以下に、本発明に係るピッチングマシン� ��制御方法について図面を参照しながら具体� ��に説明する。

 図1及び図2に示すように、ピッチングマ� �ン1は、可動台車2の上部に基台3を水平回動� �能に取付け、基台3の前端部と後端部とに伸� ��自在の支柱4,5を取付け、前後の支柱4,5の間� ��円柱状の支持体6を取付け、この支持体6の� �央にマシン本体7を上下回動可能に取付けて� ��る。

 マシン本体7は、上下一対のローター8,9を 野球のボール10のサイズ分だけ間隔を開けて� ��置しており、上側のローター8には、上側ロ ーター駆動機構11を連動連結し、一方、下側� ��ローター9には、下側ローター駆動機構12を� ��動連結し、さらに、下側ローター駆動機構1 2の上部に上側ローター駆動機構11を回動機構 13を介して取付けている。なお、マシン本体7 は、支持体6に下側ローター駆動機構12を上下 回動可能に取付けている。

 ここで、上側ローター駆動機構11と下側� �ーター駆動機構12と回動機構13は、図3に模式 的に示すように、それぞれ制御装置14に接続� ��ている。

 そして、上側ローター駆動機構11は、回� �モーター15の駆動軸16に上側のローター8を取 付けており、回動モーター15によって予め設� ��した回転速度で上側のローター8を回転させ るようにしている。

 また、下側ローター駆動機構12は、回動� �ーター17の駆動軸18に下側のローター9を取付 けており、回動モーター17によって予め設定� ��た回転速度で下側のローター9を回転させる ようにしている。

 さらに、回動機構13は、下側ローター駆� �機構12に対して上側ローター駆動機構11を回� ��移動させることによって一対のローター8,9� ��平面視での交差角度を変更することができ� ��ようにしている。このときに、回動機構13� �、一対のローター8,9のそれぞれの駆動軸16,18 に直交し、かつ、各ローター8,9の径方向及び 面方向の中心を通る中心線CLを回転中心とし� ��、下側のローター9に対して上側のローター 8を左右に回転するようにしており、これに� �り、常に上下のローター8,9の間の中央部分� �ら野球のボール10を投げ出すようにしている 。

 このように構成されたピッチングマシン1 では図4に立体視を模式的に示すように、上� �のローター8とボール10との接点をP、下側の� ��ーター9とボール10との接点をP'(点Pの真裏)� �上側のローター8の回転による速度ベクトルP U、下側の回転による速度ベクトルP'D、一対� �ローター8,9の相対的は交差角度を角度Aとす� ��と、ボール10の点Pでは、上側のローター8よ って点Uの方向で線PUの速さの運動がボール10� ��伝達し、下側のローター9によって点Dの方� �で線P'Dの速さの運動がボール10に伝達する。

 まず、上側のローター8と下側のローター 9によるボール10の運動を考えるため、ボール 10の点Pでの上側のローター8による速度PUの先 端Uと下側のローター9による速度P'Dの先端Dと を結び二等分点Sを求める。次に点Sと球の中� ��Oとを結ぶ。

 次に、点Uと点Dから線分SOに平行で線分SO� ��等しい長さの平行線を引き、それらの端点� ��RとQとする。またP点とP'点から線分OSに平行 で線分OSに等しい長さの平行線を引きそれら� ��端点をS'とS"とする。2つの相似な平行四辺� �P'QDS"と平行四辺形RPS'Uができる。

 上側のローター8による速度PUはボール10� �飛球速度成分PS'と球の回転に寄与する速度� �分PRに分解される。

 また、下側のローターによる速度P'Dはボ� ��ル10の飛球速度成分P'S"と球の回転に寄与す� ��速度成分P'Qに分解される。

 したがってボール10の飛球方向は点Oから� ��Sの方向となり、ボール10の速度はOSとなる� �

 なお、ボール10の飛球方向OS方向(P'S"方向) と回転方向(S"Dの方向)との交差角度をボール1 0の飛球角αとする。

 ボール10は、上下のローター8,9との表面� �擦によりローター8,9の表面速度PUとP'Dのうち 回転に寄与する速度成分PRと大きさは等しく� ��きが反対の速度成分P'Qによってボール10が� �転しながらOS方向に投げ出されるものとして 以下の説明をする。

 まず、ピッチングマシン1の設定から投げ 出されるボール10の球質を求める場合につい� ��説明する。ここで、図5は図4を上から平面� �したものである。上側のローター8の回転速� ��をベクトルPU、下側のローター9の回転速度� ��ベクトルP'D、一対のローター8,9の相対的な� ��差角度を角度Aとし、線PUの長さをb,線OSの長 さをv、線P'Dの長さをc、角P'DS"を角B、角PUS'を 角C、飛球角をαと表す。

 図5に示すように、ピッチングマシン1の上� �のローター8の回転速度をb、下側のローター 9の回転速度をc、一対のローター8,9の交差角� ��をAに設定した場合、三角形PUDについて余弦 定理より、
 a ² =b ² +c ² -2・b・c・cosA   ・・・(式1)
と表され、この式1からaすなわちボール10の� �転方向への速度(回転速度)が求められる。

 また、正弦定理より、
 a/sinA=b/sinB   ・・・(式2)
と表され、この式2に式1で求めたaを代入して 角Bが求められる。

 さらに、三角形PS'Dについて余弦定理より、
 v ² =(a/2) ² +c ² -2・(a/2)・c・cosB   ・・・(式3)
と表され、この式3に式1で求めたaと式2で求� �た角Bを代入してvすなわちボール10の飛球方� ��への速度(球速)が求められる。

 また、正弦定理より、
 c/sinα=v/sinB   ・・・(式4)
と表され、この式4に式2で求めた角Bと式3で� �めたvを代入してαすなわちボール10の飛球角 が求められる。

 以上のようにして、ピッチングマシン1の 上下のローター8,9の各回転速度と相対的な交 差角度とを設定すると、それに応じて、ピッ チングマシン1から投げ出されるボール10の飛 球方向の速度(球速)、回転方向の速度(回転速 度)、飛球方向と回転方向との交差角度(飛球� ��)を求めることができる。

 同様にして、ピッチングマシン1から投げ出 したいボール10の球質からピッチングマシン1 の設定を求める場合には、ボール10の球速をv 、回転速度をa、飛球角をαとすると、三角形 PS'Dについて余弦定理より、
 c ² =(a/2) ² +v ² -2・(a/2)・v・cosα   ・・・(式5)
と表され、この式5からcすなわち下側のロー� ��ー9の回転速度が求められる。

 また、三角形PS'Uについて余弦定理より、
 b ² =(a/2) ² +v ² -2・(a/2)・v・cos(180-α)   ・・・(式6)
と表され、この式6からbすなわち上側のロー� ��ー8の回転速度が求められる。

 さらに、三角形PS'Dについて正弦定理より、
 c/sinα=v/sinB   ・・・(式7)
と表され、この式7から角Bが求められる。

 また、三角形PUDについて正弦定理より、
 a/sinA=b/sinB   ・・・(式8)
と表され、この式8に式7で求めた角Bを代入し て角Aすなわち一対のローター8,9の交差角度� �求められる。

 以上のようにして、ピッチングマシン1か ら投げ出したいボール10の飛球方向の速度(球 速)、回転方向の速度(回転速度)、飛球方向と 回転方向との交差角度(飛球角)を設定すると� ��それに応じて、ピッチングマシン1の上下の ローター8,9の各回転速度と相対的な交差角度 を求めることができる。

 そして、ピッチングマシン1では、制御装 置14に投げ出したいボール10の飛球方向の速� �(球速)、回転方向の速度(回転速度)、飛球方� ��と回転方向との交差角度(飛球角)を設定す� �と、これらに基いてピッチングマシン1の上� ��のローター8,9の各回転速度と相対的な交差� ��度を算出し、それらの値になるように上側� ��ーター駆動機構11と下側ローター駆動機構12 と回動機構13とを駆動制御する。

 このように、上記ピッチングマシン1では 、ボール10を投げ出す一対のローター8,9の交� ��角度と各ローター8,9の回転速度を変更可能� ��構成しており、投げ出すボール10の飛球方� �の速度(球速)、回転方向の速度(回転速度)、� ��球方向と回転方向との交差角度(飛球角)を� �め設定し、その設定値に基いて一対のロー� �ー8,9の交差角度と各ローター8,9の回転速度� �を算出し、その後、算出された値に一対の� �ーター8,9の交差角度と各ローター8,9の回転� �度を変更することにしている。

 そのため、上記ピッチングマシン1では、 投げ出されるボール10の球速や回転速度や飛� ��角などで決まるいわゆる球質から一対のロ� ��ター8,9の交差角度と各ローター8,9の回転速� ��とを設定することができるので、プロ野球� ��手などの一流の投手が投げる変化球を機械� ��に再現することが容易となり、ピッチング� ��シン1の使い勝手を向上させることができる 。