JP6194941B2 - ボール発射装置 - Google Patents

Description

本発明は、卓球練習用に卓球ボールを発射するボール発射装置に関するものである。

対戦相手に卓球ボール（以下「ボール」と記載する場合もある）を返球する卓球球技の練習において、ボールを発射する装置が用いられる。このような装置の中には、使用者が実践的な練習を行えるように工夫がなされているものがある。たとえば、特許文献１には、卓球ボール発射筒の後方に連結された送風機がスタンドに支持されおり、モータ駆動により送風機と共に発射筒の迎角を操作可能な卓球ボールの発射装置が開示されている。

特開２００７−２５９９０１号公報

卓球競技の実践においては、対戦相手が打ち返す前にボールの軌道を予測できず、対戦相手が打ち返した後のわずかな時間で反応しなければならないことも多い。また、卓球競技では対戦相手とのストローク間の時間がわずかであるため、瞬時の判断力や反射神経が要求される。

しかしながら、特許文献１に記載の発射筒および送風機（ボールに推進力を加える機構）を一体に動かしてボールの発射方向を変える方式のボール発射装置には、以下のような問題がある。すなわち、このような方式のボール発射装置は、ボールに推進力を加える機構の重さの影響で、発射方向を素早く変更することが困難である。

本発明は、かかる改善すべき課題に鑑みてなされたものであり、ボールの発射方向が素早く変更可能なボール発射装置を提供することを主目的とする。

上記課題を解決すべく、第１観点のボール発射装置は、供給された卓球ボールを発射する卓球練習用のボール発射装置であって、卓球ボールが通過可能な第１貫通孔が形成されており、第１貫通孔に導入された卓球ボールに推進力を加えて排出口から推進方向に向けて卓球ボール排出する推進部を備える。また、排出口の内接円直径よりも大きな断面直径の第２貫通孔が形成されており、排出口の中心を通り推進方向に平行な推進軸線と第２貫通孔の中心線とが一致または交差する状態で推進部の推進方向側に位置する飛球角調整筒を備える。また、飛球角調整筒を推進軸線上の点を中心として搖動可能に支持する揺動支持部を備える。

第２観点のボール発射装置は、第１観点のボール発射装置であって、揺動支持部が、飛球角調整筒を推進軸線に直交する第１回転軸線を中心として回転可能に支持する第１支持体を備える。また、第１支持体を推進軸線に直交すると共に第１回転軸線に対して直角方向をなす第２回転軸線を中心として回転可能に支持する第２支持体を備える。

第３観点のボール発射装置は、第２観点のボール発射装置であって、揺動支持部が、第１回転軸線上に出力軸を一致させて第１支持体に取り付けられた第１回転モータを備える。また、第２回転軸線上に出力軸を一致させて第２支持体に取り付けられた第２回転モータを備える。この第１回転モータの出力軸は、飛球角調整筒に接続されている。また、この第２回転モータの出力軸は、第１支持体に接続されている。

第４観点のボール発射装置は、第３観点のボール発射装置であって、第１回転モータおよび前記第２回転モータの回転方向および回転速度の設定値である駆動設定値を格納する格納部を備える。また、駆動設定値を設定するための外部入力を受け付ける入力部を備える。また、駆動設定値を設定するための案内を表示する表示部を備える。また、格納部に格納された駆動設定値に従い第１回転モータおよび第２回転モータの回転方向および回転速度を制御する制御部を備える。

第５観点のボール発射装置は、第１観点ないし第４観点のいずれかのボール発射装置であって、推進部が、円柱形状または円筒形状で回転可能である一対の推進ローラを備える。一対の推進ローラは、推進軸線対称の位置で外周面を対向させて第１貫通孔を通過する卓球ボールを両側から挟み込む位置に各推進ローラが配置されている。

第６観点のボール発射装置は、第５観点のボール発射装置であって、一対の推進ローラが同一回転速度で卓球ボールに推進方向へ推進力を加える回転方向に回転する、いずれか一方のみが卓球ボールに推進方向へ推進力を加える回転方向に回転する、または卓球ボールに推進方向へ推進力を加える回転方向に回転速度差をもって回転する。

第７観点のボール発射装置は、第５観点のボール発射装置であって、一対の推進ローラが同じ回転方向に回転し、卓球ボールに推進方向へ推進力を加える回転方向に回転する一方の推進ローラが他方の推進ローラよりも高速で回転する。

第８観点のボール発射装置は、第５観点ないし第７観点のいずれかのボール発射装置であって、推進軸線を中心として推進部を回転可能に支持する回転支持部を備える。

第９観点のボール発射装置は、第１観点ないし第８観点のいずれかのボール発射装置であって、飛球角調整筒は、使用範囲において推進軸線に対して飛球角調整筒を最大に傾けた状態で卓球ボールを推進部から推進方向に推進させて出射させた場合に、卓球ボールが第２貫通孔の内壁面で１回のみ反射するように第２貫通孔の直径サイズおよび長さが形成されている。

本発明のボール発射装置によれば、このボール発射装置は、飛球角調整筒が推進部と分離して搖動可能に支持されているため、推進部の重さの影響を受けずに飛球角調整筒を素早く搖動させることができる。したがって、ボールの発射方向が素早く変更可能なボール発射装置を提供することができる。

第１実施形態のボール発射装置を一部断面で表した側面図である。（ａ）は飛球角調整筒を揺動させていない状態、（ｂ）は飛球角調整筒を揺動させた状態を表した図である。 第１実施形態の推進部および回転支持部の正面図である。 第１実施形態の飛球角調整筒および搖動支持部の分解斜視図である。 第１実施形態の飛球角調整筒および搖動支持部の斜視図である。 第１実施形態のボール発射装置の制御ブロック図である。 第１実施形態のボール発射装置の制御画面である。 第１実施形態の推進部の第１推進ローラおよび第２推進ローラの動きを説明する模式図である。（ａ）は速度差無で対向させて回転、（ｂ）は速度差有で対向させて回転、（ｃ）は一方のみ回転、（ｄ）は速度差有で同一方向に回転させた状態を表した図である。 第２実施形態の飛球角調整筒および搖動支持部の斜視図である。

以下に、図面を参照して本発明の一実施形態であるボール発射装置を説明するが、本発明は、これらの実施形態に限定されるわけではない。

＜第１実施形態＞
＜＜構成＞＞
図１は、第１実施形態のボール発射装置１を一部断面で表した側面図であり、（ａ）と（ｂ）とで一部動作の状態を異ならせて表しているが、特に指定して参照していない場合には、どちらを参照してもよい。

第１実施形態のボール発射装置１は、一方から供給される卓球ボールＢ（以降「ボールＢ」と記載する）を進路に沿って移動させると共に他方に向けて推進させて発射する卓球練習用のボール発射装置である。図１を参照すると、第１実施形態のボール発射装置１は、ボールＢを発射する発射装置本体２と、発射装置本体２のボールＢの発射動作をコントロールするコントロール部３とで構成されている。

なお、各図においては、互いに直交する座標軸である第１座標軸Ｘ、両端にＹ１およびＹ２の符号を付した第２座標軸Ｙ、および両端にＺ１およびＺ２の符号を付した第３座標軸Ｚを示している。以降の説明では、第１座標軸Ｘに平行な方向については左右方向、第２座標軸Ｙに平行な方向についてはＹ１側を前方、Ｙ２側を後方とした前後方向、第３座標軸Ｚに平行な方向については、Ｚ１側を上方、Ｚ２側を下方とした上下方向として説明する。また、ＸＹ座標平面を水平面として説明する。また、ボール発射装置１の発射装置本体２は、ボールＢの推進方向をＹ１方向と一致させて水平面（ＸＹ座標平面）上に設置されているものとして説明する。

発射装置本体２は、水平面上に広がるベース４を備え、このベース４の上面にボールＢを供給する供給部１０、ボールＢに推進力を加える推進部２０、およびボールＢの発射方向を定める飛球角調整筒４０が直接若しくは他部材を介して備えられている。推進部２０は回転支持部３０によってベース４に備えられており、飛球角調整筒４０は搖動支持部５０によってベース４に備えられている。ボールＢは、供給部１０、推進部２０、および飛球角調整筒４０に形成された貫通孔を順に通り抜けて発射される。

供給部１０は、ボールＢが通過可能な供給貫通孔１１ａが形成された供給筒１１と、供給筒１１の中央付近に回転自在に設置された供給ローラ１２とを備えている。

供給筒１１は、支柱を介してベース４に固定されている。供給筒１１に形成された供給貫通孔１１ａは、後方の入口から導入されたボールＢが前方の出口まで重力でスムーズに導かれるように傾斜が設けられている。この供給貫通孔１１ａは、後述する推進部２０の推進筒２１に形成された第１貫通孔２１ａにスムーズに繋がるように、出口付近が水平方向を向く。また、供給筒１１は、中央部において上方の位置に供給貫通孔２１ａに繋がる開口が形成されている。

供給ローラ１２は、外周部分に卓球ボールＢが１個分嵌り込むことができる切欠部１２ａが形成された樹脂製の円板形状の部材である。この供給ローラ１２は、平面部を左右方向に向けて、供給筒１１の脇に設置されている。この供給ローラ１２は、供給貫通孔１１ａの中央部に形成された開口から供給貫通孔１１ａの内部に、外周部分を入り込ませて設置されている。この供給ローラ１２は、供給モータ１３に接続されており、この供給モータ１３の動力でボールＢを前方に送る方向（供給ローラ回転方向Ｒ１）に回転可能である。なお、本実施形態の供給ローラ１２は樹脂製であるが、金属製であってもよい。また、本実施形態の供給モータ１３は、ステッピングモータが採用されており、外部に接続されたコントロール部３によって回転角度や回転速度等が制御可能である。ＡＣサーボモータ等の制御可能な他のモータを供給モータ１３に採用してもよい。

推進部２０は、ボールＢが通過可能な第１貫通孔２１ａが形成された樹脂製の推進筒２１と、推進筒２１の中央付近に回転自在に設置された一対の推進ローラ２２とを備えている。上述の通り、第１貫通孔２１ａは、供給部１１の供給貫通孔１１ａにスムーズに繋がるように形成されている。このため、第1貫通孔２１ａには、供給部１１から排出されたボールＢが後方から導入される。推進部２０は、第１貫通孔２１ａに導入されたボールＢに一対の推進ローラ２２の少なくともいずれかで推進力を加えて、第１貫通孔２１ａの前方の排出口２１ｂから推進方向Ｙ１に向けてボールＢを排出する。なお、本実施形態の推進筒２１は軽量化や低摩擦係数の観点から樹脂製を採用しているが、金属製であってもよい。また、排出口２１ｂの中心を通り推進方向Ｙ１に平行な軸線を推進軸線Ｌ１とする。

図１および図２を参照すると、推進筒２１は、方形筒形で前後方向Ｙに一直線状に延びるように形成されており、その内壁面で囲まれた第１貫通孔２１ａの内接円がボールＢよりわずかに大きく形成されている。推進筒２１は、樹脂にて形成されている。また、推進筒２１は、推進ローラ２２よりも前方の部分がボールＢを推進方向Ｙ１に向けるためのガイドとして機能する長さに形成されている。また、推進筒２１は、中央部において一方に（図１および図２においては上下方向に）対向する位置に第１貫通孔２１ａと繋がる一対の開口が形成されている。なお、本実施形態では推進筒２１は方形筒形であるが、円筒形であっても勿論よい。なお、本実施形態の推進筒２１は樹脂製であるが、金属製であってもよい。この際、軽量化や低摩擦係数といった観点を考慮することが好ましい。

一対の推進ローラ２２は、円柱形状または円筒形状でスポンジやゴムといったような弾性部材で形成されている。各推進ローラ２２は、推進軸線Ｌ１に対して対称の位置で外周面を対向させて、第１貫通孔２１ａを通過するボールＢを両側から挟み込む位置に配置されている。また、各推進ローラ２２は、第１貫通孔２１ａの中央部に形成された開口から第１貫通孔２１ａの内部に、外周部分を入り込ませて配置されている。また、各推進ローラ２２は、推進モータ２３の出力軸に接続されている。これにより、推進ローラ２２は、推進モータ２３の動力でボールＢを前方に送る方向（推進ローラ回転方向Ｒ２Ａ、Ｒ２Ｂ）に回転可能である。

各推進モータ２３は、推進筒２１の対向する外壁面にそれぞれモータブラケット２４で固定されている。また、各推進モータ２３は、その出力軸を推進軸線Ｌ１に対して直角方向に向けて、推進軸線Ｌ１に対して１８０°回転対称に備えられている。これは、後述するように推進部２０を推進軸線Ｌ１に対して回転させた場合に、少しでもバランスが良くなるように回転対称に備えられたものであるが、特に回転対称に備えられていなくてもよい。なお、本実施形態の推進モータ２３は、ブラシレスＤＣモータが採用されており、外部に接続されたコントロール部３によって回転方向や回転速度等が制御可能である。ＡＣサーボモータ等の制御可能な他のモータを推進モータ２３に採用してもよい。

回転支持部３０は、円筒状の内回転体３１と、直方体形状の外支持体３２とを備えている。回転支持部３０は、外支持体３２の下面においてベース４に固定されている。また、内回転体３１は、外支持体３２の内側に回転可能に備えられている。外支持体３２には推進部回転モータ（不図示）が設置されており、この推進部回転モータの出力軸は、内回転体３１に接続されている。これにより、内回転体３１は、推進部回転モータの動力によって外支持体３２に対して回転可能である。内回転体３１は、内面で囲まれた貫通孔に推進筒２１を、その後端部を嵌まり込ませて固定している。つまり、回転支持部３０は、推進軸線Ｌ１を中心として推進部２０を回転可能に支持している。なお、本実施形態の推進部回転モータは、ステッピングモータが採用されており、外部に接続されたコントロール部３によって回転角度や回転速度等が制御可能である。ＡＣサーボモータ等の制御可能な他のモータを推進部回転モータに採用してもよい。

図１および図３を参照すると、飛球角調整筒４０は、円筒状の飛球角調整筒体４１と、この飛球角調整筒体４１を支持するための第１軸受４２（図３参照）とを備えている。

飛球角調整筒体４１は、樹脂にて形成されている。飛球角調整筒体４１には、推進筒２１の排出口２１ｂの内接円直径Ｄ１よりも大きな断面直径Ｄ２の第２貫通孔４１ａが形成されている。そして、飛球角調整筒体４１は、推進軸線Ｌ１と第２貫通孔４１ａの中心線Ｌ２とが一致または交差する状態で推進部２０の推進方向Ｙ１側に位置している。これにより、飛球角調整筒体４１は、推進部２０が推進力を加えて排出したボールＢを、第２貫通孔４１ａを通過させて発射する。飛球角調整筒体４１には、後方側で第２貫通孔４１ａの中心線Ｌ２に対して左右方向に直交する第１回転軸線Ｌ６上に第１支持孔４１ｄが形成されている。この第１回転軸線Ｌ６は、推進軸線Ｌ１に対しても左右方向に直交する。なお、本実施形態の飛球角調整筒体４１は樹脂製であるが、金属製であってもよい。この際、軽量化や低摩擦係数といった観点を考慮することが好ましい。また、飛球角調整筒体４１は、直径サイズおよび長さが使用時を想定して定められることになるが、これについては後述する。

第１軸受４２は、円柱状の軸受と、この軸受の一端に接合された板状のフランジとで構成されている。そして、第１軸受４２は、飛球角調整筒体４１の後方側の外壁面の第１回転軸線Ｌ６上に、このフランジに形成された孔を使用してネジで固定されている。

搖動支持部５０は、前後方向に第１開口５１ａが形成された矩形枠状の第１支持体５１と、前後方向に第１支持体５１よりも一回り大きい第２開口５２ａが形成された矩形枠状の第２支持体５２とを備えている。また、揺動支持部５０は、第１支持体５１を支持するための第２軸受５５（図３参照）を備えている。また、揺動支持部５０は、第２支持体５２の下面において支柱を介してベース４に固定されている。

第１支持体５１は、樹脂にて形成されている。また、第１支持体５１は、左右方向の一方の内壁面の中央において、内側に突出する円柱状の第１支持突起５１ｂが形成されている。また、第１支持体５１は、左右方向の他方の内壁面の中央において、円形で貫通する第１通し孔５１ｃが形成されている。この第１支持突起５１ｂおよび第１通し孔５１ｃは、推進軸線Ｌ１に対して左右方向に直交する第１回転軸線Ｌ６上に形成されている。また、第１支持体５１は、下方の内壁面に、円形貫通孔である第２支持孔５１ｄが形成されている。この第２支持孔５１ｄは、推進軸線Ｌ１に対して上下方向に直交する第２回転軸線Ｌ７上に形成されている。なお、本実施形態の第１支持体５１は樹脂製であるが、金属製であってもよい。この際、軽量化の観点を考慮することが好ましい。

第２軸受５５は、円柱状の軸受と、この軸受の一端に接合された板状のフランジとで構成されている。そして、第２軸受５５は、第１支持体５１の上方の外壁面の第２回転軸線Ｌ７上に、このフランジに形成された孔を使用してネジで固定されている。

また、第１支持体５１には、出力軸を第１通し孔５１ｃから内側に通して第１回転モータ５３が取り付けられている。なお、本実施形態の第１回転モータ５３は、ステッピングモータが採用されており、外部に接続されたコントロール部３によって回転角度や回転速度等が制御可能である。ＡＣサーボモータ等の制御可能な他のモータを第１回転モータ５３に採用してもよい。

第２支持体５２は、下方の内壁面の中央において内側に突出する円柱状の第２支持突起５２ｂが形成されている。また、第２支持体５２は、上方の内壁面において、円形で貫通する第２通し孔５２ｃが形成されている。この第２支持突起５２ｂおよび第２通し孔５２ｃは、推進軸線Ｌ１に対して上下方向に直交する第２回転軸線Ｌ７上に形成されている。

また、第２支持体５２には、出力軸を第２通し孔５２ｃから内側に通して第２回転モータ５４が取り付けられている。なお、本実施形態の第２回転モータ５４は、ステッピングモータが採用されており、外部に接続されたコントロール部３によって回転角度や回転速度等が制御可能である。ＡＣサーボモータ等の制御可能な他のモータを第２回転モータ５４に採用してもよい。

ここで、図３および図４を参照して飛球角調整筒４０および搖動支持部５０の関係について説明すると、第１支持体５１の第１支持突起５１ｂは、飛球角調整筒４０の第１支持孔４１ｄに嵌り込んでいる。また、第１支持体５１に固定された第１回転モータ５３の出力軸は、飛球角調整筒４０の第１軸受４２に接続されている。これにより、飛球角調整筒４０は、第１回転モータ５３の動力によって、第１支持体５１に対して第１回転軸線Ｌ６を中心として上下搖動方向Ｍ１に搖動する。また、第２支持体５２の第２支持突起５２ｂは、第１支持体５１の第２支持孔５１ｄに嵌り込んでいる。また、第２支持体５２に固定された第２回転モータ５４の出力軸は、第１支持体５１に固定された第２軸受５５に接続されている。これにより、第１支持体５１は、飛球角調整筒４０と一体で第２回転モータ５４の動力によって、第２支持体５２に対して第２回転軸線Ｌ７を中心として左右搖動方向Ｍ２に搖動する。つまり、飛球角調整筒４０は、搖動支持部５０によって上下搖動方向Ｍ１および左右搖動方向Ｍ２に搖動可能で支持されている。

なお、本実施形態では第１回転軸線Ｌ６が左右方向、第２回転軸線Ｌ７が上下方向に向いているが、この方向に限定されない。つまり、第１回転軸線Ｌ６と第２回転軸線Ｌ７と直角方向をなし、それぞれが推進軸線Ｌ１に直交していればよい。たとえば、第１回転軸線Ｌ６が上下方向、第２回転軸線Ｌ７が左右方向を向くように形成してもよい。また、それぞれが斜め方向を向くように形成してもよい。

図５を参照すると、コントロール部３は、コンピュータ６０と制御部７０とを備えている。また、コンピュータ６０は、格納部６１と入力部６２と、表示部６３とを備えている。

格納部６１は、たとえばメモリであって、装置本体２を駆動させるためのパラメータである駆動設定値を格納する。駆動設定値は、搖動支持部５０の第１回転モータ５３および第２回転モータ５４、推進部２０のそれぞれの推進モータ２３、回転支持部３０の推進部回転モータ３３、および供給部１０の供給モータ１３の回転方向および回転速度の設定値等である。

入力部６２は、キーボードおよびマウスといった入力装置からの外部入力を受け付ける。入力部６２は、これら入力装置から外部入力される駆動設定値を受け付ける。

表示部６３は、たとえば液晶モニタであって、制御画面６４として駆動設定値を設定するための案内を表示する。図６を参照すると、制御画面６４には、第１回転モータ５３の設定案内６４ａ、第２回転モータ５４の設定案内６４ｂ、各推進モータ６４の設定案内６４ｃ、６４ｄ、推進部回転モータ３３の設定案内６４ｅ、供給モータ１３の設定案内６４ｆが表示されている。他に、駆動設定値を指定して決めるかランダムで決めてもらうかの案内６４ｇ、駆動設定値を時系列で変更させるための案内６４ｈ等が表示されている。

ふたたび図５を参照すると、制御部６０は、たとえばモータドライバといった電子部品が搭載された電気基板であって、搖動支持部５０の第１回転モータ５３および第２回転モータ５４、推進部２０のそれぞれの推進モータ２３、回転支持部３０の推進部回転モータ３３、および供給部１０の供給モータ１３とケーブル接続されている。また、制御部６０は、コンピュータ６０とケーブル接続されており、格納部６１に格納された駆動設定値を読み込む。これにより、制御部６０は、コンピュータ６０から読み込んだ駆動設定値に従い、搖動支持部５０の第１回転モータ５３および第２回転モータ５４、推進部２０のそれぞれの推進モータ２３、回転支持部３０の推進部回転モータ３３、および供給部１０の供給モータ１３の回転方向および回転速度等を制御する。

＜＜動作説明＞＞
以下に図面を参照して発射装置本体２の動作説明をする。発射装置本体２は、制御画面６４の案内に従い設定された駆動設定値に従って、コントロール部３が発射装置本体２の各モータの動きを制御することで動作する。

まず、供給筒１１の後方の開口上方に多数のボールＢを入れたボールケース（不図示）が設置され、供給筒１１には、このボールケースから次々とボールＢが導入される。この導入されたボールＢは、図１（ａ）に示すように、供給ローラ１２で一端停止する。

この状態で供給ローラ１２を供給ローラ回転方向Ｒ１に回転させると、図１（ｂ）に示すように切欠部１２ａに入り込んだ1つのボールＢは、供給ローラ１２よりも前方に移動させられて推進筒２１の第１貫通孔２１ａに導かれ、推進ローラ２２に接触して停止する。供給ローラ１０を数回転させると、供給貫通孔１１ａおよび第１貫通孔２１ａは、供給ローラ１２と推進ローラ２２との間がボールＢで満たされる。

次に、一対の推進ローラ２２を回転させる。この回転のさせ方は、各推進ローラを同一回転速度でボールＢに推進方向Ｙ１へ推進力を加える回転方向に回転させる、いずれか一方のみをボールＢに推進方向Ｙ１へ推進力を加える回転方向に回転させる、ボールＢに推進方向Ｙ１へ推進力を加える回転方向に回転速度差をもって回転させる、または同じ回転方向に回転させてボールＢに推進方向Ｙ１へ推進力を加える回転方向に回転させる側をより高速で回転させる、といったように所望のボールＢのスピンの状態や推進力の大きさによって変える。これについては後述する。なお、ボールＢは、推進ローラ２２が図１に示すような推進ローラ回転方向Ｒ２Ａ、Ｒ２Ｂに回転していても、推進ローラ２２に強く押し付けられない限り、推進方向Ｙ１へ向かう推進力が加わらない。

次に、供給貫通孔１１ａおよび第１貫通孔２１ａの供給ローラ１２と推進ローラ２２との間にボールＢが満たされた状態において、さらに供給ローラ１２を回転させると、切欠部１２ａの端部の押出部１２ｂがボールＢをさらに押し出す。これにより、回転している一対の推進ローラ２２は、後方からボールＢが押し付けられることでボールＢを巻き込んで挟み込み、ボールＢを推進方向Ｙ１への推進力を加えて排出する。この際、推進ローラ２２より前方における第1貫通孔２１ａの壁面が、ボールＢを推進方向Ｙ１に推進させるガイドとして機能する。このように、ボール発射装置１は、供給ローラ１２の回転でボールＢの発射タイミングや発射間隔を定める。

各推進ローラ２２Ａ、２２Ｂの回転のさせ方によって、ボールＢのスピンの状態や推進力の大きさは、変化する。ここで図７（ａ）〜（ｄ）を参照し、一対の推進ローラ２２により推進力が加えられたボールＢの状態について説明する。なお、以下では図７（ａ）を基準として、推進ローラＡ２２Ａの回転のさせ方を変えずに、推進ローラＢ２２Ｂの回転のさせ方を変えた場合の推進部２０から排出されるボールＢの状態について説明する。

図７（ａ）のように推進ローラＡ２２Ａおよび推進ローラＢ２２Ｂを同一回転速度で、ボールＢに推進方向Ｙ１へ推進力を加える回転方向Ｒ２Ａ、Ｒ２Ｂに回転させた場合には、ボールＢは、スピンしない状態、いわゆるナックルボールの状態で推進方向Ｙ1に推進する。また、図７（ｂ）のように推進ローラＢ２２Ｂの回転速度を落とした場合には、つまり、回転速度差をもたせた場合には、ボールＢは、軽くスピンがかかった状態Ｓｂで推進方向Ｙ1に推進する。このときのボールＢの推進速度は、推進ローラＢ２２Ｂの回転速度を落とした分遅くなる。また、図７（ｃ）のように推進ローラＢ２２Ｂを停止させた場合には、ボールＢは、さらにスピンがかかった状態Ｓｃで推進方向Ｙ1に推進する。このときのボールＢの推進速度は、推進ローラＢ２２Ｂを停止させた落とした分さらに遅くなる。また、図７（ｄ）のように推進ローラＡ２２Ａと同じ方向で推進ローラＡの回転速度より遅く推進ローラＢ２２Ｂを回転させた場合には、ボールＢは、さらにスピンがかかった状態Ｓｄで推進方向Ｙ1に推進する。このときのボールＢの推進速度は、推進ローラＢ２２ＢがボールＢに推進力を加える方向とは逆に回転する分さらに遅くなる。なお、ボールＢの推進速度は、推進ローラ２２の回転スピードを変更することで調整できることは勿論である。

ふたたび図１を参照すると、ボールＢのスピンをかける方向を変更する場合、言い換えると発射するボールＢをドライブ、カット、カーブ、シュートといった、さまざまな球種に変更する場合は、推進部回転モータ３３を動かし、推進部２０を回転させる。これによりボール発射装置１が発射するボールＢは、推進ローラ２２が上下方向に並び、上方の推進ローラの方が高速回転すればドライブボールに、下方の推進ローラの方が高速回転すればカットボールとなる。また、推進ローラ２２が左右方向に並び、各推進ローラが速度差をもって回転すれば、カーブボールやシュートボールとなる。このように、ボール発射装置１は、推進部２０の一対の推進ローラ２２の対向方向、回転方向、および回転速度で発射されるボールＢの球種や速度を定める。

次に、飛球角調整筒４０の第２貫通孔４１ａには、推進部２０が排出したボールＢが後方から導入される。図１（ａ）に示すように飛球角調整筒４０を搖動させず、推進軸線Ｌ１と第２貫通孔中心線Ｌ２とが一致している場合には、ボールＢは、第２貫通孔４１ａの内壁面４１ｂに触れずに飛球角調整筒４０から発射される。つまり、ボール発射装置１は、飛球角調整筒を傾けない場合には、ボールＢを水平方向に発射する。

一方で、図１（ｂ）に示すように推進軸線Ｌ１と第２貫通孔中心線Ｌ２とが搖動角度θ１をなすように飛球角調整筒４０を搖動させた場合には、ボールＢは、第２貫通孔４１ａの内壁面４１ｂで反射して飛球角調整筒４０から発射される。本実施形態の飛球角調整筒体４１は、使用範囲において飛球角調整筒４０を最大に傾けた状態においてボールＢが第２貫通孔４１ａの内壁面４１ｂで１回のみ反射するように、第２貫通孔４１ａの直径サイズおよび長さで形成されている。したがって、ボールＢは、第２貫通孔４１ａの内壁面４１ｂで１回反射して推進軸線Ｌ１に対し発射角度θ２をなす発射方向軸線Ｌ３に沿って飛球角調整筒４０から発射される。なお、内壁面４１ｂで反射する際に、ボールＢのスピンの影響等で多少変わることもあるが、通常入射角と出射角が等しくなることから、発射角度θ２は、搖動角度θ１の約２倍である。つまり、ボール発射装置１は、飛球角調整筒４０を傾けた場合には、傾けた角度の約２倍の角度をなす方向にボールＢを発射する。

第２貫通孔４１ａの直径サイズおよび長さについて補足すると、直径サイズが大きくなると内壁面４１ｂで反射したボールＢが内径先端４１ｃ等に接触しにくくなるため、内壁面４１ｂで最大１回反射する装置を構成しやすい。一方で、飛球角調整筒４０を大きく傾けないとボールＢが内壁面４１ｂに当らず、ボールＢの発射方向Ｌ３を僅かに傾けることが困難になる。また、長さが短くなると、内壁面４１ｂで反射したボールＢが内径先端４１ｃ等に接触しにくくなるため、内壁面４１ｂで最大１回反射する装置を構成しやすい。一方で、飛球角調整筒４０を大きく傾けないとボールＢが内壁面４１ｂに当らず、ボールＢの発射方向を僅かに傾けることが困難になる。したがって、飛球角調整筒４０は、使われる状況を考慮して第２貫通孔４１ａの直径サイズおよび長さが決められている。

ところで、ボール発射装置１は、ボールＢの発射方向を定める飛球角調整筒４０が推進部２０や回転支持部３０と分離して搖動する。飛球角調整筒４０は、搖動中心から最も大きく動く部分までの距離が短く、軽量となっており、素早く搖動位置に傾く。このようなこともあり、ボール発射装置１は、ボールＢが発射される直前に素早く飛球角調整筒４０を傾けてボールの発射方向Ｌ３を定める。また、ボール発射装置１は、飛球角調整筒４０が推進軸線Ｌ１に対し、上下左右方向に自在に搖動し、さまざまな方向にボールＢを発射する。たとえば、サーブに対するレシーブの練習に使われる場合には、ボール発射装置１は、飛球角調整筒４０を下方に傾けてボールＢを発射する。

＜＜効果＞＞
このボール発射装置１は、推進部２０の推進方向Ｙ１側に飛球角調整筒４０が備えらえている。この飛球角調整筒４０には、推進部２０の排出口２１ｂの内接円直径Ｄ１よりも大きな断面直径Ｄ２の第２貫通孔４１ａが形成されている。このため、このボール発射装置１は、排出口２１ｂから推進方向Ｙ１に向けて排出されたボールＢを飛球角調整筒４０の第２貫通孔４１ｂを通過させて発射する。この際、このボール発射装置１は、推進軸線Ｌ１上の点を中心に搖動可能に搖動支持部５０に支持されている飛球角調整筒４１を搖動させることでボールＢの発射方向を変更することができる。また、このボール発射装置１は、飛球角調整筒４０が推進部２０と分離して搖動可能に支持されているため、推進部２０の重さの影響を受けずに飛球角調整筒４０を素早く搖動させることができる。したがって、このボール発射装置１は、ボールＢの発射方向Ｌ３を素早く変更することができる。

また、このボール発射装置１は、飛球角調整筒４０を第１支持体５１に対して第１回転軸線Ｌ６を中心として回転させることができる。また、このボール発射装置１は、第１支持体５１を第２支持体５２に対して第２回転軸線Ｌ７を中心として回転させることができる。つまりは、このボール発射装置１は、飛球角調整筒４０を第２支持体５２に対して任意の方向に搖動させることができる。したがって、このボール発射装置１は、任意の方向にボールＢを発射することができる。

また、このボール発射装置１は、第１支持体５１を第１回転モータ５３の動力によって回転させることができ、第２支持体５２を第２回転モータ５４の動力によって回転させることができる。つまりは、飛球角調整筒４０を回転モータ５３、５４の動力で任意の方向に搖動させることができる。したがって、このボール発射装置１は、第１および第２回転モータ５３、５４の動力によって任意の方向にボールＢを発射することができる。

また、このボール発射装置１は、格納部６１が駆動設定値を格納し、入力部６２が駆動設定値を設定するための外部入力を受け付け、表示部６３が駆動設定値を設定するための案内を表示する。また、制御部７０が格納部６１に格納された駆動設定値に従い、第１回転モータ５３および第２回転モータ５４の回転方向および回転速度を制御、換言すると飛球角調整筒４０の向きおよび移動速度を制御する。したがって、このボール発射装置１は、表示部６３に表示される案内に従い行われる外部入力で、ボールＢの発射方向を制御することができる。

また、このボール発射装置１は、ボールＢを両側から挟み込む回転可能な一対の推進ローラ２２を備えている。したがって、一対の推進ローラ２２のいずれかまたは両方を回転させると、ボールには推進軸線Ｌ１に直角方向側の外周面に推進方向と平行またはほぼ平行な力が加わる。したがって、このボール発射装置１は、推進ローラ２２の回転方向を調整してボールに推進方向Ｙ１へ向かう推進力を加えることができる。

また、このボール発射装置１は、一対の推進ローラ２２が同一回転速度でボールＢに推進方向Ｙ１へ推進力を加える回転方向に回転した場合には、スピンがかかっていない（無回転の）ボールＢを発射することができる。また、一対の推進ローラ２２のいずれか一方のみがボールＢに推進方向Ｙ１へ推進力を加える回転方向に回転した場合またはボールＢに推進方向Ｙ１へ推進力を加える回転方向に回転速度差をもって回転した場合には、スピンがかかっているボールＢを発射することができる。したがって、このボール発射装置１は、各推進ローラ２２の回転速度を変更してボールＢの発射速度やボールＢのスピンのかかり具合を調整することができる。

また、このボール発射装置１は、同じ回転方向に回転する一対の推進ローラ２２を備えている。したがって、このボール発射装置１は、ボールＢに効率的にスピンをかけることができる。

このボール発射装置１は、推進軸線Ｌ１を中心として回転可能に推進部２０を支持する回転支持部３０を備える。したがって、このボール発射装置１は、推進部２０の推進ローラ２２を対向させる方向を変更させてボールＢの球種を変更することができる。

このボール発射装置１は、ボールＢの第２貫通孔４１ａの内壁面４１ｂにおいて１回のみ反射する分が飛球角調整筒４１の傾きに加味されてボールＢの発射方向Ｌ３を定める。つまりは、このボール発射装置１は、飛球角調整筒４１の傾き（Ｌ２）をボールＢの発射方向Ｌ３に対して少なくできる。したがって、このボール発射装置１は、飛球角調整筒４１の移動時間が短くなるため、ボールの発射方向Ｌ３を素早く変更することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態のボール発射装置１００を説明する。なお、第２実施形態のボール発射装置１００は、飛球角調整筒１４０および搖動支持部１５０以外は第１実施形態のボール発射装置１と同様である。このため、以下においては、異なる飛球角調整筒１４０および搖動支持部１５０について説明し、他の部分については説明を省略する。

図８を参照すると、飛球角調整筒１４０は、円筒状の飛球角調整筒体１４１と、飛球角調整筒体１４１の中央部に固定された入力ピン１４３とを備えている。飛球角調整筒体１４１は、第１実施形態の飛球角調整筒体４１と同様であるため、説明を省略する。入力ピン１４３は、下端部に貫通孔が形成された板状の部材である。

搖動支持部１５０は、飛球角調整筒１４０の後方を支持する第１搖動支持部１５０Ａと、飛球角調整筒１４０の中央部を下方で支持する第２搖動支持部１５０Ｂとを備えている。第１搖動支持部１５０Ａは、飛球角調整筒１４０を搖動させる際の回転軸を形成している。第２搖動支持部１５０Ｂは、飛球角調整筒１４０を搖動させるための動力源を形成している。

第１搖動支持部１５０Ａは、飛球角調整筒１４０の後方端部を半径方向外側から囲う円筒形状の第１支持体１５１と、第１支持体１５１を半径方向外側から囲う円筒形状の第２支持体１５２とを備えている。第２支持体１５２は、支柱（不図示）を介してベース４（図１参照）に固定されている。

第１支持体１５１は、推進軸線Ｌ１に上下方向で直交する第１回転軸線Ｌ６上で飛球角調整筒１４０の後方端部を上下方向から回転可能に支持している。つまり、飛球角調整筒１４０は、第１支持体１５１に対して第１回転軸線Ｌ６を中心として左右搖動方向Ｍ２に搖動可能である。

第２支持体１５２は、推進軸線Ｌ１に左右方向で直交する第２回転軸線Ｌ７に上で第１支持体１５１を左右方向から回転可能に支持している。つまり、第１支持体１５１は、第２支持体１５２に対して第２回転軸線Ｌ７を中心として上下搖動方向Ｍ１に搖動可能である。したがって、飛球角調整筒１４０は、第１搖動支持部１５０Ａによって上下搖動方向Ｍ１および左右搖動方向Ｍ２に搖動可能で支持されている。

第２搖動支持部１５０Ｂは、下面がベース４（図１参照）に固定されている第１直動機構１５３と第１直動機構１５３の上面に固定されている第２直動機構１５４とを備えている。

第１直動機構１５３は、下方に位置する板状のスライドベース１５３ａと上方に位置してスライドベース１５３ａに対して左右直動方向Ｍ４に駆動する板状のスライド体１５３ｂとで構成されている。スライド体１５３ｂは、電動で駆動する。

第２直動機構１５４は、いわゆる直動シリンダーであり、外側に位置するシリンダーケース１５４ａと内側に位置してシリンダーケース１５４ａに対して上下直動方向Ｍ３に駆動する軸上のシリンダー軸１５４ｂとで構成されている。シリンダー軸１５４ｂは、電動で駆動する。また、シリンダー軸１５４ｂの上端はフック上になっていて、飛球角調整筒１４０の入力ピン１４３の下端の貫通孔にひっかかっている。

したがって、第１直動機構１５３のスライド体１５３ｂを左右直動方向Ｍ４に駆動させると、それに伴い飛球角調整筒１４０が左右搖動方向Ｍ２に搖動する。また、第２直動機構１５４のシリンダー軸１５４ｂを上下直動方向Ｍ３に駆動させると、それに伴い飛球角調整筒１４０が上下搖動方向Ｍ１に搖動する。なお、本実施形態の第１直動機構１５３および第２直動機構１５４は電動で駆動するものであったが、空圧で駆動するものであってもよい。

このボール発射装置１００は、飛球角調整筒１４０を第１直動機構１５３および第２直動機構１５４の動力で上下左右任意の方向に搖動させることができる。したがって、ボール発射装置１００は、直線的な動力によって任意の方向に向けてボールＢを発射することができる。

１、１００‥ボール発射装置
１０‥供給部
２０‥推進部
２１‥推進筒
２１ａ‥第１貫通孔
２１ｂ‥排出口
２２‥推進ローラ
３０‥回転支持部
４０、１４０‥飛球角調整筒
４１、１４１‥飛球角調整筒体
４１ａ、１４１ａ‥第２貫通孔
４１ｂ‥内壁面
５０、１５０‥搖動支持部
５１、１５１‥第１支持体
５２、１５２‥第２支持体
５３‥第１回転モータ
５４‥第２回転モータ
６１‥格納部
６２‥入力部
６３‥表示部
７０‥制御部
Ｂ‥卓球ボール（ボール）
Ｌ１‥推進軸線
Ｌ２‥第２貫通孔の中心線
Ｌ３‥発射方向軸線
Ｌ４‥第１推進ローラ軸線
Ｌ５‥第２推進ローラ軸線
Ｌ６‥第１回転軸線
Ｌ７‥第２回転軸線
Ｄ１‥排出口の内接円直径
Ｄ２‥第２貫通孔の断面直径
Ｙ１‥推進方向

Claims (8)

1. 供給された卓球ボールを発射する卓球練習用のボール発射装置であって、
   前記卓球ボールが通過可能な第１貫通孔が形成されており、該第１貫通孔に導入された該卓球ボールに推進力を加えて排出口から推進方向に向けて該卓球ボールを排出する推進部と、
   前記排出口の内接円直径よりも大きな断面直径の第２貫通孔が形成されており、該排出口の中心を通り前記推進方向に平行な推進軸線と該第２貫通孔の中心線とが一致または交差する状態で前記推進部の前記推進方向側に位置する飛球角調整筒と、
   前記飛球角調整筒を前記推進軸線上の点を中心として搖動可能に支持する揺動支持部とを備え、
   前記揺動支持部は、前記飛球角調整筒を前記推進軸線に直交する第１回転軸線を中心として回転可能に支持する第１支持体と、該第１支持体を該推進軸線に直交すると共に該第１回転軸線に対して直角方向をなす第２回転軸線を中心として回転可能に支持する第２支持体とを有する、ボール発射装置。
2. 前記揺動支持部は、前記第１回転軸線上に出力軸を一致させて前記第１支持体に取り付けられた第１回転モータと、
   前記第２回転軸線上に出力軸を一致させて前記第２支持体に取り付けられた第２回転モータと、を備え、
   前記第１回転モータの出力軸は、前記飛球角調整筒に接続され、
   前記第２回転モータの出力軸は、前記第１支持体に接続されている請求項１に記載のボール発射装置。
3. 前記第１回転モータおよび前記第２回転モータの回転方向および回転速度の設定値である駆動設定値を格納する格納部と、
   前記駆動設定値を設定するための外部入力を受け付ける入力部と、
   前記駆動設定値を設定するための案内を表示する表示部と、
   前記格納部に格納された前記駆動設定値に従い前記第１回転モータおよび前記第２回転モータの回転方向および回転速度を制御する制御部と、を備える請求項２に記載のボール発射装置。
4. 前記推進部は、円柱形状または円筒形状で回転可能である一対の推進ローラを備え、
   前記一対の推進ローラは、前記推進軸線対称の位置で外周面を対向させて前記第１貫通孔を通過する前記卓球ボールを両側から挟み込む位置に該各推進ローラが配置されている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のボール発射装置。
5. 前記一対の推進ローラは、同一回転速度で該卓球ボールに前記推進方向へ推進力を加える回転方向に回転する、いずれか一方のみが該卓球ボールに該推進方向へ推進力を加える回転方向に回転する、または該卓球ボールに該推進方向へ推進力を加える回転方向に回転速度差をもって回転する請求項４に記載のボール発射装置。
6. 前記一対の推進ローラは、同じ回転方向に回転し、前記卓球ボールに前記推進方向へ推進力を加える回転方向に回転する一方の推進ローラが他方の推進ローラよりも高速で回転する請求項４に記載のボール発射装置。
7. 前記推進軸線を中心として前記推進部を回転可能に支持する回転支持部を備える請求項４ないし請求項６のいずれか一項に記載のボール発射装置。
8. 前記飛球角調整筒は、使用範囲において前記推進軸線に対して該飛球角調整筒を最大に傾けた状態で前記卓球ボールを前記推進部から前記推進方向に推進させて出射させた場合に、該卓球ボールが前記第２貫通孔の内壁面で１回のみ反射するように前記第２貫通孔の直径サイズおよび長さが形成されている請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のボール発射装置。

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