專利名稱：用于定位測試頭的肘節(jié)接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測試頭定位器系統(tǒng)，更具體地涉及使測試頭繞軸線旋轉(zhuǎn)的測試頭定位器系統(tǒng)。特別是，定位器系統(tǒng)通過遠離測試頭旋轉(zhuǎn)軸線的柔性接頭的運動使測試頭旋轉(zhuǎn)。
背景技術(shù)：
在制造集成電路(IC)以及其它電子器件時，在整個工藝的一個或多個階段利用自動測試機(ATE)進行測試。采用專用處理設(shè)備將待測試器件(DUT)置于測試位置。在一些情況下，專用處理設(shè)備也可以將DUT加熱到適當(dāng)溫度和/或保持在測試的適當(dāng)溫度。專用處理設(shè)備具有多種類型，包括測試晶片上未封裝器件的“探針”，以及測試封裝部分的“器件處理器”。這里，“外圍設(shè)備”用于指這種設(shè)備的所有類型。電子測試本身是由大型和貴重ATE系統(tǒng)提供的。DUT需要精確的高速信號進行高效測試，因此，ATE內(nèi)用于測試DUT的“測試電子設(shè)備”通常位于測試頭中，測試頭的定位必須盡可能靠近DUT。測試頭非常重，測試頭的尺寸和重量已經(jīng)從幾百磅增加到高達三百到四百磅。
為了使用測試頭測試集成電路，測試頭通?！皩印痹谕鈬O(shè)備上。對接后，測試頭必須盡可能靠近外圍設(shè)備的測試位置，以便將信號衰減減小到最低程度。測試頭定位系統(tǒng)可以用于測試頭在外圍設(shè)備上的定位，并且可以實現(xiàn)測試頭在多種外圍設(shè)備上的靈活對接和分離。測試頭定位系統(tǒng)也可以稱為測試頭定位器或測試頭操縱器。
測試頭通常安裝在支架上，使測試頭繞樞軸轉(zhuǎn)動，從而對準外圍設(shè)備。因此，為了保證恰當(dāng)取向，需要測試頭能在支架內(nèi)順從地繞樞軸轉(zhuǎn)動。支架中測試頭的頂視圖表示在圖24A中，其中測試頭110位于支架200內(nèi)。換言之，支架200環(huán)繞著測試頭110。側(cè)視圖表示在圖24B到24D。在圖24B中，測試頭110相對于支架200水平取向。如圖24C和24D所示，測試頭110可以從水平位置逆時針或順時針轉(zhuǎn)動。并且，在這種方式下，測試頭110的對接面的取向可以平行于外圍設(shè)備的對應(yīng)對接面，這并未圖示。
在一些應(yīng)用中，特別是隨著測試頭變得更加復(fù)雜，測試頭110的寬度可以非常大。因此，由于外圍設(shè)備提出的物理限制，測試頭110可以大到簡直沒有空間使支架位于測試頭側(cè)面。雖然利用測試頭內(nèi)部裝的樞軸機構(gòu)支撐測試頭的測試頭安裝方案是公知的(WIPO WO 01/04644和WIPOWO 02/025292)，但它們所具有的不希望的性能是占據(jù)了測試頭內(nèi)部寶貴的空間，而這是測試電子設(shè)備需求的。

發(fā)明內(nèi)容
一種支撐負載的裝置，包括連接負載并可以與負載一起運動的樞轉(zhuǎn)裝置；以及相對于所述樞轉(zhuǎn)裝置固定的基部。在所述樞轉(zhuǎn)裝置與所述基部之間具有至少兩個支撐區(qū)。相反的分力分別作用在所述兩個支撐區(qū)。所述兩個支撐區(qū)沿一個彎曲的路徑運動，使所述負載傾斜。


圖1A是顯示根據(jù)本發(fā)明一個典型實施例，測試頭與一部分測試頭定位器的不同取向的側(cè)視圖；圖1B-1D是本發(fā)明典型實施例的相應(yīng)側(cè)視圖，顯示圖1A所示的不同取向的測試頭，還顯示作用在測試頭上的力；圖2A-2C是根據(jù)本發(fā)明一個典型實施例，測試頭按不同取向裝在測試頭操縱器上的側(cè)視圖；圖3是圖2A-2C中裝在定位器系統(tǒng)上的測試頭的透視圖；圖4是圖3所示系統(tǒng)中使用的操縱器接頭的分解圖；圖5是操縱器接頭中包括的導(dǎo)向板和安裝板的透視圖；圖6是顯示圖5中導(dǎo)向板和安裝板的透視圖，還顯示支承板和相關(guān)的機械零件；圖7是外殼的透視圖；圖8A是外殼的頂視圖；圖8B是外殼的剖視正視圖；圖8C是一部分圖8B的放大圖；圖9是顯示凸輪如何嚙合引導(dǎo)板中的軌道部分的剖開示意圖；圖10A是根據(jù)本發(fā)明另一個典型實施例的測試頭的側(cè)視圖；圖10B和10C顯示圖10A的測試頭處于不同取向；圖10D是顯示如何通過旋轉(zhuǎn)測試頭移動圖10A所示測試頭的重心的示意圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明另一個典型實施例的測試頭和定位器系統(tǒng)的透視圖；圖12是圖11所示測試頭和定位器系統(tǒng)的另一個透視圖；圖13是與圖11和12所示典型實施例一起使用的保持塊的透視圖；圖14是與圖11和12所示典型實施例一起使用的調(diào)節(jié)螺母組件的透視圖；圖15是根據(jù)圖11和12所示典型實施例使用的杠桿機構(gòu)的分解圖；圖16A-16C顯示圖15的杠桿機構(gòu)處于不同取向；圖17A-17E是圖11和12所示測試頭和定位器系統(tǒng)的側(cè)視圖，其中測試頭和接頭處于各個不同結(jié)構(gòu)；圖18是顯示根據(jù)圖2A-2C、3和4所示典型實施例的輥鎖板(rolllock plate)和測試頭安裝板的透視圖；圖19是顯示圖10A-10D、11-16和17A-17E的另外典型實施例的透視圖，并且還顯示上述圖所示的結(jié)構(gòu)如何與定位器系統(tǒng)一起使用；圖20、21、22和23是四種結(jié)構(gòu)的透視圖，其中具有提供兩轉(zhuǎn)軸的兩個遠軸轉(zhuǎn)動接頭；圖24A-24D是顯示現(xiàn)有技術(shù)支架上的測試頭的現(xiàn)有技術(shù)圖。
具體實施例方式
在二維空間中的本發(fā)明典型概念實施例表示在圖1A所示的部分視圖中。圖1A表示測試頭110通過樞轉(zhuǎn)裝置(“肘節(jié)關(guān)節(jié)”)300連接在定位器系統(tǒng)115上，樞轉(zhuǎn)裝置300包括耳軸305。但可以理解的是，測試頭110可以替換成任何負載。在圖1A中，表示了典型測試頭110的三個可能取向。測試頭110連接到耳軸305，耳軸305可以包括位于彎曲路徑120中的圓形件(例如，支承輪或凸輪跟隨器128a和128b)。在另一個實施例中，圓形件可以替換為其它結(jié)構(gòu)零件(例如，滑動件)，使耳軸305保持在彎曲路徑120中。
在第一取向，圖示的測試頭110處于水平結(jié)構(gòu)。在第二取向，測試頭110前部向上傾斜(并且測試頭110后部向下傾斜)，從而測試頭110相對于第一取向逆時針轉(zhuǎn)動。而且，從圖中可以看出，測試頭并不在支架內(nèi)繞樞軸轉(zhuǎn)動。換言之，支架沒有沿著具有測試頭可以繞著其轉(zhuǎn)動的側(cè)樞軸點的測試頭側(cè)面延伸。相反，為使測試頭從第一取向傾斜到第二取向，耳軸組件305沿彎曲路徑120(例如，按圓形方式)從第一取向移動到第二取向。而且，如圖1A所示，測試頭110能轉(zhuǎn)動到第三取向，其中測試頭110前部向下傾斜(并且測試頭110的后部向上傾斜)，從而測試頭110相對于第一取向順時針轉(zhuǎn)動。這是通過耳軸組件305運動到第三取向完成的。并且，由于耳軸組件305能沿圖示方式運動，因此支架不必沿著測試頭110側(cè)面設(shè)置以及測試頭110在其中轉(zhuǎn)動。因此，使用支架是選擇性的，并且在一些情況下，可以全部省略。
為了進行解釋，定位器系統(tǒng)115包括耳軸組件305和基部125。基部125可以包括本領(lǐng)域內(nèi)公知的任何定位器系統(tǒng)的元件。典型的基部系統(tǒng)請參見例如美國專利4527942。這里示出基部125僅是為了解釋說明。并且，僅僅示出了部分基部125。耳軸組件305沿基部125內(nèi)形成的彎曲路徑120運動，同時基部125相對于耳軸組件305保持固定。
在圖1A中，為了有效地表示裝置的運動，輪或凸輪跟隨器128a和128b相對靠近在一起地分開。圖1B、1C和1D表示出略微修改概念實施例，其中為了更好地表示作用在測試頭110上的力，輪或凸輪跟隨器128a和128b分開遠一些。
圖1B、1C和1D表示出作用在測試頭上的各種力。在這些圖中以及在隨后描述的優(yōu)選實施例中，彎曲路徑120是圓的部分圓弧(其它實施例可以包括不是圓弧的彎曲路徑，這將在下面描述)。圓弧按要求處于垂直面。測試頭110、耳軸組件305和輪128a和128b的組合重量由作用在組件重心CG的力箭頭W表示。系統(tǒng)構(gòu)成為使重心CG位于形成彎曲路徑120的同心圓弧121a和121b的中心。如圖所示，輪128a騎在內(nèi)側(cè)弧121a上，作用在耳軸305的反作用力3B經(jīng)過輪128a(或另一個圓形件)和圓弧121a之間的接觸點(或支撐區(qū))沿徑向指向外。因此，此反作用力存在于耳軸305和基部125之間的支撐區(qū)。同樣地，輪128b騎在外側(cè)弧121b上，作用在耳軸305的反用作力2B經(jīng)過輪128b和圓弧121b之間的接觸點(或支撐區(qū))沿徑向指向內(nèi)。此反作用力也存在于耳軸305和基部125之間的支撐區(qū)?？梢钥闯?，兩個反作用力2B和3B支撐測試頭110并且必需經(jīng)過重心CG。因為路徑120是一段圓弧，所以在所有位置這都是正確的(其中測試頭從圖1B的水平位置轉(zhuǎn)動小于±90°)。這樣，圍繞負載110的重心CG沒有力矩。因此，需要轉(zhuǎn)動測試頭的力僅是克服系統(tǒng)的摩擦所需的力。并且，測試頭110在所有位置處于靜力平衡狀態(tài)。
可以理解的是，兩個(或多個)輪128a和128b可以替換為單個(或多個)滑動件。
因此，旋轉(zhuǎn)接頭具有的特性是，它允許負載繞樞軸轉(zhuǎn)動，而樞軸處于距離接頭接觸的可移動點較遠的位置。這種負載的轉(zhuǎn)動(沿任何方向)可以使負載傾斜。實際上，一個各處都平行于樞軸的表面插在樞軸與接頭可運動部分之間的接觸區(qū)之間。另外，如上所述，接頭的另外特性是，如果樞軸水平并經(jīng)過負載的重心，就能支撐負載。這允許使用僅僅足以克服系統(tǒng)摩擦力的外部作用力即可使負載樞軸轉(zhuǎn)動。在這種情況下，負載相對于樞軸是平衡的，如同負載被位于經(jīng)過重心的水平線上的旋轉(zhuǎn)軸承支撐一樣。作為實際情況，構(gòu)建一個系統(tǒng)使反作用力2B和3B準確經(jīng)過重心CG是困難的。反作用力2B和3B在轉(zhuǎn)動中心相交。如果轉(zhuǎn)動中心不與重心精確一致，只要圍繞重心得到的力矩不足以克服靜摩擦力，負載也仍能保持在固定位置。如果不是這種情況，則負載110將沿一個方向轉(zhuǎn)動，從而將重心CG置于轉(zhuǎn)動中心下面。如上所述，實用的實施例可以包括輔助施力裝置，用于補償移離轉(zhuǎn)動中心的重心。具有上述特性的旋轉(zhuǎn)接頭可以稱為“遠軸轉(zhuǎn)動接頭”。為了在此文件中簡化，使用術(shù)語“肘節(jié)接頭”或“肘節(jié)組件”表示基本具有相同或相似特性的接頭，但需要時將使用更加準確的術(shù)語和描述。
參看圖2A到9和圖18描述肘節(jié)接頭的實用實施例。圖3給出一種包括肘節(jié)接頭的測試頭定位器的透視圖。圖2A到2C是系統(tǒng)的側(cè)視圖，表示由于肘節(jié)接頭運動處于三個不同取向的測試頭。
圖2A表示測試頭110處于基本水平的位置。對比之下，在圖2B中，測試頭110繞旋轉(zhuǎn)軸250轉(zhuǎn)到與圖1A類似的第二取向。相反，如圖2C所示，測試頭110再次繞旋轉(zhuǎn)軸250轉(zhuǎn)到與圖1A類似的第三取向。
圖3是裝在定位器系統(tǒng)115的測試頭110的透視圖。通過根據(jù)本發(fā)明一個典型實施例的肘節(jié)組件300，測試頭110裝在定位器系統(tǒng)115上。
參考圖4到7、8A到8C、9和18說明肘節(jié)組件300的各個特征。
圖4是表示肘節(jié)組件300各個部分的分解圖。如圖4和5所示，其中包括導(dǎo)向板9a和9b。導(dǎo)向板9a和9b固定到安裝板7b的相應(yīng)一側(cè)(圖5中不能看到)，從而它們從此處向前伸出。安裝板7b本身裝在圓柱體7a上。圓柱體7a包括中空的圓柱形通道，由此通過適當(dāng)?shù)膱A柱件(未圖示)將其裝在定位器系統(tǒng)115的其余部分。這樣，圓柱件(未圖示)穿過圓柱體7a中形成的通道，從而圓柱體7a能繞圓柱件轉(zhuǎn)動。
導(dǎo)向板9a和9b可以利用例如連接螺釘26裝到安裝板7b上。接著，如圖4和6所示，使用連接螺釘29將軸承板23裝到導(dǎo)向板9a和9b頂部。軸承板23包括可以裝入軸承23a的孔。軸件(例如，螺桿)21穿過軸承23a并利用輥銷50裝到旋鈕20上。從軸承23a中穿過的螺桿21末端形成臺階，具有在軸承23a內(nèi)緊密配合的小直徑。墊圈36可以放在軸承板23下面的螺桿21的小直徑部分上，并通過臺階保持在其位置上。其中還包括專用的調(diào)節(jié)螺母17。調(diào)節(jié)螺母17包括一個螺紋孔。這樣，螺桿21穿過(并嚙合)調(diào)節(jié)螺母17的螺紋孔，接著穿過軸承23a，然后裝到旋鈕20上。在調(diào)節(jié)螺母17的每一側(cè)具有平墊片48a，b以及凸輪跟隨器39a，b(注意39b和48b在圖4中不能看到，48b在圖6中不能看到)。下面說明凸輪跟隨器39a，b的功能。
從圖4和7可以看出，調(diào)節(jié)螺母17如何連接到肘節(jié)外殼11上。特別是，水平槽或通道351(不能看到)和352包括在肘節(jié)外殼11的孔350中。凸輪跟隨器39a，b位于其中并能在這些槽中前后運動。通道蓋18a，b將凸輪跟隨器39a，b保持在通道351和352中。將凸輪跟隨器39a，9b插入這些槽之后，將調(diào)節(jié)螺母蓋18a，b置于頂部，使用調(diào)節(jié)螺栓27將它們固定在其位置上。
如圖4和7所示，其中包括軌道輥組件40a，b，c，d(40b和40c不能看到)。軌道輥組件40a-d在相應(yīng)的切口80a，b，c，d處裝在肘節(jié)外殼11上。軌道輥組件40a-d可以通過墊片14(圖7不能看到)裝在相應(yīng)的切口80a-d。一種典型的軌道輥組件是Pacific Bearing of Rockford，IL(代表性零件編號HVB-053)制造的組合軸承系統(tǒng)。另外，每個軌道輥組件或軸承系統(tǒng)可以替換為一個垂直于另一個的一對軸承或凸輪跟隨器。
下面參考圖4、8A、8B、8C和9更加詳細地描述肘節(jié)外殼11連接到導(dǎo)向板9a，b的方式。每個導(dǎo)向板9a、9b包括相應(yīng)的切口70a、70b、71a、71b。每個軌道輥組件40a、40b、40c、40d在相應(yīng)的切口70a、70b、71a、71b中滑動。切口70a、70b、71a、71b在一個典型實施例中是圓弧。因此，軌道輥組件40a-d沿圓形路徑運動，其圓心是測試頭的轉(zhuǎn)動中心。這樣，如圖9所示，軌道輥組件40a能在切口70a中滑動。軌道輥組件40a，b，c，d和切口70a，b，71a，b之間的關(guān)系還表示在圖8B的剖視圖中。此外，當(dāng)軸承板23裝到導(dǎo)向板9a、9b時，凸輪跟隨器39a、39b由于包含在通道351、352以及裝在通道351、352上方的通道蓋18a、18b內(nèi)，從而裝到肘節(jié)外殼11上。
一種傾斜測試頭的方式是轉(zhuǎn)動旋鈕20。當(dāng)轉(zhuǎn)動旋鈕20時，螺桿21也轉(zhuǎn)動。在本發(fā)明的一個典型實施例中，旋鈕20不相對于軸承板23垂直運動。因此，當(dāng)螺桿21轉(zhuǎn)動時，調(diào)節(jié)螺母17沿螺桿21的螺紋運動。當(dāng)轉(zhuǎn)動旋鈕20時，調(diào)節(jié)螺母17朝向旋鈕20運動或離開旋鈕20。此外，當(dāng)調(diào)節(jié)螺母17朝向旋鈕20運動或離開旋鈕20時，具有軌道輥組件40a，b，c，d的肘節(jié)外殼11沿軌道切口70a，b，71a，b運動。在這種方式下，測試頭110傾斜。因此，該機構(gòu)允許在該機構(gòu)設(shè)計運動范圍允許的范圍內(nèi)將負載手工轉(zhuǎn)動到任何角度位置。并且，可以理解的是，旋鈕20可以替換為或增加電動驅(qū)動，從而可以提供搖控或自動定位。在這樣的驅(qū)動應(yīng)用中，可以不需要平衡，相應(yīng)地，轉(zhuǎn)動中心可以置于負載重心以外的位置，這對于特殊應(yīng)用是有優(yōu)勢的。
在本發(fā)明的另一個實施例中，止推墊圈36頂部與旋鈕20底部之間的距離大于軸承板23的厚度。因此，軸承板23能沿此空間運動。這允許肘節(jié)外殼11與導(dǎo)向板9a，b之間有小的運動。換言之，可以用手稍微移動肘節(jié)外殼11。這對于順從性是有用的。因此，包括軸承板23、螺桿21、調(diào)節(jié)螺母17和相關(guān)硬件的調(diào)節(jié)機構(gòu)可以用于首先手工將負載的角度調(diào)節(jié)到與目標外圍設(shè)備對接所需的角度附近。接著，當(dāng)啟動對接機構(gòu)時，測試頭可以根據(jù)需要順從地轉(zhuǎn)動，到達其最終的精確對接位置。
雖然上述典型實施例包括的調(diào)節(jié)機構(gòu)具有軸承板23、螺桿21、調(diào)節(jié)螺母17和相關(guān)硬件，但這些零件可以刪除，特別是當(dāng)測試頭繞其重心轉(zhuǎn)動時。另外，圖示的調(diào)節(jié)機構(gòu)可以替換為提供測試頭110運動控制的不同調(diào)節(jié)機構(gòu)。
當(dāng)然，如果去除調(diào)節(jié)機構(gòu)，則可以用手壓力或一些其它外力使肘節(jié)外殼11在導(dǎo)向板9a，b內(nèi)運動。在這種方式下，測試頭110是用手傾斜的。
此外，如圖4所示，可以在導(dǎo)向板9a，b上分別安裝柱67a，b和柱端68a，b。調(diào)節(jié)螺桿22通過支架19和安裝螺栓28裝在肘節(jié)外殼11的每一側(cè)。螺桿22擰過兩個螺母34，支架19的每一側(cè)有一個，從而使螺桿22的位置可以調(diào)節(jié)。在柱端67a，b與螺桿22之間可以裝彈簧。在圖4中，僅表示出一個螺桿22。螺桿22包括一個小孔，可以插入彈簧的一端(未圖示)。彈簧的另一端裝到柱67a。在肘節(jié)外殼11另一側(cè)可以裝到柱67b的彈簧也未表示。實際上，螺桿22嚙合彈簧固定塊19上方和下方的螺母34。這樣，通過轉(zhuǎn)動螺桿22，螺桿22在彈簧固定塊19內(nèi)上下運動。以這種方式，連接在螺桿22和柱67a之間的彈簧可以伸長和壓縮，用于調(diào)節(jié)其施加的作用力。當(dāng)測試頭的重心與測試頭繞其旋轉(zhuǎn)的軸線不重合時，使用彈簧特別有用。彈簧的作用力可以調(diào)節(jié)，從而當(dāng)負載處于所需的名義位置時，繞其重心的力矩為零，從而形成靜平衡的狀態(tài)以及使用很小的力即可轉(zhuǎn)動的狀態(tài)。如圖所示，柱67a，b可重新定位在孔69a，b中，彈簧固定塊19和相關(guān)的零件也相應(yīng)地重新定位到安裝孔70a，b。當(dāng)需要重心與旋轉(zhuǎn)軸線之間偏移時，這可以用于提供向下的彈簧作用力(而不是柱67a，b在圖示位置提供的向上的彈簧作用力)。
如圖18所示，輥鎖板63裝在肘節(jié)外殼11前部。輥鎖板63和測試頭安裝板61也表示在圖4中。測試頭安裝板61通過螺栓31裝在測試頭110上。在測試頭安裝板61和測試頭之間可以安裝其它的間隔結(jié)構(gòu)(未圖示)。鎖板63、輥板61和相關(guān)的零件是肘節(jié)組件300轉(zhuǎn)動的負載的所有部分，當(dāng)確定重心時它們必須與測試頭110組合在一起。肘節(jié)軸5可以裝在測試頭安裝板61上。肘節(jié)軸5穿過肘節(jié)外殼11中的止推軸承6和孔75。接著，肘節(jié)軸5穿過肘節(jié)外殼11的后部，再連接到墊片41和軸擋圈4上。在這種方式下，測試頭安裝板61能繞著基本垂直于肘節(jié)接頭運動產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動。螺栓5a穿過測試頭安裝板61并嚙合肘節(jié)軸5，實現(xiàn)將肘節(jié)軸5安裝到測試頭安裝板61上。而且，如圖4所示，鎖緊螺栓1穿過測試頭安裝板61的孔1a以及輥鎖板63的鎖槽65。通過操作扳手3，搖把擋12將測試頭安裝板61朝輥鎖板63拉動，以便固定測試頭安裝板61相對于輥鎖板63的位置。
本發(fā)明另一個典型的說明性實施例表示在圖10A中。此實施例也包括通過旋轉(zhuǎn)接頭機構(gòu)(或“肘節(jié)接頭”)310連接到定位器115的測試頭110，旋轉(zhuǎn)接頭機構(gòu)310替換了先前的肘節(jié)接頭300。定位器115包括基部125，地面連桿160已經(jīng)裝在上面。實際上，地面連桿160可以是基部125的集成部分。并且，僅表示出一部分基部125。肘節(jié)接頭310包括下轉(zhuǎn)動連桿130和上轉(zhuǎn)動連桿140，它們都從地面連桿160上伸出。下轉(zhuǎn)動連桿130和上轉(zhuǎn)動連桿140的每一個都通過軸承150可轉(zhuǎn)動地連接到地面連桿160。由于通過軸承150裝到地面連桿160上，因此下轉(zhuǎn)動連桿130和上轉(zhuǎn)動連桿140能朝向地面連桿160轉(zhuǎn)動以及離開地面連桿160。
下轉(zhuǎn)動連桿130和上轉(zhuǎn)動連桿140通過另外的軸承150可轉(zhuǎn)動地連接到負載承載連桿120。因此，當(dāng)下轉(zhuǎn)動連桿130和上轉(zhuǎn)動連桿140上下轉(zhuǎn)動時，負載承載連桿120能運動。如此說明性實施例所示，測試頭110剛性連接到負載承載連桿120。負載承載連桿120具有與圖1A-D所示的實施例的耳軸300相同的功能(實際上，在負載承載連桿120和測試頭110之間可以放置提供額外運動例如滾動的機構(gòu))。
圖10A的結(jié)構(gòu)處于靜平衡結(jié)構(gòu)，這將在下面描述。作用在負載(測試頭110)的力是箭頭W表示的作用在重心CG的重量、以及箭頭2A和3A表示的作用在負載承載連桿120的反用作力，該反作用力分別是通過連接軸承150從轉(zhuǎn)動連桿130和140傳遞來的。參考線901a和901b的交點用于表示一個典型的重心CG。虛線參考線903a是由將轉(zhuǎn)動連桿140連接到地面連桿160和負載承載連桿120的兩個旋轉(zhuǎn)軸承150的中心形成的，同樣地，虛線參考線903b是由將轉(zhuǎn)動連桿130連接到地面連桿160和負載承載連桿120的兩個旋轉(zhuǎn)軸承150的中心形成的。由于轉(zhuǎn)動連桿130和140在每個末端被軸承150有效地固定，因此反作用力2A和3A是沿著它們各自連桿130和140的方向施加的。即，在圖10A的結(jié)構(gòu)中，反作用力2A和3A分別沿參考線903b和903a形成的方向施加在負載承載連桿120上(為了方便和容易解釋，圖示的重心位于測試頭110的中心。實際上，當(dāng)必須考慮支撐結(jié)構(gòu)和電纜的影響時，重心將位于別處)?？梢钥闯?，上轉(zhuǎn)動連桿140處于拉伸狀態(tài)并提供向左上的力3A；而下轉(zhuǎn)動連桿130處于壓縮并提供向右上的力2A。還要注意的是，裝置的設(shè)計使參考線903a和903b相交于重心CG。這樣，正如圖1A-D的裝置，如果測試頭110處于圖示狀態(tài)，則作用在負載(測試頭110)上的所有力(在這種情況下是2A、3A和W)經(jīng)過重心CG。因此，沒有繞重心的力矩，測試頭110將不轉(zhuǎn)動，除非施加產(chǎn)生外力矩的力。還可以容易看出，系統(tǒng)是靜態(tài)確定的，因此平移靜力平衡的所有力的水平和垂直分量是唯一確定的。
在圖10B所示的結(jié)構(gòu)中，下轉(zhuǎn)動連桿130和上轉(zhuǎn)動連桿140相對于圖10A所示的位置產(chǎn)生逆時針轉(zhuǎn)動。作為此轉(zhuǎn)動的結(jié)果，測試頭110相對圖10A所示的測試頭110位置順時針轉(zhuǎn)動。參考線903a，b在圖10B中的位置與它們在圖10A中的位置相同。這樣，可以看出，在轉(zhuǎn)動過程中，測試頭110也經(jīng)歷了輕微的平移運動。圖10D是一個放大圖，表示重心CG離開參考線903a，b的交點形成的平移。因此，可以看出，測試頭110的重心CG不再處于參考線903a，b的交點。換言之，重心略微離開其原始位置。位移量大小取決于幾何因素，例如，連桿120、130、140、160的長度和長度比。
此外，反作用力2A和3A必須分別沿著轉(zhuǎn)動連桿130和140限定的方向。因此，如同可以看到的，反作用力2A和3A不再沿著經(jīng)過重心的路徑。但可以看出，反作用2A，3A的作用方向是沿著繞著重心形成至少部分偏移力矩的路徑。結(jié)果，繞著重心形成殘余轉(zhuǎn)矩，此轉(zhuǎn)矩的大小和凈方向取決于連桿120、130、140和160的轉(zhuǎn)動角度和幾何形狀(下面將提供一個例子)。
在圖10C所示的另外結(jié)構(gòu)中，下轉(zhuǎn)動連桿130和上轉(zhuǎn)動連桿140已經(jīng)相對于圖10A所示位置順時針轉(zhuǎn)動。這造成測試頭110的位置相對于圖10A所示位置逆時針轉(zhuǎn)動。并且，由于測試頭110轉(zhuǎn)動，重心CG略微移動，如同圖10B的情況。因此，重心CG不再處于圖10A中參考線903a，b的交點，這種狀況如圖10D所示。
從圖10C還可以看出，如同圖10B的情況，反作用力2A和3A不再沿著經(jīng)過重心CG的直線。它們沿著導(dǎo)致繞著重心CG沿相反方向作用的力矩的方向作用，至少部分地相互偏移。因此，繞著重心CG再次形成殘余轉(zhuǎn)矩，此轉(zhuǎn)矩的大小和方向取決于連桿120、130、140和160的轉(zhuǎn)動角度和幾何形狀。
在本發(fā)明的一個典型實施例中，轉(zhuǎn)動連桿130和140每個是11英寸，地面連桿160是18英寸，負載承載連桿120是13英寸(從軸承中心到中心150測量的距離)。雖然在此實施例中至少開始的3到5度的轉(zhuǎn)動處于任一方向，但殘余轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動測試頭110所需施加的轉(zhuǎn)矩相比是小的。因此，測試頭相對于此轉(zhuǎn)動處于基本失重狀態(tài)。而且，殘余轉(zhuǎn)矩處于將測試頭110恢復(fù)到其名義位置的方向。也就是說，如果測試頭110順時針轉(zhuǎn)動3到5度，則相反地形成逆時針方向的殘余轉(zhuǎn)矩。在很多應(yīng)用中需要一種效果，即，當(dāng)去除施加的轉(zhuǎn)動力時，負載將返回或彈回其名義位置。但是，超過某點進一步轉(zhuǎn)動可以導(dǎo)致殘余轉(zhuǎn)矩的方向顛倒，使測試頭110按其自身的規(guī)定繼續(xù)轉(zhuǎn)動離開名義位置。但是，對于對接應(yīng)用，正負3到5度的適應(yīng)轉(zhuǎn)動是足夠的，并且止動部可以很容易增加到系統(tǒng)，防止進一步轉(zhuǎn)動。
如同圖1A-1D所示的遠軸轉(zhuǎn)動接頭的情況，圖10A-10D所示的遠軸轉(zhuǎn)動接頭需要力2A和3A沿著足夠靠近重心CG通過的直線作用，從而形成的轉(zhuǎn)矩不足以克服摩擦力。對于這樣的要求，基本上難以構(gòu)建一個實用的系統(tǒng)。一個實用的系統(tǒng)可以包括力的輔助調(diào)節(jié)源，例如長度可調(diào)節(jié)的彈簧或者氣動裝置(例如，參見國際申請WO 02/25292A2)，用于達到一個平衡狀態(tài)。
因此，圖10A-10D表示性能與上述遠軸轉(zhuǎn)動接頭類似的遠軸轉(zhuǎn)動接頭。與圖1A-1D所示實施例相比，圖10A-10D的實施例可以在負載轉(zhuǎn)動時提供殘余轉(zhuǎn)矩，并且當(dāng)其轉(zhuǎn)動時還可以導(dǎo)致負載重心的輕微運動。需要注意的是，如果在圖1A-1D所示接頭中使用除圓弧以外的曲線，就可以得到類似的性能。
圖11表示本發(fā)明另一個實用典型實施例的側(cè)面透視圖。測試頭110可轉(zhuǎn)動地連接到負載承載連桿120。測試頭110和負載承載連桿120之間的連接可以使用電纜樞轉(zhuǎn)組件360實現(xiàn)。在此情況下的負載是測試頭110與電纜樞轉(zhuǎn)組件360的組合。典型的電纜樞軸請參見美國專利5608334和5030869。專利5608334披露一種單件電纜樞軸，而專利5030869披露一種開口環(huán)電纜樞軸。開口環(huán)設(shè)計允許測試頭裝在系統(tǒng)上而不需要斷開將其連接到機柜的電纜。負載承載連桿120連接到下轉(zhuǎn)動連桿130和上轉(zhuǎn)動連桿140。下轉(zhuǎn)動連桿130和上轉(zhuǎn)動連桿140再連接到地面連桿160。下轉(zhuǎn)動連桿130和上轉(zhuǎn)動連桿140通過旋轉(zhuǎn)軸承151可轉(zhuǎn)動地連接到負載承載連桿120和地面連桿160。轉(zhuǎn)動連桿130和140每個11英寸，地面連桿160為18英寸，負載承載連桿120為13英寸(從軸承151的中心到中心測量的距離)。這些與先前典型實施例所述的尺寸相同。因此，本實施例的行為本質(zhì)上與上一種情況相同。
地面連桿160裝有下(圖11中未圖示)和上緩沖器180。下和上緩沖器180的目的是限制下轉(zhuǎn)動連桿130和上轉(zhuǎn)動連桿140可以運動的范圍。形成這種限制的目的是防止測試頭110的轉(zhuǎn)動超過其名義水平位置約±5°。這樣防止測試頭110轉(zhuǎn)動，避免如上所述導(dǎo)致殘余轉(zhuǎn)矩的方向變成驅(qū)動測試頭離開名義水平位置。
圖12是圖11所示另一個典型實施例的后部透視圖。從圖12可以看出，其中包括下緩沖器180。地面連桿160和負載承載連桿120都是C形的，在相同的側(cè)面開口。如上所述，電纜樞轉(zhuǎn)組件360可以是開口環(huán)類型。如果這種類型的測試頭110使其電纜從其后安裝面伸出，就可以將測試頭裝到定位器系統(tǒng)上，而不必要從測試頭或從機柜上斷開電纜。這是一個重要的考慮，因為斷開和重新連接電纜將使測試頭的制造商保修失效。這也節(jié)省了現(xiàn)場安裝的大量勞動力。可以預(yù)計，C形件也可以應(yīng)用到圖1A所示的實施例。
從圖12還可以看出，負載承載連桿120后面裝有保持塊148。軸(螺栓)146穿過保持塊148。螺栓146還穿過杠桿機構(gòu)144。再次參看圖11，杠桿機構(gòu)144穿過調(diào)節(jié)器支架170，從而螺栓146終止于把手142。調(diào)節(jié)器支架170剛性連接到地面連桿160。
保持塊148更清楚地表示在圖13的透視圖中。其目的是保持調(diào)節(jié)螺母組件162(在下面描述)。保持塊148包括由調(diào)節(jié)螺母蓋154閉合的通道152。
圖14是調(diào)節(jié)螺母組件162的透視圖。調(diào)節(jié)螺母組件162裝在保持塊148內(nèi)。調(diào)節(jié)螺母組件162包括螺母163，凸輪跟隨器164從其相反末端伸出。凸輪跟隨器164處于相應(yīng)的通道152中。這樣，由于凸輪跟隨器164在通道152內(nèi)前后運動，調(diào)節(jié)螺母組件162能在保持塊148內(nèi)前后運動。
圖15表示杠桿機構(gòu)144的分解圖。此組件的剖視圖表示在圖16A-16C。從圖15的底部開始描述，其中包括保持塊148。螺母163裝在保持塊148內(nèi)。凸輪跟隨器164從螺母163的相反末端伸出。螺母163能隨著凸輪跟隨器164在通道152內(nèi)前后運動而在保持塊148內(nèi)前后運動。通道152覆蓋調(diào)節(jié)螺母蓋154。螺栓146具有階梯直徑。螺栓146的下部分有螺紋，并具有較大的直徑。螺栓146的上部分沒有螺紋，并具有較小直徑。軸承177在螺栓146上裝在從一個直徑到另一個直徑的臺階處。螺栓146通過使其下部的螺紋末端插入螺紋孔165，裝到螺母163上。外殼168位于螺栓146周圍。壓縮彈簧172和174裝在螺栓146周圍，并被軸承177隔開。圓筒形外殼163具有圓柱孔，其中裝有螺栓146、彈簧172、174以及軸承177組成的部件。軸承177滑動地裝在圓柱孔內(nèi)，使螺栓146光滑地轉(zhuǎn)動。彈簧172、174保持在圓筒形外殼168內(nèi)，而螺栓146穿過兩個末端。螺栓146上部沒有螺紋的末端穿過調(diào)節(jié)器支架170的一個孔。軸146還穿過彈簧固定板176的一個孔，彈簧固定板176固定在調(diào)節(jié)器支架170的表面。最后，用輥銷178將把手142裝在軸部件146的頂端。彈簧172就這樣壓縮在軸承177和外殼168下端之間。彈簧174壓縮在軸承177和彈簧固定板176之間。
下面將描述杠桿機構(gòu)144的工作。杠桿機構(gòu)144提供三個功能，首先，類似于圖4所示系統(tǒng)的位置調(diào)節(jié)機構(gòu)，提供負載的位置調(diào)節(jié)。其次，借助彈簧提供繞負載重心產(chǎn)生力矩的力，用于抵消不準確經(jīng)過重心的轉(zhuǎn)動連桿上的反作用力產(chǎn)生的殘余轉(zhuǎn)矩。第三，提供對接適應(yīng)性。在操作時，可以轉(zhuǎn)動把手142，把手轉(zhuǎn)動螺栓146，這又導(dǎo)致螺母163沿螺栓146的螺紋部分上下運動。由于螺母163固定在裝在負載承載連桿120上的保持塊148內(nèi)，并且外殼168固定在地面連桿160上，因此導(dǎo)致負載轉(zhuǎn)動。當(dāng)通過轉(zhuǎn)動螺栓146使負載轉(zhuǎn)動時，彈簧172、174的長度使其適于在達到任何穩(wěn)定位置它們產(chǎn)生的力矩足以抵消在此位置的殘余轉(zhuǎn)矩。因此，操作者可以根據(jù)需要轉(zhuǎn)動把手142達到提供的運動范圍內(nèi)所需的名義位置，這是平衡位置。對其施加的外力可以進一步順從地轉(zhuǎn)動負載。當(dāng)施加外力時，彈簧172、174相應(yīng)地改變長度，使負載轉(zhuǎn)動。因為此操作導(dǎo)致彈簧沿著與施加力相反的方向運動，并且由于轉(zhuǎn)動負載形成殘余轉(zhuǎn)矩，當(dāng)去除外力時，形成的總轉(zhuǎn)矩將使負載返回其名義位置。
圖16A-16C表示杠桿144處于三個負載位置的剖視圖，其中螺栓146固定地插在螺母163內(nèi)。也就是說，從一個剖視圖到另一個剖視圖螺栓146還沒有轉(zhuǎn)動。圖16A表示負載處于名義位置的狀態(tài)。軸承177基本沿外殼168的長度位于中心。在圖16B中，負載已經(jīng)轉(zhuǎn)動，使負載承載連桿120和保持塊148升高。彈簧174壓縮，彈簧172拉長，軸承177在外殼163內(nèi)向上運動，把手142相對支架170升高。同樣地，在圖16C中，負載已經(jīng)轉(zhuǎn)動，使負載承載連桿120和保持塊148下降。彈簧174拉長，彈簧172壓縮，軸承177在外殼168內(nèi)向下運動，把手142相對支架170下降。
需要注意的是，杠桿機構(gòu)144對測試頭110的轉(zhuǎn)動形成限制。但是，相對于工業(yè)安裝過程中可能意外作用在測試頭110上的大的意外作用力，機構(gòu)144是一個比較脆弱的機構(gòu)。因此提供很多有褶皺的緩沖器180，這些緩沖器可以調(diào)節(jié)，使它們在達到杠桿機構(gòu)144提供的運動限制之前的一段短距離停止運動。
圖17A-17E是表示上述實施例的5個不同結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖17A的側(cè)視圖表示測試頭110調(diào)節(jié)到名義水平位置。這對應(yīng)于圖16A中所示的杠桿機構(gòu)144的視圖。
在圖17B中，外部施加的力(未圖示)將測試頭110逆時針轉(zhuǎn)動了幾度。圖16B所示的杠桿機構(gòu)144的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖17B所示的測試頭110的側(cè)視圖。即，彈簧172、174(表示在圖16B中)的長度已經(jīng)改變，并且螺栓146相對于外殼168向上運動，為測試頭110在外力作用下運動提供所需的順從性。
同樣地，在圖17C中，外部施加的力(未圖示)將測試頭110順時針轉(zhuǎn)動了幾度。圖16C所示的杠桿機構(gòu)144的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于圖17C所示的測試頭110的側(cè)視圖。即，類似于前一個結(jié)構(gòu)，彈簧172、174(表示在圖16C中)的長度已經(jīng)改變，并且螺栓146相對于外殼168向下運動，為測試頭110在外力作用下運動提供所需的順從性。
在圖17D中，通過操作把手142將測試頭110逆時針從圖17A的水平位置轉(zhuǎn)動了幾度。即，把手142(和由此跟隨的螺栓146)沿著使保持塊148相對于圖17A所示位置向上運動的方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)保持塊148向上運動時，負載承載連桿120跟隨其向上運動。此外，當(dāng)負載承載連桿120向上運動時，與圖17A相比，下轉(zhuǎn)動連桿130和上轉(zhuǎn)動連桿140轉(zhuǎn)動到順時針位置。因此，如圖17D所示，測試頭110相對于圖17A所示位置逆時針轉(zhuǎn)動。
在圖17C中，通過操作把手142將測試頭110順時針從圖17A的水平位置轉(zhuǎn)動了幾度。即，把手142(和由此跟隨的螺栓146)沿著使保持塊148相對于圖17A所示的保持塊148位置向下運動的方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)保持塊148相對于螺栓146向下運動時，下轉(zhuǎn)動連桿130和上轉(zhuǎn)動連桿140相對于圖17A所示位置逆時針轉(zhuǎn)動。如圖所示，這導(dǎo)致測試頭110相對于圖17A所示的測試頭110取向順時針運動。
從圖17B和圖17D還可以看出，當(dāng)保持塊148向上運動時，螺栓146也相對于圖17A所示的保持塊148內(nèi)的位置運動到右側(cè)。同樣地，從圖17C和圖17E還可以看出，當(dāng)保持塊148向下運動時，螺栓146也相對于圖17A所示的保持塊148內(nèi)的位置運動到左側(cè)。這是螺母163必須能在保持塊148內(nèi)運動的原因(即，這是凸輪跟隨器164在通道152內(nèi)自由運動的原因)。
圖19是包括具有圖11到17E所示本發(fā)明典型實施例的測試頭定位系統(tǒng)的透視圖。如上所述，測試頭110裝在負載承載連桿120上。在這種情況下，負載承載連桿120連接到電纜樞轉(zhuǎn)組件360，這在前面提及的美國專利中有更加清楚的描述。電纜樞轉(zhuǎn)組件360(包括中空環(huán))支撐測試頭110。在負載承載連桿120后面是下轉(zhuǎn)動連桿130(不能看到)和上轉(zhuǎn)動連桿140。下轉(zhuǎn)動連桿130和上轉(zhuǎn)動連桿140連接到連桿160。這四個連桿120、130、140、160形成一個遠軸轉(zhuǎn)動接頭，從而使測試頭110繞水平軸(“翻轉(zhuǎn)軸”)轉(zhuǎn)動或翻轉(zhuǎn)。電纜樞轉(zhuǎn)組件360使測試頭繞垂直于翻轉(zhuǎn)軸并經(jīng)過電纜樞轉(zhuǎn)機構(gòu)中心的軸線轉(zhuǎn)動。一部分電纜樞轉(zhuǎn)組件360可以去除，從而不需要斷開和重新連接電纜即可安裝測試頭110。因此，電纜穿過電纜樞轉(zhuǎn)組件360的中空中部?？梢灶A(yù)計，這種結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用于圖1A所示的實施例。連桿160又連接到定位器系統(tǒng)的其余裝置，該系統(tǒng)必須提供額外的4個運動自由度。在圖23所示的系統(tǒng)中，如同美國專利4588346中披露的具有三個垂直旋轉(zhuǎn)軸的機構(gòu)1901提供水平面的兩個直線運動自由度(里—外和側(cè)邊—側(cè)邊)以及繞垂直軸線的三個旋轉(zhuǎn)自由度。直線垂直運動是第六自由度，這是由裝在垂直柱1910的直線軌道1905以及適當(dāng)?shù)闹本€軸承1906提供的。因此，測試頭的運動可以是6個自由度的運動。
這樣，已經(jīng)描述了遠軸轉(zhuǎn)動接頭(或者肘節(jié)接頭)的兩個實用實施例，第一個是圖4的分解圖表示的類型，第二個是圖11和12表示的類型。為了方便，那些第一類型的將稱為“滑動”型，那些第二類型的將稱為“連桿”型。這兩種類型是按相同的基本原理工作的，為負載提供繞水平軸的平衡轉(zhuǎn)動。特別是，負載由可運動結(jié)構(gòu)支撐，使得至少在名義位置，繞負載重心的力矩之和為零?？蛇\動結(jié)構(gòu)包括牢固固定在空間內(nèi)的部分以及可以相對于固定部分運動的支撐部分?？蛇\動部分與固定部分之間的接觸區(qū)都位于包括水平旋轉(zhuǎn)軸的垂直面的一側(cè)。因此，本發(fā)明的滑動型和連桿型實施例都可以稱為平衡遠軸轉(zhuǎn)動接頭。
圖19的系統(tǒng)使用一個平衡的遠軸轉(zhuǎn)動接頭。如先前描述的，一個單獨的機構(gòu)使負載繞著離機構(gòu)較遠的垂直軸轉(zhuǎn)動。但是，機構(gòu)同時提供并允許水平面的兩個運動自由度。在某些應(yīng)用中，希望在定位系統(tǒng)中對于每個運動軸具有單獨的機構(gòu)，從而每個運動獨立操作，同時所有其它運動保持固定不動。
遠軸轉(zhuǎn)動接頭另外也可以用于提供繞垂直軸的轉(zhuǎn)動。雖然這不能利用接頭繞水平軸支撐負載的能力，但其優(yōu)點是允許負載繞著離接頭遠的垂直軸轉(zhuǎn)動。并且，兩個遠軸轉(zhuǎn)動接頭可以有利地組合在一個系統(tǒng)內(nèi)，以使負載繞兩個軸線轉(zhuǎn)動。圖20到23表示四種可能的組合，這將在下面描述。
在圖20中，采用兩個滑動型遠軸轉(zhuǎn)動接頭300H和300V提供遠軸水平和垂直轉(zhuǎn)動(注意，字母H和V附加在參考數(shù)字后面用于區(qū)分兩個單元中的類似零件)。除了去除圓柱體7a外，轉(zhuǎn)動接頭300H與圖4中的接頭相同。如上所述，接頭300H提供平衡支撐以及使負載繞水平軸(俯仰軸)轉(zhuǎn)動。負載(未圖示)可以像以前一樣裝到安裝板61上，由此提供繞第二軸(滾動軸)的轉(zhuǎn)動。注意，當(dāng)繞俯仰軸轉(zhuǎn)動時，滾動軸相對于水平是傾斜的。遠軸轉(zhuǎn)動接頭300V的取向垂直于接頭300H。這提供繞垂直軸(偏航軸)的轉(zhuǎn)動。接頭300H的安裝板7bH(看不到)剛性裝到接頭300V的肘節(jié)外殼11V。這保持兩個接頭的各個轉(zhuǎn)動軸之間的角度不變。在這種情況下，當(dāng)然，軸是互相垂直的，一根豎直并且一根水平。接頭300V的安裝板7bV(看不到)可以按任何方便的形式裝到定位器的基部或其余部分。轉(zhuǎn)動旋鈕20V將繞垂直偏航軸手工調(diào)節(jié)負載，轉(zhuǎn)動旋鈕20H將繞水平俯仰軸手工調(diào)節(jié)負載。因此，圖20的機構(gòu)提供三個旋轉(zhuǎn)自由度。每根軸可以獨立轉(zhuǎn)動，同時其它兩根保持不動。三根軸的每一根可以獨立于整個定位器系統(tǒng)包含的任何其它運動自由度進行操作。
圖21表示利用兩個連桿類型遠軸轉(zhuǎn)動接頭310H和310V分別提供遠的和獨立的俯仰軸和偏航軸轉(zhuǎn)動。除了連桿類型接頭替換為滑動型接頭外，此概念類似于圖20。在圖21中，偏航軸接頭310V的負載承載連桿120V同時用作俯仰軸接頭310H的地面連桿160H。而且在這種情況下，利用電纜樞轉(zhuǎn)組件360可以將負載裝到接頭310H的負載承載連桿120H上，如同前面參考圖11到19所作的描述。負載板372裝到電纜樞轉(zhuǎn)組件360的轉(zhuǎn)動件上。最終負載(未圖示)可以裝到安裝桿375上，安裝桿375固定在負載板372上。因此，如圖20所示，整個機構(gòu)對負載提供三個轉(zhuǎn)動自由度，每個轉(zhuǎn)動的完成可以獨立于整個定位器系統(tǒng)的任何其它運動自由度。調(diào)節(jié)機構(gòu)144H和144V可以類似于參考圖15描述的一種。機構(gòu)144H通過轉(zhuǎn)動把手142H手工調(diào)節(jié)繞水平軸的轉(zhuǎn)動，并包括如前所述的彈簧，用于提供平衡和順從性。機構(gòu)144V通過轉(zhuǎn)動把手142V手工調(diào)節(jié)繞垂直軸的轉(zhuǎn)動，并包括如前所述的彈簧，用于提供順從性。在圖21的結(jié)構(gòu)中，從負載延伸到另一件裝置的電纜可以穿過電纜樞轉(zhuǎn)組件和連桿120H、160H/120V、160V的孔。
當(dāng)然，可以通過組合單一的滑動接頭與單一的連桿接頭達到類似的結(jié)果。圖22和23表示可以實現(xiàn)此想法的兩種方式。在圖22中，提供繞垂直偏航軸轉(zhuǎn)動的肘節(jié)接頭300V可以裝到基部或定位器系統(tǒng)。連桿接頭310H剛性連接到滑動接頭300V的肘節(jié)外殼11V(看不到)。連桿接頭310H提供繞水平俯仰軸的轉(zhuǎn)動。連桿接頭310H支撐電纜樞轉(zhuǎn)組件360，電纜樞轉(zhuǎn)組件360通過板372和安裝桿375連接負載。圖23在概念上類似于圖22，只是滑動接頭和連桿接頭的位置顛倒了。因此，連桿接頭310V裝在基部并提供繞垂直偏航軸的轉(zhuǎn)動?；瑒咏宇^300H由連桿接頭310V支撐，并提供繞水平俯仰軸的轉(zhuǎn)動。如上所述，輥鎖板63和安裝板61可以使負載(未圖示)被安裝并使負載繞第三滾動軸轉(zhuǎn)動。
圖20到23的機構(gòu)都有一個遠軸轉(zhuǎn)動接頭，其取向提供垂直轉(zhuǎn)動，遠軸轉(zhuǎn)動接頭裝在定位器上并支撐提供水平轉(zhuǎn)動的第二遠軸轉(zhuǎn)動接頭?？梢钥闯觯ㄟ^這種順序的接頭，不管各個接頭的狀態(tài)或位置如何，總是可以執(zhí)行繞垂直軸和水平軸的轉(zhuǎn)動。本質(zhì)上通過將這些組件轉(zhuǎn)動90度，也可以將此順序顛倒，并使提供水平轉(zhuǎn)動的接頭裝在定位器上并支撐第二接頭。但是，在此結(jié)構(gòu)中，當(dāng)?shù)谝唤宇^的狀態(tài)或位置變化時，第二接頭提供繞著相對垂直方向可變傾斜的軸線轉(zhuǎn)動。這在某些應(yīng)用中是有用的。
雖然很多定位器設(shè)計成對接所有類型的外圍設(shè)備，但其它一些設(shè)計優(yōu)選地對接特殊類型的外圍設(shè)備。例如，如果系統(tǒng)設(shè)計成對接晶片探針，則測試頭總是向下對接，并且重要的是提供繞著經(jīng)過測試接口下方的裝置中心的垂直軸的順從轉(zhuǎn)動。在這種情況下，使用諸如圖20或22所示結(jié)構(gòu)的滑動型轉(zhuǎn)動接頭是優(yōu)選的，因為它提供繞著固定在空間中的軸線轉(zhuǎn)動。但是，在對接垂直面封裝處理器的情況下，需要繞著經(jīng)過接口中心的水平軸的順從轉(zhuǎn)動。在這個例子中，諸如圖21或23所示的、其取向繞著水平軸轉(zhuǎn)動的滑動型接頭將是優(yōu)選的。
此外，已經(jīng)圖示了滾動軸連接作為與負載的最終連接，并且注意到，滾動軸根據(jù)其它接頭的狀態(tài)和位置與水平方向傾斜。在一些應(yīng)用中，可能需要改變連接順序，從而將滾動軸單元置于兩個遠軸轉(zhuǎn)動接頭之間，或者將滾動軸直接連接到定位器并支撐其余接頭?？傊?，本發(fā)明并不限于這些接頭順序。
雖然這里參考特定實施例圖示和說明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于所給出的細節(jié)。相反，在權(quán)利要求等同范圍內(nèi)并且不偏離本發(fā)明的情況下，可以對細節(jié)做出不同的修改。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)37.如權(quán)利要求1所述的支撐負載的裝置，其特征在于，所述兩個支撐區(qū)包括位于遠離所述負載下方的平面上的相應(yīng)點。
38.如權(quán)利要求19所述的移動負載的方法，其特征在于，所述兩個支撐區(qū)包括位于遠離所述負載下方的平面上的相應(yīng)點。
權(quán)利要求
1.支撐負載的裝置，包括連接到所述負載并且可以與所述負載一起運動的樞轉(zhuǎn)裝置；相對于所述樞轉(zhuǎn)裝置固定的基部；在所述樞轉(zhuǎn)裝置與所述基部之間的至少兩個支撐區(qū)，其中，分別相反的分力位于所述兩個支撐區(qū)；所述兩個支撐區(qū)沿至少一個彎曲路徑運動，以使所述負載傾斜。
2.如權(quán)利要求1所述的支撐負載的裝置，其特征在于，所述樞轉(zhuǎn)裝置包括位于所述兩個支撐區(qū)的圓形件，所述圓形件沿所述彎曲路徑運動，以使所述負載傾斜。
3.如權(quán)利要求1所述的支撐負載的裝置，其特征在于，所述樞轉(zhuǎn)裝置包括所述兩個支撐區(qū)位于其上的至少一個零件，所述樞轉(zhuǎn)裝置沿所述彎曲路徑運動，所述彎曲路徑相對于所述負載是凹形的。
4.如權(quán)利要求1所述的支撐負載的裝置，其特征在于，所述彎曲路徑定位在一個豎直面中，并且所述樞轉(zhuǎn)裝置設(shè)置成，所述樞轉(zhuǎn)裝置沿所述彎曲路徑的向上運動導(dǎo)致與所述負載朝向所述彎曲路徑的另一表面相反的表面向下傾斜。
5.如權(quán)利要求1所述的支撐負載的裝置，其特征在于，所述樞轉(zhuǎn)裝置設(shè)置成，所述樞轉(zhuǎn)裝置沿所述彎曲路徑的運動導(dǎo)致所述負載繞著基本與所述負載重心相交的一根軸線傾斜。
6.如權(quán)利要求1所述的支撐負載的裝置，其特征在于，還包括剛性連接到所述基部的軸部件，所述軸部件連接到所述樞轉(zhuǎn)裝置，當(dāng)所述軸部件控制所述樞轉(zhuǎn)裝置沿所述彎曲路徑的運動時，所述樞轉(zhuǎn)裝置可沿所述軸部件運動。
7.如權(quán)利要求1所述的支撐負載的裝置，其特征在于，還包括輥鎖板，用于使所述負載繞著與所述負載繞其傾斜的另一軸線垂直的一根軸線轉(zhuǎn)動。
8.如權(quán)利要求1所述的支撐負載的裝置，其特征在于，還包括在所述樞轉(zhuǎn)裝置與所述基部之間的連桿，所述連桿具有位于所述基部的第一樞軸點以及位于所述樞轉(zhuǎn)裝置的第二樞軸點，當(dāng)所述負載傾斜時，所述連桿向著或遠離所述基部轉(zhuǎn)動。
9.如權(quán)利要求8所述的支撐負載的裝置，其特征在于，所述第二樞軸點與所述支撐區(qū)之一重合。
10.如權(quán)利要求8所述的支撐負載的裝置，其特征在于，還包括在所述樞轉(zhuǎn)裝置和所述基部之間的另一連桿，所述另一連桿具有位于所述基部的第三樞軸點以及位于所述樞轉(zhuǎn)裝置的第四樞軸點，當(dāng)所述負載傾斜時，所述另一連桿向著或遠離所述基部轉(zhuǎn)動。
11.如權(quán)利要求10所述的支撐負載的裝置，其特征在于，所述第二樞軸點與所述支撐區(qū)中的另一個重合。
12.如權(quán)利要求10所述的支撐負載的裝置，其特征在于，所述第二樞軸點和所述第四樞軸點繞平行的軸線轉(zhuǎn)動。
13.如權(quán)利要求1所述的支撐負載的裝置，其特征在于，還包括連接到第二基部的第二樞轉(zhuǎn)裝置；相對于所述第二樞轉(zhuǎn)裝置固定的第二基部；在所述第二樞轉(zhuǎn)裝置與所述第二基部之間的至少兩個另外的支撐區(qū)，其中，分別相反的分力位于所述兩個另外的支撐區(qū)；所述兩個另外的支撐區(qū)沿至少一個另一彎曲路徑運動，以使所述負載傾斜。
14.如權(quán)利要求1所述的支撐負載的裝置，其特征在于，還包括可以轉(zhuǎn)動的中空環(huán)，用于使所述負載繞著與所述負載繞其傾斜的另一軸線垂直的軸線轉(zhuǎn)動。
15.如權(quán)利要求14所述的支撐負載的裝置，其特征在于，所述中空環(huán)的一部分是可以拆除的。
16.如權(quán)利要求15所述的支撐負載的裝置，其特征在于，電纜位于所述環(huán)中。
17.如權(quán)利要求1所述的支撐負載的裝置，其特征在于，所述基部是大體上C形零件，在其一側(cè)延伸有開口。
18.如權(quán)利要求17所述的支撐負載的裝置，其特征在于，電纜位于所述開口中。
19.一種移動負載的方法，包括保持基部相對于樞轉(zhuǎn)裝置固定；以及通過以下過程使所述負載傾斜將所述樞轉(zhuǎn)裝置和所述基部之間的至少兩個支撐區(qū)沿至少一個彎曲路徑移動，同時分別相反的分力位于所述至少兩個支撐區(qū)上；以及通過所述樞轉(zhuǎn)裝置移動所述負載。
20.如權(quán)利要求19所述的移動負載的方法，其特征在于，在所述兩個支撐區(qū)上的圓形件沿所述彎曲路徑運動，以使所述負載傾斜。
21.如權(quán)利要求19所述的移動負載的方法，其特征在于，在所述兩個支撐區(qū)上的至少一個零件沿所述彎曲路徑運動，以使所述負載傾斜。
22.如權(quán)利要求19所述的移動負載的方法，其特征在于，所述彎曲路徑相對于所述負載是凹形的。
23.如權(quán)利要求19所述的移動負載的方法，其特征在于，所述彎曲路徑定位在一個豎直面中，并且所述兩個支撐區(qū)沿所述彎曲路徑向上運動，導(dǎo)致與所述負載朝向所述彎曲路徑的另一表面相反的所述負載的表面向下傾斜。
24.如權(quán)利要求19所述的移動負載的方法，其特征在于，所述兩個支撐區(qū)沿所述彎曲路徑的運動導(dǎo)致所述負載繞著大體上與所述負載重心相交的軸線傾斜。
25.如權(quán)利要求19所述的移動負載的方法，其特征在于，還包括沿一根軸部件移動所述樞轉(zhuǎn)裝置的步驟，所述軸部件連接到所述樞轉(zhuǎn)裝置并且剛性連接到所述基部，使得所述軸部件控制所述樞轉(zhuǎn)裝置沿所述彎曲路徑的運動。
26.如權(quán)利要求19所述的移動負載的方法，其特征在于，還包括使所述負載繞著與所述負載繞其傾斜的另一軸線垂直的軸線轉(zhuǎn)動的步驟。
27.如權(quán)利要求19所述的移動負載的方法，其特征在于，在所述樞轉(zhuǎn)裝置與所述基部之間具有連桿，所述連桿具有位于所述基部的第一樞軸點以及位于所述樞轉(zhuǎn)裝置的第二樞軸點，當(dāng)所述負載傾斜時，所述連桿向著或遠離所述基部轉(zhuǎn)動。
28.如權(quán)利要求27所述的移動負載的方法，其特征在于，所述第二樞軸點與所述支撐區(qū)之一重合。
29.如權(quán)利要求27所述的移動負載的方法，其特征在于，在所述樞轉(zhuǎn)裝置和所述基部之間具有另一連桿，所述另一連桿具有位于所述基部的第三樞軸點以及位于所述樞轉(zhuǎn)裝置的第四樞軸點，當(dāng)所述負載傾斜時，所述另一連桿向著或遠離所述基部轉(zhuǎn)動。
30.如權(quán)利要求29所述的移動負載的方法，其特征在于，所述第二樞軸點與所述支撐區(qū)中的另一個重合。
31.如權(quán)利要求29所述的移動負載的方法，其特征在于，所述第二樞軸點和所述第四樞軸點繞平行的軸線轉(zhuǎn)動。
32.如權(quán)利要求19所述的移動負載的方法，其特征在于，第二樞轉(zhuǎn)裝置連接到第二基部；第二基部相對于所述第二樞轉(zhuǎn)裝置是固定的；在所述第二樞轉(zhuǎn)裝置與所述第二基部之間具有至少兩個另外的支撐區(qū)，以及分別相反的分力位于所述兩個另外的支撐區(qū)；所述兩個另外的支撐區(qū)沿至少一個另一彎曲路徑運動，以使所述負載傾斜。
33.如權(quán)利要求19所述的移動負載的方法，其特征在于，轉(zhuǎn)動一個中空環(huán)，以使所述負載繞著與所述負載繞其傾斜的另一軸線垂直的軸線轉(zhuǎn)動。
34.如權(quán)利要求33所述的移動負載的方法，其特征在于，還包括拆除所述中空環(huán)的一部分的步驟。
35.如權(quán)利要求34所述的移動負載的方法，其特征在于，還包括使電纜位于所述環(huán)中的步驟。
36.如權(quán)利要求19所述的移動負載的方法，其特征在于，還包括使電纜穿過所述基部的開口的步驟，所述基部是C形的，所述開口從所述基部一側(cè)延伸。
全文摘要
一種支撐負載的裝置，包括連接到負載并可以與負載一起運動的樞轉(zhuǎn)裝置；以及相對于所述樞轉(zhuǎn)裝置固定的基部。在所述樞轉(zhuǎn)裝置與所述基部之間具有至少兩個支撐區(qū)。相反的分力分別作用在所述兩個支撐區(qū)。所述兩個支撐區(qū)沿一個彎曲的路徑運動，以使所述負載傾斜。
文檔編號B25J17/02GK1745310SQ200480002992
公開日2006年3月8日 申請日期2004年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月28日
發(fā)明者亨利·M·阿庫卡, 克里斯托弗·L·韋斯特, 查爾斯·納珀 申請人:因泰斯特Ip公司