CN2668189Y - 数控足球发球机 - Google Patents

Abstract

一种数控足球发球机，包括发射机构和控制装置，其特征在于所述发射机构的主轴固定在机架上，主轴一端与击球部件相连接；击球部件的轴通过转向桥与X轴驱动部件连接，转向桥下部装有球座和Y轴控制机构，主轴上装有传动装置。本发球机可以在训练中代替人工发球，通过程序控制能够得到所需发球落点的任意控制和变化，而且发球球速(力量)可调。组合落点可以有每组20球、50球或100球，其中每个球落点在程序中预先设定，在执行时对各落点的执行顺序进行随机化处理，使球员不能预知下一个球的落点，可以用于训练，也可以用组合落点考察运动员处理球的能力。

Description

数控足球发球机

[技术领域]本实用新型涉及一种数控足球发球机，属于体育设备，可用于足球运动员特别是守门员的训练，素质、状态测评，也可以作为一种体育游乐设施。

[背景技术]国内外已有若干项关于足球发球机的专利，这些已有的专利由于发球落点、球速度等有关性能方面的局限，尚无一种普遍使用的发球机。目前足球运动员训练、技术评测的辅助设备比较少，在球员，特别是守门员的训练中，只能靠人工发球，工作强度大，重复性、准确性比较低；对球员的素质、状态的判断也仅靠有关教练的主观印象和评价，缺少客观的技术参考数据。从发射部分主要机械结构上，现有涉及足球发球机的专利主要有夹轮式和击打式两种基本结构。如ZL02279163.9实用新型专利说明书公开的“足球发球机”，该发球机包括装球、发球和控制装置属于击打式发球机。

[发明内容]本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的缺点，而提供一种发球落点可变化、可准确控制，球速达到实用水平的数控足球发球机。

本实用新型的目的是这样实现的。

一种数控足球发球机，包括发射机构和控制装置，其特征在于所说的发射机构的主轴固定在机架上，主轴一端与击球部件相连接；击球部件的轴通过转向桥与X轴驱动部件连接，转向桥下部装有球座和Y轴控制机构，主轴上装有传动装置。

上述转向桥由上臂、立柱和下臂构成，通过上钉轴、下钉轴和X轴驱动部件与机架连接，与击球部件的转向轴处于同一轴线。

上述Y轴驱动部件主体固定在立柱下部，由直流电机、转数传感器、蜗杆、齿轮减速机构和输出臂组成，其输出臂通过连杆与球座上轴杆连接。

上述X轴驱动部件由直流电机、转数传感器、减速齿轮、驱动螺杆组成。X轴驱动部件安装在机架上；驱动螺杆与定位板上的螺母座连接。

本发球机的定位板固定在立柱上部，上面带有与击球部件的轴相配合的轴孔。

上述击球部件的上端带有等速万向节，其外半轴与击球杆固定为一体，轴端安装定位板里；内半轴与主轴连接，在下端带有击球脚，击球脚的触球面为圆柱面，其轴向与击球杆成直角。

本发球机的球座底架固定在下臂上，球座下轴杆穿过球座底架的轴孔安装在球座底架上，球座面板上装有球座上轴杆，球座下轴杆的两端分别通过球座支杆与对应的上轴杆相连接。

上述传动装置采用带有离合机构的大链轮套在主轴上，通过链条与减速器输出轴上的小链轮连接，力臂固定在主轴上，靠紧大链轮的平面一侧。本发球机采用转向桥——万向击球杆结构实现发球落点变化和控制。

上述结构中，X轴驱动部件驱动转向桥围绕上轴钉和下轴钉构成的轴线转动，带动与其相联接的击球部件的外半轴的水平方向的轴线变化，因击球部件是按外半轴的轴线运动，这样实现了对发球水平方向的控制；球座整体安装在转向桥上，与击球部件同步移动，待发射的球着落在球座上发射位置，总是处于击球部件击球方向的正前方。Y轴驱动部件中电机驱动输出臂转动，通过连杆推动球座的球座支杆以球座下轴杆为轴转动，使球座面板的高度变化，改变击球脚触球部位，控制发球的水平高度。应用数字技术分别控制X轴驱动部件和Y轴驱动部件电机的转动圈数取得对发球水平角度和垂直高度分别控制，实现发球的落点的可变化、可控制，发球落点的准确性、可重复性高。

采用两级锁定的离合钩结构执行击球部件的蓄能和释放。力臂固定在主轴上，力臂末端有挂轴及轴套，通过钢丝绳与主弹簧上端挂接；大链轮靠近外缘处相隔180°有两个与径线垂直的矩形孔，矩形孔内各有一个与径线平行的轴孔穿过，离合钩通过离合钩轴安装在矩形孔内，大链轮的一侧装有离合钩锁定支架，锁定杆、离合钩复位弹簧、锁定杆复位弹簧：球速调节板内缘带有开口卡在大链轮的轴座上，外缘带有孔，螺杆穿过孔固定，由带有螺母的球速调节扭紧固在机架上的球速调节板座上，螺杆穿过调节板的部分作为离合释放档块。

上述离合钩结构主要有三个优点：一是使弹簧释放过程中有关部件的受力合理分布，锁定控制部件受力减小，可以长期稳定地工作，在发球机运行时，蓄能弹簧的拉伸状态中有关零件受力很大，弹簧拉伸/释放转换过程中直接受力的零件很容易损坏；二是有助于最大限度地减少高速运动部件的数量和质量，为达到一定的球速要求，发球机的击求脚需要瞬间从静止状态加速到约40米/s，因此控制运动部件的数量和质量对发球机的性能很重要，本实用新型中仅主轴、力臂和击球部件为高速运动，三是调节球速简便，改变离合释放档块的位置即可改变球速，如有必要，在此加装自动控制部件实现对球速的自动控制也很方便。

本发球机的发球角度变化范围为水平40°，垂直13°，置于点球位置时射球的落点可以覆盖整个球门，可以在训练中代替人工发球。通过程序控制，能够得到所需发球落点的任意控制和变化。具有三种发球落点变化模式：固定、随机落点和组合落点，发球球速(力量)可调。组合落点可以有每组20球、50球或100球，其中每个球落点在程序中预先设定，在执行时对各落点的执行顺序进行随机化处理，使球员不能预知下一个球的落点，可以用于训练，也可以用组合落点考察运动员处理球的能力。例如使用本实用新型的组合落点进行射门，球员进行守门，各球员在同一组合落点条件下的进球数的统计分析可一定程度反映出球员之间的反应时间，动作速度的差别，可作为和素质或状态评测的参考数据，改变目前在这方面仅靠主观判断的状况。本实用新型亦可用作游乐设备，设置一球门，利用本实用新型进行射门，游人守门取乐。

[附图说明]图1是本实用新型外形结构示意图。

图2是本实用新型发射机构立体图。

图3是本实用新型结构正视图。

图4是本实用新型结构左视图。

图5、图6、图7是本实用新型大链轮及离合机构正面图、后视图和侧视图。其中图5离合钩部位为剖面。

图8是本实用新型球座的放大立体图。

图9是本实用新型球座的放大侧视图。

图10是本实用新型水袋缓冲器结构图。

标注说明：1、主机箱；2、储球箱；3、出球口；4、车轮；5、入球口；6、机架；7、主电机；8、主轴；9、击球部件；10、转向桥；11、大链轮；12、链条；13、减速器；14、主弹簧；15、球座；16、X轴驱动部件；17、Y轴驱动部件；18、钢丝绳；19、击球杆；20、万向节；21、击球脚；22、击球杆支撑；23、缓冲器；24、定位板；25、力臂；26、挂轴；27、小链轮；28、传动皮带；29、皮带轮；30、矩形孔；31、离合钩；32、离合钩轴；33、离合钩锁定支架；34、锁定杆；35、离合钩复位弹簧；36、锁定杆复位弹簧；37、球速调节板；38、齿轮；39、螺杆；40、球速调节扭；41、球速调节板座；42、离合释放挡块；43、上臂；44、立柱；45、下臂；46、大链轮轴座；47、外半轴；48、停球板；49、足球；50、球座底架；51、球座面板；52、球座下轴杆；53、球座上轴杆；54、球座支杆；55、输出臂；56、连杆；57、上轴钉；58、下轴钉；59、螺母座；60、橡胶板；61、水袋；62、弧形板；63、水管；64、水箱；65、供球挡杆轴；66、外挡杆；67、内挡杆。

下面结合附图和具体实施例详细介绍本实用新型。

[具体实施例]本实施例中，主电机7、减速器13、链条12、主弹簧14、发射机构的主轴8固定在机架6上，主轴8一端与击球部件9相连接；击球部件9的外半轴47通过转向桥10与X轴驱动部件16连接，转向桥10的两端被轴钉固定在机架上，与击球部件9的转向轴处于同一轴线。转向桥10下部装有球座15和Y轴驱动机构17，带有离合机构的大链轮11套在主轴8上，通过链条12与减速器13输出轴上的小链轮27连接，力臂25固定在主轴8上，靠紧大链轮11的平面一侧。

转向桥10由上臂43、立柱44和下臂45构成；有三个位置分别通过上钉轴57、下钉轴58和X轴驱动部件16与机架6连接；上臂43和下臂45带有轴孔，分别被上轴钉57和下轴钉58安装在机架6上，与击球部件9的转向轴处于同一轴线；定位板24固定在立柱44上部，上面带有与击球部件的外半轴47相配合的轴孔。

球座底架50固定在下臂45上，两根球座下轴杆52穿过球座底架50的轴孔安装在球座底架50上，球座面板51上装有前后两个球座上轴杆53，每个球座下轴杆52的两端分别通过球座支杆54与对应的上轴杆53相连接，Y轴驱动部件17主体固定在立柱44下部，由直流电机、转数传感器、蜗杆、齿轮减速机构和输出臂55组成、其输出臂55通过连杆56与球座上轴杆53连接。X轴驱动部件16由直流电机、转数传感器、减速齿轮、驱动螺杆39组成。X轴驱动部件16安装在机架6上；驱动螺杆39与定位板24上的螺母座59连接。击球部件9的上端带有等速万向节20，其外半轴47与击球杆19固定为一体，轴端安装在定位板24里，内半轴与主轴8连接，在下端带有击球脚21，击球脚21的触球面为圆柱面，其轴向与击球杆19成直角。

X轴驱动部件16驱动转向桥10围绕上轴钉57和下轴钉58构成的轴线转动，带动与其相联接的击球部件9的外半轴47的水平方向的轴线变化，因击球部件9是按外半轴47的轴线运动，这样实现了对发球水平方向的控制；球座15整体安装在转向桥10上，与击球部件9同步移动，待发射的球49着落在球座上发射位置，总是处于击球部件9击球方向的正前方。Y轴驱动部件17中电机7驱动输出臂55转动，通过连杆56推动球座的球座支杆54以球座下轴杆52为轴转动，使球座面板51的高度变化，改变击球脚21触球部位，控制发球的水平高度。应用数字技术分别控制X轴驱动部件16和Y轴驱动部件17电机的转动圈数取得对发球水平角度和垂直高度分别控制，实现发球的落点的可变化、可控制，发球落点的准确性、可重复性高。

本实施例采用两级锁定的离合钩31结构执行击球部件9的蓄能和释放。力臂25固定在主轴8上，力臂25末端有挂轴26及轴套，通过钢丝绳18与主弹簧14上端挂接；大链轮11靠近外缘处相隔180°有两个与径线垂直的矩形孔30，矩形孔30内各有一个与径线平行的轴孔穿过，离合钩31通过离合钩轴32安装在矩形孔30内，大链轮11的一侧装有离合钩锁定支架33，锁定杆34、离合钩复位弹簧35、锁定杆复位弹簧36：球速调节板37内缘带有开口卡在大链轮11的轴座46上，外缘带有孔，螺杆39穿过孔固定，由带有螺母的球速调节扭40紧固在机架6上的球速调节板座41上，螺杆39穿过球速调节板37的部分作为离合释放档块42。

本实施例采用水袋缓冲器吸收击球后剩余能量，保护有关部件。水袋缓冲器由橡胶板60、水袋61、固定在机架6上的弧形板62、水管63和水箱64组成。水箱64和水袋61之间通过水管63连通，静止时水在重力作用下充满水袋61，发射后击球杆19打在橡胶板60上，挤压水袋61，其中的水通过水管63流入水箱64，此过程吸收了击球杆19的惯性。

本数控发球机(图1)由主机体1和储球箱2组成，主机体的前侧装有车轮4。储球箱2在主机侧面，其顶部敞开作为入球口5，内部有带有倾斜的球道，下部有开口与主机供球部件相通，箱内的球可沿球道向下滚动，依次进入主机。控制单元、机械部分在主机体内。控制部分包括软件、单板机、传感器、继电器等，按要求控制机器的启动、复位、停止、射球落点变化及安全状态等动作，对主电机、X轴驱动电机、Y轴驱动电机分别控制。本例中X轴驱动部件16、Y轴驱动部件17的动力采用普通直流电机，通过继电器和传感器组成的电路实现击球后的自动复位，通过对X轴、Y轴驱动电机转数的控制实现对发球落点的控制。这个部位的驱动和控制也可以采用其他方式，如采用步进电机及控制电路。软件和控制电路不属于本专利的保护内容，不在此详述。

电源接通后，CPU初始化，通过面板接受使用者的操作信号，再开始执行。首先检查各传感器的状态，如无异常，接通X轴、Y轴驱动部件复位电路使击球部件复位，即X轴处于正前方，Y轴处于最低位置；同时接通主电机7电源，通过减速器13带动大链轮11顺时针转动(图4)，此时锁定杆34受弹簧作用处于锁定位置，离合钧31不能抬起，其另一侧的钩尖高出大链轮11的平面，挂住力臂25使之随大链轮11转动，拉伸弹簧14，主轴8、击球部件9随之转动，击球部件9转至垂直位置时，触发供球传感器，供球挡杆轴65顺时针转动，外档杆66放下，同时内档杆67抬起，储球箱里的第一个球滚到球座上，后面的球被内档杆67挡住。接球传感器S给出到位信号，CPU根据待发球的落点所需的动作方向给出相应的控制信号，通过控制电路使X轴、Y轴驱动电机转动，X轴、Y轴驱动电机的转数传感器分别在各自电机每转动180°给出一个脉冲信号，CPU监测这些信号并分别计数，与预设落点的转数相比，达到后立即将相应的驱动电机停止，使转向架转到所需的角度(X轴)，球座抬到所需定的高度(Y轴)。当大链轮11转动到一定位置时，锁定杆34被释放挡块42挡住，脱离锁定位置，离合钩31在力臂25推动下抬起，力臂25释放，在弹簧的作用下带动主轴8、击球部件9逆时针转动，将球座上的球击出；击球后，击球部件9因惯性作用继续向前运动，打在缓冲器的橡胶板60、水袋61上，惯性能量被吸收，同时触发复位传感器，启动X轴、Y轴驱动部件复位电路，离合钩31在离合钩复位弹簧35的作用下复位，大链轮11转过一定角度后，锁定杆34与释放挡块42脱离，在锁定杆复位弹簧36的作用下回到锁定位置，进入下一个发球循环。

Claims (10)

1、一种数控足球发球机，包括发射机构和控制装置，其特征在于所说的发射机构的主轴[8]固定在机架[6]上，主轴[8]一端与击球部件[9]相连接；击球部件[9]的轴通过转向桥[10]与X轴驱动部件[16]连接，转向桥[10]下部装有球座[15]和Y轴控制机构[17]，主轴[8]上装有传动装置。

2、根据权利要求1所述的发球机，其特征在于所说的转向桥[10]由上臂[43]、立柱[44]和下臂[45]构成，上钉轴[57]、下钉轴[58]和X轴驱动部件[16]与机架[6]连接，与击球部件[9]的转向轴处于同一轴线。

3、根据权利要求1或2所述的发球机，其特征在于所说的Y轴驱动部件[17]主体固定在立柱[44]下部，由直流电机、转数传感器、蜗杆、齿轮减速机构和输出臂[55]组成，其输出臂[55]通过连杆[56]与球座上轴杆[53]连接。

4、根据权利要求1或2所述的发球机，其特征在于所说的X轴驱动部件[16]由直流电机、转数传感器、减速齿轮、驱动螺杆组成。X轴驱动部件[16]安装在机架[6]上；驱动螺杆[39]与定位板[4]上的螺母座[59]连接。

5、根据权利要求1或2所述的发球机，其特征在于所说的击球部件[9]的上端带有等速万向节[20]，其外半轴[47]与击球杆[19]固定为一体，轴端安装在定位板[24]里；内半轴与主轴[8]连接，在下端带有击球脚[21]，击球脚[21]的触球面为圆柱面，其轴向与击球杆[19]成直角。

6、根据权利要求1所述的发球机，其特征在于所说的传动装置采用带有离合机构的大链轮[11]套在主轴[8]上，通过链条[12]与减速器[13]输出轴上的小链轮[27]连接，力臂[25]固定在主轴[8]上，靠紧大链轮[11]的平面一侧。

7、根据权利要求6所述的发球机，其特征在于所说的力臂[25]固定在主轴上，力臂[25]末端有挂轴[26]及轴套，钢丝绳[18]与主弹簧[14]上端挂接。

8、根据权利要求6所述的发球机，其特征在于所说的大链轮[11]靠近外缘处相隔180°有两个与径线垂直的矩形孔[30]，矩形孔[30]内各有一个与径线平行的轴孔穿过，离合钩[31]通过离合钩轴[32]安装在矩形孔内，大链轮[11]的一侧装有离合钩锁定支架[33]，锁定杆[34]、离合钧复位弹簧[35]、锁定杆复位弹簧[36]：球速调节板[41]内缘带有开口卡在大链轮[11]的轴座上，外缘带有孔，螺杆[39]穿过孔固定，由带有螺母的球速调节扭[40]紧固在机架[6]上的球速调节板座[41]上，螺杆[39]穿过调节板[37]的部分作为离合释放档块[42]。

9、根据权利要求1所述的发球机，其特征在于所说的主机体[1]和可分离的储球箱[2]组成，主机体[1]前侧装有车轮[4]，下部设有发射口[3]，内装有带有CPU的控制单元、电机及传动部件、供球机构和发射机构。

10、根据权利要求1所述的发球机，其特征在于所说的主机体[1]内装有由橡胶板[60]、水袋[61]、固定在机架上的弧形板[62]、水管[63]和水箱[64]组成的水袋缓冲器。

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