皮带驱动的球类训练机的制作方法

本发明涉及一种球类训练机，尤其是一种利用皮带原理驱动的球类训练机。所述的球类包括：排球，乒乓球，网球，垒球，足球等球种。

背景技术：

在现有的市场产品和申请的专利来看，排球训练机的产品和专利较多，而且应用较广。为了阐述本专利的新颖和具体应用，以下针对排球训练机的技术做分析，并针对排球训练作为一个实例。但本专利的新颖和应用并不局限于排球的训练，其权利包括排球，乒乓球，网球，垒球，足球的训练。

现有的排球发球机，不是根本概念上的排球训练机，它们只能模拟排球的发球，不能模拟二传的传球，也不能模拟扣球。而且，不仅体积庞大，搬运不便，现场安装和调试也不便，再加上需要电源驱动，所以，除了室内体育场可以应用，室外，海边都不能使用。

从排球机的发球原理来看当前已有的产品，或没成产品但有专利的排球训练机，它们的击球（把球打出去的那个动作）原理有这几种：1）弹簧或弹簧钢板通过伸缩然后突然释放碰撞球体，2）压缩气体突然释放冲击球体，3）压缩气体突然释放推动气缸活塞，从而推动球体，4）液压传动带动活塞推动球体，5）电机带动凸轮推动推杆直线运动推动球体，6）电机突然旋转带动摆杆，摆杆尾部冲击球体，7）摩擦轮（一般两个）旋转，带动球体射出。乒乓球的专利技术也是这几种。

方法1）的缺点是：弹簧或弹簧钢板是有质量的，当弹簧或弹簧板冲击球体后，弹簧或弹簧板的自身的动能还是很高，它们下一个动作必须是减速到零，这个减速过程的能量都变成了响声和热量，机器的冲击声很大，而且，弹簧的冲击动作有安全隐患。机器本身的效率很低，因为弹簧的绝大部分的能量都是通过响声，热量和碰撞（和球体的碰撞以外的碰撞）消耗掉了。

方法2-4）的缺点是：通过气压或液压原理，机器本身要自带气泵或液压泵，机器本身的体积和成本就很高，制造工艺复杂。而且，压缩气体的释放会产生很响的声音，不适合在体育馆里应用。至于液压推动原理，液压推动的活塞移动，相对气动和电动要缓慢的多，除非安装大功率的液压泵，其活塞冲击球体的速度根本达不到球的弹出的初始速度。如果一定要安装大功率的液压泵，那机器本身的重量和成本就会大大地超出了实用的范围。

方法5-6）的缺点是：电机在初始状态下是静止的，当要击球时，电机才启动，由于机器本身尺寸的限制，电机要在很短的时间和距离里，把击球器加速到一个球需要的很高速度，击球器也是有质量的，在短时间里的击球器加速，需要配置一个很大的电机。同样的，击球完毕后，击球器本身的速度下降产生的声音和损耗和方法1-4）的情况类似。

方法1-6）还有一个特点，那就是，击球的动作采取往还（来回）运动，所以，击球完成后，击球器上的能量一定要释放完毕，再拉回到原始的位置，期间，产生了不希望有的响声，热量，损耗等负面的效果。

方法7）是现在市场上现有产品采取的方法，其声音较小，较安全。其缺点是：由于电机一直在旋转状态，击球的时间小于1%，所以，效率很低。而且，摩擦轮和电机接触的时间很短（就是球通过摩擦轮的时间），所以在短时间里要对球体加速到一定的速度，要求电机的功率（两个）远大于击球的功率（一般两个电机的总功率为1千瓦kw左右），而且，带来的副作用是：对球体表面的损伤。

方法1-6）中，要么没有很好满足球发出时旋转的要求，要么就没有这个功能。

例如，公告号为cn96210802.2，cn201710699810.4，cn201710333002.6，cn201720135074.5，cn201621428277.5，cn201621272226.8，cn201621243871.7的中国实用新型专利，是方法1）的典型应用。

例如，公告号为cn201320409835.3，cn201710051425.9，cn201621257149.9，cn201621250112.3，cn201610386222.0的中国实用新型专利，是方法2-4）的典型应用。

例如，公告号为cn201410775303.0，cn201720127659.2，cn201720117582.0，cn201720091188.4，的中国实用新型专利，是方法5-6）的典型应用。

例如，公告号为cn201720148243.9，cn201621419382.2，的中国实用新型专利，是方法7）的典型应用。

技术实现要素：

为了克服现有技术中体积庞大，重量太重（方法2-4），声音太大（方法1,2,3,5,6），效率太低（所有的方法），安全性不够（方法1,2,3,6），有效性不足（方法3,4,5,6），球不能旋转（方法1,2,3,5,6），本专利采用皮带驱动作为驱动球的动力源，利用球进入皮带驱动的发射轨道后，由皮带带动球加速，从而把球按照不同的方向，速度，旋转，发射出去。再围绕着皮带驱动，配以球输送控制单元，球收集单元，上下方向调节和水平方向调节，成为一个功能完备的球类训练机。

本专利解决其技术问题所采用的技术方案是：一种皮带驱动的球类训练机，包括发射头，发射头支架，训练机底盘，球输送控制单元和球收集单元。发射头安装在发射头支架上，发射头支架安装在训练机底盘上，球输送控制单元在发射头的上方和发射头相连，球收集单元在球输送控制单元的上方。

上述的皮带驱动的球类训练机，所述的发射头由皮带驱动组件组成，所述的皮带驱动组件有两种：皮带驱动a组件和b组件；不同的组件组成不同的发射头。这种组件是最基本的单元。这种驱动组件的原理是：当驱动组件上的电机开始旋转，带动皮带运动。一旦球和皮带接触，球就被带动起来跟着运动。

上述的皮带驱动的球类训练机，所述的皮带驱动a组件由驱动电机，主驱动轮，大从动轮，小从动轮和皮带组成。驱动电机带动主驱动轮旋转，进而带动皮带和大从动轮、小从动轮运动，皮带带动球运动。其中，主驱动轮，大从动轮和小从动轮的和皮带接触的圆柱面是带有圆弧的面，从而在拖动球时增加和球的接触面。

上述的皮带驱动的球类训练机，所述的皮带驱动b组件由驱动电机，主驱动轮，大从动轮，张力从动轮和皮带组成。所述的皮带驱动b组件工作时和驱动轮组件配合。所述的驱动轮组件由驱动电机和主驱动轮组成。所述的皮带驱动b组件上的驱动电机带动主驱动轮旋转，进而带动皮带和大从动轮运动，皮带带动球运动。同时驱动轮组件上的驱动电机带动主驱动轮旋转，辅助皮带带动球沿着发射轨道运动。其中，主驱动轮和大从动轮的圆柱面是带有圆弧的面，从而在拖动球时增加和球的接触面。

上述的皮带驱动的球类训练机，所述的发射头是采用上述的驱动组件（a组件或b组件），形成不同的具有球发射功能的发射头：由一个或多个驱动组件围成一个圆分布，在发射头里组成一个圆筒形发射轨道；圆筒形发射轨道的直径略小于球的直径，而且，轨道的直径从进入端到射出端是不相等的，形成一个喇叭口的形状。

上述的皮带驱动的球类训练机，所述的发射头由如下方案完成：

方案1：皮带驱动a组件+导向槽；

方案2：皮带驱动a组件+一个或两个皮带驱动a组件；

方案3：皮带驱动b组件+一个或两个驱动轮组件；

以上几种方案，其基本原理就是在一个球上面用一个或多个相对球在高速运动的物体（皮带，轮子）带动球加速，最后离开发射轨道球射出。方案的选择要根据球的质量，大小，速度，旋转度要求来定。其中，方案2和3中，通过设定每个驱动组件上驱动电机的转速不同，控制球发射出去时的旋转速度和旋转方向。

上述的皮带驱动的球类训练机，所述的方案1,2和方案3形成的发射轨道是不一样的。方案1和2形成的发射轨道是一条直线，球的发射方向就是这个直线方向。而方案3形成的发射轨道是绕着驱动轮组件的主驱动轮的圆弧，球发射的方向是和由皮带驱动b组件和驱动轮组件组成的平面的法线方向相同。

上述的皮带驱动的球类训练机，所述的球的输送控制单元是由掉球管道，时间控制电机，旋转圆盘，主动链杆，圆弧滑动轨道和阻挡滑片组成。时间的控制是由时间控制电机的转速来控制。时间控制电机每旋转一周，通过旋转圆盘，带动主动链杆上下移动一次，主动链杆带动阻挡滑片在圆弧滑动轨道里上下移动一次。每次上下移动使得一个而且只有一个球通过导向槽掉入发射轨道。

上述的皮带驱动的球类训练机，所述的球收集单元由漏斗，从动链杆，引导环，输入管道组成。整个所述的球收集单元和球输送控制单元在现场通过漏斗的输入管道和组装结合部的配合快捷临时组装。组装完成后，从动链杆通过阻挡滑片和主动链杆连接，带动引导环作上下移动。当引导环上下移动时，推开在输入管道入口处多球的阻塞，只引导一个球下落。

上述的皮带驱动的球类训练机，所述的发射头在上下方向上的自动调节通过发射头支架上的调角电机来完成。

上述的皮带驱动的球类训练机，所述的发射头在水平方向上的自动调节通过旋转底盘和底盘旋转电机来完成。

本专利的有益效果是：皮带驱动的球类训练机采用了电机带动皮带，皮带带动球移动的方法，有效地解决了现有专利或产品的响声大，体积大，重量重，效率低，成本高，安全性不够的缺陷。同时，利用其皮带驱动结构的本身特点，解决了球到收集，到发球位置，进入发球状态，发射方向，发射速度，旋转力度的功能在一个机器上同步完成，保证每次发射球的有效性和运行的稳定性，重复精度大为提高，而且，对球的重量，大小，外皮的材料的一致性要求大为降低。

附图说明

下面结合附图和实施案例对本发明进一步说明。

图1为皮带驱动球类训练机的结构示意图，由发射头，球输送控制单元，球收集单元，发射头支架和训练机底盘组成（以方案2制作的发射头作为示例）；

图2是由三个皮带驱动a组件作为发射头来示意圆筒形发射轨道的形成；

图3是皮带驱动a组件的结构示意图；

图4是皮带驱动b组件的结构示意图；

图5是驱动轮组件的结构示意图；

图6是由单个皮带驱动a组件作为驱动的结构示意图；

图7是由两个皮带驱动a组件作为驱动的结构示意图；

图8是由三个皮带驱动a组件作为驱动的结构示意图；

图9是由单个皮带驱动b组件和两个驱动轮组件作为驱动的结构示意图；

图10是针对球进入发射头的时间间隔和防球进入输入管道阻塞的控制结构示意图；

图11是图10在整机里的应用示意图；

图12是皮带驱动训练机的底盘示意图，其功能是对整体结构在水平方向做圆周运动；

图中：1.发射头，2.发射头支架，3.训练机底盘，4.球，5.圆筒形发射轨道，6.主驱动轮，7.小从动轮，8.皮带，9.大从动轮，10.驱动电机，11.皮带驱动组件结构件，12.张力从动轮，13.驱动轮组件，14.皮带驱动a组件，15.单皮带驱动组件支架，16.导向槽，17.单驱动单元，18.双驱动单元，19.三驱动单元，20.皮带驱动b组件，21.时间控制电机，22.旋转圆盘，23.主动链杆，24.圆弧滑动轨道，25.阻挡滑片，26.从动链杆，27.引导环，28.底盘支脚，29.旋转底盘，30.底盘旋转电机，31.调角电机，32.待下掉球，33.掉球管道，34.组装结合部，35.输入管道，36.漏斗，37.微调支架，38.偏心轴，39.球输送控制单元，40.球收集单元。

具体实施方式

注：为了方便、简要描述，除了特别说明，本说明书中的“驱动组件”是“皮带驱动a组件14”，“皮带驱动b组件20”和“驱动轮组件13”的统称；“发射轨道”是由“驱动组件”根据方案1,2,3形成的发射轨道的统称。

如图3中，首先制作皮带驱动a组件14。在皮带驱动组件结构件11上安装主驱动轮6，小从动轮7，大从动轮9，驱动电机10。再安装皮带8，形成皮带驱动a组件14。

如图4中，制作皮带驱动轮b组件20。在皮带驱动b组件结构件上安装主驱动轮6，大从动轮9，张力从动轮12和驱动电机10。再安装皮带，形成皮带驱动b组件20。张力从动轮12的自然状态由于张力弹簧的作用是在最下面，使得上面皮带8绷直。

以下是按照方案1，2，3，说明制作发射头1的不同方案。

如图6所示，在发射头1底座上，安装一个皮带驱动a组件14，单皮带驱动组件支架15和导向槽16。再安装皮带驱动组件微调支架37，完成方案1的单驱动单元17组成的发射头1。

如图7所示，在发射头1底座上，安装两个皮带驱动a组件14，再安装皮带驱动组件微调支架37和导向槽16，完成方案2的双驱动单元18组成的发射头1。

如图8所示，在发射头1底座上，安装三个皮带驱动a组件14。再安装皮带驱动组件微调支架37和导向槽16，完成方案2的三驱动单元19组成的发射头1。

如图9所示，在皮带驱动组件微调支架37上，安装一个皮带驱动b组件20和一到两个驱动轮组件13，完成方案3的发射头1。图示为两个驱动轮组件，一个驱动轮组件和图示类似，只是单个驱动轮组件在皮带驱动b组件20的正上方。

方案1和2中，发射头1的圆形发射轨道5形成，当每个皮带驱动a组件14上的驱动电机10开始旋转，一旦球4通过导向槽16的引导进入到圆筒形发射轨道5，在圆筒形发射轨道5喇叭口的作用下，每个皮带驱动a组件对球产生轻微挤压和大力拽动，球在每个皮带的带动下往前快速移动。

方案3中，圆形发射轨道5形成，当球通过导向槽16的引导进入发射轨道时，由于球4在驱动轮组件13的压迫下，上面皮带向下弯曲，迫使张力从动轮12往上移动来弥补皮带的弯曲。借助于皮带张力的力量，上面皮带的弯曲部分和驱动轮组件13之间对球产生挤压，同时，由于皮带和驱动轮组件13都在运动，所以，带动球沿着驱动轮组件13的主驱动轮6边缘往前移动。

图2中，显而易见地显示了三个皮带驱动组件14组成的发射头1里所形成的圆筒形发射轨道5。在本专利里提到的所有方案1,2,3所组建的发射头1里，所形成的所有圆筒形发射轨道5具有相同的概念和功能。为了简要和清晰，这里只把一种圆筒形发射轨道5作为样机在图2中显示。

皮带驱动a组件14或皮带驱动b组件20上安装有驱动电机10，驱动轮组件13上也同样安装驱动电机10，电机的转速有控制电路完成。每个电机的转速可以单独控制。电机转动后，皮带驱动组件上的皮带就作向前单方向快速移动。一旦电机转速达到预先设定，机器进入到了待发射状态。

一旦球进入这个发射轨道，在单个或多个皮带或驱动轮运动的带动下，球只能往发射轨道的射出端移动，而且，速度会越来越快。当球到达圆筒发射轨道5的末端（射出端），球已经在发射轨道里加速到了极限，然后离开发射轨道在发射轨道的轴线方向继续向前运动。

在【0020】中提到的发射轨道的喇叭口形状和在【0039】中描述的这个喇叭口形状的功能，配以微调支架37对发射轨道5的直径的微调，可以有效地调整皮带8和球4的贴合度；再加上如图3,4,5所示的主驱动轮6，小从动轮7，大从动轮9的带圆弧的圆柱面，可以有效地调整皮带8和球4的摩擦力。【0040】里描述的利用图5中的张力从动轮12的工作原理是在方案3中有效地调整皮带8和球4的贴合度和摩擦力的一种说明。

所有方案里的发射头，在发射轨道的圆周上分布了多个皮带驱动组件（a组件14或b组件20或驱动轮组件13），在多个驱动组件配合工作的情况下，如果每一个驱动组件上电机的转速是不同的，那么，球在发射轨道里加速过程中，会产生旋转，从而，球射出发射轨道时，是带着旋转被发射出去的。通过调节每一个电机的转速不同，根据每一个驱动组件在一个圆周上安装位置的不同，可以任意调节球射出时的旋转方向，例如：上旋球，下旋球，侧旋球等360度范围内调节。再根据驱动组件上速度的分配不同，得到不同旋转力度的球。

如图11所示是球输送控制单元39和球收集单元40。如图10所示，所示的球输送控制单元39由时间控制电机21，旋转圆盘22，主动链杆23，圆弧滑动轨道24，阻挡滑片25，掉球管道33，组装结合部34和偏心轴38组成；所示的球收集单元39由从动链杆26，引导环27，输入管道35和.漏斗36组成。

实施过程：把时间控制电机21和圆弧滑动轨道24，安装在掉球管道33上。把引导环27安装到漏斗36里。然后，把漏斗36的输入管道35通过组装结合部34和掉球管道33拼装。这样的设计，是为了现场安装方便和满足不同客户的需要，提供了球收集单元40的拆装功能。

在图11的基础上，如图10所示，在时间控制电机21上安装旋转圆盘22，在圆弧滑动轨道24里安装阻挡滑片25，在旋转圆盘22和阻挡滑片25之间安装主动链杆23，主动链杆23和旋转圆盘22之间的配合是偏心轴38，在阻挡滑片25和引导环27之间安装从动链杆26。整个图11中的球输送控制单元39和球收集单元40最终安装在发射头1的圆筒形发射轨道5进入端的上方。

一旦时间控制电机21开始旋转，带动旋转圆盘22旋转，在偏心轴38的作用下，主动链杆23推动阻挡滑片25在圆弧滑动轨道24里做上下运动。当阻挡滑片25在下位置时，待下掉球32被阻挡，当阻挡滑片25在上位置时，待下掉球32通过导向槽16掉入圆筒形发射轨道5，而上面的球被阻挡。

组装完成后，从动链杆26通过阻挡滑片25和主动链杆23连接，带动引导环27作上下移动。当引导环27上下移动时，推开在输入管道35入口处多球造成的阻塞，只引导一个球从引导环27中下落。

当阻挡滑片25在下位置时，阻挡所有的球进入发射轨道。当阻挡滑片25在下位置向上移动时，待下掉球32掉入发射轨道，同时阻挡滑片25阻挡上面的球掉下。当阻挡滑片25从上位置向下移动时，上球掉到待下掉球32的位置，但不能继续掉入发射轨道。

如图1所示，把发射头1，包括球输送控制单元39和球收集单元40，安装在发射头支架2上，发射头1、发射头支架2作为一体安装在训练机底盘3上。配以球输送控制单元39和球收集单元40，同时，把调角电机31和底盘旋转电机30安装完毕。形成整个训练机。

这里球输送控制单元39和发射头支架2的连接可以用链杆结构完成。也可以用别的方法。不同的连接方法可以起到相同的效果。

其中，所述的发射头支架2通过调角电机31调节发射头1的仰角的大小，在180度内可调；所述的训练机底盘3通过底盘旋转电机30调节发射头1在水平方向上的方向，360度可调；底盘旋转电机30和旋转底盘29之间的配合可以是齿轮，皮带或简化成摩擦；旋转底盘29绕着训练机底盘3中心旋转。

考虑到便携性和小型化，整个机器的几大部件能现场拆装，总体可以放置在家用车的后备箱里。与之设计理念相对应的，机器内部的用电部分都是采用汽车用电等级（12v或24v），机器本身带12v的电池单独运行，也可以从家用车里引出导线对机器供电，完全摆脱了对市电的依靠。

本专利说明书中提到的实施方法和案例只是为了叙述原理和发明特点的方便，其并不限制本专利在实际应用中的权利范围。本专利的权利范围也适用于在本专利原理和特点上所派生的产品和应用。