球回弹系统 |
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| 申请号 | CN201380060416.6 | 申请日 | 2013-09-23 | 公开(公告)号 | CN104902968A | 公开(公告)日 | 2015-09-09 |
| 申请人 | 斯波特沃克斯有限责任公司; | 发明人 | 库尔特·T·弗罗因德; | ||||
| 摘要 | 一种球回弹装置具有高张 力 的网状物，其利用 张力 杆系统和 制造过程 在 框架 内高效地组装、拉紧并保持在适当 位置 下，所述制造过程利用框架和框架内的张力杆之间的操纵杆。本 发明 可用于产生新的球回弹装置和用于改装已有的回弹装置框架。框架提供周边 支撑 件和内部空间。张力杆延伸通过网状物的网格并 定位 在所述内部空间内。操纵杆系统连接在张力杆和框架之间以便将张力杆朝向框架相应侧拉动，从而将网状物在框架内拉紧。一旦网状物被拉紧，则 紧 固件 就将张力杆保持在靠近框架侧的适当位置下。框架可以是刚性的，或者可以具有柔性并以类似于 弹簧 的方式作用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种球回弹系统，其包括： |
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| 说明书全文 | 球回弹系统相关申请的交叉引用 本申请要求分别于2012年9月22日和2013年3月15日提交的号为61/704,455和 61/786,462的美国临时专利申请的优先权，上述美国临时专利申请由此通过引用并入本文。 关于联邦政府资助的研究的声明 不适用。 附属关系 不适用。 技术领域背景技术[0002] 球回弹装置用于许多运动。大多数球回弹装置使用橡皮绳或一些其它弹簧机构将网状物和其它织物保持在框架内，诸如在美国专利号为2,992,002、4,489,941、5,833,234和6,299,544的美国专利中那样，而其它球回弹装置具有在网状物和框架之间的柔性边缘部分，诸如在美国专利号为5,615,889和4,082,271的美国专利中那样。但是，这些弹簧元件和柔性边缘部分降低网状物中的整体张力，从而降低回弹装置的回弹效果，即，降低球或其它抛射体的势能的大小，当抛射体击中网状物时，所述势能转换成动能。势能的转换通过弹簧而有所损耗。此外，因为弹簧机构或其它柔性边缘部分响应于球被抛到网状物上而经过数以千计的膨胀和收缩循环，因此这些已知的系统随着时间的推移而丧失它们的回弹能力。这些已知回弹装置的弹簧支撑框架的刚性相比于保持网状物的弹簧要大得多，并且不为整个回弹系统提供任何额外的弹簧柔性或弹簧加载。 [0003] 一些球回弹装置具有在外侧框架内的刚性边缘部分并且去掉了刚性边缘部分和框架之间的弹簧，诸如在专利号为6,209,877的美国专利和公布号为2012/0208658的美国专利申请中的那样，虽然这些内侧/外侧框架系统具有将网状物拉得更加张紧的能力，但是它们的设计是低效率的。具体地，先前已知的内侧/外侧框架系统限制了网状物的网格的尺寸和基于连接元件的位置网状物网格能够连接到内侧框架的位置，所述连接元件诸如用于将网状物的网格束紧的通孔或用于保持网状物网格的旋钮(knobs)。此外，这些已知的内侧/外侧框架系统需要通过独立的紧固件将内侧框架朝向外侧框架拉动，所述紧固件分布在框架的长度之间，并且不允许将整个内侧框架整体朝向外侧框架拉动，同时不允许将整个内侧框架沿着整个长度朝向外侧框架拉动。在拉动过程中的这种低效率降低能够获得的整体张力，并增加制造时间和成本。 [0004] 为了使得在内侧框架和外侧框架之间的距离保持沿着框架长度相等，双框架系统的设计也是相当地刚性并且相当地不具备柔性。双框架系统的设计不提供柔性的外侧框架，并且这些已知的内侧/外侧框架系统的内侧框架部分针对它们各自的外侧框架独特地设计，并且不能用于替换在大多数已有回弹装置中存在的弹簧和网状物系统。因此，已有的球回弹装置将不能用作在已有的弹簧支撑框架内可以使用的改装系统，因为这些框架设计成仅支撑由橡皮绳或其它弹簧机构所产生的较低张力，并且这些框架不能支撑在这些双框架系统中的更高的张力。此外，许多这些双框架系统具有孔，所述孔必须在特定的位置处钻通外侧框架以便保持内侧框架，而如果这些孔被钻到弹簧支撑框架内，这将进一步降低它们的支撑能力以及甚至有可能会损害弹簧支撑框架的结构完整性。 [0005] 仍需要可在网状物中产生高的张力并且可与不同类型的网状物一起使用的球回弹装置，包括具有不同网格尺寸的网状物。对于球回弹系统而言具有允许更快和更有效率的组装方法的结构特征将是另一个益处。对于下述球回弹系统而言将有附加的益处，其中所述球回弹系统根据本发明能够用置换网状物、张力杆和紧固件来对现有的球回弹框架中的网状物和弹簧或紧固件进行改装，以便提供更好的回弹效果，或以便用整个框架-杆-网状物系统改装已有的框架，所述整个框架-杆-网状物系统可在不损害已有框架结构完整性的情况下安装。以下述方式改装网状物将有另一个益处，与需要安装原来的网状物的方法相比，所述方式消耗更短的时间。对于球回弹系统而言具有下述框架将有另一个益处，当张力拉动由框架所保持在适当位置下的网状物时，所述框架通过弹簧作用而偏转。 发明内容[0006] 本发明涉及球回弹装置，其中所述球回弹装置具有高张力的网状物，该网状物在框架内有效率地组装、拉紧并保持在适当位置下，还涉及一种制备方法，该制造方法利用框架和框架内的张力杆之间的操纵杆。张力杆系统和制造过程在框架内有效率地组装、拉紧并保持在适当位置下，所述制造过程利用框架和框架内的张力杆之间的操纵杆。本发明可用于制备新的球回弹装置和用于改装已有的回弹框架。框架提供周边支撑件和内部空间。张力杆延伸通过网状物的网格并定位在所述内部空间内。操纵杆系统连接在张力杆和框架之间以便将张力杆朝向框架相应侧拉动，从而将网状物在框架内拉紧。一旦网状物被拉紧，则紧固件就将张力杆保持在靠近框架侧的适当位置下。在一个实施例中，框架是非常刚性的，并且当张力施加到网状物上时不会弯曲。在另一个实施例中，所述框架构件具有一定程度的柔性，并且当张力施加到网状物上时弯曲。 [0008] 从详细描述和附图将有助于更全面地理解本发明。附图构成本说明书的一部分，并包括可以各种形式来体现的本发明的示例性实施例。但是应当理解的是，在某些情况下，本发明的各方面可以被夸大或放大的方式示出以便于理解本发明；因此，附图不一定按比例绘制。此外，在本文所述的实施例中，在各幅附图中的相同附图标记指代相同或接近相同的结构元件。 [0009] 图1A和图1B是回弹装置的正视图。 [0010] 图2是具有操纵杆系统的回弹装置的正视图。 [0011] 图3A-3D是用于回弹装置的替代性紧固件的视图。 [0012] 图4A和图4B是具有外部桁架的回弹装置框架的正视图。 [0013] 图5A和图5C是具有替代性撑件(bracing)的回弹装置框架的正视图。 [0014] 图5B是图5A中所示的回弹装置框架的侧视图。 [0015] 图5D是图5C中所示的回弹装置框架的细节视图。 [0016] 图6A和图6B是具有弹性框架的回弹装置的正视图和侧视图。 [0017] 图7A-7J是具有各种安装布置的回弹装置的视图。 [0018] 图8A和图8B是具有无弹性板(dead blow sheet)的回弹装置的视图。 [0019] 图9A-9G是回弹装置组装方法的视图。 [0020] 图10A-10E是替代性操纵杆机构的视图。 [0021] 图11A-11E是替代性组装方法的视图。 [0022] 图12A-12I是具有改装可选配件的已有回弹装置的视图。 具体实施方式[0023] 一个或多个优选实施例的以下描述在本质上仅仅是示例性的，并且绝不旨在以任何方式限制本发明、其应用或用途。 [0024] 如图1-3中所示，本发明的球回弹系统具有张力杆，其由网状物的网格束紧并且其将网状物保持在框架的内部空间内。本发明还包括操纵杆系统，其将所述张力杆朝向框架的周边支撑件拉动，并由此将网状物拉紧并在网状物内产生张力。紧固件将张力杆固定到框架上。框架优选包括支撑架系统，并且如图1、2、4和5中所示以及在下面进行进一步的详细描述，各种支撑件可用于给框架提供额外的支撑。框架由安装到相应的一对柱上的一对倾斜的衬套或其它旋转支架可旋转地保持，并且如图1、4和7中所示，这些柱可被固定到地面基础上、安装到固定的安装座上或定位到移动平台上。 [0025] 如图7中所示，本发明的球回弹系统可包括不同形状和大小的框架，并且本发明的元件可被改装到已有的球回弹装置的框架内，使得所述框架可以承受由本发明所提供的增加的张力。和其它可旋转的回弹装置一样，所述框架旋转以便改变回弹动作的倾角。如在图7A、7B和7C中具体所示，框架的各方面可以是模块化的。例如，一组短的边腿可用一组更长的边腿或用一组边腿延伸部替换以便将框架升高远离地面。衬垫可围绕框架的周边放置，并且裙部或其它覆盖物可包绕到衬垫、框架和张力杆上，以及覆盖物的端部可通过粘胶剂、环氧树脂或其它方式围绕网状物固定到一起，或者如果网状物是织物材料的话，所述覆盖物的端部就直接固定到网状物上。此外，如图8中所示，无弹性板可从框架的顶部悬吊，以便将回弹装置改装成球捕集器。 [0026] 在图9A-9G中示出球回弹系统的结构。在一个实施例中，四个周边支撑件形成框架的顶部、底部和侧边。垂直侧边滑入到倾斜的衬套的T形接头内，所述T形接头居中定位在每个相应侧边上。T形接头可由任何紧固件固定到柱上，并且图9C中所示的实施例示出固定螺钉。拐角套筒将顶部周边支撑件和底部周边支撑件连接到垂直的周边支撑件上。撑件被附接以便提供额外的支撑。框架通过倾斜的衬套而可旋转地固定到柱上。 [0027] 当网状物松弛时，其被束紧到张力杆上，如图9A中所示。优选，网状物具有标记的通道，所述杆通过其可以快速地定位和插入，如图9B中所示。形成网状物中的被标记的通道的网格排优选由至少一附加排的网格包围，使得网状物略微过大并且使得标记的通道并不处于网状物的边缘处。对于该略微过大的网状物，可使用热刀切割来切割处于网状物边界处的网格端部排。还应当理解的是，对网状物的中心进行标注可能会有所帮助，以便帮助将网状物居中定位在框架内的杆上(参见图7G)。对网状物的中心进行标记或使用标记的通道可特别有助于将网状物和张力杆安装到框架内，因为网格排直接被束紧到张力杆上而无需任何的中间弹簧元件，并且自由地沿着张力杆相对于周边支撑件对准，而没有根据连接点在框架上的任何位置或尺寸要求的任何网格位置的限制或网格大小的限制。因此，具有不同尺寸的网格的网状物或具有各种间隔的边缘孔的幕布或其它织物可以在同一框架结构内使用。对于具有沿着它们的边缘部分的增强孔的幕布或其它织物而言，孔的尺寸定制为直径大于所述张力杆。 [0028] 张力杆连同被束紧的网状物优选正交地布置于框架的内部空间内，并且通过搭扣带(cam straps)橡皮绳或其它临时固定装置或夹具元件松散地保持在适当的位置下。如图9C中具体所示，当张力杆由搭扣带保持时，张力杆在内部空间内与周边支撑件间隔开。搭扣带可用于使每一个张力杆保持该间隔开的关系。替代性地，一对正交布置的杆可通过邻近于周边支撑件的紧固件保持在它们的固定位置下，同时相对的一对杆由搭扣带保持。如图 3中所示，不同类型的紧固件可用于将杆保持在它们的固定位置下，所述紧固件包括不同形式的钩、夹子、螺栓、带和结，诸如C形钩、S形钩、J形螺栓、C形夹子、扎带(wire ties)等。 如下面详细解释的那样，带可用于将杆松散地保持在适当的位置下，并且也可与操纵杆和/或带张紧器一起使用来将杆朝向框架拉动，并且将杆永久性地邻近于所述框架固定。应当理解的是，也可使用张力杆的各种非正交的布置，具体包括弯曲的张力杆(未示出)。此外，张力杆没有必要沿着网状物中的同一排网格穿过，并且网状物可相对于所述张力杆成对角布置。 [0029] 如图9D-9F中所示，操纵杆系统连接到框架的周边支撑件和间隔开的张力杆之间。操纵杆将张力杆从其间隔开的位置拉向其固定位置，从而将网状物从其松弛状态拉动到拉紧状态。当张力杆处于其固定位置下时，通过紧固件将其保持在适当的位置下。在一个实施例中，操纵杆系统临时地连接在所述杆和所述框架之间，这样当安装了紧固件后可将操纵杆系统移除。在另一个实施例中，操纵杆系统可永久性地固定在框架和张力杆之间，以便所述操纵杆系统通过紧固件拉动杆，将杆固定到框架。在优选实施例中，网状物被正交地拉紧。因此，也应当将邻近于处于固定位置下的杆的所述杆从其间隔开的位置拉向其固定位置，然后固定在适当的位置下。应当理解的是，该操纵杆拉动过程可在一对正交布置的张力杆上来执行，而另一对张力杆则通过紧固件从一开始就牢固地固定在框架上的适当位置下，或者如果所述杆初始都保持处于它们各自的间隔开的位置内的适当位置下，该操纵杆拉动过程可在每根杆上执行。 [0030] 操纵杆系统优选同时在张力杆的整个长度上进行操作。通常情况下，操纵杆系统在杆上的至少两个间隔开的位置上进行操作，并且优选存在三个或更多个位置上进行操作，其中至少两个位置更靠近张力杆的端部以及至少一个位置朝向张力杆的中心。在张力杆上的这些间隔开的位置之间的最远距离优选为所述张力杆长度的至少二分之一。在示出的特定实施例中，操纵杆系统具有操纵杆棒(lever bar)和在操纵杆棒之间连接的横向棒(cross-bar)，并且操纵杆棒在框架上间隔开。操纵杆棒可以是已有操纵杆工具的变型，诸如为手持张紧器形式的栅栏拉伸器(fence stretcher)，其具有细长的操纵杆臂，所述操纵杆臂具有在一端部处的框架夹持部、在相对端部处的手握持部以及杆夹持延伸部，该杆夹持延伸部在中间点和框架夹持部之间可旋转地连接到操纵杆臂。虽然该实施例被示出具有用手操作的操纵杆系统，但应当理解的是，该操纵杆系统可在夹具和自动化的加工机器中使用。 [0031] 在图9G中，示出操纵杆系统，其作用于张力杆的一端部上，而张力杆的另一端部朝向张力杆的间隔开的位置弯曲。通过这种布置，一旦所述的一端部固定，则另一端部就可用同一操纵杆系统拉动。虽然操纵杆系统可如图9G中所示那样沿着杆的部段操作，或处于沿着杆的独立的位置点处，诸如在图3中通过套筒扳手在J形螺栓上的扭矩下降来完成的那样，沿着基本上整个杆操作的操纵杆系统对于最大的效率而言是优选的。对于更小的框架而言，其可能仅仅是两个或三个间隔开的操纵杆，并且对于更大尺寸的框架而言有可能是更多的间隔开的操纵杆。例如，图2和图9D中所示的每一个操纵杆系统具有连接两个横向棒的联接器。 [0032] 还应当理解的是，所述操纵杆系统可以是具有间隔开的杆保持器的单个操纵杆机构，或沿着框架间隔开的多个操纵杆机构。在图10中示出各种替代性的操纵杆机构。通常情况下，可以使用任何操纵杆机构，包括绞盘、棘轮操纵杆、栅栏拉伸器、拉动传动装置(pull jack)、棘轮带或棘轮带扣。与任选的紧固件结合来使用各种操纵杆机构的选项。例如，一对正交杆可通过J形螺栓或C形钩固定到它们的固定位置，而另一对正交杆可通过棘轮带或棘轮带扣沿着框架松散地保持。棘轮带可与将操纵杆连接到棘轮带的横向棒一致性地操作。 [0033] 不同类型的撑件可用于将额外的强度提供给周边支撑件，所述周边支撑件可由杆、棒、管、梁以及它们的任意组合来形成。大部分的撑件跨越框架内部空间的一部分，但也可使用外侧桁架撑件，诸如图4中所示的那样。外侧桁架可如图所示定位在顶部和底部上，或定位在两侧上以允许网状物到达地面。此外，对于这些桁架而言也可定位在框架的内部空间内，并且甚至可具有延伸到网状物背面的臂，如图5A和图5B中所示。相应地，内部撑件可以是跨越内侧周边支撑件的桁架或臂，或可以是位于周边支撑件拐角部内的支架。内部撑件的另一种形式是内侧套筒，其位于管状框架内，如图5C中所示。内侧套筒给框架提供定位的刚性。在一个实施例中，内侧套筒朝向管状框架的中心定位，并点焊在适当的位置下。 [0034] 如图6A和图6B中所示，框架可通过响应于拉动网状物的张力的弹簧作用而偏转。从已有的回弹装置已知的是相比于框架本身，大多数网状物和它们到框架的弹簧元件磨损得更为严重，并且将在网状物中产生松弛，从而进一步降低回弹效果。在环境条件和材料老化过程中的变化可能会导致网状物材料随着时间的推移被拉伸并可在弹簧中产生疲劳，诸如为循环蠕变或塑性变形的形式。这种松弛和疲劳可在已知的系统中非常快地发生，如果在网状物没有被预张紧的情况下刚好在回弹装置的最初使用后的多次使用之后就非常快地发生，特别是在网状物和弹簧接近于任何失效之前非常快地发生，但这种松弛和疲劳导致更差的回弹装置性能，并且多次导致要替换本可处于良好状态下的网状物和弹簧。在已有的回弹装置中，当网状物和弹簧开始磨损时，框架不提供任何用于减少这种松弛的机构。相比之下，在本发明的框架中的弹簧作用也用于排除所述网状物材料的任何初始松弛。 为了当张力拉动网状物时提供弹簧作用，框架的管状部段可从框架拐角之间的直线轴线偏转、弯曲或以其它方式弯曲一定的距离(f)。弯曲的管状部段可具有的偏转(f)大于所述张力杆的大约两个直径(2*d)。最大偏转(f)的另一度量是它可约等于框架管状部段的直径(D)。 [0035] 通过地面基础固定的柱不需要任何基部横梁，并且网状物的框架可一直降低到地面。对于保持在安装到固定的安装座上或定位到移动平台上的柱之间的网状物而言，所述柱优选连接到基部导轨上，所述基部导轨基本上垂直于网状物的竖直平面延伸并由横梁连接。两个横梁可朝向竖直网状物的背侧定位，使得网状物可一直降低到地面，从而对于英式足球和棒球地滚球而言允许回弹地滚球。即使当基部导轨和横梁在脚轮或者其它轮上升高，将框架的侧面周边支撑件保持在倾斜的衬套的T形接头内的紧固件可被松开，从而框架可在接头内滑动以便到达地面。此外，通过定位在沿着框架的不同位置处的紧固件将杆保持在框架内的能力允许将所述框架降低到地面，即使是当框架倾斜时。在图7C中示出可用于类似基部的替代性设计的示例，其中一种设计具有笔直的连接件并且在基部和侧柱之间，而另一个设计具有鹅颈管，在鹅颈管中基部围绕前部并且向上延伸到达侧柱。 [0036] 虽然许多实施例示出为它们可用于各种运动，诸如足球、曲棍球、橄榄球、棒球、垒球、板球、网球、排球、高尔夫球、曲棍球和篮球，如图7J中具体所示的那样，本发明也可用作物理治疗装置，用作其自身健身教练机或甚至作为其它锻炼设备的一部分。常规治疗装置和教练机不能良好地用于重量更轻的球，但是本发明将允许根据用户的能力使用轻的球和较重的健身实心球(medicine ball)两者。教练机装置将提高用户的身体能力，包括手和眼协调性、反应速度、敏捷性、平衡性和协调性以及有氧健身。该疗法类型有利于下述用户，其无法使用通常由传统的健身实心球教练机所要求的较重重量和碰撞。在特定的实施例中，球可存储在具有教练机或任何其它保持装置的架子上。与本发明的运动类型一样，用于治疗类型的框架可由一对倾斜的衬套或其它旋转支架可旋转地保持，从而使得用户可以调节倾斜角。 [0037] 根据本发明的球回弹系统，与使用弹簧的球回弹装置相比，正交的张力杆和操纵杆系统的组合使得网状物内的张力几乎为三倍和至少两倍。此外，本发明允许相同的张力杆和操纵杆系统用于具有不同尺寸网格的网状物以及幕布或其它织物。本发明的操纵杆系统提供网状物在框架内的更快和更高效的组装，因为可同时拉动张力杆的整个长度。本发明的球回弹系统还可用于替换已有球回弹装置框架内的网状物和弹簧或紧固件，以提供更好的回弹效果，并且利用束紧的杆和紧固件对网状物的改装可与操纵杆系统一起以套件的形式提供，可选地与预先被束紧的杆一起以套件的形式提供，因此与需要安装原网的方法相比，本发明所需的时间耗时较少。 [0038] 图12中示出改装框架的一个示例。图12A中示出原始框架，其具有用于将网状物保持在适当位置下的橡皮绳或其它弹簧元件。如图12B中所示的改装回弹装置具有其自身的框架、通过带绑到已有框架上的张力杆和网状物。然而，虽然这种改装非常易于安装，但是其在美学方面不具备吸引力，并且没有已有框架强度的优势。此外如图12C中所示的另一种改装的回弹装置使用已有的框架来拉动张力杆，从而将网状物拉紧。如上所提及的那样，双框架的发明不适于改装已有的回弹装置，因为它们需要钻通金属框架以便在特定的固定位置处固定内侧框架，所述特定的固定位置是用于将内侧框架保持在适当位置所需要的。相比之下，如上面参照图9所述和图12E所示，可使用上述并在图11中示出的操纵杆机构中的任一种将张力杆在所述外侧框架内拉动，并且它们可用如图12G和图12H中所示的搭扣带或绳索带或如上所述的任何其它类型的带、结或其它紧固件来固定。如图12I中所示，改装单元也可通过旋转支架安装到已有的框架，所述旋转支架允许内侧单元相对于已有框架倾斜或以其它方式旋转到可能由用户期望的各种角度。如由图12J中的安装支架的细节视图所示，支架可安装到已有回弹装置的框架上，并且所述改装框架可具有滑入到支架中套筒内的延伸部分。支架可具有螺纹孔，所述螺纹孔具有用于固定已有框架内的改装框架的倾斜角度的旋钮头螺栓(knob-head bolt)或其它类型的螺栓。 [0039] 如图11A-11E中具体所示，可使用一根操纵杆将杆拉动成靠近所述框架，以及棘轮带张紧器可用于通过用于固定张力杆的带将杆拉动成更靠近框架。当使用带将张力杆固定在邻近于所述框架的位置下时，它们优选涂覆有环氧树脂，所述环氧树脂用于将带的松散端部固定到带的围绕框架和张力杆缠绕的部分。添加环氧树脂在改变带上的张力的反复回弹循环过程中防止带打滑。也可以使用其它方式来固定带的松散端部。例如，钩和环紧固件元件可分别设置到带端部和缠绕部段上。当然，还应当理解的是，端部可简单地打结到一起。还应当理解的是，可使用一个或多个棘轮带张紧器自身而不使用任何其它操纵杆装置，以及诸如图10C中所示的低成本类型的棘轮带张紧器可永久性地固定到框架，以允许用户随着时间的推移和针对各种用途来调节网状物的张力。 |
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