自動臺球機的擺球裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種自動臺球機的擺球裝置，其中，橫向定位機構和縱向定位機構相互垂直；擺球控制系統分別與橫向定位機構和縱向定位機構相連接，并控制橫向定位機構和縱向定位機構分別沿X軸方向和Y軸方向進行直線運動；集球板設置于橫向定位機構的下方，且安裝于縱向定位機構上，集球板上設有用于擺球的集球孔。本發明實現橫向縱向擺球的分離，方便安裝和調試裝置，同時只使用了一套滾珠絲杠節省了成本，在橫向、縱向定位裝置之間裝有可與承接底板分離的集球板，能夠通過移動集球板實現整副球的移動，可靈活地與自動臺球機擺放整副球至臺球桌面的后續機構設計銜接。本發明通用性強，可以完全適用自動臺球機的進一步開發和設計。
【專利說明】自動臺球機的擺球裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及自動化裝備領域的臺球擺球裝置，具體是一種適用于美式16球的自動臺球機的擺球裝置。
【背景技術】
[0002]臺球是一項在國際上廣泛流行的高雅室內體育運動，是一種用球桿在臺上擊球、依靠計算得分確定比賽勝負的室內娛樂體育項目。目前，在每局臺球比賽結束后，首先是需要人工將集球區中的球取出放到桌面上，接著再按照臺球比賽一定的擺球規則擺放在一個三角形框架中才能完成整個擺球工作，而這樣做既耗時費力，又增加了很多人力成本。
[0003]經對現有技術文獻檢索發現，在專利號為CN200810237767.0的專利中，其自動擺球裝置是一種基于X-Y平臺的運球機構，在此機構中X方向上，由電機通過聯軸器帶動X向絲杠轉動，X向絲杠安裝在長形導軌上，X向絲杠轉動帶動安裝在其上的傳動螺母做直線運動從而完成球筒的X方向位移，同理Y方向也是一樣。這種自動擺球裝置的X、Y向需要裝配在同一平臺上，并且需要兩套絲杠螺母，兩套直線導軌，機構較為復雜，安裝難度較大，成本較高，而且由于臺球直接被擺放在X-Y平臺上，在擺完球后無法從此擺球裝置中運出整個三角框架中的臺球，不能實現之后把臺球擺放到桌面上的步驟。

【發明內容】

[0004]針對上述問題，本發明的目的是提供一種自動臺球機的擺球裝置，根據自動臺球機的臺球檢測裝置提供的臺球種類信息，將所有臺球依次按照相應臺球擺放規則進行擺放。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的。
[0006]一種自動臺球機的擺球裝置，包括橫向定位機構、縱向定位機構、集球板以及擺球控制系統，所述橫向定位機構和縱向定位機構相互垂直；所述擺球控制系統分別與橫向定位機構和縱向定位機構相連接，并控制橫向定位機構和縱向定位機構分別沿X軸方向和Y軸方向進行直線運動；所述集球板設置于橫向定位機構的下方，且安裝于縱向定位機構上，集球板上設有用于擺球的集球孔。
[0007]優選地，所述橫向定位機構包括:承接平臺、直線導桿、滾輪滑塊、直角彎管、管道夾持塊、L形支架1、同步帶、同步帶輪以及步進電機I，所述直線導桿、步進電機I和同步帶輪分別安裝在承接平臺上，所述同步帶安裝在同步帶輪上，所述滾輪滑塊設置于直線導桿上，所述L形支架I分別與滾輪滑塊和同步帶相連接，所述直角彎管通過管道夾持塊與L形支架I固聯，從而實現直角彎管沿X軸方向運動；所述擺球控制系統與步進電機I相連接。
[0008]優選地，所述集球板的上表面與直角彎管的出球口之間的距離為50?57mm。
[0009]優選地，所述縱向定位機構包括:承接底板、承接柱、滾珠絲杠、直線導軌、L形支架I1、聯軸器、步進電機II，其中，所述承接柱安裝在承接底板上，用于承接集球板，所述承接底板的下方安裝有L形支架II，所述L形支架II與滾珠絲桿相連接，所述滾珠絲杠的一端通過聯軸器與步進電機II相連接，所述直線導軌安裝在承接底板的下方，用于控制集球板沿Y軸方向運動，所述擺球控制系統與步進電機II相連接。
[0010]優選地，所述集球板與承接底板之間設有10?20mm的空隙。
[0011 ] 優選地，所述承接柱為4根，所述集球板上與承接柱相對應的位置設有安裝孔，所述安裝孔與承接柱之間形成間隙配合。
[0012]優選地，所述集球板上的集球孔為15個，15個集球孔根據臺球擺放規則排列，所述每一個集球孔的直徑均小于臺球的直徑。
[0013]優選地，對于直徑為57.2mm的標準臺球，所述集球孔的直徑為40mm。
[0014]優選地，所述擺球控制系統包括中央控制器以及臺球檢測裝置，所述臺球檢測裝置用于識別臺球的顏色，從而確定臺球擺放位置，所述中央控制器分別與臺球檢測裝置、橫向定位機構和縱向定位機構相連接，通過臺球檢測裝置提供的臺球顏色信息，控制橫向定位機構和縱向定位機構的移動，從而完成臺球擺放。
[0015]優選地，所述中央控制器采用單片機或PLC控制器，通過輸出脈沖量控制橫向定位機構和縱向定位機構的移動。
[0016]與現有技術相比，本發明具有以下技術特點:
[0017]1、集球板采用一塊用于存放擺完臺球的大小合適的板材，在此板材上開有排列成符合臺球擺放規則的15個直徑為40mm的孔，由于標準臺球直徑為57.2mm，這使得從橫向定位機構滾下的臺球能夠嵌入在集球板上，同時集球板上表面與橫向定位機構中的直角彎管的出球口距離為50mm至57mm,使得直角彎管相對集球板運動時不會觸碰已擺放好的臺球，也使得臺球從直角彎管下落撞擊集球板時不會因為反彈而滾出集球孔。在集球板的四個角的位置也開有孔，可以與4個承接柱形成間隙配合，實現集球板的定位。集球板安裝在承接底板上后與承接底板留有IOmm至20mm的空隙，使得臺球能夠懸空的嵌在集球板的各個集球孔中，底部不與承接底板接觸；
[0018]2、擺球裝置控制系統是通過相應的控制器(單片機、PLC等)輸出脈沖量來控制橫向定位步進電機、縱向定位步進電機的角位移從而控制擺球裝置的橫向、縱向定位。
[0019]本發明實現橫向縱向擺球的分離，方便安裝和調試裝置，同時只使用了一套滾珠絲杠節省了成本，在橫向、縱向定位裝置之間裝有可與承接底板分離的集球板，能夠通過移動集球板實現整副球的移動，可靈活地與自動臺球機擺放整副球至臺球桌面的后續機構設計銜接。本發明通用性強，可以完全適用自動臺球機的進一步開發和設計。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0021]圖1為本發明自動臺球機的擺球裝置總體布局正等測視圖；
[0022]圖2為本發明自動臺球機的擺球裝置俯視圖；
[0023]圖3為本發明自動臺球機的擺球裝置左視圖；
[0024]圖4為橫向定位機構結構正等測視圖；
[0025]圖5為縱向定位機構及集球板正等測視圖；
[0026]圖6本發明自動臺球機的擺球裝置控制系統示意圖；[0027]圖中:1為承接平臺，2為步進電機1，3為同步帶輪，4為同步帶，5為L形支架I，6為管道夾持塊,7為直角彎管,8為滾動滑塊,9為直線導桿，10為集球板,11為承接柱，12為承接底板，13為直線導軌，14為滾珠絲杠，15為聯軸器，16為步進電機II，17為L形支架II，18為傳動螺母。
【具體實施方式】
[0028]下面對本發明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。
[0029]請同時參閱圖1至圖6。
[0030]一種自動臺球機的擺球裝置，包括橫向定位機構、縱向定位機構、集球板以及擺球控制系統，所述橫向定位機構和縱向定位機構相互垂直；所述擺球控制系統分別與橫向定位機構和縱向定位機構相連接，并控制橫向定位機構和縱向定位機構分別沿X軸方向和Y軸方向進行直線運動；所述集球板設置于橫向定位機構的下方，且安裝于縱向定位機構上，集球板上設有用于擺球的集球孔。
[0031]進一步地，所述橫向定位機構包括:承接平臺、直線導桿、滾輪滑塊、直角彎管、管道夾持塊、L形支架1、同步帶、同步帶輪以及步進電機I，所述直線導桿、步進電機I和同步帶輪分別安裝在承接平臺上，所述同步帶安裝在同步帶輪上，所述滾輪滑塊設置于直線導桿上，所述L形支架I分別與滾輪滑塊和同步帶相連接，所述直角彎管通過管道夾持塊與L形支架I固聯，從而實現直角彎管沿X軸方向運動；所述擺球控制系統與步進電機I相連接。
[0032]進一步地，所述集球板的上表面與直角彎管的出球口之間的距離為50?57mm。
[0033]進一步地，所述縱向定位機構包括:承接底板、承接柱、滾珠絲杠、直線導軌、L形支架I1、聯軸器、步進電機II，其中，所述承接柱安裝在承接底板上，用于承接集球板，所述承接底板的下方安裝有L形支架II，所述L形支架II與滾珠絲桿相連接，所述滾珠絲杠的一端通過聯軸器與步進電機II相連接，所述直線導軌安裝在承接底板的下方，用于控制集球板沿Y軸方向運動，所述擺球控制系統與步進電機II相連接。
[0034]進一步地，所述集球板與承接底板之間設有10?20mm的空隙。
[0035]進一步地，所述承接柱為4根，所述集球板上與承接柱相對應的位置設有安裝孔，所述安裝孔與承接柱之間形成間隙配合。
[0036]進一步地，所述集球板上的集球孔為15個，15個集球孔根據臺球擺放規則排列，所述每一個集球孔的直徑均小于臺球的直徑。
[0037]進一步地,對于直徑為57.2mm的標準臺球,所述集球孔的直徑為40mm。
[0038]進一步地，所述擺球控制系統包括中央控制器以及臺球檢測裝置，所述臺球檢測裝置用于識別臺球的顏色，從而確定臺球擺放位置，所述中央控制器分別與臺球檢測裝置、橫向定位機構和縱向定位機構相連接，通過臺球檢測裝置提供的臺球顏色信息，控制橫向定位機構和縱向定位機構的移動，從而完成臺球擺放。
[0039]進一步地，所述中央控制器采用單片機或PLC控制器，通過輸出脈沖量控制橫向定位機構和縱向定位機構的移動。
[0040]本實施例具體為:
[0041]如圖1至3所示，本實施例提供的自動臺球機的擺球裝置，包括:承接平臺1、步進電機12、同步帶輪3、同步帶4、L形支架15、管道夾持塊6、直角彎管7、滾動滑塊8、直線導桿
9、集球板10、承接柱11、承接底板12、直線導軌13、滾珠絲杠14、聯軸器15、步進電機1116、L形支架1117，滾珠絲杠14上設有傳動螺母18。
[0042]如圖4所示,橫向定位機構中，步進電機12驅動同步帶輪3轉動，由于同步帶4與直角彎管7通過管道夾持塊6和L形支架15相固聯，又因為有直線導桿9和滾珠滑塊8限制直線運動，從而使得步進電機12的轉動可以轉化為直角彎管7的橫向運動。由圖1可知集球板在橫向上有9個球位，所以橫向定位機構中的步進電機12需要通過脈沖量控制分別確定9個球位以達到橫向定位的目標。
[0043]如圖5所示，縱向定位機構及集球板中，步進電機1116通過聯軸器15驅動滾珠絲杠轉動，通過圖3可知承接底板12通過L形支架II17與傳動螺母18相連，由因為有直線導軌13限制直線運動，使得步進電機1116的轉動轉化為承接底板12的縱向運動，如圖3承接底板上裝有4個承接柱用于承接集球板，并且讓集球板和承接底板留有一定空隙，使得臺球能夠懸空的嵌在集球板的各個集球孔中，底部不與承接底板接觸。由于集球板在縱向有5個球位，所以縱向定位機構中的步進電機1116也需要通過脈沖量控制分別確定5個球位以達到縱向定位的目標。
[0044]所述的擺球裝置控制系統是通過相應的控制器(單片機、PLC等)輸出脈沖量來控制步進電機12、步進電機1116的角位移從而控制擺球裝置的橫向、縱向定位。首先控制器獲取待擺放臺球的種類信息，進而確定相應的橫向球位和縱向球位，再由控制器分別向步進電機12驅動器輸出橫向所需移動球位的脈沖量，向步進電機1116驅動器輸出縱向所需移動球位的脈沖量，驅動器再驅動電機轉動一定的角位移使得直角彎管移動到對應集球孔的上方，接著臺球從直角彎管的入口滾入，在彎管的引導下落入集球板上相應的孔位以實現在正確擺放臺球的功能。
[0045]在本實施例中，
[0046]自動擺球操作由兩個相互垂直的直線運動構成，分別是橫向直線運動和縱向直線運動，這兩個運動的執行裝置物理空間上相互獨立，互不干涉。
[0047]集球板為長方形板材，上面開有排列成符合臺球擺放規則的15個直徑為40mm的集球孔，使得從橫向定位機構滾下的直徑57.2mm的標準臺球能夠嵌入在集球板上。
[0048]集球板上表面與橫向定位機構中的直角彎管的出球口距離為50mm至57mm，使得直角彎管相對集球板運動時不會觸碰已擺放好的臺球，也使得臺球從直角彎管下落撞擊集球板時不會因為反彈而滾出集球孔。
[0049]縱向定位機構上的承接底板安裝有4個承接柱，同時在集球板的四角上有4個小孔，可以與4個承接柱形成間隙配合，實現集球板的定位。集球板安裝在承接底板上后與承接底板留有IOmm至20mm的空隙，使得臺球能夠懸空的嵌在集球板的各個集球孔中，底部不與承接底板接觸。
[0050]擺球裝置的控制系統是通過控制器(單片機、PLC等)輸出脈沖量來控制橫向定位步進電機、縱向定位步進電機的角位移從而控制擺球裝置的橫向、縱向定位，其中橫向上有9個球位的定位控制，縱向上有5個球位的定位控制。
[0051]直線導桿和直線導軌分別通過其支撐座固定。
[0052]工作時，中央控制器獲取臺球種類信息,進而確定相應的橫向球位和縱向球位后，分別向橫向、縱向定位機構中的步進電機輸出相應的脈沖量，直角彎管通過同步帶控制到達橫向球位，安裝在承接底板上的集球板通過滾珠絲杠上的傳動螺母控制到達縱向球位，接著臺球從直角彎管的入口滾入并落入集球板上相應的孔位，待全部15個球都擺放完成，縱向定位機構即把集球板送出。
[0053]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。
【權利要求】
1.一種自動臺球機的擺球裝置，其特征在于，包括橫向定位機構、縱向定位機構、集球板以及擺球控制系統，所述橫向定位機構和縱向定位機構相互垂直；所述擺球控制系統分別與橫向定位機構和縱向定位機構相連接，并控制橫向定位機構和縱向定位機構分別沿X軸方向和Y軸方向進行直線運動；所述集球板設置于橫向定位機構的下方，且安裝于縱向定位機構上，集球板上設有用于擺球的集球孔。
2.根據權利要求1所述的自動臺球機的擺球裝置，其特征在于，所述橫向定位機構包括:承接平臺、直線導桿、滾輪滑塊、直角彎管、管道夾持塊、L形支架1、同步帶、同步帶輪以及步進電機I，所述直線導桿、步進電機I和同步帶輪分別安裝在承接平臺上，所述同步帶安裝在同步帶輪上，所述滾輪滑塊設置于直線導桿上，所述L形支架I分別與滾輪滑塊和同步帶相連接，所述直角彎管通過管道夾持塊與L形支架I固聯，從而實現直角彎管沿X軸方向運動；所述擺球控制系統與步進電機I相連接。
3.根據權利要求2所述的自動臺球機的擺球裝置，其特征在于，所述集球板的上表面與直角彎管的出球口之間的距離為50?57mm。
4.根據權利要求1所述的自動臺球機的擺球裝置，其特征在于，所述縱向定位機構包括:承接底板、承接柱、滾珠絲杠、直線導軌、L形支架I1、聯軸器、步進電機II，其中，所述承接柱安裝在承接底板上，用于承接集球板，所述承接底板的下方安裝有L形支架II，所述L形支架II與滾珠絲桿相連接，所述滾珠絲杠的一端通過聯軸器與步進電機II相連接，所述直線導軌安裝在承接底板的下方，用于控制集球板沿Y軸方向運動，所述擺球控制系統與步進電機II相連接。
5.根據權利要求4所述的自動臺球機的擺球裝置，其特征在于，所述集球板與承接底板之間設有10?20mm的空隙。
6.根據權利要求4所述的自動臺球機的擺球裝置，其特征在于，所述承接柱為4根，所述集球板上與承接柱相對應的位置設有安裝孔，所述安裝孔與承接柱之間形成間隙配合。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的自動臺球機的擺球裝置，其特征在于，所述集球板上的集球孔為15個，15個集球孔根據臺球擺放規則排列，所述每一個集球孔的直徑均小于臺球的直徑。
8.根據權利要求7所述的自動臺球機的擺球裝置，其特征在于，對于直徑為57.2mm的標準臺球，所述集球孔的直徑為40mm。
9.根據權利要求1所述的自動臺球機的擺球裝置，其特征在于，所述擺球控制系統包括中央控制器以及臺球檢測裝置，所述臺球檢測裝置用于識別臺球的顏色，從而確定臺球擺放位置，所述中央控制器分別與臺球檢測裝置、橫向定位機構和縱向定位機構相連接，通過臺球檢測裝置提供的臺球顏色信息，控制橫向定位機構和縱向定位機構的移動，從而完成臺球擺放。
10.根據權利要求9所述的自動臺球機的擺球裝置，其特征在于，所述中央控制器采用單片機或PLC控制器，通過輸出脈沖量控制橫向定位機構和縱向定位機構的移動。
【文檔編號】A63D15/00GK103638674SQ201310589911
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月20日 優先權日:2013年11月20日
【發明者】張昊若, 葉超強, 蘇率斌, 羅晶晶, 張強, 梁慶華 申請人:上海交通大學