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Tennisball-Wurfmaschine
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Die Erfindung betrifft eine Tennisball-Wurfmaschine. Solche Maschinen
dienen als Uehungsgeräte für einzeln trainierende Spieler, indem sie in zeitlich
regelmässigen Abständen Bälle auswerfen. Die Frequenz und der Steigwinkel, unter
welchen die Bälle ausgeworfen werden, sind einstellbar, vielfach auch die Abschussgeschwindigkeit
der Bälle. Die Maschinen arbeiten mit verschiedenen Mitteln zum Auswerfen der Bälle.
Beim Auswerfen mittels Druckluft wird ein Luftstrom erzeugt, welcher den Ball bis
zu einer Manschette mitreisst, welche dann unter dem Luftdruck nachgibt, sodass
der Ball ausgestossen wird. Nachteilig sind hierbei das sehr intensive Geräusch
des Gebläses sowie der Knall, welcher durch die mit dem Ball zusammen austretende
Luft entsteht, sodass solche Maschinen wegen ihres Lärmes in !!allen kaum verwendbar
sind. Bei den mit Zentrifugalkraft arbeitenden
Maschinen wird jeder
Ball in eine Trommel verbracht und diese auf eine hohe Drehzahl beschleunigt, worauf
im geeigneten Moment ein Verschluss an der Trommel geöffnet wird, sodass der Ball
aus der Trommel herausfliegt. Nachteilig sind hier vor allem das Hineinbringen des
Balles in die Trommel sowie die konstruktiven Probleme im Zusammenhang mit dem rechzeitigen
Oeffnen des Verschlusses. Bei den mit Ballpressung arbeitenden Maschinen wird jeder
Ball zwischen zwei mit doppelten Spurkränzen versehenen Walzen hindurchgeschickt,
wobei der Abstand der Walzen etwas geringer als der Durchmesser des Tennisballes
ist; dadurch wird der Ball kurzfristig im elastischen Bereich gepresst, sodass er
von den beiden Walzen sicher erfasst wird; je nach der Umfangsgeschwindigkeit derselben
wird er dann mit hoher Geschwindigkeit fortgeschleudert. Relativ einfach und oft
verwendet ist das Prinzip des Fortschleuderns mittels eines rotierenden Hammers,
welcher durch eine gleichmässig umlaufende Welle angetrieben, jedoch durch verschiedene
Mittel zu einem ungleichmässigen Umlauf gezwungen wird, wobei er die grösste Geschwindigkeit
dann aufweist, wenn er auf den Ball auftrifft.
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Bei allen Maschinen stellt sich ausserdem das Problem der Balieinführung
in den Abschussmechanismus. Die meisten Maschinen weisen relativ flache Vorratsbehälter
für die Bälle auf, aus denen diese durch Schwerkraft herauslaufen. Das Problem liegt
hierbei darin, die Bälle so dem Auslauf zuzuführen, dass ein Ball nach dem andern
diesen verlassen kann, ohne dass sich zwei Bälle gegenseitig den Ausgang blockieren.
Meistens werden hierfür motorangetriebene horizontale Verteilerscheiben oder auch
Rührwerke verwendet, die wegen ihrer flachen Anordnung eine vertikale Antriebsachse
haben und damit von einem besonderen Motor angetrieben werden müssen, denn der Antrieb
des Schleudermechanismus bedingt meist einen Motor mit horizontaler Achse;
auf
Kegelr.1dgetriebe oder ähnliche Umlenkergane wird jedoch nicht zuletzt auch wegen
des Geräusces verzichtet. Mehrere Motoren hingegen erhöhen das Gewicht und den Preis
der Maschine Wenn die Verteilerscheibe bzw. das Rührwerk namentlich bei Mascllireen,
welche mit einem rotierenden Klammer arbeiten, oberhalb des höchsten Punktes des
!!Hammers angeordnet werden muss, um die Bälle durch Schwerkraft zu diesem Punkt
rollen zu lassen, ergibt sich ausserdem eine grosse Bauhöhe, und die Maschine wird
unhandlich.
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Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile zu vermeiden und eine leichte,
kompakte, konstruktiv einfache und wenig Leistung beanspruchende Wurfmaschine zu
schaffen.
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Eine solche Wurfmaschine, mit einem Ballkorb zur Aufnahme der Tennisbälle,
einer Abschussrampe, auf welche jeder Ball nach Durchlaufen einer Rinne gelangt,
und einem rotierenden Hammer zum Abschiessen jedes Balles von der Rampe, kennzeichnet
sich dadurch, dass der Förderkorb tiefer als die Abschussrampe liegt, dass ein Hebelorgan
zwischen der tiefsten Stelle des Ballkorbes und der zur Abschussrampe führenden
Rinne vorgesehen ist, dass der Klammer mit einem motorangetriebenen Getriebe über
ein Kupplungsorgan verbunden ist, das eine Voreilung des Hammers zur Abtriebswelle
des Getriebes gestattet, ihn aber nach dieser Voreilung unverzögert weiterdreht,
und dass das llebeorgan und der Hammer vom selben Motor angetrieben sind.
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Zweckmässigerweise ist das Kupplungsorgan ein Organ, das als Hülsenfreilauf
bezeichnet wird und handelsüblich unter dieser Bezeichnung erhältlich ist. Ein solcher
Hülsenfreilauf ist im wesentlichen ein Wälzlager, bei welchem einseitig neben jeder
Walze eine dünne Blattfeder radial nach innen vorsteht. Die in
den
Hülsenfreilauf eingeschobene Welle kann sich in einer Richtung frei drehen, die
kleinen Blattfedern werden dann weggebogen. Beim Versuch, diese Welle in der anderen
»rehrichtung zu drehen, werden jedoch die Walzen entlang des Umfanges leicht verschoben
und die Blattfedern stellen sich auf, wobei sie die Welle sofort blockieren, sodass
jede Drehung in dieser Richtung unmöglich ist. Dreht sich also der llülsenfreilauf,
so wird auch die Welle in ihm mitgenommen; sie kann lediglich ihm gegenüber vorlaufen.
Es wird noch gezeigt, dass dies eine wesentliche Herabsetzung des Leistungsbedarfes
der Maschine ermöglicht.
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Maschine ist in den
beiliegenden schematischen Zeichnungen dargestellt; es zeigen: Fig. 1 einen stark
vereinfachten Schnitt durch die Maschine, mit einer Darstellung der wesentlichsten
Teile derselben, Fig. 2 das Förderrad in der Ansicht, Fig. 3 einen Schnitt durch
das Förderrad und durch angrenzende Teile, Fig. 4 eine Ansicht der Maschine von
der Rückseite (von links in Fig. 1) bei abgenommener Verschalung, Fig. 5 einen Schnitt
durch den oberen Teil der Maschine entlang der Linie V-V in Fig. 4, und Fig. 6 eine
perspektivische Ansicht des Hammers.
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Fig. 1 zeigt, unter Weglassung gewisser Einzelheiten, welche der besseren
Uebersicht halber erst in den anschliessenden
Figuren dargestellt
sind, einen Querschnitt durch die Maschine von der Stirnseite her betrachtet, mit
den wesentlichsten Einzelteilen, die summarisch erwähnt werden sollen. Man erkennt
darin einen Korb 1 oder Behälter zur Aufnahme der Bälle 2, welcher oben offen ist;
die Bälle werden entsprechend dem Pfeil 3 eingegeben. Der Korb 1 weist einen schrägliegenden
Boden 4 auf. Neben dem Korb 1 befinden sich ein Förderrad 5 mit einzelnen, entlang
des Umfanges angeordneten Förderbehälter 51 sowie eine Wand 6. Diese weist oben
eine Oeffnung 7 auf, durch welche Bälle 2 hindurch auf eine Rinne 8 gelangen können,
von wo sie einzeln auf eine Abschussrampe 9 gelangen. Der jeweils unterste Ball
auf dieser Rampe wird durch einen rotierenden Klammer 10 weggeschlagen. Dieser ist
am Umfang eines llülsenfreilaufs 11 angebracht, welcher seinerseits auf der Abtriebswelle
12 eines Untersetzungsgetriebes 13 sitzt. Das Getriebe 13 wird durch einen Motor
14 angetrieben und ruht auf einem Träger 15.
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Der Hillsenfreilauf 11 trägt einen Exzenter 16, der an der Kolbenstange
17 eines Federtopfes 18 angreift. Dieser Federtopf ist auf einem schwenkbaren Rahmen
19 in noch darzustellender Weise gelagert.
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Das Förderrad 5 wird mittels einer Welle 20, eines darauf befestigten
Kettenrades 21 und einer Kette 22 von einem weiteren Kettenrad 23 angetrieben, das
sich auf der Abtriebswelle 12 des Getriebes befindet; das Förderrad kann an eine
Scheibe 24 angeschraubt sein (Fig. 5).
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Nach dieser summarischen Darstellung der aus Fig. 1 ersichtlichen
Teile sollen diese im folgenden näher erläutert werden.
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Fig. 2 zeigt das Förderrad 5 von der Korbseite her. Dieses
weist
eine Anzahl der schon erwähnten, birnenförmigen Behälter 51 auf, wobei der schmälere
Teil entsprechend der durch den Pfeil 52 angegebenen Drehrichtung vorne liegt.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich, welche ausser dem Schnitt durch das Förderrad
5 noch weitere Teile der Maschine zeigt, sind die Behälter 51 rohrförmig ausgebildet
und weisen entlang ihres Umfanges eine Neigung auf; der einlaufseitige, d.. dem
Ballkorb 1 zugewendete Rand 53 liegt höher als der auslaufseitige, d.h. der Wand
6 zugewendete Rand 54. Wenigstens muss diese Neigung während des Hebevorganges zwischen
dem Einlauf an der tiefsten Stelle T des Ballkorhes 1 und der höchsten Stelle vorhanden
sein, welche jeder Ball erreicht. Diese Neigung kann durch geeignete Formgebung
der Behälter 51 erreicht werden, wobei zu beachten ist, dass der Ball während der
halben Drehung des Förderrades 5 (von der tiefsten bis zur höchsten Stelle) infolge
der Schwerkraft entlang des Umfanges des Behälters wandert. Auf diese Weise ist
es möglich, die gegen die Wand 6 hin abfallende Neigung beizubehalten, auch unter
Berücksichtigung der Rotation der Behälter 51 um den Mittelpunkt des Förderrades
5.
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Das Förderrad 5 ist mit einem Ringflansch 55 versehen, welcher in
den Ballkorb 1 hineinragt. Er liegt innerhalb des Kranzes der Behälter 51 und sorgt
dafür, das die Bälle einzeln der tiefsten Stelle T zulaufen und sich nicht gegenseitig
den Weg versperren. Drei Einbuchtungen 56 entlang des Ringflansches 55 verbessern
diese Vorsortierung noch weiter.
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An der höchsten Stelle, die jeder Behälter 51 erreicht, befindet sich
in der Wand 6 die schon erwähnte Oeffnung 7, durch welche der Ball infolge der Neigung
des Behälters 51 aus diesem herausrollt und auf die Rinne 8 gelangt. Wie aus den
Fig. 4 und 5 ersichtlich, ist diese Rinne nicht nur geneigt, sondern ihr
Boden
steht auch schräg, um den Ball einwandfrei auf die Abschussrampe 9 zu führen. Quer
angeordnete Führungsstäbe 8L und einzelne Zapfen 82, unter welchen der Ball hindurchrollen
muss, helfen sprunghafte Bewegungen, die allenfalls beim Uebergang auf die Rinne
8 entstehen könnten, zu vermciden, sodass der Ball genau in die Abschussrampe 9
fällt.
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Diese ist, wie namentlich aus Fig. 5 ersichtlich, aus zwei parallelen
Wangen 91 aufgebaut, die an ihrer Innenseite rechtwinklig zueinander stehende Führungsstäbe
92, 93 tragen, auf welchen der Ball zu liegen kommt. Die Wangen 91 sind oben mit
Querstäben 94 verbunden, die ebenfalls der Ballführung dienen; unten sind keine
solche Stäbe vorhanden, damit der Zwiscl)enraum frei für den Durchtritt des Hammers
10 hleibt, welcher den ruhenden Ball wegschlägt. Die ganze Abschussrampe 9 ist um
eine Achse 95 schwenkbar, die beispielsweise an der Wand 6 befestigt sein kann;
die Schwenkung erfolgt durch einen starr mit der Rampe 9 verbundenen Elebel 96,
welcher durch einen Schlitz 30 in einer Platte 31 hindurchführt. Durch diese Schwenkung
kann der Abschusswinkel des Balles verändert werden, sodass sowohl Flach- wie Steilschüsse
möglich sind. Die Platte 31 kann zu diesem Zweck mit einer nicht dargestellten Skala
versehen sein.
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Die Bewegung des Hammers 10 während seines Umlaufes ist unregelmässig,
denn er soll ja bei der Berührung des Balles die grösste Geschwindigkeit aufweisen.
Dies wird mit Hilfe des liiilserlfreilaufes 11 und des Federtopfes 18 herbeigeführt.
Wie eingangs erwähnt, kann eine Welle, die in einem Hülse)lfreiLauf eingeschoben
ist, sich nur in einer Richtung drehen, in der anderen wird sie gesperrt. Umgekehrt
muss sich daher bei angetriebener Welle der Hülsenfreilauf mitdrehen, denn jeder
Stillstand desselben wäre ja eine relative Rückwärtsdrehung.
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Er kann jedoch der Abtriebswelle 12 vorlaufen. Dies tritt dann ein,
wenn der an ihm angebrachte Exzenter 16 die Kolbenstange 17 des Federtopfes 18 auf
seine grösste Länge ausgezogen hat, womit die Feder 181 des Federtopfes am stärksten
komprimiert ist. Wird der obere Totpunkt überschritten, zieht die Feder die Kolbenstange
17 schlagartig wieder zurück. Der Exzenter 16 und damit der ülsenfreilauf 11 erhalten
dadurch eine enorme Drehbeschleunigung und ebenso der auf dem letzteren angebrachte,
radial abstehende Hammer 10, womit die erwähnte Schlagwirkung erreicht wird.
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Bisher bekannte mmerantriebe wiesen einen mit der Abtriebswelle starr
verbunZenen Mitnehmernocken auf. Der vorlaufende hammer musste daher jeweils vom
Nocken zuerst wieder eingeholt werden, bevor er sich wieder weiterbewegte. Dies
ist beim Ilülsenfreilauf nicht mehr der Fall, denn es gibt wie erwähnt keinen Stillstand,
sondern es erfolgt sofort nach Ende der Vorlaufbewegung eine Weiterdrehung des Hülsenfreilaufs
durch die Welle. Der Freilauf macht also wegen seiner Vorlaufbewegungen somit mehr
Umdrehungen als die Abtriebswelle 12. Bei gegebener Schlagzahl (Anzahl der weggeschlagenen
Bälle pro Zeiteinheit) kann deshalb ein stärker untersetztes Getriebe 13 verwendet
werden und dies wiederum erlaubt die Verwendung eines schwächeren und damit auch
leichteren und preisgünstigere Motors 14. Eine Leistungsreduktion von über 75 %
gegenüber dem Nockenantrieb ist die Regel.
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Die Schlagkraft des Hammers kann durch Aenderung der Vorspannung der
Feder 181 geändert werden. Der Rahmen 19, der mit seinem einen Ende an der einen
Achse 32 gelagert ist, welche auch zwei der vier Laufräder 33 trägt, ist zu diesem
Zweck mit einer Strebe 34 versehen, die an ihrem andern Ende einen Zapfen 35 trägt.
Diese wirkt über eine Spindel 36 mit einer am Rahmenbalken 37 fest angeordneten
Gewindehülse 38 zusammen. Dreht man
die Spindel 36, beispielswei.e
mittels einer kurbel 39, so verschiebt sich der Zapfen 35 in Richtung des Pfeils
40.
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Die Strebe 34 bewegt dadurch das freie Ende 191 des Rahmens 19 auf
oder ab (Pfeil 41), wodurch dieses und mit ihm der Feder topf 18 ihren Abstand vom
Exzenter 16 verändern und damit die Vorspannung der Feder 181 ändern. Diese Verstellung
kann ohne weiteres während des Laufes der Maschine durchgeführt werden.
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Die Steuerung des Motors, d.h. das Ein- und Ausschalten sowie die
Regelung seiner Drehzahl, erfolgt durch einen Steuerkasten 42 in bekannter Weise,
welcher auch die nötigen Bedienungsorgane trägt. Mittels eines Kabels 43 kann die
Maschine an das Stromnetz angeschlossen werden.
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Wie bereits erwähnt, ist die Abschussrampe 9 durch Betätigung des
llehels verschwenkbar. Da der Ball sich nicht senkrecht unter der Schwenkachse 95
befindet, wird er bei dieser Schwenkung in seiner Höhenlage und damit relativ zur
Bewegungsbahn des Hammers 10 verstellt. Der Hammer 10 trifft also den Ball nicht
immer an derselben Stelle, weshalb er auf seiner Schlagseite mit verschiedenen,
gegeneinander abgewinkelte Flächen 101, 102, 103 versehen ist. Am obersten Rand
des Hammers befindet sich in einer Vertiefung 104 eine lose gelagerte Rolle 105.
Diese dient dazu, bei Lage des Balles in seiner höchsten Stellung dessen sog.
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Unterschneiden zu vermeiden, d.h. dem Ball keinen unerwünscllten Drall
(in der Fig. 4 im Gegenuhrzeigersinn) zu geben, was bei Steilschüssen nachteilig
ist. Durch die verschiedenen Flächen 101, 102, 103 und namentlich auch durch die
Rolle 105 kann der Winkelbereich zwischen dem flachsten und dem steilsten Schuss
grösser gemacht werden, als dies durch blosse Schwenkung der Abschussrampe 9'möglich
wäre. Auch wird dadurch ein Auswechseln des Hammers für verschieden steile Schüsse
unnötig, wie dies bei gewissen Maschinen noch der Fall ist, und die Schwenkung der
Rampe 9 ist während des Laufes der Wurfmaschine möglich.
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