(57)【要約】【課題】ボールの進行方向に略垂直な平面内の回転軸だけでなく、ボールの進行方向に沿った平面内での回転軸をはじめとした複雑な回転軸を実現し、この複雑な回転軸により、複雑な変化を生じさせる種々の変化球を発射できる、ボール発射装置を提供する。【解決手段】本発明のボール発射装置は、ボールを設置する設置ユニットと、設置ユニットに設置されたボールに圧縮空気を付与する空気付与ユニットと、設置ユニットに接続され、圧縮空気を受けて射出されるボールを案内する発射筒と、を備え、設置ユニットは、所定位置に設置されたボールの発射方向に対して略垂直面に沿った外周を固定する固定具と、固定具を回転させる回転部材と、を有し、回転部材は、固定具を回転させることを介して、ボールを、発射方向に沿った回転軸で回転させ、空気付与ユニットは、回転部材が前記ボールを回転させている状態で、圧縮空気を、ボールに付与する。【選択図】図３
2015073580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールを設置する設置ユニットと、
前記設置ユニットに設置されたボールに圧縮空気を付与する空気付与ユニットと、
前記設置ユニットに接続され、前記圧縮空気を受けて射出される前記ボールを案内する発射筒と、を備え、
前記設置ユニットは、
所定位置に設置されたボールの発射方向に対して略垂直面に沿った外周を固定する固定具と、
前記固定具を回転させる回転部材と、を有し、
前記回転部材は、前記固定具を回転させることを介して、前記ボールを、前記発射方向に沿う回転軸で回転させ、
前記空気付与ユニットは、前記回転部材が前記ボールを回転させている状態で、前記圧縮空気を、前記ボールに付与する、ボール発射装置。
【請求項２】
前記発射筒は、前記設置ユニットから所定長さを有すると共に、その先端に前記ボールを発射する発射口を有する、請求項１記載のボール発射装置。
【請求項３】
前記発射筒から発射される前記ボールは、前記ボールの進行方向に略平行である平行平面もしくは略垂直以外で交差する交差平面上で形成される回転軸で、回転する、請求項１または２記載のボール発射装置。
【請求項４】
前記固定具は、前記発射方向に対して略垂直となる外周に沿って前記ボールを固定する、シールリングを有する、請求項１から３のいずれか記載のボール発射装置。
【請求項５】
前記回転部材は、前記固定具と連結されると共に、前記発射方向に略垂直の外周に沿って設けられた羽根車を有する、請求項１から４のいずれか記載のボール発射装置。
【請求項６】
前記羽根車は、複数の羽根を有し、前記羽根に外部から付与される付与圧力によって、前記羽根車は回転する、請求項５記載のボール発射装置。
【請求項７】
前記付与圧力は、空気圧力である、請求項６記載のボール発射装置。
【請求項８】
前記空気圧力が前記羽根車に導入される空気導入路を更に備える、請求項７記載のボール発射装置。
【請求項９】
前記空気導入路に導入された前記空気圧力が、排気される排気路を更に備える、請求項８記載のボール発射装置。
【請求項１０】
前記回転部材は、前記羽根車を、前記設置ユニットに対して回転可能とするベアリングを更に備える、請求項１から９のいずれか記載のボール発射装置。
【請求項１１】
前記回転部材は、前記固定具を回転させることで、前記ボールを前記発射方向に沿った回転軸で回転させる、請求項５から１１のいずれか記載のボール発射装置。
【請求項１２】
前記発射筒は、その内側に前記ボールの表面に摩擦を付与する摩擦体を更に備える、請求項１から１１のいずれか記載のボール発射装置。
【請求項１３】
前記摩擦体は、前記発射筒の内壁からの突出量、前記発射筒の内壁での位置および前記発射筒の内壁に対する傾斜角度の少なくとも一つを可変である、請求項１から１２のいずれか記載のボール発射装置。
【請求項１４】
前記空気付与ユニットは、前記設置ユニットに接続される管路を有し、前記管路は、前記設置ユニットを介して前記発射筒と内部で連通可能である、請求項１から１３のいずれか記載のボール発射装置。
【請求項１５】
前記空気付与ユニットに、前記圧縮空気を供給する圧縮空気タンクを更に備え、
前記圧縮空気タンクは、前記空気付与ユニットの前記管路を通じて、前記設置ユニットで回転している前記ボールに、前記圧縮空気を付与する、請求項１４記載のボール発射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、野球やテニス、サッカーなどのボールを使った球技の練習において使用されるボール発射装置であって、従来のボール発射装置では不可能であった様々な回転軸をもってボールを発射できるボール発射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
野球でのバッティング練習や、テニスでのストローク練習などにおいて、野球ボールやテニスボールを自動で発射するボール発射装置が用いられる。野球の練習に使用されるボール発射装置は、ピッチングマシンやバッティングマシーンと呼ばれる。このようにピッチングマシンやバッティングマシーンと呼ばれるボール発射装置が、野球のバッティング練習やテニスのストローク練習などで、練習者にとって利用されている。
【０００３】
このようなボール発射装置の例として、先端にボールを載せたアームを回転させてボールを発射する装置（例えば、特許文献１参照）や、近接させた一対のローラの間にボールを通して、一対のローラの回転によりボールを発射する装置（例えば、特許文献２参照）が使用されている。
【０００４】
特許文献１に開示されるようなアームを回転させてボールを発射する態様のものを、本明細書では「アーム式発射装置」という。また、特許文献２に開示される一対のローラの回転によりボールを発射する態様のものを、本明細書では、「ローラ式発射装置」という。
【０００５】
ここで直球のボールは、ボールの発射方向（進行方向）に対して略垂直方向を回転軸として、進行する。言い換えれば、直球のボールは、進行方向に直交する回転軸まわりにバックスピンしながら、進行する。
【０００６】
また、カーブやシュートと呼ばれる一般的な変化球によるボールは、ボールの発射方向に対して略垂直にある回転軸を持って回転をしながら進行する。すなわち、一般的な変化球であっても直球であっても、ボールの発射方向に対して略垂直となる平面内にある方向の直線を、回転軸とするのみである。
【０００７】
一方で、近年の野球レベルの向上に伴って、フォークボール、ツーシーム、フォーシーム、縦スライダー、横スライダー、ナックルボールなど、ボール進行方向に様々な回転軸をもって大きな軌道変化を伴ったり、打者の手元で微妙で複雑な変化を生じさせたりする球種も増えている。これは、野球に限らず、サッカー、テニスや卓球などの様々な球技で同様である。このような大きな軌道変化を生じさせたり、微妙な変化を生じさせたりする球種は、ボールの発射方向に略垂直以外の平面内でのある方向の直線を回転軸とする。すなわち、場合によっては、ボールが、ボールの発射方向に沿った回転軸を持つこともある。言い換えれば、ボールの回転軸がボール進行方向や斜め方向を向いて進行する。
【０００８】
このような野球レベル、特に投手の投球レベルの向上に伴って、野球選手は、練習のために直球のみならず変化球の練習も行いたい要望を有している。これは、プロ野球選手だけでなく、ノンプロなどのアマチュア選手や、大学野球や高校野球の選手においても同様である。
【０００９】
このとき、上述のように単純なカーブやシュートだけでなく、大きな軌道変化や複雑な変化を伴う様々な球種に対する練習をしたいとの要望もある。特に、同じ球種であっても、投手毎に細かな違いがあり、この細かな違いに対応したバッティング練習を行いたいとの要望も、年々高まっている。
【００１０】
もちろん、これらはテニスや卓球などの他の球技であっても同様である。
【００１１】
ここで、特許文献１に代表されるアーム式発射装置は、アームの先端の受け部にボールを乗せて、アームの振り下ろしによってボールを発射する。すなわち、人間の投手が上からボールを投げるのと同じような動作で、ボールを発射する。このとき、アームの先端の受け部に乗せられたボールが、そのままアームの振り下ろしによって発射されるので、ボールには受け部との接触に基づく摩擦が付与されるのみである。この摩擦のみであると、ボールには縦回転の回転が付与されるだけである。
【００１２】
すなわち、ボールの回転軸は、ボールの発射方向に略垂直となり、いわゆる直球しか、アーム式発射装置は、発射できない。受け部を斜めにすると、回転軸の方向は変化するが、回転軸はやはりボールの発射方向の略垂直面内に留まる。加えて、アーム式発射装置のアーム先端の受け部を斜めなどにすると、ボールそのものが斜め方向に飛んでしまい、実用として使えない。
【００１３】
特許文献２に代表されるローラ式発射装置は、一対のローラの回転を両面から受けて加速されたボールが発射される。このため、アーム式発射装置と同様に、ローラ式発射装置も、ボールに対して縦回転しか付与できない。すなわち、回転軸は、ボールの発射方向の略垂直面内である。また、ローラ式発射装置の一対のローラの対向位置を僅かにずらしたり、一対のローラのそれぞれの回転速度を変えたりすることで、カーブやシュートの変化球を発射することはできる。
【００１４】
しかしながら、この場合も、カーブやシュートといった、ボールの発射方向の略垂直面内に留まる回転軸のボールしか発射できない。
【００１５】
また、アーム式発射装置およびローラ式発射装置のいずれも、人間の投手が投げる動作手順とは全く異なっている。このため、単にボールを発射するということは可能であっても、発射されて打者の手元に到達するボールの軌道は回転軸方向がボール進行方向を向いている、人間の投手が投げるボールとは、微妙に異なっている。
【００１６】
加えて、アーム式発射装置およびローラ式発射装置のいずれも、アームやローラなどの周囲において大きく動作する要素を備えているので、ボール発射装置を操作する作業者にとっての危険性がある。特に、アマチュア野球においてこれらのボール発射装置を使用する場合には、操作者もなれていないことが多く、怪我や事故が懸念される。
【００１７】
このようなアーム式発射装置およびローラ式発射装置の問題点（種々の変化球の球種を投げることができない、周囲での事故等の懸念）に対応して、発射筒と、発射筒内に設置されたボールに圧縮空気の圧力を付与してボールを発射する、空気付与式発射装置によるボール発射装置が提案されている（例えば、特許文献３）。
【００１８】
加えて、空気付与式発射装置によるボール発射装置において、発射されるボールに摩擦を付与することで、ボールに回転を与えて発射する技術も提案されている（例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平９−３８２６６号公報
【特許文献２】特開２０００−１０７３３９号公報
【特許文献３】特開平１１−３３１５７号公報
【特許文献４】実開平１−７７７８４号公報
【特許文献５】特開２００３−７０９５１号公報
【特許文献６】特表２００７−５２８７６４号公報
【特許文献７】特開平１１−０１９２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
特許文献３は、ボール発射機構の発射口に筒を連結し、この筒に設置されたボールに高圧空気を付与して、この高圧空気による圧力でボールを発射する技術を開示する。アーム式発射装置やローラ式発射装置と異なり、高圧空気によって、筒を通ってボールが発射されることで、周囲の危険性が少ないメリットがある。
【００２１】
しかしながら、高圧空気の圧力を受けたボールは、筒内部で加速されて発射されるだけであるので、ボールには回転が付与されない。ボールは、無回転もしくは非常な低回転で発射されてしまう。このため、特許文献３のボール発射装置で発射されたボールは、回転時とは抵抗力が異なってしまい、打者の手元に到達する際にナックルボールのように振動的変化をする状況である。
【００２２】
あるいは、これを防止するために、高圧空気の圧力を受けたボールが、筒内を移動する際に、筒の内壁に衝突することで、ボールに摩擦が付与されて回転を生じさせることもあるが、この場合には、ボールの発射方向がずれてしまう問題を生じさせる。
【００２３】
特許文献４は、高圧空気の圧力を受けて筒を移動するボールの面に、山型の凸部を接触させてボールに摩擦を付与するボール回転手段を備えるピッチングマシンを開示する。特許文献４は、筒を移動するボールの一部の面に、２つの凸部が接触することで、人間の投手が二本の指でボールに摩擦を付与することを、模擬的に再現している。この模擬的な再現により、特許文献４に開示されるピッチングマシンは、ボールに回転を付与することができる。
【００２４】
しかしながら、特許文献４に開示される凸部は、ボールの進行方向に抵抗する向きに回転を付与できるに過ぎない。すなわち、ボールは、進行方向に対して、縦回転しか生じさせることができない。仮に、凸部が筒を移動するボールの横面に接触する場合でも、進行方向に対して略垂直面内での回転軸を生じさせることしかできない。
【００２５】
このため、特許文献４に開示されるピッチングマシンは、単純なカーブやシュートを再現することしかできない。上述のように、人間の投手は、非常に様々な動作の組み合わせによって、ボールの進行方向に向いた回転軸や、ボールの進行方向に斜め方向に向いた回転軸などを生じさせることができる。このような複雑な回転軸によって、複雑な変化球を、人間の投手は投げることができる。
【００２６】
特許文献４に開示されるピッチングマシンは、このような複雑な回転軸を生じさせることができない問題を有している。このため、複雑な変化球を発射することは困難である。
【００２７】
特許文献５は、一端開口が圧力空気取入口となり、他端開口がボール発射口となる直線状の円筒管からなる発射管１３と、該発射管１３の内壁から突出したローラ２０を備え、圧力空気によりボールを開口側へ移動させ、発射管１３内で移動するボールの片側にローラ２０を接触することにより、ボールにスピンをかけ、ボールの形状を大きく変形させることなく、スピンのかかったボールを発射するボール発射機を開示する。
【００２８】
特許文献５も、ボールが移動する筒内部でボールの表面の一部に摩擦を与える。この摩擦によって、発射されるボールに回転を与えることができる。
【００２９】
しかしながら、特許文献５に開示されるボール発射機も、ボールに縦回転を付与できるだけである。すなわち、特許文献５は、特許文献４と同じ問題を有している。
【００３０】
特許文献６は、縫目のあるボール２６を、ボール投球装置１０から投球される前に回転させる構造１２及び方法に関する。本構造は野球のようなスポーツにおいて投球されるボールを模擬することができる。本構造は、少なくとも１組の対向するボール支持体２８Ａ、２８Ｂを備えており、このボール支持体は、ボールが本構造から発射される前に、まず装填されたボールを予め決定された配置に設置し、次に予め決定された量の回転をボールに与えるボール投球装置を開示する。
【００３１】
特許文献６は、ボールの発射についての機構を開示していないので、どのようにして発射するのかが不明であるが、ボールを４点で支持する支持部材を備えている。この支持部材によって、ボールに縦方向の回転を与えた上で、ボールを筒から発射する（図９など）。特許文献６は、特許文献４，５と異なり、ボールの筒内での移動中の摩擦付与による回転ではなく、ボールそのものを機械的に回転させてから発射する。
【００３２】
しかしながら、機械的に回転させて発射させるとしても、特許文献６に開示されるボール発射機も、ボールに縦回転を与えるに過ぎない。言い換えれば、ボールの進行方向に略垂直な平面内での回転軸での回転を与えるに過ぎない。このような回転軸だけでは、様々な球種、特に投手の特徴に応じた種々の球種であって、複雑な変化を有する変化球を実現することができない。
【００３３】
このように、特許文献６に開示される技術であっても、他の従来技術と同様に、複雑な回転軸を持つことによる、複雑な変化を有するボールを発射できない問題を有している。
【００３４】
特許文献７は、ローター１と、ローター２の間隔はボールを打出すことが可能な適度の間隔で、中心線６は一対のローターの中心の面方向且つ径方向に延びローター回転軸３とローター回転軸４に直角で、中心線６
を軸にローター１ 、ローター２ を回動し交差角度及びローターの相対回転速度を変え、ボールの回転中心線が飛球方向となる横回転とボールの回転中心線が横回転の直角方向となる縦回転との合成回転を加えて打出すことを特徴とするピッチングマシンを開示する。
【００３５】
しかしながら、特許文献７は、ローター式のピッチングマシンであるので、ボールの設置およびボールの回転動作などの準備に非常に手間が掛かる。また、回転をしていても、その後の発射動作がローター式であることで、進行方向に沿った平面内での回転軸を、発射後のボールに十分に実現させることも難しい問題も有している。
【００３６】
本発明は、ボールの進行方向に略垂直な平面内の回転軸だけでなく、ボールの進行方向に沿った平面内での回転軸をはじめとした複雑な回転軸を実現し、この複雑な回転軸により、複雑な変化を生じさせる種々の変化球を発射できる、ボール発射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３７】
上記課題に鑑み、本発明のボール発射装置は、ボールを設置する設置ユニットと、設置ユニットに設置されたボールに圧縮空気を付与する空気付与ユニットと、設置ユニットに接続され、圧縮空気を受けて射出されるボールを案内する発射筒と、を備え、設置ユニットは、所定位置に設置されたボールの発射方向に対して略垂直面に沿った外周を固定する固定具と、固定具を回転させる回転部材と、を有し、回転部材は、固定具を回転させることを介して、ボールを、発射方向に沿った回転軸で回転させ、空気付与ユニットは、回転部材がボールを回転させている状態で、圧縮空気を、ボールに付与する。
【発明の効果】
【００３８】
本発明のボール発射装置は、圧縮空気の圧力によって、発射筒内に設置されたボールを発射するので、ボール発射装置を構成する要素が、外部において可動することがない。このため、操作者が不慣れであっても事故等の危険性がない。
【００３９】
また、本発明のボール発射装置は、発射筒内で予め横方向の回転をボールに加えた上で圧縮空気の付与によって、ボールを発射できる。この結果、横回転（ボールの進行方向に沿った面内での回転軸での回転）でのボールを、ボール発射装置は発射できる。すなわち、ジャイロ回転のボールを発射できる。このように、従来技術では不可能であった横回転のボールを実現でき、人間の投手が投げる横回転を主体とした投球を再現できる。
【００４０】
また、回転手段で横回転されたボールが発射筒を移動する際に摩擦体と接触することで、ボール発射装置は、発射されるボールの回転軸をより複雑にすることができる。すなわち、ボールの進行方向に沿った面内で、様々な方向ベクトルを回転軸とするボールを発射することも、ボールの進行方向に斜め方向に交差する面内で、様々な方向ベクトルを回転軸とするボールを発射することもできる。
【００４１】
これらの結果、人間の投手であって、様々な投手が投げる種々の特性をも再現した投球ボールを再現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来技術のボール発射装置で発射されるボールの回転を示す模式図である。
【図２】複雑な軌道や変化を生じさせるボールの回転軸を説明する模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるボール発射装置の模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるボール発射装置でのボールの回転状態を示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１におけるボール発射装置の本体部の写真である。
【図６】本発明の実施の形態１におけるボール発射装置の模式図である。
【図７】本発明の実施の形態１における設置ユニットを分解した写真である。
【図８】本発明の実施の形態１における設置ユニットの斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態１における本体部の分解斜視図である。
【図１０】この組み立てられた本体部の内部透視斜視図である。
【図１１】図１０の外部を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態２におけるボール発射装置の発射筒の内部側面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における摩擦体の機能によって様々となる回転軸を示す模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態２におけるボール発射装置からのボール発射を上から見た模式図である。
【図１５】本発明の実施の形態２におけるボール発射装置からのボール発射を上から見た模式図である。
【図１６】高速度カメラ映像からの転写で、本発明により実際にツーシームボールが実現された状態を示す説明図である。
【図１７】高速度カメラ映像からの転写で、本発明により実際にフォーシームボールが実現された状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明の第１の発明に係るボール発射装置は、ボールを設置する設置ユニットと、設置ユニットに設置されたボールに圧縮空気を付与する空気付与ユニットと、設置ユニットに接続され、圧縮空気を受けて射出されるボールを案内する発射筒と、を備え、設置ユニットは、所定位置に設置されたボールの発射方向に対して略垂直面に沿った外周を固定する固定具と、固定具を回転させる回転部材と、を有し、回転部材は、固定具を回転させることを介して、ボールを、発射方向に沿った回転軸で回転させ、空気付与ユニットは、回転部材がボールを回転させている状態で、圧縮空気を、ボールに付与する。
【００４４】
この構成により、ボール発射装置は、発射方向に沿った回転軸で回転するボールを発射できる。この結果、人間の投手や選手が投げるような複雑で種々の特性を有するボールを発射できる。
【００４５】
本発明の第２の発明に係るボール発射装置では、第１の発明に加えて、発射筒は、設置ユニットから所定長さを有すると共に、その先端にボールを発射する発射口を有する。
【００４６】
この構成により、ボール発射装置は、発射筒で、十分な速度を生じさせてボールを発射できる。
【００４７】
本発明の第３の発明に係るボール発射装置では、第１又は第２の発明に加えて、発射筒から発射されるボールは、ボールの進行方向に略平行である平行平面もしくは略垂直以外で交差する交差平面上で形成される回転軸で、回転する。
【００４８】
この構成により、ボール発射装置は、従来技術では不可能であった、発射方向に沿った平面での回転軸で回転するボールを発射できる。このボールによって、最新の変化球などを模擬したボールを発射できる。
【００４９】
本発明の第４の発明に係るボール発射装置では、第１から第３のいずれかの発明に加えて、固定具は、発射方向に対して略垂直となる外周に沿ってボールを固定する、シールリングを有する。
【００５０】
この構成により、設置ユニットは、ボールを確実に所定位置に固定できる。
【００５１】
本発明の第５の発明に係るボール発射装置では、第１から第４のいずれかの発明に加えて、回転部材は、固定具と連結されると共に、発射方向に略垂直の外周に沿って設けられた羽根車を有する。
【００５２】
この構成により、回転部材は、外部からの圧力付与によって確実に回転できる。加えて、回転によって、固定具を回転できる。
【００５３】
本発明の第６の発明に係るボール発射装置では、第５の発明に加えて、羽根車は、複数の羽根を有し、羽根に外部から付与される付与圧力によって、羽根車は回転する。
【００５４】
この構成により、回転部材は、確実に回転する。
【００５５】
本発明の第７の発明に係るボール発射装置では、第６の発明に加えて、付与圧力は、空気圧力である。
【００５６】
この構成により、空気の付与によって羽根車が回転して、回転部材が固定具およびボールを回転させることができる。
【００５７】
本発明の第８の発明に係るボール発射装置では、第７の発明に加えて、空気圧力が羽根車に導入される空気導入路を更に備える。
【００５８】
この構成により、空気圧力が、羽根車に付与される。
【００５９】
本発明の第９の発明に係るボール発射装置では、第８の発明に加えて、空気導入路に導入された空気圧力が、排気される排気路を更に備える。
【００６０】
この構成により、羽根車においては空気付与と排気の循環が連続して、回転部材は、十分な回転速度で回転できる。
【００６１】
本発明の第１０の発明に係るボール発射装置では、第８又は第９の発明に加えて、回転部材は、羽根車を、設置ユニットに対して回転可能とするベアリングを更に備える。
【００６２】
この構成により、回転部材は自由回転できる。
【００６３】
本発明の第１１の発明に係るボール発射装置では、第５から第１１のいずれかの発明に加えて、回転部材は、固定具を回転させることで、ボールを発射方向に沿った回転軸で回転させる。
【００６４】
この構成により、ボール発射装置は、発射方向に略垂直な回転をするボールを発射できる。
【００６５】
本発明の第１２の発明に係るボール発射装置では、第１から第１１のいずれかの発明に加えて、発射筒は、その内側にボールの表面に摩擦を付与する摩擦体を更に備える。
【００６６】
この構成により、ボール発射装置は、回転部材によって生じた発射方向に沿った回転軸を、更に変化させた回転軸で、ボールを発射できる。
【００６７】
本発明の第１３の発明に係るボール発射装置では、第１から第１２のいずれかの発明に加えて、摩擦体は、発射筒の内壁からの突出量、発射筒の内壁での位置および発射筒の内壁に対する傾斜角度の少なくとも一つを可変である。
【００６８】
この構成により、摩擦体による接触圧力を変化させることができる。
【００６９】
本発明の第１４の発明に係るボール発射装置では、第１から第１３のいずれかの発明に加えて、空気付与ユニットは、設置ユニットに接続される管路を有し、管路は、設置ユニットを介して発射筒と内部で連通可能である。
【００７０】
この構成により、圧縮空気タンクは、圧縮空気を空気付与ユニットに供給できる。
【００７１】
本発明の第１５の発明に係るボール発射装置では、第１４の発明に加えて。空気付与ユニットに、圧縮空気を供給する圧縮空気タンクを更に備え、
【００７２】
圧縮空気タンクは、空気付与ユニットの管路を通じて、設置ユニットで回転しているボールに、圧縮空気を付与する。
【００７３】
この構成により、圧縮空気タンクは、圧縮空気を空気付与ユニットに供給できる。
【００７４】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
【００７５】
（参考説明）
まず、人間の投手がボールを投げる状態を模式化して説明しつつ、従来技術のボール発射装置のボールの回転等について説明する。
【００７６】
人間の投手がボールを投げる場合には、（動作１）投手が所定の握りでボールを握る（この握りによってボールの回転軸の基礎を決める）、（動作２）投手が腕を振り上げてから投げ下ろすことでボールに加速を付与する、（動作３）投手が、握っているボールを離してボールを投じると共に、離す瞬間に必要な回転や摩擦を付与する、との３つの動作に大きく分けることができる。もちろん、これは、変化球特に複雑な変化を生じさせる変化球の場合であって、直球の場合には、動作３がやや簡略化される。
【００７７】
人間の投手は、大きく３つの動作１〜動作３の組み合わせとそれぞれの動作のバリエーションによって、複雑な特性や変化を有する球種を投げ分ける。
【００７８】
従来技術のボール発射装置は、この動作１〜動作３のいずれかが省略されていたり、対応が不十分であったりしている。このため、人間の投手が投げるような複雑な特性や変化を有するボールを発射することができない。
【００７９】
もちろん、人間の腕や手およびこれに類する関節などの全ての動きを模擬できる人間型ロボットであれば、動作１〜動作３を正確に模擬できる。正確に模擬できれば、この人間型ロボットは、人間の投手が投げるのとほぼ同じ特性や変化を有するボールを投げることができる。しかしながら、野球やその他の球技の練習において、人間型ロボットを用いるのは高価であり、メンテナンスや操作の難しさなどの点で、現実的ではない。
【００８０】
また、従来技術のボール発射装置は、圧縮空気の圧力を用いるものであっても、図１に示されるように、ボールの進行方向に略垂直な平面内に沿った回転軸をもつことしかできない。図１は、従来技術のボール発射装置で発射されるボールの回転を示す模式図である。
【００８１】
ボール１００は、進行方向に沿って飛ぶ。このとき、ボールには、縦回転が付与される。図１の回転方向で示される矢印の通り、縦方向に回転している。ボール１００の進行方向に略垂直な垂直面内２００に沿った回転軸に基づいて、ボール１００は、回転しつつ飛ぶ。垂直面内２００は、ボールの進行方向に略垂直な仮想平面である。
【００８２】
この仮想平面に沿った矢印Ａ、矢印Ｂ、矢印Ｃが、ボール１００の回転軸の例である。いずれの矢印Ａ〜Ｃを回転軸とする場合でも、ボール１００の回転軸は、進行方向に対して略垂直である。このように、従来技術のボール発射装置は、進行方向に対して略垂直の回転軸でしか、ボール１００を回転させることができない。
【００８３】
進行方向に対して略垂直の回転軸での回転では、ボール１００は、直球もしくは射出時から到達時までの軌道が一定である変化球（一般的なカーブボールやシュートボール）のいずれかにしかなれない。近年の投手が投げるツーシーム、スプリットフィンガー、スプリット、高速スライダー、チェンジアップ、ナックルボールなどの複雑な軌道や変化を生じさせる変化球とはなれない。
【００８４】
このようなツーシーム、スプリットフィンガー、スプリット、高速スライダー、チェンジアップ、ナックルボールなどの複雑な軌道や変化を生じさせる変化球は、ボール１００が、ボール１００の進行方向に略平行もしくは垂直以外で交差する平面に沿った回転軸で回転することが必要である。
【００８５】
図２は、複雑な軌道や変化を生じさせるボールの回転軸を説明する模式図である。図２も、ボール１００は、進行方向に沿って飛ぶ。このとき、ボール１００は、回転方向の矢印に示されるように横回転している。すなわち、進行方向に沿った平面２０１内に沿った矢印Ｄ、Ｅ、Ｆ，Ｇなどで表される平面２０１に沿った回転軸をもって回転している。図１とは異なり、進行方向に沿った平面２０１内に描かれるベクトルである回転軸により、ボール１００は、回転する。
【００８６】
ボール１００が、このように進行方向に沿った回転軸で回転する（横回転、すなわち、進行方向に対して交差する（略垂直であることもある）ように回転する）ことで、単純なカーブやシュートだけでなく、複雑な特性や変化を有する軌道を描くことができる。この横回転や斜め回転が空気抵抗と相まって、ボールが射出されてから到達するまでの間に、一定軌道だけではない、到達点近くで急激に変化する軌道を描くようになる。まさしく、人間の投手が投げるツーシーム、スプリットフィンガー、スプリット、高速スライダー、チェンジアップ、ナックルボールなどの変化球と同様の軌道を描くようになる。
【００８７】
このように、人間の投手が投げる複雑な特性や変化を有するボールを再現するには、進行方向に沿った平面内もしくは略垂直ではない進行方向に沿った平面内に形成される回転軸で、ボールを回転させることが必要条件である。
【００８８】
ここで、上述の動作１〜動作３に着目して、発明者は本発明の骨格を次のように着想するに至った。
【００８９】
（骨格１）上述の人間の投手の動作１に対応するように、進行方向に沿った平面内に形成される回転軸での回転を、最初に生じさせる。すなわち、進行方向に対して横回転する動作を、ボールに最初に生じさせる。
【００９０】
（骨格２）人間の投手の動作２に対応するように、動作１で横回転が生じている状態で、実際にボールを投げる（発射する）力を、ボールに付与する。
【００９１】
（骨格３）必要に応じて、ボールの発射過程で、ボールに摩擦を付与して、横回転の回転平面を、ボールの進行方向に交差する平面に変化させる。
【００９２】
このような骨格１〜骨格３を備えることで、ボール発射装置が、人間の投手が投げるような複雑な特性と変化を有する変化球を自在に発射できるようになる。
【００９３】
本発明は、この骨格１〜骨格３を実現して、人間の投手が投げるような複雑な特性と変化を有する変化球を自在に発射できるボール発射装置を実現する。
【００９４】
（全体概要）
図３は、本発明の実施の形態１におけるボール発射装置の模式図である。ボール発射装置１は、野球ボール、テニスボール、ゴルフボール、バレーボール、ハンドボールなど、様々なボールを発射できる。いずれのボールであっても、既述した骨格１〜骨格３に基づく機能を発揮して、人間が投げるのと同様の複雑な特性と変化を有する変化球を自在に発射できる。なお、実施の形態においては、野球ボールを発射することを前提に説明する。
【００９５】
ボール発射装置１は、設置ユニット２、空気付与ユニット３、発射筒５を備える。更に、空気付与ユニット３に圧縮空気を供給する圧縮空気タンク４、発射筒５などを支える支柱２１、および台座２０を備える。
【００９６】
設置ユニット２は、ボール１０を発射のために所定位置に設置する。ボール発射装置１は、圧縮空気タンク４から供給されて空気付与ユニット３を介して付与される圧縮空気の圧力で、設置ユニット２に設置されているボール１０を発射する。設置ユニット２がボール１０を設置する所定位置は、ボール１０にこの圧縮空気が付与されるのに適した位置である。
【００９７】
空気付与ユニット３は、圧縮空気タンク４と接続される管路４１を通じて、圧縮空気を供給される。ここで、空気付与ユニット３は、筒状の部材である。筒状の部材であることで、設置ユニット２で圧縮空気を受けて発射を開始するボール１０が通る発射筒５との対応性がよくなる。このため、圧縮空気は、ボール１０の背面であってなるべくその中央付近に合わせて付与されることが適当である。
【００９８】
この点からも、設置ユニット２がボール１０を設置する所定位置は、筒状の部材である空気付与ユニット３および筒状の部材である発射筒５とに対応して、圧縮空気の通り道が形成されることが適当である。このため、設置ユニット２は、この圧縮空気の通り道の略中央にボール１０の略中央を合わせる所定位置に、ボール１０を設置する。
【００９９】
設置ユニット２は、内部にボール１０を設置するために、内部空間を有している。また、設置ユニット２が設置したボール１０には、空気付与ユニット３から圧縮空気が付与される。圧縮空気の付与を受けて所定位置から発射を開始するボール１０は、発射筒５を移動して発射口５１から発射される。このため、設置ユニット２の内部空間は、少なくともボール１０の発射動作の場合には、空気付与ユニット３の内部空間と、発射筒５の内部空間と連通していることが好ましい。
【０１００】
このように、ボール発射装置１の主たる要素である、設置ユニット２、空気付与ユニット３、発射筒５は、連続して接続されており、その内部空間も、ボール１０の発射に合わせて連通している。
【０１０１】
空気付与ユニット３は、管路４１により圧縮空気タンク４と接続されている。もちろん、管路４１ではなく、圧縮空気タンク４と直接的に空気付与ユニット３と接続されていてもよい。圧縮空気タンク４は、コンプレッサーなど種々の要素によって構成される。ボール発射装置１は、操作部を有しており、人的な手動操作あるいは遠隔的な自動操作によって、圧縮空気タンク４から圧縮空気を射出できる。
【０１０２】
圧縮空気タンク４から射出される圧縮空気は、空気付与ユニット３に供給される。空気付与ユニット３は筒状の内部空間を有する部材であり、供給された圧縮空気を、この内部空間を介して、設置ユニット２で設置されているボール１０に付与する。
【０１０３】
圧縮空気の付与を受けたボール１０は、設置ユニット２で設置されている所定位置から移動を開始する。このとき、圧縮空気の高い圧力によって、ボール１０は高い初速で設置ユニット２から発射筒５に移動する。この初速に基づいて、更にボール１０は、発射筒５を移動する。
【０１０４】
発射筒５は、初速を受けたボール１０を案内しつつ移動させ、移動の過程でボール１０の速度を増加させる。発射筒５は、その先端に開口した発射口５１を有している。発射筒５は、その内部を移動させたボール１０を、発射口５１から発射する。図３では、ボール１０が、設置ユニット２から発射筒５を移動して、最後に発射口５１から発射される状態が示されている。それぞれ、矢印の方向にボール１０が移動している。
【０１０５】
ここで、設置ユニット２は、所定位置に設置されたボール１０の発射方向に対して略垂直面に沿った外周を固定する固定具６を備えている。固定具６は、ボールの外周に沿ったシールリングなどで構成され、固定具６は、ボール１０を設置ユニット２における所定位置において固定する。固定具６がボール１０を固定することで、ボール１０に空気付与ユニット２から圧縮空気が付与される位置に、ボール１０を、正確に固定できる。
【０１０６】
また、設置ユニット２は、固定具６を回転させる回転部材７を更に備える。回転部材７は、固定具６を回転させる。このため、固定具６は、ボール１０を固定すると共に回転可能な部材である。例えば、固定具６がシールリングであれば、シールリングがボール１０の外周に装着されると共に、シールリングは設置ユニット２の部材に固定されずに回転できる。
【０１０７】
回転部材７が、固定具６を回転させることで、固定具６で固定されているボール１０も回転する。このとき、固定具６は、ボール１０の発射方向に対して略垂直面に沿って、ボール１０を固定する。このため、回転部材７が、固定具６を回転させると、固定具６の回転が、ボール１０を回転させる。
【０１０８】
図４は、本発明の実施の形態１におけるボール発射装置でのボールの回転状態を示す説明図である。固定具６は、ボール１０の発射方向に対して略垂直面に沿ってボール１０を固定している。このため、回転部材７が固定具６を回転させると、ボール１０は、発射方向に対して略垂直方向に回転する。言い換えれば、ボール１０は、発射方向に沿った回転軸で回転する。図４では、矢印Ａは、回転部材７から固定具６を介して回転するボール１０の回転方向を示している。発射方向を示す矢印は、矢印Ａで示される回転方向の回転軸を示しているのと同義である。
【０１０９】
このように、設置ユニット２に設置されている状態で、ボール１０は、発射方向に沿った回転軸で（言い換えれば、発射方向に対して略垂直方向に）回転している。この回転をしている状態で、空気付与ユニット３は、圧縮空気を、ボール１０に付与する。この圧縮空気を受けて、ボール１０は、発射筒５での移動を開始する。
【０１１０】
この移動においては、ボール１０は、発射方向に沿った回転軸で回転したままである。この結果、この回転軸で回転した状態で、ボール１０は、発射筒５の発射口５１から外部に発射される。この発射により、図２のように、発射方向に沿った回転軸で回転するボール１０を、ボール発射装置１は、発射できる。このような回転状態でボール１０が発射されることで、ボール発射装置１は、人間の投手が投げるような変化球を、発射できる。
【０１１１】
（発射の処理手順）
上述の通り、実施の形態１におけるボール発射装置１は、設置ユニット２にボール１０を設置する。次いで、設置ユニット２に設置されたボール１０が、固定具６で、固定される。この固定においては、ボール１０の発射方向に対して略垂直の外周が固定される。回転部材７は、固定具６を回転させることで、固定具６が固定しているボール１０を、発射方向に沿った回転軸で回転させる。この回転している状態で、空気付与ユニット３が、圧縮空気をボール１０に付与する。圧縮空気の圧力は非常に高いので、ボール１０は、回転状態を維持したまま固定具６から外れて、発射筒５内部を移動する。移動後に、発射口５１から、ボール１０は、発射される。
【０１１２】
また、後述するように、発射筒５の内部に移動するボール１０の表面に接触する摩擦体を備えることで、ボールの回転軸が発射方向に沿った状態でありながら、発射方向に交差する方向に沿った回転軸で回転することもできる。すなわち、図２に示されるような状態である。
【０１１３】
すなわち、発射筒５から発射されるボール１０は、ボール１０の発射方向に略平行である並行平面もしくは略垂直以外で交差する交差平面上で形成される回転軸で、回転する。このため、図１に示されるように、ボール１０の発射方向に略垂直な回転軸での回転のみでの回転とは異なるボール１０を発射できる。
【０１１４】
このような処理手順で、ボール発射装置１は、発射方向に沿った回転軸で回転するボール１０を、発射できる。従来技術では不可能であった発射方向に沿った回転軸で回転するボール１０を発射できることで、ボール発射装置１は、人間の投手が投げるのと同じような変化球を発射できる。
【０１１５】
次に、各部の詳細について説明する。
【０１１６】
（発射筒）
発射筒５は、設置ユニット２および空気付与ユニット３と共に、ボール発射装置１のボール１０の発射経路の本体部を形成する。
【０１１７】
図５は、本発明の実施の形態１におけるボール発射装置の本体部の写真である。図５の写真は、図３で説明されたボール発射装置１のボール発射経路の本体部を示している。発射筒５は、設置ユニット２を介在として、空気付与ユニット３と接続される。
【０１１８】
図５からも明らかな通り、発射筒５は、内部にボール１０が移動できる空間を有し、さらに先端に発射口５１を有する筒状の部材である。発射口５１と逆側の端部は、設置ユニット２に接続されている。
【０１１９】
設置ユニット２で圧縮空気を受けたボール１０は、発射筒５内部を移動し、最終的に発射口５１から外部に発射される。このとき、設置ユニット２における回転部材７による回転によって、ボール１０は、発射口５１から、ボール１０の発射方向に沿った回転軸で回転しながら発射される。
【０１２０】
ここで、発射筒５は、圧縮空気を受けたボール１０が内部で発射方向を変化させないように、ボール１０の外形に合わせた内径を有していることが好ましい。また、発射筒５は、圧縮空気を受けて移動するボール１０の速度を十分なレベルにして発射口５１から発射できるように、発射筒５は、所定長さを有していることが好ましい。
【０１２１】
（空気付与ユニット）
空気付与ユニット３は、圧縮空気タンク４に管路４１で接続されている。この管路４１による接続により、圧縮空気タンク４からの圧縮空気の供給を受ける。供給された圧縮空気を、空気付与ユニット３は、設置ユニット２に設置されているボール１０に付与する。
【０１２２】
実際の手順としては、空気付与ユニット３は、発射動作の操作によって、圧縮空気タンク４に指示信号を出力する。指示信号を受けた圧縮空気タンク４は、所定量の圧縮空気を出力し、空気付与ユニット３へ供給する。空気付与ユニット３は、供給された空気を、ボール１０に押し当てて、ボール１０を発射させる。
【０１２３】
このとき、上述のように、空気付与ユニット３は、固定具６で固定された上で、回転部材７によって回転させられているボール１０に圧縮空気を付与する。
【０１２４】
空気付与ユニット３も、発射筒５と同じように内部空間を有する筒状の部材である。このような部材であることで、圧縮空気タンク４からの圧縮空気を、確実に設置ユニット２において固定具６で固定されているボール１０に付与できる。
【０１２５】
なお、空気付与ユニット３は、ボール１０の裏面側（圧縮空気タンク４側）に、シャッターを有していることも好適である。このシャッターは、空気付与ユニット３による空気の付与が行われない間は閉じており、ボール１０の設置ユニット２での設置を容易化する。空気付与ユニット３が、圧縮空気を付与する際に、シャッターが開くことで、ボール１０に圧縮空気が付与される。シャッターの開閉により、圧縮空気が付与される際だけに、ボール１０の後方が連通する。この結果、ボール１０の設置ユニット２での固定や設置位置の決定などが、容易となる。
【０１２６】
（設置ユニット）
設置ユニット２は、ボール１０を所定位置に設置する。このため、図５に示されるように、設置ユニット２は、発射筒５と空気付与ユニット３との間に介在する。
【０１２７】
また、設置ユニット２にボール１０を供給する供給部材２２が、更に備わることも好適である。供給部材２２は、ボール１０を次々と供給するパイプのような部材である。この供給部材２２にボール１０が投入されると、一つずつのボール１０が、設置ユニット２内部に送り込まれる。この結果、設置ユニット２には、連続的にボール１０が供給される。ボール１０が、発射されて、設置ユニット２が空になると、供給部材２２から次のボール１０が供給されるからである。
【０１２８】
図６は、本発明の実施の形態１におけるボール発射装置の模式図である。図６では、供給部材２２が備えられている。
【０１２９】
（固定具）
固定具６は、発射方向に対して略垂直となる外周に沿ってボール１０を固定する。この状態は、図３などに示されるとおりである。図７は、本発明の実施の形態１における設置ユニットを分解した写真である。
【０１３０】
設置ユニット２は、その内部にボール１０の外周に沿った固定具６を備えている。図７の写真から明らかな通り、固定具６は、ボール１０の外周に合わせて円形を有している。また、ボール１０の発射方向に略垂直な外周にあてがわれるようになっている。
【０１３１】
例えば、固定具６は、ボール１０の外周を固定するシールリングであってもよい。あるいは、樹脂で形成される円形のリング部材でも良い。図７の写真では、樹脂で形成された円形のリング部材が示されている。円形のリング部材は、ボール１０の発射方向に対して略垂直となるボール１０の外周にあてがわれる形状および大きさを有している。
【０１３２】
この固定具６の内側にボール１０が嵌ることで、固定具６は、ボール１０を固定する。このため、固定具６は、例えば上下に半分に分かれて嵌合可能であり、その内径を変化させることができることも好適である。ボール発射装置１が発射するボール１０の大きさや種類の変化に対応できるからである。
【０１３３】
このように、固定具６は、設置ユニット２の所定位置において、ボール１０の外周を固定する。この固定具６による固定は、ボール１０の所定位置での固定と、回転部材７による回転をボール１０に伝達する役割との２つの役割を実現できる。
【０１３４】
なお、固定具６は、回転部材７によって回転させられることで、固定しているボール１０を回転させる。このボール１０が回転している状態で、圧縮空気が付与されることで、ボール１０は、固定具６から外れて発射される。固定具６は、ボール１０が回転される程度には固定しているが、十分な圧力の圧縮空気の付与によって、ボール１０は、固定具６を外れて発射される。
【０１３５】
（回転部材）
回転部材７は、固定具６を回転させることでボール１０を回転させる。ここで、固定具６が、ボール１０の発射方向に略垂直な外周を固定しているので、回転部材７は、ボール１０を発射方向に略垂直な回転方向に回転させることができる。
【０１３６】
図８は、本発明の実施の形態１における設置ユニットの斜視図である。図８は、設置ユニット２の内部が可視状態で表されている。図８は、図７の写真と対になるものである。
【０１３７】
回転部材７は、固定具６と連結されている。連結されることで、回転部材７が固定具を回転させることができる。
【０１３８】
また、回転部材７は、ボール１０の発射方向に略垂直の外周に沿って設けられた羽根車７１を有する。この羽根車７１が、外部からの圧力を受けて回転する動力を生じさせる。この動力に基づいて、羽根車７１が回転する。羽根車７１は、回転部材７に設けられているので、羽根車７１の回転は、そのまま回転部材７の回転となる。回転部材７は、固定具６と連結されているので、回転部材７の回転は、固定具６の回転を生じさせる。
【０１３９】
羽根車７１は、複数の羽７２を備えている。言い換えれば、羽根車７１は、複数の羽７２の集合体である。この複数の羽根７２に外部から付与圧力が付与される。この付与圧力の付与によって、羽車７１は回転する。このとき、複数の羽根７２の少なくとも一部に、外部からの付与圧力が付与されればよい。
【０１４０】
ここで、付与圧力は、空気圧力であってもよい。回転部材７は、空気圧力が羽根車７１（羽根７２）に導入される空気導入路７５と、空気導入路７５に導入された空気圧力が排気される排気路７６を備える。
【０１４１】
空気導入路７５の外部から、内部の羽根車７１に空気圧力が導入されると、羽根７２の少なくとも一部にこの空気圧力が付与される。この空気圧力の付与によって、羽根７２が回転し始めて、羽根車７１が回転する。羽根車７１は、ボール１０に圧縮空気が付与されて発射されるまでは、回転している必要がある。このため、ボール発射までは、空気導入路７５から羽根７２に空気圧力が付与され続けることが必要である。
【０１４２】
空気導入路７５から空気圧力が供給され続けることに合わせて、内部に導入された空気は、排気路７６から外部に排出される。排気されなければ、内部に空気が滞留して、羽根７２への空気圧力の付与が継続されなくなるからである。
【０１４３】
このように、羽根７２（羽根車７１）には、ボール１０が発射されるまで連続的に空気導入路７５から空気圧力が付与される。この連続的な空気圧力を受けて、羽根車７１が回転し、回転部材７は、連結する固定具６を回転させる。もちろん、この結果、固定具６が固定しているボール１０を回転させる。なお、羽根車７１は、ボール１０の発射方向の略垂直方向の外周に沿っているので、空気導入路７５および排気路７６は、ボール１０の発射方向の略垂直方向の外周に設けられることが適当である。
【０１４４】
ここで、空気導入路７５は、圧縮空気タンク４と接続されていることも好適である。圧縮空気タンク４は、圧縮空気を収容しており、圧縮空気を瞬間的に空気付与ユニット３に供給する。しかしながら、圧縮空気タンク４は、空気を収容しているので、収容している空気を空気導入路７５に供給することも可能である。このとき、ボール１０に付与する圧縮空気の圧力よりも低い圧力で、空気導入路７５に、圧縮空気タンク４は空気を供給できる。
【０１４５】
このように、空気導入路７５から供給されて羽根車７１を回転させる空気圧力は、圧縮空気タンク４から供給されることも好適である。圧縮空気タンク４から供給されることで、ボール１０を発射させる動力である圧縮空気を収容する圧縮空気タンク４が、様々な用途に兼用できる。
【０１４６】
また、回転部材７は、羽根車７１の回転を実現するベアリング７３を更に備えることも好適である。ベアリング７３は、図７に示されるように、ボールベアリングあるいはエアーベアリングであることも好適である。ボールベアリングあるいはエアーベアリングであることで、羽根車７１が、自由回転できるようになる。
【０１４７】
このような自由回転により、回転部材７は固定具６を回転させて、ボール１０を発射方向に沿った回転軸で回転させることができる。結果として、発射口５１から発射されるボール１０は、図４に示される矢印Ａのような回転をしながら、ボール発射装置１は、ボール１０を発射できる。
【０１４８】
図９は、本発明の実施の形態１における本体部の分解斜視図である。図９に示されるように、発射筒５、設置ユニット２内部の回転部材７および固定具６、空気付与ユニット３のそれぞれが接続されると、本体部が形成される。ここで、供給装置２１に接続されるボール１０の供給口２２が設けられている。この供給口２２から、ボール１０が、設置ユニット２内部の所定位置に投入される。
【０１４９】
図９より明らかな通り、設置ユニット２内部には、回転部材７と固定具６とが備えられる。回転部材７は、複数の羽根７２とこの複数の羽根７２を備える羽根車７１を有している。この羽根車７１と連結して固定具６が設けられる。
【０１５０】
図９の分解斜視図で示される各要素が組み立てられると、本体部が形成される。図１０は、この組み立てられた本体部の内部透視斜視図である。図１０のように本体部が組み立てられると、ボール発射装置１の中心的な要素が構成できる。図１１は、図１０の外部を示す斜視図である。
【０１５１】
本体部は、図１１に示されるような外形を有して、ボール発射装置１の主たる要素をなす。なお、図３に示されるように、ボール発射装置１は、この本体部に台座や圧縮空気タンク４などを更に装着して、最終的な完成状態となる。
【０１５２】
以上のように、実施の形態１におけるボール発射装置１は、発射方向に沿った回転軸で回転するボール１０を発射できる。この結果、ボール発射装置１は、人間の投手が投げるような複雑かつ特性のある変化球を発射できる。
【０１５３】
（実施の形態２）
【０１５４】
次に実施の形態２について説明する。実施の形態２では、摩擦体を備えることで、回転軸をさらに複雑にすることができるボール発射装置を説明する。
【０１５５】
図１２は、本発明の実施の形態２におけるボール発射装置の発射筒の内部側面図である。発射筒５は、その内側に、ボール１０の表面に摩擦を付与する（接触により）摩擦体３０を更に備えることも好適である。摩擦体３０は、設置ユニット２の所定位置から発射筒５内部を移動してきたボール１０の表面に接触する。この接触によって、摩擦体３０は、ボール１０に摩擦を付与できる。
【０１５６】
この摩擦の付与によって、ボール１０は、その回転軸を変化させることができる。実施の形態１で説明した通り、回転部材７と固定具６によって、ボール１０は、発射方向に沿った回転軸を有している。より詳細には、発射方向に略平行な回転軸を有している。このまま発射口５１からボール１０が発射される場合には、発射方向に略平行な回転軸で回転しながら、ボール発射装置１は、ボール１０を発射口５１から発射する。これは、図４の矢印Ａである。
【０１５７】
一方、図１２にように摩擦体３０で摩擦を受けたボール１０は、その回転軸が変化する。例えば、図１２のように、摩擦体３０が、ボール１０の上側表面に摩擦を与える場合には、ボール１０には発射方向に略平行な回転軸に対して、発射方向に逆らう回転方向の圧力を受けることになる。この結果、回転軸は発射方向に沿ってはいるものの、略平行からやや角度を生じた回転軸となる。
【０１５８】
図１２では、矢印Ｂで示されるような回転軸に変化する。
【０１５９】
また、摩擦体３０は、発射筒５内部での取り付け位置を変化可能である。このため、摩擦体３０は、ボール１０の様々な位置において摩擦を付与することができる。この結果、回転軸は更にさまざまになる。
【０１６０】
摩擦体３０によって、図１３に示されるように、ボール１０は、発射方向に沿った平面内ではあるが、発射方向と略平行以外の角度を持った回転軸で回転できるボール１０が発射できる。すなわち、人間の投手が投げるような複雑で様々な特性を有する変化球を、ボール発射装置１は、発射できる。既述した骨格１〜骨格３を兼ね備えた機能を実現できる。図１３は、本発明の実施の形態２における摩擦体の機能によって様々となる回転軸を示す模式図である。
【０１６１】
ここで、摩擦体３０は、取り付け部３１によって発射筒５の内側に取り付けられる。取り付け部３１は、摩擦体３０の発射筒５内部での取り付け位置を、変更できる。更には、取り付け部３１は、摩擦体３０の、発射筒５内部での傾斜角度を変更できる。あるいは、取り付け部３１は、摩擦体３０の発射筒５内部での、内側への突出量を変化できる。
【０１６２】
これらの変化によって、摩擦体３０は、ボール１０との接触圧力の度合い、接触する部分、接触角度を、変化させることができる。これらの変化によって、摩擦体３０は、ボール１０に様々な接触圧力を与えることができる。この様々な接触圧力により、回転部材７によって、ボール１０の発射方向に略平行な回転軸が、様々に変化させられる。この結果、ボール１０の発射方向に沿った平面内でありながら、異なる角度を持った回転軸でのボール１０を発射できる。
【０１６３】
（横側に摩擦体が接触）
図１４は、本発明の実施の形態２におけるボール発射装置からのボール発射を上から見た模式図である。図１４は、発射筒５を上から見ている状態を示している。圧縮空気を受けたボール１０が、発射筒５を移動して発射口５１から発射される状態が、図１４に示されている。
【０１６４】
ボール１０は、所定位置において回転部材７によって回転されている状態で、圧縮空気によって移動を開始する。このため、所定位置においては、ボール１０の発射方向（直進方向、移動方向）に略平行な回転軸Ｍで回転している。回転軸Ｍで回転しているので、発射方向に対して略垂直方向に回転している。
【０１６５】
ボール１０は、発射筒５を進んだ上で摩擦体３０にその横面を接触させる。図１４では、ボール１０の進行方向での右側に摩擦体３０が接触している。この接触によって、ボール１０の回転軸は変化する。発射後のボール１０は、発射方向に沿っているが略平行ではなく交差した状態での回転軸Ｎで回転している。このような回転軸Ｎで回転しながら、ボール発射装置１からボール１０が発射される。
【０１６６】
（上側に摩擦体が接触）
図１５は、本発明の実施の形態２におけるボール発射装置からのボール発射を上から見た模式図である。図１５では、摩擦体３０は、発射筒５の上側に設置されている。このため、ボール１０の上面が、摩擦体３０に接触する。
【０１６７】
ボール１０は、図１４の場合と同じく、所定位置では、回転軸Ｍで回転している。この回転状態のボール１０の上面に摩擦が付与されることで、回転軸が変わる。発射筒５から発射される際には、ボール１０は、回転軸Ｏで回転している。
【０１６８】
もちろん、これら以外の場合でも、ボール発射装置１は、ボール１０の回転軸を様々にできる。特に、ボール１０の発射方向に沿った平面内で異なる角度を有した回転軸で、ボール１０が発射される。このような発射方向に沿った平面内での回転軸を有することは、従来技術でのボール発射装置では不可能であった。実施の形態１，２のボール発射装置１は、設置ユニット２において発射方向に略平行な回転軸で回転している状態で、圧縮空気で発射することで、発射方向に沿った平面内の回転軸を実現できる。
【０１６９】
図１４、図１５は、一例であり、他のパターンで摩擦体３０を利用した回転軸の実現がされてもよい。また、既述した通り、摩擦体３０の突出量や傾斜角度が異なることで、回転軸の変化がさらに細かくできる。このように、回転部材７による発射方向に沿った回転軸の形成と、摩擦体３０による回転軸の様々な変化の追加により、ボール発射装置１は、様々な特性や複雑な回転軸で、ボール１０を発射できる。
【０１７０】
（実際の発射状態の説明）
発明者は、実施の形態１〜２で説明されたボール発射装置を試作して、実際に野球ボールを発射して、ツーシームボールおよびフォーシームボールを発射する実験を行った。図１６は、高速度カメラ映像からの転写で、本発明により実際にツーシームボールが実現された状態を示す説明図である。図１７は、高速度カメラ映像からの転写で、本発明により実際にフォーシームボールが実現された状態を示す説明図である。
【０１７１】
図１６および図１７のそれぞれは、実際に発射された野球ボールを動画撮影した上で、動画中のいくつかの時刻をサンプルして得られた静止画像を、連続的に並べている。この連続的に並べた野球ボールのそれぞれの画像から、発射されたボールの挙動が分かるようになっている。
【０１７２】
図１６からわかる通り、ボール発射装置から発射された野球ボールの回転状態は、いわゆるツーシームボールと同様の軌跡を描いている。従来技術のピッチングマシンでは、このような複雑な挙動を示すボールを発射することはできなかった。実施の形態１、２で説明したボール発射装置であれば、このように人間の投手が投げる最新の変化球であっても再現できる。
【０１７３】
同様に、図１７からわかる通り、ボール発射装置から発射された野球ボールの回転状態は、いわゆるフォーシームボールと同様の軌跡を描いている。フォーシームボールの軌跡を描くことで、当然にボール発射装置は、人間の投手が投げるのと同じような複雑な変化球を投げることができる。
【０１７４】
以上のように、実験結果からも、実施の形態１，２で説明されたボール発射装置が、人間の投手が投げるような複雑な変化球を発射できることが証明された。
【０１７５】
以上、実施の形態１〜２で説明されたボール発射装置は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【符号の説明】
【０１７６】
１    ボール発射装置
２    設置ユニット
３    空気付与ユニット
４    圧縮空気タンク
４１    管路
５    発射筒
５１    発射口
６    固定具
７    回転部材
３０    摩擦体
３１    取り付け部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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