DE29609598U1

DE29609598U1 - Ball throwing robot for table tennis balls

Info

Publication number: DE29609598U1
Application number: DE29609598U
Authority: DE
Original assignee: EIBERGER ALOIS
Current assignee: EIBERGER ALOIS
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2006-05-31

Description

BeschreibungDescription

Bei der Erfindung handelt es sich um einen Ballwerfroboter für Tischtennisbälle, Wie in anderen Sportarten, z.B. Tennis, wird auch im Tischtennis zur Intensivierung des Trainings auf technische Geräte zurückgegriffen. Diese Gebilde, sogenannte Roboter oder BaUwerfmaschinen, sind in der Lage dem Spieler kontinuierlich Bälle zuzuspielen.The invention is a ball throwing robot for table tennis balls. As in other sports, e.g. tennis, technical devices are used in table tennis to intensify training. These structures, so-called robots or ball throwing machines, are able to continuously throw balls to the player.

Aus DE 3601188 C2 ist eine Ballführungseinrichtung bekannt, mit deren Hilfe es möglich ist Schnittart und Flugrichtung des Balls einzustellen. Verwendet werden mehrere (mindestens 3), unterschiedlich geformte Ballführungsflächen, welche am Umfang der Ballführungseinlichtung angeordnet sind. Diese werden mittels einer Einhand-Arretierung in die jeweils gewünschte Position gebracht, um dem Ball den gewünschten Schnitt bzw. gewünschte Flugkurve zu verleihen.A ball guidance device is known from DE 3601188 C2, with the help of which it is possible to adjust the type of cut and flight direction of the ball. Several (at least 3) differently shaped ball guidance surfaces are used, which are arranged around the circumference of the ball guidance device. These are brought into the desired position using a one-hand locking mechanism in order to give the ball the desired cut or flight curve.

Nachteilig ist die begrenzte Anzahl der Ballführungsflächen (aus Platzgründen), so daß es nicht möglich ist alle im Tischtennis vorkommenden Schnittarten und Flugkurven zu erzeugen. Will man die Schnittart z.B. von Oberschnitt auf Unterschnitt oder die Flugrichtung verändern, so muß die BaUwerfinaschine abgeschaltet und neu eingestellt werden. Dieser Vorgang ist sehr zeitaufwendig und erfordert ein gewisses technisches Verständnis. Falsche Einstellungen führen zu völlig verfremdetem Ballverhalten.The disadvantage is the limited number of ball guidance surfaces (due to space constraints), so that it is not possible to create all the types of cut and flight curves that occur in table tennis. If you want to change the type of cut, e.g. from topspin to backspin or the flight direction, the ball throwing machine has to be switched off and reset. This process is very time-consuming and requires a certain technical understanding. Incorrect settings lead to completely distorted ball behavior.

Es ist also nicht möglich kontinuierlich Bälle zu spielen, welche sich hinsichtlich Schnitt und Flugrichtung unterscheiden. Dies ist aber unbedingt erforderlich, da dies auch im richtigen Spiel fast immer der Fall ist.It is therefore not possible to continuously play balls that differ in terms of spin and flight direction. However, this is absolutely necessary, as this is almost always the case in real play.

Bei den aus DE 3601188 C2 und EP 0400325 A2 bekannten BaUwerfmaschinen befindet sich die Ballzufuhr in relativ weiter Entfernung zur Auswurfeinheit. Durch diese z.T. stark schwankende Totzeit ist nicht gewährleistet, daß der Ball immer in den gewünschten Zeitabständen die Auswurfeinheit verläßt. Ebenso findet keine Signalrückführung zur Steuereinheit statt ob der Ball die Auswurfeinheit verlassen hat oder nicht. Somit kann es passieren, daß die Auswurfeinheit schon eine andere Position anfährt, obwohl der Ball noch gar nicht ausgeworfen wurde.In the ball throwing machines known from DE 3601188 C2 and EP 0400325 A2, the ball feed is located a relatively long way from the ejection unit. Due to this sometimes strongly fluctuating dead time, it is not guaranteed that the ball always leaves the ejection unit at the desired intervals. Likewise, no signal is fed back to the control unit as to whether the ball has left the ejection unit or not. This means that the ejection unit can already move to a different position even though the ball has not yet been ejected.

Die aus EP 0400325 A2 bekannte Abwurfmaschine ist mit Drehvorrichtungen gekoppelt mit deren Hufe die Streubreite der Bälle in horizontaler als auch in vertikaler Richtung eingestellt werden kann. Allerdings erfordern diese Einstellungen aufgrund des kinematischen Auf bausThe throwing machine known from EP 0400325 A2 is coupled with rotating devices with whose hooves the spreading width of the balls can be adjusted in both horizontal and vertical directions. However, due to the kinematic structure, these settings require

der BaUwerfmaschine und der Lage der Drehvorrichtungen relativ viel Zeit. So muß z.B. immer der Ballbehälter bei einer Änderung der Streubreite nütbewegt werden. Diese Einstellzeit ist jedoch zu groß, will man die Vorrichtung im Tischtennis einsetzen, da hier sehr schnelle Ballwechsel erfolgen.the ball throwing machine and the position of the rotating devices takes a relatively long time. For example, the ball container always has to be moved when the spread width changes. However, this adjustment time is too long if you want to use the device in table tennis, since the balls change very quickly.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ballwerfinaschine zu schaffen mit der es möglich ist kontinuierlich Bälle zu spielen, wobei sich die einzelnen Bälle hinsichtlich Spin, Flugbahn (horizontal und vertikal) und Geschwindigkeit stark unterscheiden können. Desweiteren soll die Ballwerfmaschine folgende Eigenschaften aufweisen:The invention is based on the task of creating a ball throwing machine with which it is possible to play balls continuously, whereby the individual balls can differ greatly in terms of spin, trajectory (horizontal and vertical) and speed. Furthermore, the ball throwing machine should have the following properties:

1. Sie soll leicht und kompakt sein.1. It should be light and compact.

2. Die BaUwerfmaschine soll hintereinander Bälle unterschiedlichen Spins, Flugbahn und Richtung so schnell spielen, wie es das reale Tischtennisspiel erfordert.2. The ball throwing machine should play balls with different spins, trajectories and directions one after the other as quickly as the real table tennis game requires.

3. Die BaUwerfmaschine soll von einer Intelligenz angesteuert werden.3. The building machine should be controlled by an intelligence.

4. Diese Intelligenz soll vo&phgr;rogrammierte Spielfolgen abgespeichert haben.4. This intelligence is said to have stored pre-programmed game sequences.

5. Löschen bzw. erweitern der im Gerät gespeicherten Programme muß möglich sein.5. It must be possible to delete or extend the programs stored in the device.

6. Die durch die Intelligenz gespeicherten Programme sollen durch eine Menüauswahl auf einfachste Art und Weise aufgerufen werden können.6. The programs stored by the intelligence should be able to be called up in the simplest way possible using a menu selection.

7. Alle nötigen Einstellungen soll dann die Maschine selbsttätig vornehmen.7. The machine should then make all necessary adjustments automatically.

8. Die einzelnen, programmierten Spielfolgen sollen mit sehr hoher Genauigkeit reproduzierbar sein.8. The individual programmed game sequences should be reproducible with very high accuracy.

9. Die gewünschte Zeit zwischen den einzelnen Ballauswürfen soll immer exakt eingehalten werden.9. The desired time between each ball throw should always be exactly adhered to.

lO.Der Ballauswurf soll deshalb durch einen Sensor überwacht werden.lO.The ball ejection should therefore be monitored by a sensor.

1 l.Das Gerät soll in der Lage sein Bälle so zu plazieren, daß der größte Teil der Tischtennisplatte dadurch abgedeckt wird.1 l.The device should be able to place balls in such a way that most of the table tennis table is covered.

12.Die BaUwerfmaschine soU Aufschläge spielen können, d.h. der BaU springt mit variierendem Spin zuerst auf der einen und dann auf der anderen Hälfte der Tischtennisplatte auf.12.The ball throwing machine should be able to play serves, i.e. the ball bounces with varying spin first on one half of the table tennis table and then on the other.

Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch aufgeführten Merkmale gelöst.This problem is solved by the features listed in the main claim.

Der BaUwerfroboter besteht im wesentlichen aus den drei kinematischen Achsen kippen, schwenken und rotation. Auf die Achse kippen ist die Achse schwenken und auf der Achse schwenken wiederum die Achse rotation angeordnet. Alle drei Achsen werden stufenlos undThe construction robot essentially consists of three kinematic axes: tilting, swiveling and rotation. The swiveling axis is arranged on the tilting axis and the rotation axis is arranged on the swiveling axis. All three axes are continuously and

unabhängig voneinander jeweils über einen Elektromotor mit Lageregelung und ein Anpaßgetriebe angesteuert. Somit kann jeder beliebige xA.bflugwinkel, Streuwinkel und Spin automatisch und stufenlos eingestellt werden ohne den Roboter abschalten zu müssen. Der Drehpunkt der Achse kippen ist so angeordnet, daß sich in ihm auch der Schwerpunkt der zu drehenden Massen befinden. Dadurch wird erreicht, daß für die Achse kippen ein sehr kleiner Elektromotor ausreicht.controlled independently of one another by an electric motor with position control and an adaptation gear. This means that any desired xA. take-off angle, scattering angle and spin can be set automatically and continuously without having to switch off the robot. The pivot point of the tilting axis is arranged in such a way that the center of gravity of the masses to be rotated is also located there. This means that a very small electric motor is sufficient for the tilting axis.

Auf der Achse rotation ist die Auswurfeinheit angebracht. Diese besteht im wesentlichen aus einer rotierenden, elastischen Rolle, einem Auswurfkanal, Hubmagnet und Sensor. Die Reibfläche des Auswurfkanals ist zweckmäßigerweise der Form des Balls in etwa angepaßt, um den Ball zu führen und den Verschleiß gering zu halten. Der Abstand zwischen Rolle und Reibfläche kann verstellt werden, er ist aber immer geringer als der Durchmesser der Tischtennisbälle. Ebenso kann die Drehzahl der elastischen Rolle verändert werden um Bälle mit unterschiedlicher Geschwindigkeit zu spielen.The ejection unit is mounted on the rotation axis. This essentially consists of a rotating, elastic roller, an ejection channel, lifting magnet and sensor. The friction surface of the ejection channel is appropriately adapted to the shape of the ball in order to guide the ball and keep wear to a minimum. The distance between the roller and the friction surface can be adjusted, but it is always smaller than the diameter of the table tennis balls. The speed of the elastic roller can also be changed in order to play balls at different speeds.

Die Achse rotation kann stufenlos um 360° rotieren und dazwischen jede beliebige Gradzahl annehmen. Dies bedeutet, daß je nach Gradzahl der Achse rotation ein genau definierter Spin erzeugt wird.The axis rotation can rotate continuously through 360° and take on any number of degrees in between. This means that depending on the number of degrees of the axis rotation, a precisely defined spin is generated.

Der Abwurfwinkel (vertikal) wird durch die Achse kippen festgelegt. Der Streuwinkel (horizontal) wird durch die Achse schwenken festgelegt. Die Auswurfeinheit wird automatisch mitbewegt, da sie ja auf der Achse kippen bzw. schwenken aufgebaut ist. Somit wird erreicht, daß der Abflugwinkel nicht durch die Ballführung selbst eingestellt werden muß. Der Ballbehälter befindet sich an einer stationären Position und ist mit dem Roboter über einen flexiblen Schlauch oder Rohr verbunden. Dadurch wird erreicht, daß durch ändern der Flugrichtung, Streuwinkel oder Spin dieser nicht mitbewegt werden muß und somit die Dynamik des Roboters erhöht wird.The launch angle (vertical) is determined by the tilt axis. The scatter angle (horizontal) is determined by the swivel axis. The ejection unit is automatically moved as it is built on the tilt or swivel axis. This means that the launch angle does not have to be set by the ball guide itself. The ball container is in a stationary position and is connected to the robot via a flexible hose or pipe. This means that when the direction of flight, scatter angle or spin is changed, it does not have to be moved and the dynamics of the robot are thus increased.

Durch die einzigartige Kinematik des Ballwerfroboters in Verbindung mit geringen Trägheitemomenten ist eine hohe Dynamik gewährleistet.The unique kinematics of the ball throwing robot in combination with low moments of inertia ensure high dynamics.

Die Ballzuführ erfolgt vorzugsweise über ein Hubmagnet, welches den Auswurfkanal sperrt oder freigibt. Alternativ zum Magneten kann selbstverständlich auch ein Linearmotor oder ähnliches eingesetzt werden. Der Magnet befindet sich in unmittelbarer Nähe des Auswurfkanals. Somit passiert der Ball auch nahezu im selben Moment die Auswurfeinheit, wie der Magnet den Auswurfkanal freigibt. Hinter dem Magneten ist ein Sensor angebracht, welcher den Ballauswurf überwacht bzw. steuert.The ball is preferably fed via a lifting magnet, which blocks or opens the ejection channel. As an alternative to the magnet, a linear motor or similar can of course also be used. The magnet is located in the immediate vicinity of the ejection channel. The ball therefore passes through the ejection unit at almost the same moment as the magnet opens the ejection channel. A sensor is installed behind the magnet, which monitors and controls the ball ejection.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung nähers erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.

Bild 1: Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Ballwerfroboters Bild 2: Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ballwerfroboters Bild 3: Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ballwerfroboters im Schnitt Bild 4: Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ballwerfroboters mit veränderter Lage der AuswurfeinheitFigure 1: Front view of a ball-throwing robot according to the invention Figure 2: Side view of a ball-throwing robot according to the invention Figure 3: Side view of a ball-throwing robot according to the invention in section Figure 4: Side view of a ball-throwing robot according to the invention with a changed position of the ejection unit

In Bild 1 erkennt man die elastische Antriebsrolle 1 und den damit verbundenen Antriebsmotor 2. Dieser ist über eine Halterung 3 mit dem Auswurf kanal 21 (Bild 3) verbunden. Der Abstand der elastischen Rolle 1 zum Auswurf kanal 21 wird über die Halterung 3 elektrisch oder von Hand eingestellt.In Figure 1 you can see the elastic drive roller 1 and the drive motor connected to it 2. This is connected to the ejection channel 21 (Figure 3) via a bracket 3. The distance between the elastic roller 1 and the ejection channel 21 is adjusted electrically or manually via the bracket 3.

Motor 4 ist an dem Rohrstück 17 fixiert und mit Umlenkrohr 19 (Bild 3) über ein Anpaßgetriebe 5 verbunden. Mit Motor 4 wird der Schwenkwinkel des Roboters eingestellt. Motor 6 ist am Umlenkrohr 19 (Bild 3) befestigt und über ein Anpaßgetriebe 7 mit dem Äuswurfkanal 21 verbunden. Mit Motor 6 wird der Spin der Bälle eingestellt. Der kreisrunde Querschnitt 24 des Auswurfkanals 21 ist ebenfalls sichtbar.Motor 4 is fixed to the pipe section 17 and connected to the deflection pipe 19 (Fig. 3) via an adjustment gear 5. The swivel angle of the robot is adjusted using motor 4. Motor 6 is attached to the deflection pipe 19 (Fig. 3) and connected to the ejection channel 21 via an adjustment gear 7. The spin of the balls is adjusted using motor 6. The circular cross-section 24 of the ejection channel 21 is also visible.

Li Bild 2 ist der kinematische Aufbau des Ballwerfroboters deutlich zu erkennen. Auf Grundplatte 8 ist die Säule 9 befestigt. An Säule 9 ist die Lagerplatte 10 fixiert. Diese kann je nach Ausführungsbeispiel in ihrem Abstand zur Grundplatte 8 verstellt werden, von Hand oder automatisch. Motor 11 ist an Lageiplatte 10 befestigt und über ein Anpaßgetriebe 12 mit Lagerbolzen 13 verbunden. An Lagerbolzen 13 ist der übrige Teil des Ballwerfroboters über Winkel 14 drehbar gelagert. Motor 11 stellt somit den Abschußwinkel der Bälle in vertikaler Richtung ein. Der stationäre Ballbehälter 15 ist an Säule 9 befestigt und mit dem Rohrstück 17 über einen flexiblen Spiralschlauch 16 verbunden.The kinematic structure of the ball-throwing robot can be clearly seen in Figure 2. The column 9 is attached to the base plate 8. The bearing plate 10 is fixed to the column 9. Depending on the design, the distance from the base plate 8 can be adjusted manually or automatically. The motor 11 is attached to the bearing plate 10 and is connected to the bearing bolt 13 via an adjustment gear 12. The rest of the ball-throwing robot is rotatably mounted on the bearing bolt 13 via an angle 14. The motor 11 thus adjusts the angle at which the balls are fired in a vertical direction. The stationary ball container 15 is attached to the column 9 and is connected to the pipe section 17 via a flexible spiral hose 16.

In Bild 3 ist der Halbschnitt A-B der Vorderansicht (Bild 1) dargestellt. Der Auswurfkanal 21 ist in UmlenkiOhr 19 über ein Lager 20 drehbar gelagert. Das Umlenkrohr wiederum ist in Rohrstück 17 über Lager 18 drehbar gelagert. Hubmagnet 22 ist so angeordnet, daß sich Ball und Antriebsrolle 1 nicht berühren, jedoch einen sehr kleinen Abstand haben. Sensor 23 befindet sich in unmittelbarer Nähe des Hubmagneten 22.Figure 3 shows the half-section A-B of the front view (Figure 1). The ejection channel 21 is rotatably mounted in the deflection tube 19 via a bearing 20. The deflection tube in turn is rotatably mounted in tube section 17 via bearing 18. Lifting magnet 22 is arranged in such a way that the ball and drive roller 1 do not touch each other, but are very close to each other. Sensor 23 is located in the immediate vicinity of the lifting magnet 22.

In Bild 4 ist eine Einstellung des Ballwerfroboters zu sehen, mit der Unterschnittbälle gespielt werden können. Motor 6 hat den Auswurf kanal 21 mit Antriebsrolle 1 so weit gedreht, daß sich die Antriebsrolle 1 unter dem Auswurf kanal 21 befindet. Somit wird ein Drall der Bälle in Rückwärtslichtung (Unterschnitt) erzeugt.Figure 4 shows a setting of the ball throwing robot with which underspin balls can be played. Motor 6 has rotated the ejection channel 21 with drive roller 1 so far that the drive roller 1 is located under the ejection channel 21. This creates a spin of the balls in the backward direction (underspin).

Die Flugbahn der Bälle in vertikaler Richtung wurde mit Motor 11 verändert. Flexibler Schlauch 16 wurde dadurch gedehnt, bleibt jedoch in seinem Durchmesser konstant. Somit ist die Verbindung zwischen Ballbehälter 15 und Rohrstück 17 sichergestellt.The flight path of the balls in the vertical direction was changed with motor 11. Flexible hose 16 was thereby stretched, but its diameter remained constant. This ensures the connection between ball container 15 and pipe section 17.

Claims

Protection claims

1. Robot for throwing table tennis balls or the like, which has a rotating roller as an ejection device, which is arranged so as to be adjustable relative to an adjacent ball guide surface at a smaller distance than the ball diameter, characterized in that the robot has a tilt-swivel-rotation kinematics that makes it possible to continuously play balls that can differ greatly in terms of flight path (horizontal and vertical), speed and spin, and in fact as quickly one after the other as the real table tennis game requires,

2. Ball throwing robot according to claim 1, characterized in that the tilting, swiveling and rotation axes are each driven independently of one another by an electric motor and an adaptation gear.

3. Ball throwing robot according to claim 1-2, characterized in that the vertical flight path through the tilting axis, the horizontal flight path through the pivoting axis, the spin of the balls through the rotation axis are continuously adjustable and can therefore assume any required position.

4. Ball throwing robot according to claims 1-3, characterized in that the ball throwing robot can be tilted about the axis so much that it can also play serves.

5. Ball throwing robot according to claims 1-4, characterized in that the common center of gravity of the parts with a high mass that are to be moved by the motor 11, such as pipe section 17, bearing 18, deflection pipe 19, bearing 20, ejection channel 21, lifting magnet 22, drive motor 2, holder 3 and drive roller 1, is united in the pivot point of the tilting axis.

6. Ball throwing robot according to claims 1-5, characterized in that the ejection channel 21 is mounted in the deflection tube 19 by a bearing 20 so as to be rotatable about the axis.

7. Ball throwing robot according to claims 1-6, characterized in that an actuator 22 is attached to the ejection channel 21, which partially projects into the ejection channel 21.

8. Ball throwing robot according to claims 1-7, characterized in that the actuator 22 is arranged so that the distance between the ball and the drive roller 1 is as small as possible.

9. Ball throwing robot according to claims 1-8, characterized in that the position of the balls is detected by a sensor 23 and fed to a computer.

lO.Ball throwing robot according to claims 1-9, characterized in that the deflection tube 19 is rotatably mounted in the tube section 17 by a bearing 18.

ll. Ball throwing robot according to claims 1-10, characterized in that the ball container 15 is fixed in a stationary manner and does not move.

12. Ball throwing robot according to claims 1-11, characterized in that the ball container 15 is connected to the pipe section 17 by a flexible hose, the diameter of which remains almost constant even under stress.

13. Ball throwing robot according to claims 1-12, characterized in that the drive roller 1 always has the same direction of rotation and its speed can be controlled.

H. Ball throwing robot according to claim 1-13, characterized in that the ejection channel has a circular cross-section 24.

15. Ball throwing robot according to claim 1-14, characterized in that the bearing plate 10 can be adjusted vertically in its height relative to the base plate 8 mechanically or electrically.

Lö.Ball throwing robot according to claim 1-15, characterized in that the motors of the tilting, swiveling, rotation and drive motor 2 as well as the lifting magnet 22 are controlled by a computer according to a predetermined program.

17. Ball throwing robot according to claims 1-16, characterized in that entire game sequences are stored in the computer and can be called up by a menu selection.

18. Ball throwing robot according to claims 1-17, characterized in that after calling a program stored in the computer, the robot automatically makes all necessary settings and automatically plays the balls stored in the program.