DE2216947A1

DE2216947A1 - Trainingsgerät für Ballsportarten

Info

Publication number: DE2216947A1
Application number: DE19722216947
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. ' ist
Original assignee: Schweigman, Frederik Willem Joseph, Vught (Niederlande)
Priority date: 1971-05-07
Filing date: 1972-04-08
Publication date: 1972-11-30
Also published as: NL169414B; NL169414C; IT955267B; FR2139239A5; NL7106334A; SE379936B; ES402493A1; GB1334207A; AU4198472A; AU469009B2; ZA723045B

Description

PATENTANWÄLTE

dr. ing. H. NEGENDAIiK · bipl.-ing. H. HAUCK · dipl.-phys. W. SCHMITZ DIPL.ING. E. GRAAIiFS · dipl.-ing. W. WEHNERT

HAMBIIHG'MÜNCHEN ZITSTEIiLUNGSANSCHHIFT: HAMBURG 36 -NEUER WAlL 41

TEL. 30 74 28 TTND 3β 41 15 _ _ .,,.-,, TEIEQH. NEOEDAPATENT HAMBTJHQ

Dr.Ir. lrederik Willem

Joseph Schweigman München is · mozartstr. 23

TEI,. Ο 38 05 80

Berkenlieiiveldreef 1 ,· ' ^" teleqh. negedapatent München

Yught (Holland)

Hamburg, ^den .5. April 1972

Trainingsgerät für Ballsportarten

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Trainingsgerät für Ballsportarten, "bestehend wenigstens aus einem Schlagarm zum Abspielen von Ballen mit einer "bestimmten Geschwindigkeit und in eine "bestimmte Richtung.

Es sind "bestimmte Geräte "bekannt geworden, hei denen einem Ball durch die Bewegung eines Schlagarms eine "bestimmte Geschwindigkeit erteilt wird, wobei die Bewegung des Armes entweder durch die plötzliche Auslösung einerstarken Feder oder durch einen Elektromagnet verursacht wird. ■ » ·

Ein derartiges Gerät weist eine Anzahl von Nachteilen auf. Heben der schockartigen Belastung "besteht ein bedeutender Mangel darin, daß für den Ball im Augenblick

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der plötzlichen Erhöhung der Ballgeschwindigkeit und danach keine Führung vorhanden ist. Dieses bringt unvermeidlich eine Abweichung in der Richtung aufeinanderfolgender Bälle mit sich.

Die Geschwindigkeit des Balles ist unter.anderem abhängig von dem Druck des Balles. Durch Schwankungen in diesem Balldruck werden den aufeinanderfolgenden Ballen unterschiedliche Geschwindigkeiten erteilt» Die Ungleichheit in Geschwindigkeit und Richtung ist insbesondere für einen Anfänger in einem Ballsport ein erheblicher Nachteil. Die Technik, einen Ball zu schlagen und zu treffen ist nämlich abhängig von einer Anzahl von Faktoren, und das Training kann nur dann jemals einzeln auf einen dieser Faktoren gerichtet sein, wenn dem Anfänger eine große Anzahl von Bällen in genau derselben Weise zugespielt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die oben erwähnten Nachteile zu überwinden. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Trainingsgerät gelöst, das wenigstens zwei Schlagarme aufweist, die jeweils drehbar an einem Ende mit einer stationären Welle verbunden und in der Lage sind, sich bei einer konstanten wechselseitig unterschied-

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lichen Winkelgeschwindigkeit zu drehen, während die Bewegungspfäde der beweglichen Enden der Schlagäitme sich wenigstens zum feil paarweise überlappen und sieh· die beweglichen Enden aneinander vorbei und auch an einem Mhrungspfäd vorbeibewegen können, der einen von diesen Schlagarmen mitgeführten Ball innerhalb des Gerätes führt, so daß die Geschwindigkeit des Balles innerhalb deB Gerätes stufenweise beschleunigt wird, wobei in dem überlappten Abschnitt der Bewegungspfäde der Von einem sich langsamer drehenden. Schlagarm mitgeführte Ball von dem nachfolgenden sich schneller drehenden Sehlägarm übernommen wird»

In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Wurfführungsspur einen gebogenen Abschnitt, da* mit einem Abschnitt wenigstens eines Bewegungspfades des beweglichen Endes eines Schlagarmes zusammenfällt₉ und einen geraden Abschnitt, der mit dem gebogenen Abschnitt verbunden ist, während das bewegliche Ende des Sehlägarmes zum Mitführen des abzuspielenden Balles über den geraden Abschnitt der Wurfführungsspur die form einer Evolvente hat.

In einer änderen bevorzugten Äusführungsform kann an das Ende des geraden Abschnitts des fuhrungspfades eine Krüffi-

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, *_ 111614?

mung angeschlossen sein, in welcher der abzuspielende Ball nicht durch einen Schlagarm mitgenommen wird, bo daß dem Ball eine Drehbewegung erteilt wird* Diese Krümmung wird drehbar um eine Achse parallel zur teittelliiiie des geraden Abschnitts des Führungapfades angeordnet, so daß dem abzuspielenden Ball wahlweise ein Drall von oben, ein Seitendrall oder eine Schneidwirfcung erteilt werden. Vorzugsweise ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einem oben offenen Behälter ausgestattet, der an seinem Boden mit einem Auslaßrohr zur Abgabe der in dem Behälter vorhandenen Bälle nacheinander versehen ist, während der Boden dieses Behälters auf einer stationären Welle beweglich ist.

Es wird im folgenden eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt ist. Es zeigern

Fig. t eine schematische Darstellung eines dreistufigen Gerätes,

Fig. 2 ein Schema der Kräfte, die auf einen Ball in einem geraden FÜhrungsweg und einem geraden Schlagarm oder Träger einwirken,

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Pig. 3 ein Schema der Kräfte, die auf einen Ball in ι einem geraden Pührungspfad und einem Schlagarm einwirken, dessen Ende in Porm einer Evolvent» gebogen ist,

Fig. 4 zeigt die Kräfte, die auf einen Ball in der Krümmung einwirken, die sich an den geraden Abschnitt des Pührungspfades anschließt,

Pig. 5 zeigt eine Tabelle, in der eine Anzahl von kennzeichnenden Parametern des Balles aufgeführt sind, die für einen Ball bei seiner Vorwärtsbewegung in der Krümmung nach Pig. 4 errechnet wurden,

Pig. 6 zeigt eine schematische Darstellung des Ballbehälters .

Pig. 1 zeigt drei Schlagarme oder Träger a, b und c, die jeweils drehbar an dem Ende A, B bzw. 0 auf einer stationären Welle gelagert sind. Jeder der drei Träger hat eine Konstante jedoch wechselseitig unterschiedliche Winkelgeschwindigkeit, wobei die Winkelgeschwindigkeit von b grosser ist als diejenige von a und kleiner als diejenige von c. Der Abstand zwischen den Wellen A und B ist geringer als die Gesamtlänge der Träger A.und B, so daß diese Träger

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sich zum Teil überlappen· Die Porm der Träger ist derart, daß ihre Enden sich aneinander vorbei bewegen können*

Mit Bezug auf die Kombinationen b-o und B-C gilt, dasselbe wie im vorhergehenden für a-b und A-B beschrieben. Die Wellen A, B und C werden durch ein einstellbares, veränderliches Getriebe (nicht gezeigt) angetrieben.

Bin abgespielter Ball wird bei Pvon dem gabelförmigen Ende des Trägers a aus der Zuführung sr inne aufgenommen und mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch ein !Führungsrohr PQRS zum Punkt Q geführt. An dem Punkt Q wird der Ball durch den Träger b weiter zum Punkt R geführt.

Die Einstellung der Träger a und b ist derart, daß der Träger b gerade dann berührt,wenn der Ball von dem Träger a zum Punkt Q befördert wird. Dann fällt die Richtung der Ballgeschwindigkeit mit dem durch den Träger b acuf den Ball ausgeübten Druck zusammen. Eine ähnliche Einstellung gilt für den Träger c mit Bezug auf den Punkt Bund den Träger b.

Über den Abschnitt QR wird der Ball wiederum bei gleichbleibender Geschwindigkeit geführt, die höher ist als die Geschwindigkeit des Balls in dem Abschnitt PQ. Die Endge-

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schwindigkeit und die Abspielriehtung; werden dem Ball in dem MihrungSipfadabsehnitt RS durch den" Träger e erteilt* ■ ■

Bei einem geraden Träger c und einem geraden Efadabschniti RS werden auf den Ball Kräfte ausgeübt, die in der Fig· angedeutet sind. Bei lage des TrägerarmB c in der Stellung C.) ist der durch, den Träger auf den Ball ausgeübte Druck entsprechend der normalen der Berührungsoberfläche an dem Berührungspunkt gerichtet.

In der Stellung C₂ ist diese Kraft in M löfcreBht zn OM, so daß der Pührungspfad notwendigerweise eine Kraft K auf den Ball ausübt. Diese Kraft K nimmt mit Abnahme des spitzen Winkels zwischen dem Träger c und der Linie RS zu, wodurch eine Reibung und damit eine Abnutzung des Balles verursacht wird.

Üg. 3 zeigt_f wie dieser lurch ilen yühruiiiBpfad ausgeh übte Druck vermieden werden kann· In dieser Hg. f ist RS der gerade itthrungöpfädabsöhnitt.

₁^ bezeichnet den Träger in seiner Steiluhg e^_f tit eher der Ball des T3*äge3*s b iiberiiommeii wirf» ^₂Qg bezeichnet den Träger in der Stellung Cg_f äie mit Bezug iui cj

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um einen gegebenen Winkel verdreht ist.

Die Richtung der durch den Träger auf den Ball ausgeübten Kraft fällt mit der normalen an der Berührungsfläche zusammen, und diese normale muß wiederum mit der Linie RS zusammenfallen, um ein Andrücken des Balles gegen den Ftihrungspfad zu verhindern. Dieses ist der Fallyc wenn das Ende R-iQ-i des Trägers in Form einer Evolvente des Kreises mit dem Mittelpunkt C und dem Radius OR gebogen ist.

Die Ballgeschwindigkeit längs dem Abschnitt RS ist nunmehr stets entsprechend der Linie RS gerichtet und verläuft somit entsprechend der Mitten linie des Führungspfades, und, diese Geschwindigkeit ist außerdem immer konstant, was aus Fig. 3 hervorgeht_β

Der Punkt R„ des Trägers hat ein« Geschwindigkeit von V 2 = Ό CR₀. Ihre Komponente längs dem Führungspfad ist S CR₂COS.='. CR₁ = V1. Infolge dieser Gestaltung des Trägers c ist der Druck zwischen dem Ball und dem Führungspfad minimal, selbst wenn sich die Eveolvente einem Bogen nähert. Die Bälle, die das Gerät νerlassen, haben alIo genau die gleich Geschwindigkeit und Richtung, was auf die stufenweise Beschleunigung der Geuichwindi gkeit und die

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Führung zurückzuführen ist. Sie landen alle an demselben Punkt des Spielfeldeso

Bs mag.in einigen Fällen empfehlenswert sein, das Ende
des Führungsrohres leicht zu biegen, um jegliche Durchbiegungen oder Ablenkungen zu entfernen, die etwa durch ein Spiel zwischen dem Ball und der Ballführung verursacht sein können.

Anstatt des oben "beschriebenen dreiachsigen Gerätes kann auch ein Gerät mit zwei Achsen und zwei Schlagarmen benutzt werden, wenn beispielsweise der Träger a (Fig. 1) fortgelassen und die Führungsrinne an dem untersten Punkt des von dem !Ende des Trägers b beschriebenen Kreises angeordnet wird. Es können in ähnlicher Weise auch zwei oder mehr Stufen in der Vorrichtung vorgesehen werden.

Abgesehen von der Erfüllung der Anforderungen hinsiehtlieh der GleichmaßUkei. I; mit Bezug auf die Geschwindigkeit und die" Rich bung des abzuspielenden Balles erfüllt die Vorrichtung auch eino Anzahl anderer Erfordernisse, die für Trainingszwooke von Bedeutung sind, wie z.B.

1. Dio Geschwindigkeit den Balles ist einstellbar.
Dieses wird erzielt durch dl» Anwendung eines veränderlich eins te L ] bnrsm (ie tri «bon yum Antrieb des

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Trägers. Ein derartiges Getriebe isb ansich bekannt.

2. Die Richtung der Ballgeschwiridigkeib beim Verlassen des Gerätes kann modifiziert werden. Eine derartige Modifizierung kann für Geräte, die beispielsweise beim Baseball oder Kricket benutzt werden sollen nur gering sein. Bei einer Modifizierung der Geschwindigkeit des Balles ist die entsprechende Veränderung des Höhenwinkel3 gering. Bei Tennis jedoch muß der Unterschied im Ilöhenwinkel erheblich sein, um sowohl flache Schläge (drives) als auch "Bogenschüsse" (die sogenannten "lobs") spielen zu können. In dieser Hinsicht bietet das Gerät gemäß der Erfindung eine Lösung in Form der drehbaren Aufhängung eines solchen Geräteteils in dem Gerät als ganzes, in welchem die Wellen A, B, C, die Träger a, b und c und die Führungsmitte PQRS enthalten sind.

3. Dem Ball kann eine Drallwirkung erteilt werden* Diese Wirkung wird durch die Anordnung eines kreisförmigen Pfades (oder eines Teiles desselben) an dem Ende des geraden Abschnitts des Führungspfades (siehe Fig. 4) erreicht.

Tn FLg. 4 bezeichnet d eine Tangente an dem Führungspfad in dem AugembLiek, in welchem der Ball (mit dem

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Ballradius r) den geraden Führungsabsehnitt Nunmehr wird der Führungspfad in einen Kreis mit dem Radius R +" r verwandelt. Bei A beginnt der Ballmittelpunkt einem kreisförmigen Pfad mit dem Radius R zu folgen. In A wird eine lineare ,Geschwindigkeit Vo angenommen, während die Winkelgeschwindigkeit der Ball·— drehbewegung noch gleich Null ist_o ,

Nach einer gewissen Zeit t erreicht der Bällmittelpunkt den Punkt B mit einer linearen Geschwindigkeit V und einer Winkelgeschwindigkeit ΐ „ -

Zwischen.6.),V, V , t und R gelten die folgenden Beziehungen: ■"-■-.

Bei B wirkt auf den Ball eine zentripetale Kraft 2

K = j|— ein (in welcher m die Ballmasse und eine Reibungskraft W = fK bedeutet (wobei f den Reibungskoeffizienten bezeichnet). Die Kraft W verzögert die linearbewegung gemäß der Formel: -W = ntä-n und erieilt dem Ball eine Winkelgeschwindigkeit entsprechend der Formel: ^Xr= I -rt (wobei I das polare Schwerkraftmoment darstellt). In Form einer Differentialgleichung wird

fV² flv

dieses zus - «— §5 (1)

fmV²
ΪΓ—

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Aus (1) ergibt sich eine direkte Beziehung zwischen V und t. Bei den Bedingungen t gleich 0,V=Yo ergibt eine Integration

RVo
^{7 =} ΐΥο

+ R

Die Beziehung zwischen OJ und V ergibt sich aus der Kombination von (1) und (2) oder der Elimination von

w— . Aus dieser Integration von Idcii=mrdv ergibt sich bei den Bedingungen O = o, V = Vo die folgende Gleichung !

fE (Vo - V) (4)

Die Winkelgeschwindigkeit- erhöht sich von O auf das Maximum (v = — , d.h. reines Rollen.solange die Be-

Y
dinguhg 6.X.— anhält, tritt Schlupf auf. Die Bestimmung von V als ^=-L ergibt sich aus (4), wenn man den Ausdruck/;= ·,; ■ = ^ substituiert und nach V auflöst.

Demzufolge ist

Vo

(5)

Die Zeit, die benötigt wird, um das Stadium des reinen Rollens zu erlangen, ergabt sich aus (5) und (3) durch

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BAD ORIGINAL

Auflösung nach t,

So erhält man
IR

fmr

(6)

Der Bogen la der in dieser Zeit zurückgelegt wird, ist;

t=b ^- a ·

κ = // vat = ^a _1y, __o Ü7)

^/ ■—*"—'—■■' jn ——^- ^-

t=o f

Die Schlupfarüeit Q_s-i_iD bezogen auf die gesamte (Starb- ) Energie i ra V₀ ² ist:

Mit Hilfe der lOrmeln (1) bis (8) ist eine Reihe von Werten als Punktion der Zeit t errechnet worden, die in der Fig. 5 gezeigt sind, wobei rori einer Anfangsgeschwindigkeit V = 40 ni/sek, auage^gangen wird, und ferner r = 32,5 nun; R- 100 mm, f = 0,4, I = 665 gr.

2
cm und m = 60 granmi ist*

Aus Pig» 5 geht hervor, daß ein reinea Rollen eintritt, nachdem der Bau H)O Bogeiigrade durch Lau fen hat, immer-

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hin bei V = 40 m/sek. etc. Der "bei der Abrollreibung entstehende Bremswider at and kann vernachlässigt werden, so daß nach 100° die lineare Geschwindigkeit und die Winkelgeachwindigkeit sich kaum verändern, wenn die Länge des Bogens von 100° zu einem Kreisbogen ausgedehnt wird. Es iat vorteilhaft, die Bogenlänge auf 360° zu bringen, in welchem lalle die Ausgangsöffnung neben der Eintrittaöffnung liegt. Bei Anordnung dieser Krümmung braucht die Vorrichtung kaum verändert zu werdenj es ist lediglich notwendig, den Wandler einzustellen, um eine größere Anfangsgeachwindigkeit zu erreichen.

Die Krümmung von 360° iat drehbar auf einer Achae befestigt, die mit der Richtung von V (siehe Fig. 4) zum Ende des geraden Abschnitts des Führungspfades RS (aiehe Fig. 1) zusammenfällt. Durch Verdrehen der Krümmung wird die Umlaufebene des Balles gedreht, wodurch dem Ball wahlweise ein oberer Drall, ein Seitendrall oder eine Gegenwirkung erteilt werden kann.

Pig. 6 zeigt einen BallbehäLfcer, der dazu dienen soll, die Bälle nacheinander zum Punkt P (aiehe Fig, I) des Führungapfadea zu liefern. Die Spielfrequenz des Trairiingsgeräts muß beispielsweise für Tennis ziemlich

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hoch, sein, weil abwechselnd zwei Spieler mit Ballen versorgt werden müssen. Zu diesem Zweck.ist der Behälter reichlich groß bemessen, weißt an" seinem Oberteil eine weite Öffnung auf,- so daß die Bälle "beispielsweise γόη einem Korb-aus in den Behälter hin- . einfallen können.

Am Boden'ist ein Auslaßrohr b vorgesehen, der Boden e des Behälters ist drehbar auf einer Achse f gelagert, während die Drehbewegung von der Bewegung des Trägers mit der geringsten Winkelgeschwindigkeit (nicht gezeigt) abgenommen wird.

Durch die Auf- und Abbewegung des Bodens des Behälters e werden die Bälle C daran gehindert, sich an der öffnung des Rohres'b zu verklemmen.

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Claims

Patentansprüche

ί 1 *) ^trainingsgerät fur Ballsportarten bestehend aus

wenigstens einem Schlagarm zum Anspielen von Ballen mit einer "bestimmten G-eschwindigkelt und einer bestimmten Richtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung wenigstens zwei Schlagarme aufweist, die jeweils drehbar an einem Ende mit einer stationären Welle verbunden und in der Lage sind, sich bei einer konstanten wechselseitig unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit eu drehen, während die B«wegungspfade der Enden der Schlagarme_t die von dtr Welle fortgewendet sind, sich zum Teil paarweise Überlappen und in der Lage sind, sich aneinander und auch an einem Fuhrimgspfad zur Führung einte Balles innerhalb des Gerätes vorbeizubewegen, wobei der Ball von einem dieser Sehlagarme mitgenommen wird, derart, daß die Geschwindigkeit des Balles innerhalb des Gerätes stufenweiße erhöht wird und in dem überlappten füll der Beweg ung spf ade der von einem sieh langsamer drehenden Schlagarm mitgenoameeBall von dem nachfolgenden sich schneller drehenden Schlagarm übernommen wird»
2. Trainingsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß der Führungspfad einen gezogenen Abschnitt aufweist, der mit wenigstens einem Bewegungspfad des Endes eines Schlagarmes zusammenfällt, der der Welle gegenüber liegt, sowie einen geraden Abschnitt, der mit dem gebogenen Abschnitt verbunden ist. ■·."'■
3. Trainingsgerät nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Schlagarmes gegenüber der Welle zur Aufnahme des über den geraden Abschnitt des Pührungspfades zu spielenden Balls die Form einer Evolvente hat.
4. Trainingsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Schlagarmes gegenüber der Welle zur Aufnahme des über den geraden Abschnitt des Pührungspfades zu spielenden Balls die Form eines Kreisbogens als Nahrung einer Evolvente hat.
5. Trainingsgerät nach Anspruch 1 his 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ende des geraden Abschnitts des Führungspfads eine Krümmung verbunden ist, in welcher der zu spielende Ball nicht von einem Schlagarm mitgenommen wird, so daß dem Ball ein Drall erteilt werden kann.

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6. Trainingsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung um eine Achae herum drehbar angeschlossen ist, die parallel zur Mittellinie des geraden Abschnitts des Führungspfades verläuft, so daß die TJmI auf ebene/les zu spielenden Balls modifiziert werden kann.
7. Trainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Teil des Trainingsgerätes, der die Antriebswellen für die Schlagarme,,.die Schlagarme selbst und den Führungspfad umfasst, um eine waagerechte Achse drehbar ist, so daß der Höhenwinkel, bei welchem der Ball von dem Gerät gespielt wird, einstellbar ist.
8. Trainingsgerät nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät mit einem Behälter versehen ist, der an seinem oberen Ende geöffnet ist und an seinem Boden ein Auslaßrohr zur Abgabe der in dem Behälter enthaltenen Bälle nacheinander aufweist, während der Boden des Behälters um eine stationäre Welle herum beweglich ist.

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