍；承载件上表面的下落区域成型为下凹的曲面，且曲面具有至少一个心点，心点的法线处于竖直状态，且由心点向外伸延的曲面上的每一点的法线倾斜方向，使得小球自该点弹起后至下一落点的水平位移的大小，小于下落区域在水平方向上的尺寸。本发明可以实现小球持续在承载件上弹跳，能够更加引起人们的兴趣，具有更好的观赏价值。
Description
技术领域
本发明涉及展览展示技术领域，具体涉及一种小球弹跳装置。
背景技术
小球在承载件上弹跳是一种较为常见的现象。一些特技演员通过手部的控制，能够表现出是一些物体在一个较小的范围内上下跳动较高的高度的表演，如此表演表现出演员的控制技艺，给观赏者一新奇惊叹的感觉。在橱窗、展览会等展示场合为了吸引观众的好奇心也希望设置一些动态的展示场景，比如能够让小球在承载件上持续弹跳，以能够更加引起人们兴趣，具有更好的观赏价值。理论上讲，竖直下落的小球落到水平承载件上还会竖直弹起，下次下落的落点应当与上次的落点相同，不应当出现偏差。在现实环境中，考虑到空气摩擦力导致的能量衰减，通过承载体在竖直方向上的上下运动对小球施加适当的能量补偿则能够保持小球的每次的弹跳高度。但是，还存在诸多理论解释没有涉及到的因素，也会对小球的落点产生影响，比如小球质量是否均匀的因素，承载件的承载面平整度的因素，以及承载件的上下运动方向与竖直方向存在偏差的因素等等。这些因素的积累，通常使小球在承载件上弹跳一段时间后就会偏离承载件进而无法再回落到承载件上，从而导致展示的失败。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的小球弹跳装置中的小球偏离预定下落范围的问题，从而提供一种小球可以持续在承载件上弹跳的小球弹跳装置。
本发明的一种小球弹跳装置，包括：
至少一个小球；
承载件，具有构成所述小球下落区域的刚性承载面；
能量补偿机构，驱动所述承载件在竖直方向上往复运动，并使所述承载件在向上运动的过程中与所述小球接触，为所述小球的弹跳提供补偿推力；其中，所述小球的弹跳周期是所述承载件往复运动周期的正整数倍；
所述承载件上表面的所述下落区域成型为下凹的曲面，且所述曲面具有至少一个心点，所述心点的法线处于竖直状态，且由所述心点向外伸延的曲面上的每一点的法线倾斜方向，使得小球自该点弹起后至下一落点的水平位移的大小，小于所述下落区域在水平方向上的尺寸。
所述能量补偿机构使所述承载件在向上运动的减速段与所述小球接触。
所述小球后一次在所述下落区域上的落点距所述心点的距离始终小于前一次落点距所述心点的距离。
所述曲面具有一个所述心点，由所述心点向外伸延的曲面上的每一点的法线与所述心点的法线具有交点。
所述小球的数量具有多个，所述承载件的所述上表面对应每个所述小球设置各自的所述下落区域。
所述小球的材质相同，大小相等；各所述下落区域的所述曲面相同。
所述小球具有四个；所述承载件的所述上表面具有对称设置的四个端角，每个所述端角处设置一个所述下落区域。
所述承载件为板件。
所述板件通过一个支架与所述能量补偿机构的运动输出部件连接。
所述能量补偿机构为线性电机。
还包括：
框架，所述线性电机安装于所述框架上；
导向机构，包括导向套和至少一个导向杆；所述导向套固定安装于所述框架上，成型有与所述导向杆和所述线性电机的输出轴分别配合的导向孔；所述导向杆远离所述导向套的一端与所述承载件固定连接。
还包括弹性元件，所述弹性元件与至少一个所述导向杆的靠近所述导向套的一端连接并提供向上的恢复弹力，以平衡所述导向杆及所述承载件的重力。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的小球弹跳装置，所述承载件上表面的所述下落区域成型为下凹的曲面，且所述曲面具有至少一个心点，所述心点的法线处于竖直状态，且由所述心点向外伸延的曲面上的每一点的法线倾斜方向，使得小球自该点弹起后至下一落点的水平位移，小于所述下落区域在该移动方向上的尺寸。这样可以保证小球在弹跳过程中不会偏离预定下落范围，从而始终回落到承载件上。而由于能量补偿机构驱动所述承载件在竖直方向上以与所述小球弹跳相同的周期往复运动，并使所述承载件在向上运动的过程中与所述小球接触，为所述小球的弹跳提供补偿推力，可以使小球每次的弹跳高度保持在一定范围内，从而持续弹跳。结合上述的小球在弹跳过程中不会偏离预定下落范围，本发明的小球弹跳装置，可以实现小球持续在承载件上弹跳，能够更加引起人们的兴趣，具有更好的观赏价值。
2.本发明提供的小球弹跳装置，所述小球的数量具有多个，所述承载件的所述上表面对应每个所述小球设置各自的所述下落区域。这样小球弹跳装置可以实现并呈现出多个小球持续在承载件上弹跳，展示效果更丰富，更易引起参观者的注意和兴趣。
3.本发明提供的小球弹跳装置，所述小球的材质相同，大小相等；各所述下落区域的所述曲面相同。这样使小球弹跳装置呈现的展示效果更规则、更整齐，更具美感。
4.本发明提供的小球弹跳装置，所述承载件为板件。板件既可以提供构成小球下落区域的刚性承载面，又可以相对地节省材料，节约成本。
5.本发明提供的小球弹跳装置，还包括框架、导向机构和弹性元件；所述线性电机安装于所述框架上；导向机构包括导向套和至少一个导向杆；所述导向套固定安装于所述框架上，成型有与所述导向杆和所述线性电机的输出轴分别配合的导向孔；所述导向杆远离所述导向套的一端与所述承载件固定连接。线性电机驱动承载件往复运动时，线性电机的输出轴和导向杆分别在导向孔内往复运动，通过导向机构的设置，使承载件的在竖直方向上的往复运动更平稳、更精确。
6.本发明提供的小球弹跳装置，还包括弹性元件，所述弹性元件与至少一个所述导向杆的靠近所述导向套的一端连接并提供向上的恢复弹力，以平衡所述导向杆及所述承载件的重力。通过所述弹性元件施加给导向杆的向上的恢复弹力，可以平衡掉导向杆与承载件的自身重力，从而减少对线性电机的动力需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的第一种实施方式中提供的小球弹跳装置的主视图；
图2为图1所示的小球弹跳装置的左视图；
图3为图1所示的小球弹跳装置的俯视图；
附图标记说明：
1-承载件，11-刚性承载面，2-线性电机，3-小球，4-端角，5-支架，6-框架，71-导向套，72-导向杆，8-磁力弹簧。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1-图3所示，本实施例提供一种小球弹跳装置，包括承载件1、能量补偿机构和至少一个小球3。承载件1具有构成小球3下落区域的刚性承载面11；能量补偿机构驱动承载件1在竖直方向上往复运动，并使承载件1在向上运动的过程中与小球3接触，为小球3的弹跳提供补偿推力；其中，小球3的弹跳周期是承载件1往复运动周期的正整数倍。承载件1上表面的下落区域成型为下凹的曲面，且曲面具有至少一个心点，心点的法线处于竖直状态，且由心点向外伸延的曲面上的每一点的法线倾斜方向，使得小球3自该点弹起后至下一落点的水平位移的大小，小于下落区域在水平方向上的尺寸。
由上述结构特征，本领域技术人员根据上述设定边界条件，依据现有的物理、数学公式可以必然地推断出所需形状。
本实施例提供的小球弹跳装置，可以保证小球3在弹跳过程中不会偏离预定下落范围，从而始终回落到承载件1上。而由于能量补偿机构驱动所述承载件1在竖直方向上以与所述小球3弹跳相同的周期往复运动，并使所述承载件1在向上运动的过程中与所述小球3接触，为所述小球3的弹跳提供补偿推力，可以使小球3每次的弹跳高度保持在一定范围内，从而持续弹跳。结合上述的小球3在弹跳过程中不会偏离预定下落范围，本发明的小球弹跳装置，可以实现小球3持续在承载件1上弹跳，能够更加引起人们的兴趣，具有更好的观赏价值。
在本实施例中，小球3为刚性球体。
在本实施例中，能量补偿机构使承载件1在向上运动的减速段与小球3接触。
为了更好的防止小球3偏离下落范围，在本实施例中，小球3后一次在下落区域上的落点距心点的距离始终小于前一次落点距心点的距离。
曲面可以具有一个心点，也可以具有多个心点，在本实施例中，曲面具有一个心点，由心点向外伸延的曲面上的每一点的法线与心点的法线具有交点。这种特点的曲面即为通常所说的球冠曲面。
小球3的数量可以只有一个，也可以具有多个，为了具有更好的展示效果和观赏价值，在本实施例中，小球3的数量具有多个，承载件1的上表面对应每个小球3设置各自的下落区域。这样小球弹跳装置可以实现并呈现出多个小球3持续在承载件1上弹跳，展示效果更丰富，更易引起参观者的注意和兴趣。
多个小球3的材质、大小等可以相同也可以不同，为了使小球弹跳装置呈现的展示效果更规则、更整齐，更具美感，在本实施例中，小球3的材质相同，大小相等；各下落区域的曲面相同。
具体地，在本实施例中，小球3具有四个；承载件1的上表面具有对称设置的四个端角4，每个端角4处设置一个下落区域。
承载件1的具体形状不受限制，可以是规则形状，也可以是不规则形状，可以是块状件，也可以是板件，在本实施例中，承载件1为板件。板件既可以提供构成小球3下落区域的刚性承载面11，又可以相对地节省材料，节约成本。
板件与能量补偿机构的运动输出部件可以直接连接，也可以间接连接，在本实施例中，板件通过一个支架5与能量补偿机构的运动输出部件连接。
能量补偿机构的具体形式可以有多种，在本实施例中，能量补偿机构为线性电机2，线性电机2安装于框架6上。作为可变换的实施方式，能量补偿机构也可以是普通的旋转电机与螺杆组合的形式，旋转电机驱动螺杆转动，螺杆与支架5螺纹连接，驱动支架5上下运动，从而带动承载件1上下运动。
本实施例的小球弹跳装置，还包括框架6和导向机构。线性电机2安装于框架上。导向机构包括导向套71和至少一个导向杆72；导向套71固定安装于框架6上，成型有与导向杆72和线性电机2的输出轴分别配合的导向孔；导向杆72远离导向套71的一端与承载件固定连接。线性电机2驱动承载件1往复运动时，线性电机2的输出轴和导向杆72分别在导向孔内往复运动，通过导向机构的设置，使承载件1在竖直方向上的往复运动更平稳、更精确。
为了减少对线性电机2的动力需求，本实施例的小球弹跳装置，还包括弹性元件，弹性元件与至少一个导向杆72的靠近导向套71的一端连接并提供向上的恢复弹力，以平衡导向杆72及承载件1的重力。通过弹性元件施加给导向杆72的向上的恢复弹力，可以平衡掉导向杆72与承载件1的自身重力，从而减少对线性电机2的动力需求。弹性元件的具体形式可以有多种，在本实施例中，弹性元件为磁力弹簧8。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (12)
1.一种小球弹跳装置，包括：
至少一个小球(3)；
承载件(1)，具有构成所述小球(3)下落区域的刚性承载面(11)；
能量补偿机构，驱动所述承载件(1)在竖直方向上往复运动，并使所述承载件(1)在向上运动的过程中与所述小球(3)接触，为所述小球(3)的弹跳提供补偿推力；其中，所述小球(3)的弹跳周期是所述承载件(1)往复运动周期的正整数倍；
其特征在于：
所述承载件(1)上表面的所述下落区域成型为下凹的曲面，且所述曲面具有至少一个心点，所述心点的法线处于竖直状态，且由所述心点向外伸延的曲面上的每一点的法线倾斜方向，使得小球(3)自该点弹起后至下一落点的水平位移的大小，小于所述下落区域在水平方向上的尺寸。
2.根据权利要求1所述的小球弹跳装置，其特征在于，所述能量补偿机构使所述承载件(1)在向上运动的减速段与所述小球(3)接触。
3.根据权利要求1或2所述的小球弹跳装置，其特征在于，所述小球(3)后一次在所述下落区域上的落点距所述心点的距离始终小于前一次落点距所述心点的距离。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的小球弹跳装置，其特征在于，所述曲面具有一个所述心点，由所述心点向外伸延的曲面上的每一点的法线与所述心点的法线具有交点。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的小球弹跳装置，其特征在于，所述小球(3)的数量具有多个，所述承载件(1)的所述上表面对应每个所述小球(3)设置各自的所述下落区域。
6.根据权利要求5所述的小球弹跳装置，其特征在于，所述小球(3)的材质相同，大小相等；各所述下落区域的所述曲面相同。
7.根据权利要求6所述的小球弹跳装置，其特征在于，所述小球(3)具有四个；所述承载件(1)的所述上表面具有对称设置的四个端角(4)，每个所述端角(4)处设置一个所述下落区域。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的小球弹跳装置，其特征在于，所述承载件(1)为板件。
9.根据权利要求8所述的小球弹跳装置，其特征在于，所述板件通过一个支架(5)与所述能量补偿机构的运动输出部件连接。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的小球弹跳装置，其特征在于，所述能量补偿机构为线性电机(2)。
11.根据权利要求10所述的小球弹跳装置，其特征在于，还包括：
框架(6)，所述线性电机(2)安装于所述框架(6)上；
导向机构，包括导向套(71)和至少一个导向杆(72)；所述导向套(71)固定安装于所述框架(6)上，成型有与所述导向杆(72)和所述线性电机(2)的输出轴分别配合的导向孔；所述导向杆(72)远离所述导向套(71)的一端与所述承载件(1)固定连接。
12.根据权利要求11所述的小球弹跳装置，其特征在于，还包括弹性元件，所述弹性元件与至少一个所述导向杆(72)的靠近所述导向套(71)的一端连接并提供向上的恢复弹力，以平衡所述导向杆(72)及所述承载件(1)的重力。
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