CN109157822B - 便捷式乒乓球发球机 - Google Patents

Abstract

便捷式乒乓球发球机，本发明涉及一种练习乒乓球技术的发球机。它解决了发球机不能沿乒乓球台进行横向水平位移和竖直高度位移的问题。它包括发球器、输送球系统和收集球系统；发球器：用于向乒乓球台面上弹射乒乓球；输送球系统：用于向发球器输送乒乓球；收集球系统：用于对练习者回击过来的乒乓球进行收集并传递给输送球系统；它还包括固定及行走系统和竖直高度位移系统；固定及行走系统：用于把发球器固定在乒乓球台面上并能可控地沿乒乓球台面横向水平移动；竖直高度位移系统：用于把发球器能可控地在高度上进行位移；本发明在使用时，固定及行走系统咬住桌面，实现固定并能可控地沿乒乓球台面横向水平移动。

Description

便捷式乒乓球发球机

技术领域

本发明涉及一种练习乒乓球技术的发球机。

背景技术

乒乓球作为中国的国球，因为其易入门，老少皆宜，对身体素质的要求不高，适应人群比较广等优势一直以来备受人们的喜爱。乒乓球独特的健身价值、娱乐价值、竞技价值吸引了不少人进行系统训练，乒乓球训练馆在城市中也是星罗棋布。要训练乒乓球，陪练是不可或缺的。而乒乓球在实际训练当中，如果通过陪练员进行陪练，不仅效率低、成本大，且陪练员疲劳后就不能准确提供各种训练动作，直接影响了人们的训练效果。于是，乒乓球发球机应运而生，很好的解决了乒乓球陪练问题。

目前发球机功能越来越全面，发出球的运动状态也越来越符合运动员对精确性，灵巧性，速度性训练的要求，因此发球机越来越受到运动员的欢迎。

目前已经上市的乒乓球发球机种类繁多，泰德和双蛇两个品牌的发球机比较热销，功能也较齐全。

泰德发球机价格适中，兼具发球与集球功能。它采用一对位于对角线位置的摩擦轮驱动乒乓球，可以发出9种旋转方向的乒乓球，发球头可以进行一定角度的俯仰转动，有11个固定落点，可以发出40种弧度的球。但此发球机不能实现水平和竖直的平移，发球状态也有不少限制。

双蛇发球机价格相对高昂，稳定性较高。它采用一对上下位置的摩擦轮，通过摩擦轮的差速和机头的旋转，可以发出9种旋转状态的球，可以调节发球器俯仰角度。可以对14种基本性能进行微调，缺点是不能实现竖直高度和横向水平位移。

发明内容

本发明的目的是提供一种便捷式乒乓球发球机，它解决了发球机不能沿乒乓球台进行横向水平位移和竖直高度位移的问题。

它包括发球器1、输送球系统和收集球系统3；

发球器1：用于向乒乓球台面上弹射乒乓球供练习者回击；

输送球系统：用于向发球器1输送乒乓球；

收集球系统3：用于对练习者回击过来的乒乓球进行收集并传递给输送球系统；

其特征在于，它还包括固定及行走系统4和竖直高度位移系统5；

固定及行走系统4：用于把发球器1固定在乒乓球台面上并能可控地沿乒乓球台面横向水平移动；

竖直高度位移系统5,：用于把发球器1能可控地在高度上进行位移；

固定及行走系统4包括上牙4-1、下牙4-2、齿轮4-3、齿条4-4、蜗轮减速器4-5、一号电机4-6和二号电机4-7，上牙4-1由多个平行设置的上滚轮4-10、上橡胶平皮带4-12和上平板4-13组成，橡胶平皮带4-12包绕在所有上滚轮4-10的外表面上，上滚轮4-10的滚轮轴固定在上平板4-13的下表面上；下牙4-2由多个平行设置的下滚轮4-21、下橡胶平皮带4-22和下平板4-23组成，下橡胶平皮带4-22包绕在所有下滚轮4-21的外表面上，下滚轮4-21的滚轮轴固定在下平板4-23的上表面上；

齿条竖直布置且下端与下平板4-23的一端相固定，上平板4-13设置在下平板4-23的正上方，齿轮4-3与齿条4-4相啮合并连接在上平板4-13上以驱动上牙4-1沿齿条4-4上下运动；蜗轮减速器4-5的输入端连接一号电机4-6的输出端，蜗轮减速器4-5的输出端连接齿轮4-3以向其传递动力和运动；二号电机4-7的输出轴连接任意一个上滚轮4-10的旋转轴；

发球器1设置在上平板4-13的上方并随固定及行走系统4运动。

本发明在使用时，固定及行走系统4的上牙4-1和下牙4-2将乒乓球桌面与发球器1固定。靠齿轮齿条机构和蜗轮减速器给予的咬合力咬住桌面，实现固定。因为蜗轮减速器足够的自锁能力，所以在机器运作期间固定十分可靠。固定好后，两排轮子在平行于球网方向上是没有运动阻碍的，此时两排轮子可以自由转动，从而带动发球器1水平横移。有了这个运动，击球点就可以水平运动，能够模拟出在此方向上各个位置的直线球和斜线球，使打出的球更加变幻莫测。这个方向的横移也是现有发球机无法实现的，这是本发明的一个创新点。

本发明的乒乓球发球机器人实现了以下功能：

(1)可发任意上、下、左、右旋球，以及各种侧上、侧下混合旋球，速度旋转分别可调，同时亦可发不转球。

(2)可实现发球口俯仰角度和水平旋转角度任意调整；能做到竖直方向的上下平移和水平方向的平移。从而能改变前后或左右落点位置，实现定点、多区域以及全台多点发射。贴近真人实战。

(3)出球速度、出球频率、机头摆动速度均可任意调整。

(4)可以与电子设备连接，实现自动化和智能化。

(5)使用时安装与拆卸只需几分钟，更换模块无须任何工具。

(6)发球机主体部分自动升降，集球网自动打开与收起。

附图说明

图1是背景技术所介绍的泰德发球机的照片。图2背景技术所介绍的双蛇发球机的照片。图3固定及行走系统4的立体结构示意图。图4是本发明固定及行走系统4的侧视结构示意图。图5是是小车7、导柱8、底座板10和铰支弹簧架11的连接结构示意图。图6是实施方式二的结构示意图。图7是本发明竖直高度位移系统5中左方和右方滑动导向立柱的结构示意图。图8是本发明竖直高度位移系统5和俯仰机构的的结构示意图。图9是本发明发球器1和输送球系统的结构示意图。图10是图9的A-A剖视图。图11是实施方式六的推球装置结构示意图，图12是推球装置与发球器1和输送球系统的连接结构示意图，图13是推球装置中内凸轮套9-3的凸轮槽展开结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图3和图4具体说明本实施方式。本实施方式包括发球器1、输送球系统、收集球系统3、固定及行走系统4和竖直高度位移系统5；

发球器1：用于向乒乓球台面上弹射乒乓球供练习者回击；

输送球系统：用于向发球器1输送乒乓球；

收集球系统3：用于对练习者回击过来的乒乓球进行收集并传递给输送球系统；

固定及行走系统4：用于把发球器1固定在乒乓球台面上并能可控地沿乒乓球台面横向水平移动；

竖直高度位移系统5：用于把发球器1能可控地在高度上进行位移；

其特征在于，固定及行走系统4包括上牙4-1、下牙4-2、齿轮4-3、齿条4-4、蜗轮减速器4-5、一号电机4-6和二号电机4-7，上牙4-1由多个平行设置的上滚轮4-10、上橡胶平皮带4-12和上平板4-13组成，橡胶平皮带4-12包绕在所有上滚轮4-10的外表面上，上滚轮4-10的滚轮轴固定在上平板4-13的下表面上；下牙4-2由多个平行设置的下滚轮4-21、下橡胶平皮带4-22和下平板4-23组成，下橡胶平皮带4-22包绕在所有下滚轮4-21的外表面上，下滚轮4-21的滚轮轴固定在下平板4-23的上表面上；

齿条竖直布置且下端与下平板4-23的一端相固定，上平板4-13设置在下平板4-23的正上方，齿轮4-3与齿条4-4相啮合并连接在上平板4-13上以驱动上牙4-1沿齿条4-4上下运动；蜗轮减速器4-5的输入端连接一号电机4-6的输出端，蜗轮减速器4-5的输出端连接齿轮4-3以向其传递动力和运动；二号电机4-7的输出轴连接任意一个上滚轮4-10的旋转轴；

发球器1设置在上平板4-13的上方并随固定及行走系统4运动。

本实施方式的主要参数：

出球频率：20-100次/分

出球速度：5-20m/s

净重：15kg

体积：60*40*110(cm)

连续出球时间：0-240分钟

球台落点数：40

具体实施方式二：下面结合图5和图6具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式一的不同之处是它还包括行走小车7、导柱8、底座板10和铰支弹簧架11，四根导柱8对称地布置在行走小车7内并竖直向上，四根导柱8穿过底座板10的板面为其提供位移导向，铰支弹簧架11设置在底座板10的下表面与行走小车7内底部的上表面之间，收集球系统3包括集球网骨架，两个集球网骨架横向对称设置在底座板10上表面并且内侧与底座板10上表面铰接，固定及行走系统4的下平板4-23固定在底座板10的上表面上，且上牙4-1和下牙4-2悬伸出底座板10外面。

底座板10和铰支弹簧架11构成一个伸缩底座。伸缩底座有休止和工作两个状态，它的铰支弹簧架和集球网骨架联动。当处于休止状态时，铰支弹簧架收缩，底座板10降低，这样便于移动；集球网骨架联动收起成直立状态，节省空间，伸缩架不需要人为组装，便于用户使用。当处于工作状态时，底座板10升高，有利于上牙4-1和下牙4-2抓住乒乓球台面；集球网骨架联动张开，打开集球网收集打回的乒乓球。

具体实施方式三：下面结合图6具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式二的不同之处是它还包括横转装置，横转装置由下底座12-1、上底座12-2、减速器和横转电动机组成，下底座12-1固定在底座板10的上表面上，上底座12-2扣合在下底座12-1上并能沿其自身的竖直轴心线旋转，横转电动机的输出轴连接减速器的输入端，减速器的输出轴连接上底座12-2以驱动其旋转，发球器1固定在上底座12-2的上方随其运动。

横转装置位于整个模型中部，上方设置发球器1，下接底座板10。上底座12-2底部安装有一个中心轴，由电机驱动其沿轴心转动，以实现发球器的水平转动。此运动可以实现发球器在同一位置向各个方向发出球，是发出多种状态球不可或缺的运动。

具体实施方式四：下面结合图8具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式三的不同之处是竖直高度位移系统5包括左方滑动导向立柱5-1、右方滑动导向立柱5-2、俯仰机构驱动轴杆12、俯仰驱动电机和固头圆盘1-1，左方滑动导向立柱5-1和右方滑动导向立柱5-2的下端固定在上底座12-2的上表面上并且分列左右，俯仰机构驱动轴杆12的左端部和右端部分别连接在左方滑动导向立柱5-1和右方滑动导向立柱5-2上并且受安装在所述两个滑动导向立柱上的滚珠丝杠机构和电动机的驱动完成高度方向上的位移，固头圆盘1-1固定在俯仰机构驱动轴杆12的中间位置上，发球器1的出球喷嘴镶嵌在固头圆盘1-1的中心轴上；

俯仰驱动电机的输出轴连接俯仰机构驱动轴杆12以驱动其转动，所述俯仰驱动电机为步进电机。

本实施方式是实现乒乓球发球动作竖直方向移动的部件。它中间可滑动部分与发球器的轴杆连接，并承载重量，通过电动机的驱动，使发球器获得向上或者向下的力，完成竖直方向上的移动。竖直方向上能够移动，就可以模拟不同击球点所打出的球，如果加上高速射出，就可以实现扣球的动作模拟。这是本发明发球机的一大特色，是其它现有发球机不可以实现的运动。

本实施方式给发球器1增加了俯仰运动，改变球的轨迹。此运动可以配合上下平移，模拟扣杀时球的状态；当发球器处于仰角状态时，可以模拟挑球的轨迹。再与发球器速度的变化相配合，就可以完美控制球的抛物线。

具体实施方式五：下面结合图9和图10具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式五的不同之处是，所述发球器1包括四个摩擦轮1-2、四套传动链1-3和四个电动机1-4，固头圆盘1-1连接在俯仰机构驱动轴杆12上，固头圆盘1-1的轴心线上开有过球导向孔1-1-1，四个摩擦轮1-2设置在固头圆盘1-1的后端面上，四个摩擦轮1-2均匀分布环绕在过球导向孔1-1-1的延长线上且四个摩擦轮1-2的旋转方向都是使乒乓球在摩擦力下穿出过球导向孔1-1-1；

输送球系统包括输球软管2-1、储球仓2-2、拨球叶轮2-3和拨球电机2-4，输球软管2-1的输出端连接在发球器1处且输出端朝向四个摩擦轮1-2所围合的区域，输球软管2-1的输入端连通在储球仓2-2的下端上，输球软管2-1内的输入端下方处设置有拨球叶轮2-3。储球仓2-2设置在集球网的下方，从集球网收集到的球向下进入储球仓2-2中。

所述发球器1采用两对摩擦轮，按照“十”字形排列，运用两对摩擦轮，这样的排列方式好处颇多。

首先，这种结构和普通的一对轮结构相比，可以更好的控制住球，这样就能让球在更稳定的情况下产生旋转和发射出去，提高了产品的稳定性和可靠性。其次，两对轮的结构再加上矢量控制的知识，可以让球在一个二维平面内产生任意角度和速度的旋转。同类型产品都是通过旋转发球器整体来达到此目的，相比它们，本发明的结构更加简单，加工、组装更容易，更耐用，成本也更加低廉。

因为发球器有竖直、水平等多维度的运动，所以输球管也要跟随其运动，这就决定了输球管不能采用硬管输球。软管的耐用性又不好。所以采用了硬管软连接的输球管，它既能跟随发球器任意运动，又具有很强的耐用性，还不会干扰发球器的运动。

发球器和运动装置相连，配合运行，以实现俯仰，转向，水平、竖直移动等多维度的自由运动，从而可以发射出各种运动状态的球，满足各类训练需求。

具体实施方式六：下面结合图11和图12、图13具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式五的不同之处是，它还包括推球装置，所述推球装置包括六个弹性组件9-1、六个定位滑块9-2、内凸轮套9-3、转位电动机9-4、可转位芯体9-5和挡板9-6，挡板9-6固定在内凸轮套9-3的一端，可转位芯体9-5插入在内凸轮套9-3中，转位电动机9-4的电机轴穿过挡板9-6与可转位芯体9-5固定从而驱动其旋转，可转位芯体9-5的轮缘上均匀分布有六个阶梯孔9-6，六个阶梯孔9-6的轴心线与可转位芯体9-5的轴心线平行且阶梯孔9-6的小孔与挡板9-6相邻，每个阶梯孔9-6中的小孔中都容纳一个弹性组件9-1，内凸轮套9-3的内孔表面上开有凸轮槽9-7，所述凸轮槽9-7环绕内凸轮套9-3的内孔表面一圈且在轴线方向上有导程，定位滑块9-2的一端插入在凸轮槽9-7中，定位滑块9-2的另一端固定在弹性组件9-1上；定位滑块9-2转动到顶端时弹性组件9-1位于最外端极限位置且指向发球器1的四个摩擦轮1-2所围合的区域，定位滑块9-2转动到底端时弹性组件9-1位于最内侧极限位置且指向输送球系统的输球软管2-1输出端。

推球装置的上端对应于摩擦轮后方，推球装置的下端对应于输球软管2-1输出端。可转位芯体9-5上有六个储球孔，每个储球孔后都有一个由弹簧和推杆组成的弹性组件9-1。定位滑块9-2沿凸轮槽9-7的轨道向突出方向运动，从而使推杆推出乒乓球至摩擦轮中央。此装置借鉴了机枪的退弹机构，有可靠性强，耐用性好等优点。

具体实施方式七：下面具体说明本实施方式。尽管本发明在降低成本方面已经做了很大的努力，但由于乒乓球发球机本身所必须的硬件很多，这也决定了它不可能是一件特别廉价的商品。但不廉价并不代表乒乓球发球机不能被广泛推广，因为它绝大多数时候都是在训练馆被使用，所以本发明可以借鉴“共享”的理念。使用者不但可以通过手机扫码的方式租用在训练馆放置的机器，并且拥有发球机的个人用户也可以通过租赁或借用。这样不仅可以让更多的人享受到乒乓球发球机带来的便捷，也能让机器的价值最大化，实现双赢。

本发明的发球机还要实现数字化控制，在机身里有一个控制器，控制器控制整个发球机的运行，用户只要做出指令，它就可以自行运行。另外，还可以开发手机APP，让手机与发球机通过蓝牙等手段相连，可以用手机来给发球机下指令。因为成本原因，不可能给发球机安装运算能力强大的微型电脑，但是可以借助手机强大的计算能力，通过APP给发球机传输复杂数据，完成复杂运行，在不增加成本的情况下，使发球机硬件得到充分利用，让发球机的功能尽可能的强大，。

作为一个耐久性商品，发生故障是在所难免的，考虑到拆机维修费时费力，而且价格不菲。将发球机全部模块化设计，各个模块之间简单连接，不用任何工具，徒手就能轻松拆卸。不管哪个部位发生故障，都可以迅速替换。而且在工业生产中，也大大简化了麻烦的总装流程，减低了产品成本。

Claims (7)

1.便捷式乒乓球发球机，它包括发球器(1)、输送球系统和收集球系统(3)；

发球器(1)：用于向乒乓球台面上弹射乒乓球供练习者回击；

输送球系统：用于向发球器(1)输送乒乓球；

收集球系统(3)：用于对练习者回击过来的乒乓球进行收集并传递给输送球系统；

其特征在于，它还包括固定及行走系统(4)和竖直高度位移系统(5)；

固定及行走系统(4)：用于把发球器(1)固定在乒乓球台面上并能可控地沿乒乓球台面横向水平移动；

竖直高度位移系统(5)：用于把发球器(1)能可控地在高度上进行位移；

固定及行走系统(4)包括上牙(4-1)、下牙(4-2)、齿轮(4-3)、齿条(4-4)、蜗轮减速器(4-5)、一号电机(4-6)和二号电机(4-7)，上牙(4-1)由多个平行设置的上滚轮(4-10)、上橡胶平皮带(4-12)和上平板(4-13)组成，橡胶平皮带(4-12)包绕在所有上滚轮(4-10)的外表面上，上滚轮(4-10)的滚轮轴固定在上平板(4-13)的下表面上；下牙(4-2)由多个平行设置的下滚轮(4-21)、下橡胶平皮带(4-22)和下平板(4-23)组成，下橡胶平皮带(4-22)包绕在所有下滚轮(4-21)的外表面上，下滚轮(4-21)的滚轮轴固定在下平板(4-23)的上表面上；

齿条竖直布置且下端与下平板(4-23)的一端相固定，上平板(4-13)设置在下平板(4-23)的正上方，齿轮(4-3)与齿条(4-4)相啮合并连接在上平板(4-13)上以驱动上牙(4-1)沿齿条(4-4)上下运动；蜗轮减速器(4-5)的输入端连接一号电机(4-6)的输出端，蜗轮减速器(4-5)的输出端连接齿轮(4-3)以向其传递动力和运动；二号电机(4-7)的输出轴连接任意一个上滚轮(4-10)的旋转轴；

发球器(1)设置在上平板(4-13)的上方并随固定及行走系统(4)运动。

2.根据权利要求1所述的便捷式乒乓球发球机，其特征在于它还包括行走小车(7)、导柱(8)、底座板(10)和铰支弹簧架(11)，四根导柱(8)对称地布置在行走小车(7)内并竖直向上，四根导柱(8)穿过底座板(10)的板面为其提供位移导向，铰支弹簧架(11)设置在底座板(10)的下表面与行走小车(7)内底部的上表面之间，收集球系统(3)包括集球网骨架，两个集球网骨架横向对称设置在底座板(10)上表面并且内侧与底座板(10)上表面铰接，固定及行走系统(4)的下平板(4-23)固定在底座板(10)的上表面上，且上牙(4-1)和下牙(4-2)悬伸出底座板(10)外面。

3.根据权利要求2所述的便捷式乒乓球发球机，其特征在于它还包括横转装置，横转装置由下底座(12-1)、上底座(12-2)、减速器和横转电动机组成，下底座(12-1)固定在底座板(10)的上表面上，上底座(12-2)扣合在下底座(12-1)上并能沿其自身的竖直轴心线旋转，横转电动机的输出轴连接减速器的输入端，减速器的输出轴连接上底座(12-2)以驱动其旋转，发球器(1)固定在上底座(12-2)的上方随其运动。

4.根据权利要求3所述的便捷式乒乓球发球机，其特征在于竖直高度位移系统(5)包括左方滑动导向立柱(5-1)、右方滑动导向立柱(5-2)、俯仰机构驱动轴杆(12)、俯仰驱动电机和固头圆盘(1-1)，左方滑动导向立柱(5-1)和右方滑动导向立柱(5-2)的下端固定在上底座(12-2)的上表面上并且分列左右，俯仰机构驱动轴杆(12)的左端部和右端部分别连接在左方滑动导向立柱(5-1)和右方滑动导向立柱(5-2)上并且受安装在所述两个滑动导向立柱上的滚珠丝杠机构和电动机的驱动完成高度方向上的位移，固头圆盘(1-1)固定在俯仰机构驱动轴杆(12)的中间位置上，发球器(1)的出球喷嘴镶嵌在固头圆盘(1-1)的中心轴上；

俯仰驱动电机的输出轴连接俯仰机构驱动轴杆(12)以驱动其转动，所述俯仰驱动电机为步进电机。

5.根据权利要求4所述的便捷式乒乓球发球机，其特征在于所述发球器(1)包括四个摩擦轮(1-2)、四套传动链(1-3)和四个电动机(1-4)，固头圆盘(1-1)连接在俯仰机构驱动轴杆(12)上，固头圆盘(1-1)的轴心线上开有过球导向孔(1-1-1)，四个摩擦轮(1-2)设置在固头圆盘(1-1)的后端面上，四个摩擦轮(1-2)均匀分布环绕在过球导向孔(1-1-1)的延长线上且四个摩擦轮(1-2)的旋转方向都是使乒乓球在摩擦力下穿出过球导向孔(1-1-1)。

6.根据权利要求5所述的便捷式乒乓球发球机，其特征在于输送球系统包括输球软管(2-1)、储球仓(2-2)、拨球叶轮(2-3)和拨球电机(2-4)，输球软管(2-1)的输出端连接在发球器(1)处且输出端朝向四个摩擦轮(1-2)所围合的区域，输球软管(2-1)的输入端连通在储球仓(2-2)的下端上，输球软管(2-1)内的输入端下方处设置有拨球叶轮(2-3)；储球仓(2-2)设置在集球网的下方，从集球网收集到的球向下进入储球仓(2-2)中。

7.根据权利要求6所述的便捷式乒乓球发球机，其特征在于它还包括推球装置，所述推球装置包括六个弹性组件(9-1)、六个定位滑块(9-2)、内凸轮套(9-3)、转位电动机(9-4)、可转位芯体(9-5)和挡板(9-6)，挡板(9-6)固定在内凸轮套(9-3)的一端，可转位芯体(9-5)插入在内凸轮套(9-3)中，转位电动机(9-4)的电机轴穿过挡板(9-6)与可转位芯体(9-5)固定从而驱动其旋转，可转位芯体(9-5)的轮缘上均匀分布有六个阶梯孔(9-8)，六个阶梯孔(9-8)的轴心线与可转位芯体(9-5)的轴心线平行且阶梯孔(9-8)的小孔与挡板(9-6)相邻，每个阶梯孔(9-8)中的小孔中都容纳一个弹性组件(9-1)，内凸轮套(9-3)的内孔表面上开有凸轮槽(9-7)，所述凸轮槽(9-7)环绕内凸轮套(9-3)的内孔表面一圈且在轴线方向上有导程，定位滑块(9-2)的一端插入在凸轮槽(9-7)中，定位滑块(9-2)的另一端固定在弹性组件(9-1)上；定位滑块(9-2)转动到顶端时弹性组件(9-1)位于最外端极限位置且指向发球器(1)的四个摩擦轮(1-2)所围合的区域，定位滑块(9-2)转动到底端时弹性组件(9-1)位于最内侧极限位置且指向输送球系统的输球软管(2-1)输出端。

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