JP2008005924A - テニス練習機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造を用いて、ラケットで打球することにより利用者にボールを打ち出すテニス練習機を提供すること。
【解決手段】回動軸の周りで揺動する揺動部材２０と、揺動部材２０に一端が固定され揺動部材２０から張り出す腕木３０と、腕木３０の一端と異なる他端に固定されるラケット４０と、揺動部材２０を回動軸周りに揺動させる駆動装置５０と、ラケット４０の打球位置にボール９０を供給するボール供給装置６０と、駆動装置５０とボール供給装置６０の作動を制御する制御装置７０とを備えるテニス練習機１。
【選択図】図１

Description

本発明は、テニスを練習する利用者が打撃するためのボールを打ち出すテニス練習機に関し、特にボールを打ち返す練習に適したテニス練習機に関する。

テニスの練習では、ボールを打ち返す練習を反復する。そこで、練習者にボールを打ち出すいくつかのテニス練習機が従来から提案されている。しかし、これらのテニス練習機の多くは、ピッチングマシンと同様の構造によるものであり、回転する腕の一端にボールを載置し、回転力によりボールを送り出すもの、あるいは、回転する２つのローラの間にボールを挟んで送り出すものであった。一方、テニスの練習をする上では、相手方のラケットの振り具合を見ながらタイミングを計り、ボールを打ち返す練習をする方が実践的であり、ラケットで打ったボールを打ち返す練習の方が好ましいという要求がある。また、ローラで挟むと、圧縮空気で膨らませているテニスボールを痛め易いという問題もある。そこで、ラケットで打球することによりボールを打ち出すテニス練習機が提案された（特許文献１参照）。
特開昭５４−１０６３３０号公報 （第３〜４頁、第３図）

しかし、提案されたテニス練習機は機械的構造により各動作を行っており、実際に製造し使用するには構造が複雑で、かつ、長期間の使用に耐える構造とは言い難いものであった。一方、テニスの中級・上級者は実際に相手方とコート上で打ち返す練習をすることが可能であり、テニス練習機を最も利用するのは、ボールを相手方に打ち返すことがよくできない、初心者である。初心者の練習においては、ボールに高度な回転を与える必要性は少なく、逆に、ゆるく打った球を打ち出すことができればよい。そこで、本発明は、簡単な構造を用いて、ラケットで打球することにより利用者にボールを打ち出すテニス練習機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係るテニス練習機は、例えば図１に示すように、回動軸の周りで揺動する揺動部材２０と；揺動部材２０に一端が固定され、揺動部材２０から張り出す腕木３０と；腕木３０の一端と異なる他端に固定されるラケット４０と；揺動部材２０を回動軸周りに揺動させる駆動装置５０と；ラケット４０の打球位置にボール９０を供給するボール供給装置６０と；駆動装置５０とボール供給装置６０の作動を制御する制御装置７０とを備える。

このように構成すると、駆動装置に揺動された揺動部材により、腕木およびその端部に固定されたラケットが振られ、制御装置で制御されてボール供給装置からラケットの打球位置にボールが供給されるので、ボールをラケットで打球することによりボールを打ち出すテニス練習機となる。また、ボール供給装置でラケットの打球位置へボールを供給するタイミングと、ラケットを振るタイミング、すなわち駆動装置を作動するタイミングとを制御装置で制御することができるので、簡単な構造となる。

また、請求項２に記載の発明に係るテニス練習機は、例えば図１に示すように、請求項１に記載のテニス練習機１において、駆動装置がサーボモータ５０である。

このように構成すると、駆動装置がサーボモータであるので、駆動装置が高繰返し数の動作に耐え長寿命となり、また、揺動部材、腕木およびその端部に固定されたラケットの動作の制御が容易となる。

また、請求項３に記載の発明に係るテニス練習機は、例えば図５に示すように、請求項１または請求項２に記載のテニス練習機１において、ラケット４０がラケット４０の軸周りに回転可能である。

このように構成すると、ラケットをラケットの軸周りに回転可能であるので、ラケットを軸周りに回転させ、ボールに回転を与えることができる。なお、「ラケットの軸」とは、ラケットヘッドの通常の形状であるほぼ楕円形においてその長軸をいい、典型的にはグリップエンドとラケットヘッドのグリップエンドからの最遠点とを結ぶ軸であり、グリップの中心軸と一致した軸である。なお、「ラケットの軸周りに回転」とは、厳密に「ラケットの軸周り」でなくてもよく、実質的に「ラケットの軸周り」であればよい。

また、請求項４に記載の発明に係るテニス練習機は、例えば図４に示すように、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のテニス練習機１において、回動軸Ｘ１（Ｘ２）の水平面に対する角度が可変である。

このように構成すると、回動軸の水平面に対する角度が可変であるので、揺動部材が揺動する角度を変えることができ、よって、腕木およびその端部に固定されたラケットが振られる面を変えることができる。すると、ボールを打ち出す方向を変えることができ、いろいろな角度にボールを打球して打ち出すことができるテニス練習機となる。

また、請求項５に記載の発明に係るテニス練習機は、例えば図２に示すように、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のテニス練習機において、ボール供給装置６０が、ソレノイド６９により移動する投射部６８を備え、投射部６８は移動によりボール９０を投射してボール９０をラケット４０（図１参照）の打球位置に供給する。

このように構成すると、ボール供給装置がソレノイドにより移動する投射部を備え、投射部は移動によりボールを投射することによりボールをラケットの打球位置に供給するので、ボール供給装置の構造が、単純でかつ高繰返し数の動作に耐え長寿命となる。

また、請求項６に記載の発明に係るテニス練習機は、例えば図６に示すように、請求項５に記載のテニス練習機２において、投射部６８が水平面に対し斜めに移動し、揺動部材２０の揺動によりラケットが移動している前方から斜め上方に向けてラケット４０の打球位置にボール９０を供給する。

このように構成すると、前方から飛んでくるボールをラケットで打ち返すことによりボールを供給することになり、より実際に近い条件でボールを打ち出すテニス練習機となる。

また、請求項７に記載の発明に係るテニス練習機は、例えば図７に示すように、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のテニス練習機３において、制御装置７０が無線受信部７２を備え；無線受信部７２に駆動装置５０あるいはボール供給装置６０を作動するための無線信号を送信する無線発信機８０を備える。

このように構成すると、無線送信機から無線信号を送信することにより、駆動装置あるいはボール供給装置を作動することができる。そこで、利用者がボールを打球するラケットから離れた位置に居ながら、ボールの打ち出しを指示することができるテニス練習機となる。

本発明によれば、テニス練習機が、回動軸の周りで揺動する揺動部材と、揺動部材に一端が固定され揺動部材から張り出す腕木と、腕木の一端と異なる他端に固定されるラケットと、揺動部材を回動軸周りに揺動させる駆動装置と、ラケットの打球位置にボールを供給するボール供給装置と、駆動装置とボール供給装置の作動を制御する制御装置とを備えるので、駆動装置に揺動された揺動部材により腕木およびその端部に固定されたラケットが振られ、制御装置で制御されてボール供給装置からラケットの打球位置に供給されたボールをラケットで打球することによりボールを打ち出すテニス練習機となる。また、ボール供給装置でラケットの打球位置へボールを供給するタイミングと、ラケットを振るタイミング、すなわち駆動装置を作動するタイミングとを制御装置で制御することができるので、簡単な構造となる。したがって、簡単な構造を用いて、ラケットで打球することにより利用者にボールを打ち出すテニス練習機を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置等には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

図１は、本発明に係る第１の実施の形態としてのテニス練習機１を説明する斜視図である。図１は、テニス練習機１を地面あるいはコート上に置いた形で表しており、図中の上下はテニス練習機１を使用するために地面あるいはコート上に置いたときの上下に対応する。また、図中、一点鎖線は信号の伝達を表し、典型的には信号ケーブルで連結されるが、信号は無線で伝達されてもよい。

テニス練習機１は、基台１０と、基台１０に固定された支柱台１２および支柱台１２から延伸する支柱１４と、支柱１４から張り出したブラケット１６と、ブラケット１６に回動自由に保持された揺動部材２０と、揺動部材２０の上部の頭部２２に一端が固定され揺動部材２０から水平方向に張り出す腕木３０と、腕木３０の揺動部材２０とは反対側の端部に固定されるラケット４０とを備える。また、ブラケット１６を挟んで揺動部材２０と反対側に駆動装置としてのサーボモータ５０が配置される。サーボモータ５０の駆動軸は、揺動部材２０と連結し、サーボモータ５０自体は、ブラケット１６に固定される。また、テニス練習機１は、ラケット４０の打球位置にテニスボール９０（以下、単に「ボール９０」という。）を供給するボール供給装置６０を基台１０上に備える。テニス練習機１は、さらに、サーボモータ５０、ボール供給装置６０などを制御する制御装置７０を基台１０上に備える。

基台１０は、典型的には鋼製の鉄板であり、テニス練習機１の各装置を一つにまとめ、かつ、移動しやすくする。そのために、地面あるいはコートと接する基台１０の下部には、車輪１８が複数備えられている。車輪１８は、必要に応じ車軸を回転し、移動方向を変更しやすくする。テニス練習機１を移動する際に人手で押したり引いたりしやすくするために、基台１０にハンドル（不図示）を取り付けてもよい。

基台１０から鉛直上方に向けて、支柱台１２および支柱１４が備えられている。支柱台１２は、下部が広がった円錐形状をし、支柱１４を安定して支えるように支柱１４と嵌合する孔を円錐の頂点があるべき位置から鉛直下方に向けた方向に有し、円錐の底面で基台１０に固着されている。支柱１４は支柱台１２の孔と嵌合し、上方に延伸する円柱である。なお、支柱台１２および支柱１４は他の形状でもよく、例えば支柱台１２を四角錐に、支柱１４を四角柱としてもよい。支柱１４は支柱台１２と上下方向にスライド出来るように支柱台１２の孔に嵌合している。支柱１４を上下にスライドさせることにより、ラケット４０の高さを変えることができる構成となっている。支柱１４の上端近くから、水平方向にブラケット１６が張り出す。ブラケット１６は、支柱１４に水平方向に保持された円柱あるいは角柱であり、支柱１４と反対側の端部近くに、揺動部材２０が貫通する断面円形の貫通孔が形成されている。

揺動部材２０は、円柱形をした部材で、ブラケット１６の貫通孔によりその傾斜および振れ周りを拘束されて、円柱形の軸周りに揺動する。すなわち、円柱形の軸が回動軸となり、ブラケット１６の貫通孔の軸と一致する。揺動部材２０の上部は、径が大きく形成された頭部２２となっている。頭部２２から水平方向に腕木３０が張り出す。頭部２２の径を大きくすることにより、腕木３０を支える面を大きくとることができる。腕木３０は、鋼製、ジュラルミン製、ＦＲＰ製など強度と剛性を有する材料で形成された棒である。鋼は強度と剛性に優れかつ安価であり加工も容易であり好適に用いられる。ジュラルミンは軽量で強度が高くかつ腐食の問題がないので好ましい。また、ＦＲＰは、ジュラルミンよりさらに軽量であり強度に優れ、また、腐食の問題もなく好適に用いられる。また、腕木３０は、打球後の振動のためにサーボモータ５０等に負荷する荷重を軽減するため、減衰の大きな材料で形成されるのが好ましく、さらに、減衰を付加するための減衰器（不図示）を有してもよい。あるいは、１本の棒ではなく、複数本の棒を組合せ、または、板を用いて構成されてもよい。ただし、棒で構成すると、軽量でかつ空気抵抗が少なくなり、サーボモータ５０に要求される駆動力が小さくなるので好ましい。

腕木３０の揺動部材２０と反対側の端部にテニスのラケット４０が固定される。ここで、ラケット４０は市販のテニスラケットとし、そのグリップ４２を固定する治具（不図示）を腕木３０の先端に設け、腕木３０とラケット４０とを固定してもよい。あるいは、テニス練習機１用のラケット４０を製造し、ラケット４０のグリップ４２に固定部（不図示）を設け、固定部とマッチングする固定部（不図示）を腕木３０の先端に設け、腕木３０とラケット４０とを固定してもよい。市販のテニスラケットを用いるようにすることで、多種のラケット４０を安価に容易に導入することができる。一方、ラケット４０と腕木３０とに固定部をそれぞれ設けることで、ラケット４０と腕木３０の固定を容易に堅固にすることができ、また、ラケット４０の取替えが容易になる。なお、テニス練習機１用のラケット４０を製造する場合には、ラケット４０のグリップ４２を延長し、グリップ４２を揺動部材２２に直接固定してもよいが、この場合には、延長されたグリップ４２は、腕木３０を構成するものとする。すなわち、市販のテニスラケットより長いグリップ４２は、腕木３０とみなす。ラケット４０は典型的にはラケットの軸を腕木３０の軸と一致させて腕木３０に固定されるが、軸はずれていても、傾いていてもよい。ここで、ラケットの軸とは、楕円形状をしているラケットヘッド４４の長軸方向をいい、あるいは、グリップエンドとラケットヘッド４４のグリップエンドからの最遠点とを結ぶ軸であり、グリップ４２の中心軸と一致した軸である。ラケット４０を腕木３０に固定する治具あるいは固定部にて、ラケット４０を固定する角度を可変としてもよい。ラケット４０の固定角度を可変とすることで、後述するように、より多くの態様でボールを打ち出すことが出来るようになる。

ブラケット１６から、揺動部材２０の頭部２２が形成されているのと反対側に、サーボモータ５０が設置される。サーボモータ５０は、腕木３０の先端に固定されたラケット４０を振り、ボールを打球するだけの駆動力と、ボール供給装置６０から供給されるボールを打球出来るように制御装置７０からの信号に迅速に応答する応答性を有するものであるが、市販のサーボモータでよい。サーボモータ５０自体は、ブラケット１６と固定され、サーボモータ５０の駆動軸は、揺動部材２０と連結する。サーボモータ５０は、制御装置７０からの制御信号により作動し、所定の揺動角内で揺動部材２０を揺動させる。なおサーボモータ５０に、あるいは、揺動部材２０、腕木３０等にそれ以上の回転を停止するストッパ（不図示）を設け、所定の揺動角内での揺動をより確実にしてもよい。なお、所定の揺動角とは、ラケット４０を振る角度に対応する揺動部材２０あるいはサーボモータ５０の駆動軸の揺動角である。

ボール供給装置６０は、ラケット４０の打球面にテニスボール９０を供給する、すなわちトスアップする装置である。ボール供給装置６０は、多数のボール９０を収容し、順次送り出すためのボールバスケット６２と、ボールバスケット６２からボール９０をトスアップする位置に送り出すボールガイド６４と、ボール９０を投射することによりトスアップする投射装置６６とを有する。ボールバスケット６２は上部が広く下部がすぼまった形状の容器で、上部は開口し、上部の開口から容易にボールを入れることができる。ボールバスケット６２の下端に一つの貫通口（図２参照）が形成され、貫通口から一つずつボール９０が送り出される。ボールバスケット６２の貫通口にはボールガイド６４が接続する。ボールガイド６４はボールバスケット６２側から先端側（ボールバスケット６２と反対側）に向け僅かに下向きに傾斜し、ボール９０を先端に導く。ボールガイド６４の先端はそれ以上ボール９０が進まないように壁で塞がれており、その下方に投射装置６６が配置される。ボール供給装置６０は、制御装置７０からの制御信号により作動し、ボール９０をラケット４０の打球位置に供給する。ここで、ラケット４０の打球位置とは、ラケット４０が振られて打球する所定の速さとなり、かつ、打球されるボール９０が所定の方向に打出される位置であり、また、そのときのラケット４０のラケットヘッド４４の略中心位置である。ラケットヘッド４４の略中心位置とはいっても、ボール９０がラケット４０のガットに当接する位置であればよい。

ここで、図２をも参照して、投射装置６６について説明する。図２は、投射装置６６を説明するための、ボール供給装置６０の部分断面図である。投射装置６６は筐体６７の内部に投射部６８を有する。投射部６８は、上端がボール９０の外形とほぼ一致する、あるいは、僅かに大きな曲率を有する曲面を有する、全体として細長の部材である。投射部６８は基本的には鋼のような磁性体で形成される。投射部６８は、不図示のガイドで拘束され、上下方向にだけ移動可能とされ、また、上下方向の移動も所定の範囲内に限定されている。投射部６８の周囲には磁場を形成するソレノイド部６９が配置され、ソレノイド部６９への電圧の印加により投射部６８を上下に移動させる。投射部６８の上部、すなわち投射部６８が上方に移動したときに通過する部分のボールガイド６４の底面には、孔が形成されている。よって、投射部６８が上方に移動することによりボールガイド６４の先端のボール９０を、下方から上方に向けて押し出すことができる。ボール供給装置６０の作動、すなわちソレノイド部６９への電圧の印加による投射部６８の上下移動は、制御装置７０からの信号により制御される。典型的には、ソレノイド部６９に電圧を印加すると、投射部６８を上方に移動させる磁界が発生し、電圧の印加を停止すると自重にて投射部６８が下方に移動する構成とし、ボール９０を投射するときにのみ、電圧を印加する。また、ボール９０が投射され、トスアップされると、ボールガイド６４から次のボール９０が投射装置６６の上方に転がり、ボールガイド６４の端部の壁に当接して、投射装置６６の上方に停止する。

なお、ボール供給装置６０は他の構成としてもよい。例えば、投射部６８の上下移動は、ソレノイドにより行われなくてもよく、弦巻ばねを縮めてあるいは板ばねを曲げて付勢し、ストッパで係止した後、係止を解くことにより弦巻ばねあるいは板ばねを解放し、その復元力により投射部６８を移動させてもよい。この場合にも、ばねの付勢と解放、特にストッパの係止を解くことは、制御装置７０に制御される。制御装置７０で制御することにより、駆動装置５０、すなわちラケット４０の動きとのタイミングの調和が取れるからである。あるいは、ソレノイドではなく、流体圧にて投射部６８を上下させてもよい。また、投射部６８を備えず、投射装置６６に替えて、空気流を噴出する装置を備え、空気流によりボール９０をトスアップしても、あるいは、空気流により所定の高さにボール９０を維持してもよい。あるいは、投射装置６６を備えず、ボールバスケット６２をラケット４０より鉛直上方に設置し、ボールガイド６４の先端（ボールバスケット６２と反対側）にはボール９０がそれ以上進まないようにする壁が設けられず、ボールガイド６４を進むボール９０はそのまま落下するようにして、ボールガイド６４から落下したボール９０が、ラケット４０の打球位置に至る構成としてもよい。この場合には、ボールバスケット６２の貫通口あるいはボールガイド６４上もしくは先端に、ボール９０の進みと停止を制御するために開閉するゲートを設け、ゲートの開閉を制御装置７０により制御する。このように、ボールバスケット６２を上方に配置し、ゲートの開閉だけでボール９０の供給を行うと、構成が単純になり、製造コストを低減することができる。また、ソレノイドを用いると、投射部６８の動作の変動を小さくすることができ、ボールの投射、すなわちトスアップするボール９０の速さ等が安定し、さらに、高繰返し数の動作による摩耗、疲労等の損傷が少なく、長寿命となる。なお、弦巻ばねや板ばねの付勢および解放、流体圧による投射部６８の上下移動、空気流の噴出、あるいはゲートの開閉は、周知の従来技術を用いることができる。

図１に戻り、テニス練習機１の説明を続ける。制御装置７０は、ボール供給装置６０の作動と、サーボモータ５０の作動を制御し、ボール供給装置６０からラケット４０の打球位置にボールが供給されるタイミングと、駆動装置５０の駆動により揺動部材２０、腕木３０を介してラケット４０が振られるタイミングとを調和させる装置で、そのために、ラケット４０の所定の部分でボールを打球することができる。制御装置７０は、典型的には、中央演算子としてのＣＰＵ、データを記憶する記憶部、テニス練習機１中の他の装置との信号の送受信を行う入出力部を有する。記憶部には、ボール供給装置６０の投射部６８（図２参照）にてボール９０を投射するタイミング、より厳密には投射部６８を作動させるためにソレノイド部６９（図２参照）に電圧を印加するタイミングと、ラケット４０を振るタイミング、厳密には、サーボモータ５０をラケット４０を振る方向（図１の奥から手前方向）に向けて回動し始めるタイミングとの時間差、その時間差とラケット４０を振るスピード、厳密にはサーボモータ５０を駆動する速さとの関係、等のデータが記憶されている。ラケット４０を振る速さは、ラケット４０にて打球されたボール９０の速さ、すなわちテニス練習機１から打出されるボール９０の速さに直接関係するので、調節できるように構成することが好ましい。すなわち、テニス練習機１にボール９０を打出す速さを調節するスイッチ（不図示）を設け、そのスイッチからの信号によりサーボモータ５０を回動させる速さが、制御装置７０にて決定される。ボール９０を打ち出す信号が制御装置７０に伝えられると、サーボモータ５０を回動させる速さに基づき、投射装置６６に電圧を印加するタイミングとサーボモータ５０を駆動するタイミングの時間差が、記憶部に記憶されたデータを用いてＣＰＵにて計算され、時間差をもってサーボモータ５０とボール供給装置６０とに作動信号が送信される。

なお、制御装置７０は、他の制御等を行ってもよい。例えば、ボール供給装置６０にてボール９０をトスアップする速さや高さを調整しつつ、ボール９０をラケット４０で適切に打球するように制御してもよいし、ボール供給装置６０に収容されているボール９０がなくなったならば利用者に光や音で通達するような機能、収容されているボール９０の数を例えば液晶画面を用いて表示する機能を備えてもよい。また、一定の時間間隔でテニス練習機１からボール９０を打ち出すように、所定時間毎にボール９０を打ち出す信号を発する機能を備えてもよい。

次に、図３を参照して、テニス練習機１の動作について説明する。図３は、テニス練習機１の動作を説明するフローチャートである。なお、各装置の構成および符号については、図１および図２をも適宜参照する。先ず、ボール９０をボールバスケット６２に入れる（ステップＳ１０）。ボール９０は、ボールバスケット６２の下部の貫通口からボールガイド６４を通り、その先端の投射装置６６の上方に至る。なお、多数のボール９０をボールバスケット６２に入れた場合には、ボール９０は、ボールガイド６４に並び、また、ボールバスケット６２中に収容される。

次にボールを打ち出す信号が制御装置７０に伝えられる（ステップＳ２０）。あるいは、制御装置７０自身がボールを打ち出す信号を発する。すると、ラケット４０および投射部６８を初期位置に移動させる（ステップＳ３０）。ここで、初期位置とは、ラケット４０であれば、これからボール９０を打球しようとして打球位置から後退した位置であり、いわゆるテイクバックした位置である。具体的には、サーボモータ５０の駆動軸を打球するために駆動し始める位置にセットする。また、投射部６８であれば、投射部６８が下がった位置であり、ソレノイド部６９への電圧の印加を停止することにより自重で投射部６８が下がった位置である。なお、予めラケット４０および投射部６８が初期位置にある場合には、この工程（ステップＳ３０）は省略されてもよい。

次に、前述のように、制御装置７０にて、サーボモータ５０を駆動するタイミングとボール供給装置６０のソレノイド部６９へ電圧を印加するタイミングの時間差を計算する（ステップＳ４０）。この時間差は、予め制御装置７０の記憶部へ格納されたデータに基づき計算する。時間差を計算するためのデータは、テニス練習機１の設計値の一つとして設計、試作段階で解析あるいは実験により収集され、記憶部へ格納されるのが一般的である。利用者がテニス練習機１にてボール９０を打球した結果に基づき、例えば、ラケット４０を振るタイミングが遅いもしくは早い、あるいは、ボール供給装置６０からのボール９０の供給が遅いもしくは早いという評価を利用者自身で入力し、調整・補正できるように制御装置７０を構成してもよい。このように構成すると、ボール９０を打球するタイミングがより正確となる。なお、テニス練習機１から連続的にボール９０を打ち出す場合には、直前にボール９０を打ち出したときに用いた時間差と同じ時間差を用いることができるので、時間差をデータとして記憶部に記憶し、記憶した時間差のデータを用いることにより、時間差を計算する工程（ステップＳ４０）を省略できる。

次に、ボール供給装置６０のソレノイド部６９に電圧を印加する（ステップＳ５０）。ソレノイド部６９に電圧が印加されることにより、投射部６８の周囲に磁場が形成され、磁力により投射部６８が上方に移動する。投射部６８が上方に移動することにより、ボールガイド６４の先端に停止しているボール９０を下方から押し上げることになり、押し上げられたボール９０は上方にトスアップされる。

次に、ステップＳ４０で求めた時間差だけ遅れて、サーボモータ５０を駆動する（ステップＳ６０）。サーボモータ５０の駆動軸を回転することにより、揺動部材２０が回動軸周りに回動し、揺動部材２０の回動により、腕木３０およびその先端に固定されたラケット４０が振られる。すなわち、ラケット４０がテイクバックの位置から、ストロークする動きをする。揺動部材２０の回動軸とラケット４０との間に腕木３０が備えられるので、人間がラケット４０を振るのと同じような回転半径でラケット４０が振られることになる。ボール９０がトスアップされ、ラケット４０の打球位置に浮遊している間に、ちょうど適切なタイミングでラケット４０が振られる。そこで、ボール９０がラケット４０により打球され、所定の速さで所定の方向にボール９０が飛ばされる。なお、テニス練習機１では、テニス初心者である利用者が、トスアップされラケット４０で打球されたボール９０を打ち返す練習をし、打球されたボール９０の速さはゆっくりとすることが多い。すなわち、ラケット４０のストローク、つまりサーボモータ５０に要求されるの駆動は、あまり速くはない。例えば、ラケット４０が初期位置から打球位置に達するまで、１秒以上かかってもよく、２秒程度かかるように設定されることもある。

このようにラケット４０が、テイクバックの位置からストロークすることにより、テニス練習機１を利用するテニス練習者は、実際に対面する相手あるいはコーチからボールを打ち出してもらう場合と同様に、ラケット４０の動きを見ながらボールが打ち出されるタイミングを把握することができ、より実践的な練習が可能となる。また、ボール９０がラケット４０により打球されているので、実際に相手あるいはコーチがラケットでボールを打出したのと同じ回転のボール９０を用いた練習となり、実践的な練習を行うことができる。

ボール９０を打球し、ラケット４０がいわゆるフォロースローをした位置までくると、ラケット４０の動きを止め、ラケット４０を初期位置に戻すように制御装置７０からサーボモータ５０に信号が送信され、サーボモータ５０がストロークするときとは逆方向に駆動してラケット４０を初期位置に戻す（ステップＳ７０）。また、ソレノイド部６９への電圧の印加が停止され、投射部６８が自重により初期位置に下がる（ステップＳ８０）。

以上で、テニス練習機１でボール９０を１回打ち出すことになる。次に、ボールを打ち出す信号が伝えられると、あるいは、次のボールを打ち出す時間となり制御装置７０がボールを打ち出す信号を発すると、上記のステップＳ２０からの工程が繰り返される。なお、これまで説明したように、ステップＳ３０あるいはステップＳ４０の工程は、２回目以降には省略することができる。また、サーボモータ５０を駆動するタイミングとボール供給装置６０のソレノイド部６９へ電圧を印加するタイミングの時間差によっては、ソレノイド部９０に電圧を印加する工程（ステップＳ５０）とサーボモータ５０を駆動する工程（ステップＳ６０）の順序が入れ替わる。

このようにテニス練習機１では、図１に示すような簡単な構造で、実際に対面する相手あるいはコーチから、ラケットで打球することによりボールが打ち出されるのと同様な練習を行うことができる。そこで、テニス初心者のように、近い場所からゆっくりとしたボールを打ってもらうことが好ましい利用者にとって、好適なテニス練習機となる。

なお、これまでの説明では、駆動装置としてサーボモータ５０を用いるものとして説明したが、駆動装置はサーボモータ５０でなくてもよい。例えば、普通のモータと歯車列とスイッチの組合せで、所定の揺動角内で揺動部材２０を揺動させる構成としてもよい。しかし、構成がより簡単になり、かつ、長寿命となるので、サーボモータ５０を使うことが好ましい。

また、これまでの説明では、揺動部材２０およびサーボモータ５０は、支柱１４から張り出したブラケット１６により支持され、拘束されるように説明したが、テニス練習機１では、支柱台１２、支柱１４およびブラケット１６を備えず、サーボモータ５０が基台１０上に直接固定され、サーボモータ５０の駆動軸が鉛直上方に延伸し、サーボモータ５０の駆動軸と揺動部材２０とが同軸に固定されてもよい。なお、この場合には、サーボモータ５０の駆動軸あるいは揺動部材２０の傾斜あるいは触れ回りを拘束するためのガイドを備えるのが好ましい。

なお、図４に示すように、揺動部材２０およびサーボモータ５０が支柱１４から張り出したブラケット１６により支持される構成とすると、ブラケット１６をブラケット１６の円柱形の軸周りに回転させることにより、揺動部材２０の回動軸を水平面に対して傾斜させることができる。図４は、揺動部材２０の回動軸を水平面に対して傾斜させることができるテニス練習機１を説明する斜視図である。すなわち揺動部材２０の回動軸を水平面に対して垂直Ｘ１とすると、腕木３０およびラケット４０は水平面上で振られるが、水平面に対して傾斜した回動軸Ｘ２とすることにより、腕木３０およびラケット４０が傾斜した面上で振られることになる。例えば、斜め下方から斜め上方に向けて、ラケット４０が振られることになる。このようにラケット４０の振られる面を傾斜させることにより、よりゆっくりした、いわゆる山なみのボールを打出すことができ、初心者にとって、打ち返しやすいボールを打ち出すことができる。あるいは、斜め上方から斜め下方に向けてラケット４０を振って打球することにより、大きくバウンドするボールを打ち出すことができる。

また、図５に示すように、頭部２２において腕木３０を固定する部分が、腕木の軸方向（腕木をねじる方向）に回転するように構成してもよい。図５は、ラケット４０がラケット４０の軸周りに回転可能なテニス練習機１を説明する斜視図である。このように構成すると、ラケット４０がラケットの軸周りに回転し、打球するラケット４０の面（ラケットヘッド４４におけるガットの張られた面）の角度を変えることができる。ラケット４０の面を変えることにより、ボール９０を打球する方向を変えることができる。さらに、打球されたボール９０の回転を調整でき、例えば、上向き方向に傾斜させることにより、いわゆるスライスボールを打出し、逆に下向き方向に傾斜させることにより、いわゆるトップスピンボールを打出すことができる。さらに、頭部２２の腕木３０を固定する部分が、例えば頭部２２に設置されたサーボモータ（不図示）により回転するように構成し、制御装置７０で駆動を制御され、ボール９０の打球と同時にラケット４０をラケット４０の軸周りに回転するように傾斜させると、よりボール９０に回転を与え、実践的で多様な態様のボールを打出すことができる。このように、腕木３０を固定する部分が可動であっても、腕木３０は揺動部材２０（詳細には、頭部２２）に固定されているという。また、腕木３０が揺動部材２０の頭部２２に固定されている部分は不動として、腕木３０の一部に捩れ方向に回転する捩れ部材（不図示）を備えてもよく、あるいは、腕木３０とラケット４０との固定部が、腕木３０あるいはラケット４０の軸方向に回転する構成としてもよい。なお、腕木３０の軸とラケット４０の軸とが傾斜している場合には、腕木３０の軸周りに回転することは実質的にラケット４０の軸周りに回転することであり、「ラケット４０の軸周りに回転」の概念に含める。

次に、図６を参照して、ボール供給装置６０から供給するボール９０の方向を変えたテニス練習機２について説明する。図６は、投射部６８が水平面に対して斜めに移動し、ラケット４０のストロークしている前方から斜め上方に向けてボール９０を供給するように構成したテニス練習機２を説明する図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）はボール供給装置６０の部分断面図である。テニス練習機２は、基本的にはテニス練習機１と同様の構成をしているので、重複する説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。テニス練習機２では、ボール供給装置６０のボールガイド６４が長く、かつ、曲がりを有して、揺動部材２０の揺動によりラケット４０がボールを打球するときに移動している前方、すなわち、ストロークする方向（図中の矢印Ｙ１方向）の前方にボールガイド６４の先端が位置している。ボール供給装置６０の投射装置６６において、投射部６８は斜めに設置され、また、ソレノイド部６９も斜めに設置され、ソレノイド部６９に電圧を印加することにより投射部６８は斜め上方に移動する。投射部６８とソレノイド部６９が設置される斜め方向は、ほぼラケット４０の打球位置を向いた方向であり、投射部６８が斜め上方に移動してボール９０を投射することにより、ボール９０はラケット４０の打球位置に向けて（図中の矢印Ｙ２方向に）飛び出す。このように、ボール９０をストロークする前方から供給して打球することにより、対面する相手とボールを打ち合うときのように、より実践的なボールが打ち出される。なおここで、斜めとは、水平面に対し垂直でも水平でもない状態であり、実質的に垂直でない角度（例えば、水平面に対し８５度）以下、２０度以上程度とする。実質的に垂直な角度では、ラケット４０の前方から斜め上方に向けて供給されたボール９０を打球する効果が得られにくい。また、２０度以下とすると、投射装置６６とラケット４０の打球位置との高さの差にもよるが、ボール供給装置６０から打球位置までの水平距離が長くなり、投射装置６６に大きな投射力が要求され、大型化するなどの問題を生ずるからである。なお、ラケット４０でボール９０を打球するところを利用者から見易くするために、一般的には、投射装置６６は、ラケット４０より間隔を開けて下方に配置される。

なお、図６（ｂ）では、投射装置６６の筐体６７は、テニス練習機１と同様にボールガイド６４に固定されたままで、投射部６８とソレノイド部６９とだけが傾斜するように示されているが、筐体６７を含む投射装置６６全体が傾斜する構成としてもよいし、あるいは、ボールガイド６４の先端の部分が傾斜することにより投射装置６６がボールガイド６４の先端の部分と一緒に傾斜する構成としてもよい。投射部６８とソレノイド部６９だけを傾斜するように構成すると、傾斜する部材が少なくて済むので、構造的に容易である。一方、投射装置６６全体で傾斜するようにすると、筐体６７、投射部６８およびソレノイド部６９が一体として傾斜するので、傾斜により投射部６８の上下移動への障害が発生しにくい。また、図６（ａ）では、ボール供給装置６０は、基台１０上に設置されているが、ボール供給装置６０を基台１０と別体とし、ボール供給装置６０だけを移設することによりボール９０の供給方向を変える構造としてもよい。このように構成すると、ボール供給装置６０からのボール９０の供給方向を自由に変えることができる。しかし、図６（ａ）のようにボール供給装置６０を基台１０に設置することで、移動しやすいテニス練習機２となる。なお、テニス練習機２において、ボール供給装置６０でボールを投射する位置を変えるには、例えば、ボールガイド６４を組み立て式とし、組み立て部材を替えることにより種々の形状のボールガイド６４を構成できるようにすればよい。なお、ボール９０の投射位置が変わると、サーボモータ５０とボール供給装置６０とを駆動する時間差が変化するので、制御装置７０では、投射位置を入力し、あるいは、投射位置を計測する位置計測装置（不図示）を備えて、ボール供給装置６０の投射位置に応じて時間差を計算する。

次に、図７を参照して、無線により制御装置７０に信号を送信するテニス練習機３について説明する。図７は、無線送信機８０を備え、無線送信機８０からの無線信号によりサーボモータ５０あるいはボール供給装置６０を作動するテニス練習機３を説明する模式的斜視図である。図中、一点鎖線は無線による信号の伝達を表す。テニス練習機３は、基本的にはテニス練習機１と同様の構成をしているので、重複する説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。テニス練習機３の制御装置７０には、無線受信部７２が備えられる。無線受信部７２は、アンテナと、必要に応じてアンテナで受信した信号を増幅する増幅器（不図示）や変調器（不図示）を有し、アンテナで受信した信号を、入出力部（不図示）に送信する。無線受信部７２で受信する無線信号は、ハンディタイプの無線発信機８０から送信され、無線発信機８０はテニス練習機３から打ち出されるボールで練習する利用者、あるいは、利用者のコーチにより使用される。無線送信機８０から、ボールを打ち出す信号が発信され、その信号が無線受信部７２で受信されることにより制御装置７０にボールを打ち出す信号が伝えられる。その結果、図３を参照して説明したように、サーボモータ５０およびボール供給装置６０が作動され、テニス練習機３からボール９０が利用者に打ち出される。よって、ボール９０を打球するラケット４０等から離れた位置に居ながら、ボールの打ち出しを指示することができ、利用者が欲するタイミングでボール９０を打ち出すことができる。したがって、使い勝手のよいテニス練習機３となる。

本発明に係る第１の実施の形態としてのテニス練習機を説明する斜視図である。 投射装置を説明するための、ボール供給装置の部分断面図である。 テニス練習機の動作を説明するフローチャートである。 揺動部材の回動軸を水平面に対して傾斜させることができるテニス練習機を説明する斜視図である。 ラケットがラケットの軸周りに回転可能なテニス練習機を説明する斜視図である。 投射部が水平面に対して斜めに移動し、ラケットのストロークしている前方から斜め上方に向けてボールを供給するように構成したテニス練習機を説明する図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）はボール供給装置の部分断面図である。 無線送信機を備え、無線送信機からの無線信号によりサーボモータあるいはボール供給装置を作動するテニス練習機を説明する模式的斜視図である。

符号の説明

１〜３ テニス練習機
１０ 基台
１２ 支柱台
１４ 支柱
１６ ブラケット
１８ 車輪
２０ 揺動部材
２２ （揺動部材の）頭部
３０ 腕木
４０ ラケット
４２ グリップ
４４ ラケットヘッド
５０ サーボモータ（駆動装置）
６０ ボール供給装置
６２ ボールバスケット
６４ ボールガイド
６６ 投射装置
６７ 筐体
６８ 投射部
６９ ソレノイド部
７０ 制御装置
７２ 無線受信部
８０ 無線送信機
９０ ボール

Claims (7)

1. 回動軸の周りで揺動する揺動部材と；
   前記揺動部材に一端が固定され、前記揺動部材から張り出す腕木と；
   前記腕木の前記一端と異なる他端に固定されるラケットと；
   前記揺動部材を前記回動軸周りに揺動させる駆動装置と；
   前記ラケットの打球位置にボールを供給するボール供給装置と；
   前記駆動装置と前記ボール供給装置の作動を制御する制御装置とを備える；
   テニス練習機。
2. 前記駆動装置がサーボモータである；
   請求項１に記載のテニス練習機。
3. 前記ラケットが該ラケットの軸周りに回転可能である；
   請求項１または請求項２に記載のテニス練習機。
4. 前記回動軸の水平面に対する角度が可変である；
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のテニス練習機。
5. 前記ボール供給装置が、ソレノイドにより移動する投射部を備え、前記投射部は前記移動により前記ボールを投射して該ボールをラケットの打球位置に供給する；
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のテニス練習機。
6. 前記投射部が水平面に対し斜めに移動し、前記揺動部材の揺動により前記ラケットが移動している前方から斜め上方に向けて前記ラケットの打球位置に前記ボールを供給する；
   請求項５に記載のテニス練習機。
7. 前記制御装置が無線受信部を備え；
   前記無線受信部に前記駆動装置あるいは前記ボール供給装置を作動するための無線信号を送信する無線発信機を備える；
   請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のテニス練習機。
   

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