乒乓球自动发球机.pdf

本发明涉及一种乒乓球自动发球机，包括发球部件，摇摆部件，仰角、高度调整部件，以及储、送球部件。仰角、高度调整部件由摆动式液压缸和活塞式液压缸组成；活塞式液压缸支撑着整个机构，摆动式液压缸通过液压缸支架和轴承安装在活塞式液压缸的轴承支座上,同时支撑着摇摆部件；发球部件安装在摇摆部件的机壳的前部，而储、送球机构安装在机壳的上部。本发明主要解决了目前市场上同类发球机无法实现的多种类旋转发球问题，用运动合成原理，将相互垂直的两种旋转运动作为一组基底合成，发射各类旋转球；此外，本发明还优化了摆角、高度、仰角的调节机构；本发明能为乒乓球爱好者在日常训练中提供旋转多变、角度多变、高度多变的发球陪练。

1.  一种乒乓球自动发球机，包括发球部件(200)、摇摆部件(300)、仰角、高度调整部件(400)，以及储、送球部件(100)，其特征在于：所述仰角、高度调整部件(400)由摆动式液压缸(15)和活塞式液压缸(17)组成；摆动式液压缸(15)通过液压缸支架(13)和向心角接触球轴承(14)安装在活塞式液压缸(17)上端,并支撑连接摇摆部件(300)、发球部件(200)和储、送球部件(100)，通过活塞式液压缸(17)中的活塞上下运动实现发球部件(200)、摇摆部件(300)和储、送球部件(100)的上下调整；所述摆动式液压缸(15)通过普通平键(13)与摇摆部件连接，用于传递扭矩，通过摆动式液压缸(15)转动实现发球部件、摇摆部件和储、送球部件的仰角发生变化；所述发球部件安装在摇摆部件的机壳(32)的前部，储、送球部件安装在机壳(32)的上部，并通过弧形管道(2)经摇摆部件连接发球部件的直管道(36)，所述发球部件具有两个摩擦轮(20)、两个电机(18)，摩擦轮(20)连接电机(18)，通过控制两个电机(18)的转速实现乒乓球水平方向的旋转效果及发球速度的控制；所述直管道(36)连接摇摆部件的电机组件(31)，通过电机组件(31)驱动直管道(36)旋转实现乒乓球竖直方向的旋转效果，所述电机组件(31)通过摇摆部件中的蜗杆(27)和蜗轮(21)经主动齿轮(26)和从动齿轮(29)后连接曲柄(5)及Z字形摇杆(9)，用于驱动摇摆部件实现左右摆角的变化。

2.  根据权利要求1所述的乒乓球自动发球机，其特征在于：所述发球部件(200)包括上支架（39）、下支架（41）、向心角接触球轴承C、E(42，37)、电机支架(38)、摩擦轮轴(40)、直管道联接支架(19)、大齿轮(35)、小齿轮(34)、第一轴承座(3)，所述两个摩擦轮(20)分别通过摩擦轮轴(40)和向心角接触球轴承C(42)安装在上支架(39)、下支架(41)的轴承孔中，上支架（39）与下支架（41）之间通过螺栓连接成一个整体支架，摩擦轮轴(40)的外伸端与电机(18)的转轴固定连接，电机（18）通过电机支架(38)安装在上支架(39)上方，整体支架通过直管道联接支架(19)连接到机壳(32)的前部；空心的直管道(36)通过向心角接触球轴承E(37)安装在直管道联接支架(19)和机壳(32)的轴承孔中，直管道(36)的一端与大齿轮(35)配合连接，大齿轮(35)与小齿轮(34)啮合连接，并通过第一轴承座(3)固定到机壳(32)的内表面。

3.  根据权利要求1所述的乒乓球自动发球机，其特征在于：所述摇摆部件(300)包括调节轴(25)、钢球-弹簧(22)、机壳(32)、向心角接触球轴承A、B(23，30)、第二轴承座(4)、轴承上盖(28)、旋转承重支架(8)、摆动承重支架(8)，所述蜗杆(27)与电机组件(31)的转轴同轴连接，蜗轮(21)通过调节轴(25)上通孔中的钢球-弹簧(22)顶住蜗轮(21)内槽定位安装，调节轴(25)通过向心角接触球轴承A(23)与轴承上盖(28)孔过渡配合定位，主动齿轮(26)与调节轴(25)下端部通过螺钉定位，从动齿轮(29)通过向心角接触球轴承B(30)与第二轴承座(4)的孔过渡配合定位；从动齿轮(29)的外伸端与曲柄(5)固定连接，曲柄(5)通过Z字形摇杆(9)连接到摆动承重支架(8)；电机组件(31)通过旋转承重支架(8)与机壳(32)、摆动承重支架(10)定位连接。

4.  根据权利要求1所述的乒乓球自动发球机，其特征在于：所述储、送球部件(100)包括上箱盖(55)、下箱体(58)、储、送球电机(45)、储、送球电机支架(62)、联轴器(47)、齿轮轴(48)、锥齿轮(49)、间歇送球槽轮(53)、向心角接触球轴承D(56)、轴承盖(61)、拨球轴(50)、拨球杆(51)、储球箱(54)，所述储、送球电机(45)通过储、送球电机支架(62)安装在下箱体(58)中，储、送球电机(45)的轴与齿轮轴(48)通过联轴器连接，锥齿轮(49)与轴通过过渡配合和顶丝安装定位，并分别将运动分配到间歇送球槽轮(53)和拨杆轴(50)，间歇送球槽轮(53)通过向心角接触球轴承D(56)以过渡配合安装在上箱盖(55)和下箱体(58)的轴承孔中；拨杆轴(50)竖直安装在下箱体(58)上，其外伸轴伸入储球箱(54)中，端部通过过渡配合安装拨球杆(51)；储球箱(54)安装在上箱盖(55)之上。

乒乓球自动发球机
技术领域
本发明涉及一种自动乒乓球发球机，主要为乒乓球爱好者在日常训练中提供旋转多变、角度多变、高度多变的发球陪练。
背景技术
目前市场上销售的乒乓球发球机，按出球方式可以分为三类：锤击式发球机、压气式发球机、轮式发球机。第一类锤击式发球机通过凸轮带动摆杆，将落入发球口的乒乓球击出去，这种方式性能单一，而且不方便控制，已经逐渐被淘汰。第二类压气式发球机是利用空气压缩机来发射球的，球被装入长桶的底部由一个窄口固定住，这个窄口的直径略小一些。当压缩空气推挤乒乓球穿过窄口的时候，球就被发射出去了，这种发球机的优点是价格比较便宜，它的的缺点是噪音极大而且不能提供高的旋转性能，同时空气压缩消耗的功率很大，难以使用电池来供电。第三类轮式发球机的工作原理当球从滑轨滚入装有轮子的狭小通道时，轮子就将球喷出，这种情况类似于小石子被打在高速旋转的车轮上被喷出。这种发球方式有两种，一种是单轮驱动，另一种是双轮驱动。单轮驱动发球机的弊端是：发出来的球如果速度快，那么同时旋转也强；如果速度慢，那么同时旋转也弱。这和人们实战打球是完全不同的，实际上球和旋转并不是完全成正比的。双轮驱动发球机虽然解决了单轮驱动速度和旋转的矛盾，但是该机构有以下缺点：第一，双轮驱动仅能发射上旋或者下旋球，无法满足实现全部的旋转类型的要求；第二，摆动机构的传动路径较长，传动精度难以控制，且占用较大空间；第三，高度调整机构中滚珠丝杠不具备自锁特性。
针对以上问题，本发明运用运动合成原理，使乒乓球在到达双轮间的通道之前，通过旋转的空心直管道获得与摩擦轮相垂直的旋转效果；采用蜗轮蜗杆传动、齿轮传动、双摇杆机构，实现摆动调整；通过摆动式液压缸和活塞式液压缸实现仰角、高度的调整。
发明内容
本发明是要提供一种乒乓球自动发球机，提出了一种新的发球原理，在发球机工作时，能够通过运动合成原理实现多旋转的发球效果，与同类设备相比，能够发出更多种类的旋转球，而且摇摆机构、仰角和高度调整机构也得到了较大的改进。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种乒乓球自动发球机，包括发球部件、摇摆部件、仰角、高度调整部件，以及储、送球部件，所述仰角、高度调整部件由摆动式液压缸和活塞式液压缸组成；摆动式液压缸通过液压缸支架和向心角接触球轴承安装在活塞式液压缸上端,并支撑连接摇摆部件、发球部件和储、送球部件，通过活塞式液压缸中的活塞上下运动实现发球部件、摇摆部件和储、送球部件的上下调整；所述摆动式液压缸通过普通平键与摇摆部件连接，用于传递扭矩，通过摆动式液压缸(转动实现发球部件、摇摆部件和储、送球部件的仰角发生变化；所述发球部件安装在摇摆部件的机壳的前部，储、送球部件安装在机壳的上部，并通过弧形管道经摇摆部件连接发球部件的直管道，所述发球部件具有两个摩擦轮、两个电机，摩擦轮连接电机，通过控制两个电机的转速实现乒乓球水平方向的旋转效果及发球速度的控制；所述直管道连接摇摆部件的电机组件，通过电机组件驱动直管道旋转实现乒乓球竖直方向的旋转效果，所述电机组件通过摇摆部件中的蜗杆和蜗轮经主动齿轮和从动齿轮后连接曲柄及Z字形摇杆，用于驱动摇摆部件实现左右摆角的变化。
所述发球部件包括上支架、下支架、向心角接触球轴承C、E、电机支架、摩擦轮轴、直管道联接支架、大齿轮、小齿轮、第一轴承座，所述两个摩擦轮分别通过摩擦轮轴和向心角接触球轴承C安装在上支架、下支架的轴承孔中，上支架与下支架之间通过螺栓连接成一个整体支架，摩擦轮轴的外伸端与电机的转轴固定连接，电机通过电机支架安装在上支架上方，整体支架通过直管道联接支架连接到机壳的前部；空心的直管道通过向心角接触球轴承E安装在直管道联接支架和机壳的轴承孔中，直管道的一端与大齿轮配合连接，大齿轮与小齿轮啮合连接，并通过第一轴承座固定到机壳的内表面。
所述摇摆部件包括调节轴、钢球-弹簧、机壳、向心角接触球轴承A、B、第二轴承座、轴承上盖、旋转承重支架、摆动承重支架，所述蜗杆与电机组件的转轴同轴连接，蜗轮通过调节轴上通孔中的钢球-弹簧顶住蜗轮内槽定位安装，调节轴通过向心角接触球轴承A与轴承上盖孔过渡配合定位，主动齿轮与调节轴下端部通过螺钉定位，从动齿轮通过向心角接触球轴承B与第二轴承座的孔过渡配合定位；从动齿轮的外伸端与曲柄固定连接，曲柄通过Z字形摇杆连接到摆动承重支架；电机组件通过旋转承重支架与机壳、摆动承重支架定位连接。
所述储、送球部件包括上箱盖、下箱体、储、送球电机、储、送球电机支架、联轴器、齿轮轴、锥齿轮、间歇送球槽轮、向心角接触球轴承D、轴承盖、拨球轴、拨球杆、储球箱，所述储、送球电机通过储、送球电机支架安装在下箱体中，储、送球电机的轴与齿轮轴通过联轴器连接，锥齿轮与轴通过过渡配合和顶丝安装定位，并分别将运动分配到间歇送球槽轮和拨杆轴，间歇送球槽轮通过向心角接触球轴承D以过渡配合安装在上箱盖和下箱体的轴承孔中；拨杆轴竖直安装在下箱体上，其外伸轴伸入储球箱中，端部通过过渡配合安装拨球杆；储球箱安装在上箱盖之上。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过运用运动合成原理，将两种相互垂直的旋转运动合成，形成了上旋、下旋、左旋、右旋、侧旋等旋转模型，，实现多种旋转效果。
2、本发明对摇摆机构进行改进，将电机的旋转运动通过蜗轮蜗杆和齿轮分配到双摇杆机构，缩短了传动路径长度，使结构更紧凑，传动精度更高。
3、本发明通过摆动式液压缸和活塞式液压缸，实现整个装置的仰角和高度的无级调节，调节的精度更高。
4、本发明将整个发球机分成四个模块，各个模块的部件结构紧凑，便于安装和维修。
附图说明
图1是本发明的乒乓球自动发球机的主视图；
图2是本发明的乒乓球自动发球机的左视图；
图3是本发明的乒乓球自动发球机的后视图。
图4是本发明的摆动部件部分传动机构示意图；
图5是本发明的储、送球部件示意图；
图6是图5中沿A-A剖视图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
请参阅图1-6，本发明的乒乓球自动发球机，由发球部件200、摇摆部件300、仰角、高度调整部件400、以及储、送球部件100组成。
仰角、高度调整部件400由摆动式液压缸15和活塞式液压缸17组成；摆动式液压缸15通过液压缸支架13和向心角接触球轴承14安装在活塞式液压缸17上端,并支撑连接摇摆部件300、发球部件200和储、送球部件100，通过活塞式液压缸17中的活塞上下运动实现发球部件、摇摆部件和储、送球部件的上下调整；所述摆动式液压缸15通过普通平键13与摇摆部件连接，用于传递扭矩，通过摆动式液压缸15转动实现发球部件、摇摆部件和储、送球部件的仰角发生变化；所述发球部件安装在摇摆部件的机壳32的前部，储、送球部件安装在机壳32的上部，并通过弧形管道2经摇摆部件连接发球部件的直管道36，所述发球部件具有两个摩擦轮20、两个电机18，摩擦轮20连接电机18，通过控制两个电机18的转速实现乒乓球水平方向的旋转效果及发球速度的控制；所述直管道36连接摇摆部件的电机组件31，通过电机组件31驱动直管道36旋转实现乒乓球竖直方向的旋转效果，所述电机组件31通过摇摆部件中的蜗杆27和蜗轮21经主动齿轮26和从动齿轮29后连接曲柄5及Z字形摇杆9)用于驱动摇摆部件实现左右摆角的变化。
发球部件200包括下支架41、上支架39、两个电机18、电机支架38、联轴器43、两个摩擦轮20、摩擦轮轴40、直管道36、向心角接触球轴承C、E42，37、弧形管道2、直管道联接支架19、大齿轮35、小齿轮34、第一轴承座3。两个摩擦轮20分别通过摩擦轮轴40和向心角接触球C42安装在上支架39、下支架41的轴承孔中，上、下支架通过螺栓连接，摩擦轮轴40的外伸端与电机18的转轴通过联轴器43连接，电机18通过电机支架38安装在上支架39上方，支架整体再通过直管道联接支架19连接到机壳32的前部；空心的直管道36通过向心角接触球轴承E37安装在直管道联接支架19和机壳32的轴承孔中，直管道36的一端与大齿轮35配合连接，大齿轮35与小齿轮34之间以8级旋转精度配合，通过第一轴承座3固定到机壳32的内表面。
摇摆部件300包括电机组件31、蜗轮21、蜗杆27、钢球-弹簧22、机壳32、主动齿轮26、从动齿轮29、向心角接触球轴承A、B23，30、第二轴承座4、轴承上盖28、套筒24、旋转承重支架8、曲柄5、Z字形摇杆9、摆动承重支架8。蜗杆27与电机组件31的转轴同轴连接，蜗轮21通过调节轴25上通孔中的钢球-弹簧22顶住蜗轮21内槽定位安装，调节轴25通过向心角接触球轴承A23与轴承上盖28孔过渡配合定位，主动齿轮26与调节轴25下端部通过螺钉定位，从动齿轮29通过向心角接触球轴承B30与第二轴承座4的孔过渡配合定位；从动齿轮29的外伸端与曲柄5固定联接，曲柄5通过Z字形摇杆9连接到摆动承重支架8，曲柄5与Z字形摇杆9之间通过螺栓6和螺母7连接，而电机组件31通过旋转承重支架)与机壳32、摆动承重支架10定位。
储、送球部件100包括上箱盖55、下箱体58、储、送球电机45、储、送球电机支架62、联轴器47、齿轮轴48、锥齿轮49、间歇送球槽轮53、向心角接触球轴承D56、轴承盖61、拨球轴50、拨球杆51、储球箱54。储、送球电机45通过储、送球电机支架62安装在下箱体58中，储、送球电机45的轴与齿轮轴48通过联轴器连接，锥齿轮49与拨球轴50通过过渡配合和顶丝安装定位，分别将运动分配到间歇送球槽轮53和拨杆轴50，间歇送球槽轮53通过槽轮轴57和向心角接触球轴承D56过渡配合安装在上箱盖55，下箱体58的轴承孔中；拨杆轴50竖直安装在下箱体58上，其外伸轴伸入储球箱54中，端部通过过渡配合装有拨球杆51；储球箱54则安装在上箱盖55之上。储、送球电机45转动时，带动间歇送球槽轮53将球一个接一个地送入弧形管道2中，同时带动拨杆轴50和拨球杆51转动，以防止卡球现象的发生。
仰角、高度调整部件400包括摆动式液压缸15、液压缸支架16、活塞式液压缸17、向心角接触球轴承14、套筒12、普通平键13、轴承端盖11。活塞式液压缸17支撑着整个机构，摆动式液压缸15通过液压缸支架16和向心角接触球轴承14安装在活塞式液压缸17上,同时支撑着摇摆部件，通过普通平键13传递扭矩。
所有组件安装定位之后，分别启动驱动摩擦轮旋转的两个步进电机，通过这两个电机的转速（或者差速）控制即可实现水平方向的旋转效果及发球速度的控制；启动驱动直管道旋转的电机，即可实现竖直方向的旋转效果，同时由蜗轮蜗杆分配出来的运动可实现左右摆角的变化；可对球速和旋转实现十分精细的控制；当需要变化高度、仰角时，启动用液控单向阀的锁紧回路的控制程序即可。
本发明通过发球部件，摇摆部件，仰角、高度调整部件，以及储、送球部件的组合，形成了具有发球旋转类型多、位置多变的功能。本发明主要解决了目前没有实现各类旋转发球的问题，它能够用运动合成原理，将相互垂直的两种旋转运动作为一组基底合成，可发射各类旋转球；此外，本发明还优化了摆角、高度、仰角的调节机构。