專利名稱：測(cè)試頭定位器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子測(cè)試頭定位器領(lǐng)域。特別是，本發(fā)明涉及能夠在多個(gè)自由度下操作測(cè)試頭的測(cè)試頭定位器。
背景技術(shù)：
在集成電路(IC)和其它電子設(shè)備的自動(dòng)測(cè)試中，專用機(jī)(下面稱為“外圍設(shè)備”)被使用，其利用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)將待檢測(cè)設(shè)備放置就位進(jìn)行檢測(cè)。外圍設(shè)備包括晶片檢測(cè)器、批處理器等等；所使用的具體類型的外圍設(shè)備取決于使用產(chǎn)品的階段。電子測(cè)試本身由一巨大且昂貴的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)提供，該系統(tǒng)包括一需要與外圍設(shè)備連接和對(duì)接的測(cè)試頭。在這樣的測(cè)試系統(tǒng)中，測(cè)試頭通常非常沉重—大約為40千克到1000千克。如此沉重的原因是測(cè)試頭使用精密高速電子計(jì)時(shí)信號(hào)以及其它數(shù)據(jù)信號(hào)，這需要電路必須盡可能位于接近被測(cè)試設(shè)備的位置。因此，測(cè)試頭和電路緊密地打包在一起，以便實(shí)現(xiàn)精密設(shè)備的高速測(cè)試。
測(cè)試頭定位器系統(tǒng)可用于使測(cè)試頭相對(duì)于外圍設(shè)備進(jìn)行定位。當(dāng)測(cè)試頭相對(duì)于外圍設(shè)備精確地處于適當(dāng)位置時(shí)，測(cè)試頭和外圍設(shè)備被稱為對(duì)準(zhǔn)。當(dāng)測(cè)試頭和外圍設(shè)備對(duì)準(zhǔn)后，易損壞的測(cè)試頭和外圍設(shè)備的電連接器可以連接在一起(即對(duì)接)，從而能夠使電子信號(hào)在外圍設(shè)備和測(cè)試頭之間傳輸。在對(duì)接之前，易損壞的測(cè)試頭和外圍設(shè)備的電連接器必須精確地對(duì)準(zhǔn)，以避免損壞易損的電連接器。
為了能夠進(jìn)行易損壞的電連接器的精確對(duì)準(zhǔn)，電子測(cè)試頭定位器通常應(yīng)便于操縱測(cè)試頭，以使其在六個(gè)自由度上進(jìn)行空間運(yùn)動(dòng)。如圖9所示，定義了六個(gè)運(yùn)動(dòng)的自由度。根據(jù)本發(fā)明的一典型實(shí)施例，該定位器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。圖9示出了左右運(yùn)動(dòng)或者沿X軸運(yùn)動(dòng)；上下運(yùn)動(dòng)或者沿Y軸運(yùn)動(dòng)；進(jìn)一出運(yùn)動(dòng)或者沿Z軸運(yùn)動(dòng)；繞Y軸運(yùn)動(dòng)或者太塔運(yùn)動(dòng)(theta motion)；繞X軸運(yùn)動(dòng)或傾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；繞Z軸運(yùn)動(dòng)或者滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
進(jìn)一步，測(cè)試頭定位器還為測(cè)試頭提供一基本上失重或順從的條件，以便在每個(gè)自由度上可手動(dòng)操縱測(cè)試頭，以及完成測(cè)試頭相對(duì)于外圍設(shè)備的精確對(duì)接和脫離。Smith的在先專利(美國(guó)專利No.4,527,942)中公開(kāi)了一電子測(cè)試頭定位器的例子，這里被引用作為參考。該專利公開(kāi)了一定位器組件，它可以使測(cè)試頭處于基本失重的條件下，并使其在六個(gè)自由度上移動(dòng)。
為了提供六個(gè)自由度，測(cè)試頭可連接在一支架組件上，該組件可以是一用于測(cè)試頭的U形支架。在美國(guó)專利No.4,527,942、Smith的專利(美國(guó)專利No.4,705,447)以及Holt的專利(美國(guó)專利No.5,450,766)中均示出了這種支架組件。一支架通常可提供至少兩個(gè)所需自由度。當(dāng)使用支架夾持測(cè)試頭時(shí)，在支架與外圍設(shè)備對(duì)接后，當(dāng)簡(jiǎn)單快速地將支架鎖定至適當(dāng)位置時(shí)會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。
發(fā)明概述一種用于定位測(cè)試頭的支架運(yùn)動(dòng)裝置，其包括一提供三個(gè)自由度的支撐結(jié)構(gòu)、一第一鎖和一第二鎖。通過(guò)第一鎖和第二鎖的啟動(dòng)可以阻止在該三個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1A是根據(jù)本發(fā)明所述測(cè)試頭定位器系統(tǒng)的一部分的透視圖。
圖1B是測(cè)試頭系統(tǒng)的透視圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的特征。
圖2A是圖1B中的測(cè)試頭定位器系統(tǒng)的垂直運(yùn)動(dòng)板的透視圖。
圖2B是帶有軌道和球滑動(dòng)件的垂直運(yùn)動(dòng)板的透視圖。
圖2C是垂直運(yùn)動(dòng)板連接部件的透視圖，其允許測(cè)試頭在不同方向上移動(dòng)。
圖3是圖1A和1B中的測(cè)試頭定位器系統(tǒng)的曲柄和圓柱子系統(tǒng)的透視圖。
圖4A是根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試頭支架組件的透視圖，其處于空檔位置。
圖4B是根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試頭支架組件的另一個(gè)透視圖，其處于操作位置。
圖4C是根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試頭支架組件的又一個(gè)透視圖，其處于另一個(gè)操作位置。
圖5是測(cè)試頭支架組件中的支架運(yùn)動(dòng)裝置的透視圖。
圖6A是測(cè)試頭支架組件和測(cè)試頭支架組件中的支架運(yùn)動(dòng)裝置的分解圖。
圖6B是支架運(yùn)動(dòng)裝置的分解圖，其示出了位于圖6A中的圓6B內(nèi)的區(qū)域的細(xì)節(jié)。
圖6C是支架運(yùn)動(dòng)裝置的分解圖，其示出了位于圖6A中的圓6C內(nèi)的區(qū)域的細(xì)節(jié)。
圖7是支架運(yùn)動(dòng)裝置另一側(cè)的分解圖。
圖8A是一帶有支架運(yùn)動(dòng)裝置以及相關(guān)組件的支架側(cè)面的頂視圖。
圖8B是一帶有支架運(yùn)動(dòng)裝置以及相關(guān)組件的支架側(cè)面的內(nèi)部正視圖。
圖9概略地示出了圖中所示系統(tǒng)的六個(gè)自由度。
本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明圖1A和1B中示出了定位器系統(tǒng)150的細(xì)節(jié)，其中具有支撐柱102。例如，2000年7月20公開(kāi)的專利申請(qǐng)WO 00/41536、2000年1月12日提出的申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US/00/00704的申請(qǐng)中均給出了圖示支撐柱102的詳細(xì)描述，它們這里被引用作為參考。
如圖所示，在支撐柱102的前表面上，垂直軌道104被連接在支撐柱102的前表面上。垂直軌道104例如沿支撐柱102的長(zhǎng)度方向延伸。參考圖1B、2C以及下文的進(jìn)一步描述，臂裝置100與垂直支架或主臂結(jié)構(gòu)108(有時(shí)指垂直活動(dòng)板108)相連，從而使臂裝置100可以沿垂直軌道104上下移動(dòng)。參考圖1A，在垂直軌道104的上限和下限的位置處，可具有適當(dāng)?shù)木彌_器107A-D，以限制垂直活動(dòng)板108沿垂直軌道104上下移動(dòng)的行程范圍。
垂直運(yùn)動(dòng)球(滾珠)滑動(dòng)件105與垂直軌道104嚙合并沿垂直軌道104滑動(dòng)。參考圖2A和2C，垂直運(yùn)動(dòng)板108連接在垂直運(yùn)動(dòng)球滑動(dòng)件105上。因此，當(dāng)垂直運(yùn)動(dòng)球滑動(dòng)件105沿垂直軌道104上下滑動(dòng)時(shí)，垂直運(yùn)動(dòng)板108也沿垂直運(yùn)動(dòng)球滑動(dòng)件105上下移動(dòng)。
多根電纜106連接在垂直運(yùn)動(dòng)板108上。用于將電纜106連接到垂直運(yùn)動(dòng)板108上的裝置并未示出，但是這一連接可以利用現(xiàn)有技術(shù)中已知的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些電纜接納在滑輪組件922中。所述電纜穿過(guò)滑輪組件922并向下伸入到位于支撐柱102中的平衡錘系統(tǒng)(未示出)中。在美國(guó)專利No.4,527,942和美國(guó)專利No.5,450,766中示出了平衡錘系統(tǒng)的例子。
如上所述，垂直運(yùn)動(dòng)板108與電纜106相連。因此，通過(guò)經(jīng)由電纜106與平衡錘系統(tǒng)相連，垂直運(yùn)動(dòng)板108可以在基本失重的條件下上下移動(dòng)。
參考圖2A-2C，現(xiàn)在對(duì)垂直運(yùn)動(dòng)板108進(jìn)行更加詳細(xì)地描述。垂直運(yùn)動(dòng)板108包括垂直運(yùn)動(dòng)鎖機(jī)構(gòu)110，其可以是2000年7月20公開(kāi)的專利申請(qǐng)WO 00/41536以及2000年1月12日提出的申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US/00/00704的專利申請(qǐng)中所描述的鎖機(jī)構(gòu)。
為了獲得低摩擦水平側(cè)向運(yùn)動(dòng)，垂直運(yùn)動(dòng)板108包括上部狹槽108a與下部狹槽108b。軌道架112a、b分別位于狹槽108a、b中。軌道架112a、b為L(zhǎng)形元件，它們通過(guò)垂直運(yùn)動(dòng)板狹槽108a、b與垂直運(yùn)動(dòng)板108的垂直面連接，并且提供相應(yīng)的水平表面。因此，軌道架112a提供兩個(gè)水平表面112c和112d，表面112c朝上，而表面112d朝下。類似的，軌道架112b也提供兩個(gè)水平表面112e和112f，表面112e朝上，而表面112f朝下。在所示實(shí)施例中，水平軌道114a位于軌道架112a的朝上水平表面112c上，并且面朝上。水平軌道114b與軌道架112b的朝下水平表面112f連接在一起。因此，軌道114b向下突出。軌道114a和114b彼此基本平行，并且通過(guò)軌道架112a和112b連接在垂直運(yùn)動(dòng)板108上。
球滑動(dòng)件116a是一對(duì)可與軌道114a嚙合并沿其滑動(dòng)的軸承。因此，球滑動(dòng)件116a位于軌道114a上方。此外，球滑動(dòng)件116b是另一對(duì)可與軌道114b嚙合的軸承。換言之，球滑動(dòng)件116b位于軌道114b下方。因此，球滑動(dòng)件116b可沿軌道114b滑動(dòng)。
球滑動(dòng)件105和116a、b以及軌道104、114a、114b例如由NSK公司制造。
球滑動(dòng)件連接板118a、b也被包括在內(nèi)。球滑動(dòng)件連接板118a與球滑動(dòng)件116a連接且位于其上。球滑動(dòng)件連接板118b則與球滑動(dòng)件116b連接且位于其下。
肘狀安裝板120也被包括在內(nèi)。在本發(fā)明的一典型實(shí)施例中，肘狀安裝板120是一塊單獨(dú)的板，它從球滑動(dòng)件連接板118a延伸至球滑動(dòng)件連接板118b。在本發(fā)明的另一可選實(shí)施例中，肘狀安裝板120可以由兩塊獨(dú)立的、分別與球滑動(dòng)件連接板118a、b相連的肘狀安裝板部分替代。在另一實(shí)施例中，連接板118a、b和肘狀安裝板120可以結(jié)合在一個(gè)單一鑄件中。
因此，肘狀安裝板120可沿著球滑動(dòng)件116a、b從一側(cè)水平滑向另一側(cè)。如下所述，肘狀安裝板120支撐著測(cè)試頭負(fù)載。因此，四個(gè)球滑動(dòng)件116a、b提供負(fù)載的水平運(yùn)動(dòng)，并且還承擔(dān)著負(fù)載的重量和扭矩。抵抗水平側(cè)向運(yùn)動(dòng)的摩擦力由與球滑動(dòng)件116a、b相關(guān)的摩擦力決定，該摩擦力反過(guò)來(lái)又由它們各自的負(fù)載和取向決定。發(fā)明者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將兩個(gè)軌道114a、b安裝在水平表面上從而使它們?cè)诖怪狈较蛏贤怀?，與將軌道安裝為水平突出相比，所產(chǎn)生的摩擦力明顯要小得多。在一可選的實(shí)施例中，軌道114a可以被安裝在軌道架112a的朝下水平表面112d上，從而其向下突出，而軌道114b可以被安裝在軌道架112b的朝上水平表面112e上，從而其向上突出。在更多的實(shí)施例中，很明顯可以將軌道112a、b安裝成使它們均向上或向下突出。
肘狀安裝板120包括鎖突起126。
鎖閂128優(yōu)選連接在球滑動(dòng)件連接板118a的頂表面上。鎖閂128提供一與形成于鎖突起126中的開(kāi)口的形狀相適應(yīng)的狹槽。因此，鎖130延伸穿過(guò)鎖突起126的開(kāi)口并穿過(guò)鎖閂128中的狹槽。當(dāng)鎖130被啟動(dòng)時(shí)，施加在鎖閂128的內(nèi)表面上的摩擦力將防止肘狀安裝板120相對(duì)于鎖閂128移動(dòng)。
止動(dòng)器152可選地位于肘狀安裝板120的后面。沿軌道架112b的一邊緣形成一狹槽115E。因此，當(dāng)肘狀安裝板120從一側(cè)滑向另一側(cè)時(shí)，止動(dòng)器152則在形成于軌道架112b中的狹槽中滑動(dòng)。這樣就對(duì)肘狀安裝板120相對(duì)于垂直運(yùn)動(dòng)板108的行程提供了一額外控制。
上部軸承塊122a從肘狀安裝板120的上部延伸并與之相連。下部軸承塊122b則從肘狀安裝板120的下部延伸并與之相連。上部軸承塊122a和下部軸承塊122b具有相同的開(kāi)口。圖2C示出了上部軸承塊122a中的開(kāi)口121的位置。下部軸承塊122b中的相同的開(kāi)口則沒(méi)有示出。圓柱124位于上部軸承塊122a和下部軸承塊122b之間。所述圓柱124樞軸安裝于上部軸承塊和下部軸承塊中的相同開(kāi)口中。
在圓柱124的下端設(shè)置有圓柱突起132。該圓柱突起132具有一開(kāi)口，以容納鎖154。下部軸承塊122b包括一可容納鎖154的圓弧形狹槽156。因此，鎖154延伸穿過(guò)圓柱突起132和鎖槽156。通過(guò)啟動(dòng)鎖154，沿下部軸承塊122b的底表面在鎖槽156上產(chǎn)生摩擦力，以阻止圓柱124轉(zhuǎn)動(dòng)。
下部軸承塊122b還可以包含一可選緩沖器槽(未示出)。一可選緩沖器可以被附著于圓柱突起132的底表面上。因此，當(dāng)圓柱突起132旋轉(zhuǎn)時(shí)，該可選緩沖器可沿該可選緩沖器槽行進(jìn)，從而允許可選緩沖器和緩沖器槽在圓柱124旋轉(zhuǎn)時(shí)控制其旋轉(zhuǎn)范圍。
圓柱124連接或包含在前臂202中。
前臂202在圖2C和3中被更詳細(xì)地示出。前臂202的頂部裝配有變速箱204。變速箱204中的齒輪經(jīng)由曲柄206通過(guò)一聯(lián)接軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)曲柄206時(shí)，變速箱204中的齒輪旋轉(zhuǎn)并導(dǎo)致延伸至變速箱204外部的變速箱軸(未示出)旋轉(zhuǎn)。變速箱軸與直接通過(guò)曲柄206旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)接軸正交。皮帶輪218與變速箱軸相連。因此，曲柄206的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)皮帶輪218旋轉(zhuǎn)。皮帶216與皮帶輪218嚙合，且隨著皮帶輪218的旋轉(zhuǎn)而移動(dòng)。該皮帶216同時(shí)也與皮帶輪210接合。皮帶輪210與前臂圓柱208中的驅(qū)動(dòng)軸(不可見(jiàn))連接，該驅(qū)動(dòng)軸從前臂圓柱208的前面延伸至前臂圓柱208的后面。支架裝配法蘭211與位于前臂圓柱208前面的驅(qū)動(dòng)軸相連，同時(shí)皮帶輪210與位于前臂圓柱208后面的驅(qū)動(dòng)軸相連。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄206時(shí)，皮帶輪218旋轉(zhuǎn)。皮帶輪218的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致皮帶216的移動(dòng)。皮帶216的移動(dòng)導(dǎo)致皮帶輪210、不可見(jiàn)驅(qū)動(dòng)軸以及支架裝配法蘭211的旋轉(zhuǎn)。
如圖1B和4A中所示，支架220與支架裝配法蘭211相連。因此，當(dāng)支架裝配法蘭211旋轉(zhuǎn)時(shí)，支架220也旋轉(zhuǎn)。托架212連接在皮帶輪210的后面。電纜鏝刀214與托架212相連。因此，將測(cè)試頭連接到一測(cè)試系統(tǒng)柜(未示出)的電纜在到達(dá)測(cè)試系統(tǒng)柜(未示出)前從測(cè)試頭一直延伸到電纜鏝刀。因此，通過(guò)旋轉(zhuǎn)曲柄206，電纜可以隨著支架220的旋轉(zhuǎn)在電纜鏝刀214中移動(dòng)。
當(dāng)測(cè)試頭負(fù)載連接到支架220時(shí)，它通過(guò)多個(gè)水平支撐結(jié)構(gòu)連接到垂直運(yùn)動(dòng)板108上，這些水平支撐結(jié)構(gòu)包括球滑動(dòng)件連接板118a、118b以及前臂202。球滑動(dòng)件116a、116b也將水平支撐結(jié)構(gòu)連接到軌道上，從而水平支撐結(jié)構(gòu)可相對(duì)于垂直運(yùn)動(dòng)板水平定位。
現(xiàn)在請(qǐng)轉(zhuǎn)向圖4A-C和6A，它們示出了關(guān)于支架220的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。支架220包括支架背面410，支架側(cè)面420A和420B。角托架430也包含在內(nèi)，以將支架側(cè)面420A、420B連接到支架背面410上。
如圖1B和4A-C所示，支架運(yùn)動(dòng)裝置500包括在支架420中。支架運(yùn)動(dòng)裝置500包括測(cè)試頭連接塊525，測(cè)試頭被剛性連接和支撐在所述測(cè)試頭連接塊上。支架運(yùn)動(dòng)裝置500提供n個(gè)自由度。在一典型實(shí)施例中，它提供三個(gè)自由度，描述如下首先，提供沿著第一、平移軸(“進(jìn)/出軸”)547的前后平移運(yùn)動(dòng)，該第一軸(“進(jìn)/出軸”)547基本平行于支架側(cè)面420A和420B。其次，提供一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即稱為環(huán)繞第二軸(“翻轉(zhuǎn)軸”)548的“翻轉(zhuǎn)”或“傾轉(zhuǎn)”運(yùn)動(dòng)，其中所述第二軸與連接塊525正交。第三，提供一圍繞第三軸(“太塔軸”)549的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即“太塔”運(yùn)動(dòng)，該第三軸548與進(jìn)/出軸547和翻轉(zhuǎn)軸548正交。這三個(gè)自由度可以使測(cè)試頭根據(jù)需要單獨(dú)或同時(shí)向內(nèi)和向外移動(dòng)、圍繞翻轉(zhuǎn)軸和太塔軸旋轉(zhuǎn)。在一典型實(shí)施例中，翻轉(zhuǎn)軸和太塔軸可設(shè)置其中之一或均被設(shè)置，以使它們能夠大致穿過(guò)測(cè)試頭和相關(guān)負(fù)載的重心中央。這樣可以使圍繞如此設(shè)置的軸的旋轉(zhuǎn)達(dá)到平衡，因此提供相對(duì)于該軸的基本失重條件。垂直運(yùn)動(dòng)由軌道104和球滑動(dòng)件105提供，水平運(yùn)動(dòng)由軌道114a、b和球滑動(dòng)件116a、b提供，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則由支架裝配法蘭211提供，這三種運(yùn)動(dòng)形成了定位測(cè)試頭所需的額外三個(gè)自由度(兩個(gè)平移運(yùn)動(dòng)一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。(可以利用變速箱204和/或皮帶輪208、210和皮帶216中的反沖力或游隙，以便提供第三旋轉(zhuǎn)自由度的順從性。在一典型實(shí)施例中，皮帶輪210被三個(gè)穿越皮帶輪210中的擴(kuò)大間隙孔的螺釘連接在軸(未示出)上，這使得皮帶輪210相對(duì)于該軸(未示出)可旋轉(zhuǎn)地滑移。)在下面的描述中，請(qǐng)記住，可通過(guò)曲柄206和其與支架裝配法蘭211的連接將支架220和被連接的支架運(yùn)動(dòng)裝置500旋轉(zhuǎn)180度甚至更多。但是，為使說(shuō)明簡(jiǎn)化，諸如上和下、上部和下部、底部和頂部等術(shù)語(yǔ)僅用于描述呈圖中所示取向的機(jī)構(gòu)。
關(guān)于支架運(yùn)動(dòng)裝置500的概述以及它與支架側(cè)面420A的關(guān)系，請(qǐng)參考如下附圖6B和7。通過(guò)軌道670和球滑動(dòng)件770，滑臂510和支架側(cè)面420A可滑動(dòng)地相連，其中所述軌道和球滑動(dòng)件布置成基本上與支架側(cè)面平行。因此，滑臂510提供沿進(jìn)/出軸547的平移運(yùn)動(dòng)。凸輪隨動(dòng)塊640通過(guò)樞軸承(立式止推軸承)650與滑臂510可旋轉(zhuǎn)地相連。因此，凸輪隨動(dòng)塊640提供繞翻轉(zhuǎn)軸548的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一包括連接塊525、頂部導(dǎo)向塊520和底部導(dǎo)向塊522的附件裝置通過(guò)凸輪隨動(dòng)件610a、f與凸輪隨動(dòng)塊640相連。該附件裝置被布置成提供繞太塔軸549的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這些特征和功能將在下面進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
支架運(yùn)動(dòng)裝置500與支架220的連接在圖6B中被更詳細(xì)地示出。尤其是，示出了支架側(cè)面420A。鎖塊540連接在支架側(cè)面420A上。鎖塊540包括一開(kāi)口，該開(kāi)口中插入有鎖軸543A。如圖所示，鎖軸543A通過(guò)萬(wàn)向接頭544A與連接軸545A相連。連接軸545A通過(guò)萬(wàn)向接頭544B與安裝柱螺栓546A相連。安裝柱螺栓546A通過(guò)螺母547A連接到連接托架518A上。連接托架518A通過(guò)螺釘519連接到頂部導(dǎo)向塊520上。鎖緊螺釘541A可以被啟動(dòng)，以用于防止鎖軸543A在鎖塊540中的開(kāi)口內(nèi)的移動(dòng)。頂部導(dǎo)向塊520的下側(cè)被連接至一板或者測(cè)試頭連接塊525的上側(cè)。測(cè)試頭連接塊包括孔526。螺釘插入孔526，以將測(cè)試頭連接塊525連接在測(cè)試頭上。
測(cè)試頭連接塊525的上表面與頂部導(dǎo)向塊520的下表面剛性地連接在一起。測(cè)試頭連接塊525的下表面與底部導(dǎo)向塊522的上表面剛性地連接在一起。底部導(dǎo)向塊522包括圓弧形太塔(theta)導(dǎo)向槽622。此外，頂部導(dǎo)向塊520包括一類似的圓弧形太塔導(dǎo)向槽(未示出)，它與太塔導(dǎo)向槽622面對(duì)面。頂部導(dǎo)向塊520、測(cè)試頭連接塊525以及底部導(dǎo)向塊522組成一個(gè)剛性的導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)。在一典型實(shí)施例中，整個(gè)導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)位于支架側(cè)面和負(fù)載之間。在一可選實(shí)施例中，負(fù)載的尺寸小于導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)的尺寸，因而導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)只有一部分位于支架側(cè)面和負(fù)載之間。在這樣的可選實(shí)施例中，至少導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)的一部分可位于支架側(cè)面和負(fù)載之間。導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)可被認(rèn)為位于支架和負(fù)載之間，只要它處在位于支架和負(fù)載之間的平面內(nèi)，并且該平面與支架和負(fù)載之間的空間相交即可。
凸輪隨動(dòng)塊640被包括在內(nèi)。它與測(cè)試頭連接塊525相鄰并陷入在頂部導(dǎo)向塊520和底部導(dǎo)向塊522之間，從而它們可以共同圍繞翻轉(zhuǎn)軸548旋轉(zhuǎn)，并且沿進(jìn)/出軸547共同平移。包括連接塊525和導(dǎo)向塊520、522的剛性導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)相對(duì)于凸輪隨動(dòng)塊640是可動(dòng)的。特別是，如下面詳細(xì)描述，該剛性導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)可以圍繞太塔軸549旋轉(zhuǎn)，而凸輪隨動(dòng)塊640則不能?chē)@太塔軸549旋轉(zhuǎn)。凸輪隨動(dòng)塊640也位于支架側(cè)面和負(fù)載之間。凸輪隨動(dòng)塊640可被認(rèn)為位于支架和負(fù)載之間，只要它處在位于支架和負(fù)載之間的平面內(nèi)，并且該平面與支架和負(fù)載之間的空間相交即可。凸輪隨動(dòng)塊640包括多個(gè)與其相連的凸輪隨動(dòng)件610a-f。下面所描述的一附加凸輪隨動(dòng)件沒(méi)有被示出。凸輪隨動(dòng)件610a從凸輪隨動(dòng)塊640的頂部延伸。凸輪隨動(dòng)件610e和另一凸輪隨動(dòng)件(未示出)從凸輪隨動(dòng)塊640的底部延伸。由此，凸輪隨動(dòng)件610e和未示出的凸輪隨動(dòng)件可在太塔導(dǎo)向槽622中滑動(dòng)。類似地，凸輪隨動(dòng)件610a可在形成于頂部導(dǎo)向塊520內(nèi)的太塔導(dǎo)向槽中滑動(dòng)。此外，附加的凸輪隨動(dòng)件610b-e(如圖6c和圖7所示)從凸輪隨動(dòng)塊640側(cè)面面向支架側(cè)面420A延伸。凸輪隨動(dòng)件610b和610c可沿著頂部導(dǎo)向塊520的底表面并在其上移動(dòng)。凸輪隨動(dòng)件610d和610f也沿著底部導(dǎo)向塊522的頂表面并在其上移動(dòng)。
凸輪隨動(dòng)塊640包括臂515。當(dāng)測(cè)試頭負(fù)載圍繞翻轉(zhuǎn)軸548旋轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)試頭的運(yùn)動(dòng)通過(guò)如下的測(cè)試頭連接塊525被傳送到臂515。如上所述，測(cè)試頭與測(cè)試頭連接塊525剛性地相連。而測(cè)試頭連接塊525則被連接到頂部導(dǎo)向塊520和底部導(dǎo)向塊522上。因此，當(dāng)測(cè)試頭圍繞翻轉(zhuǎn)軸548旋轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)試頭連接塊525也圍繞翻轉(zhuǎn)軸548旋轉(zhuǎn)。因?yàn)轫敳亢偷撞繉?dǎo)向塊520和522均連接到測(cè)試頭連接塊525上，所以它們隨著測(cè)試頭連接件525的翻轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。
同樣如上所述，凸輪隨動(dòng)件610b和610c從凸輪隨動(dòng)塊640前面的頂部水平凸出并壓在頂部導(dǎo)向塊520的下表面上。類似地，凸輪隨動(dòng)件610d和610f從凸輪隨動(dòng)塊640前面的底部凸出并壓在底部導(dǎo)向塊522的上表面上。因此，當(dāng)測(cè)試頭連接塊525圍繞翻轉(zhuǎn)軸548順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述連接塊525的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致頂部和底部導(dǎo)向塊520、522隨后也順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。頂部導(dǎo)向塊520的底表面向下壓在凸輪隨動(dòng)件610b上，而底部導(dǎo)向塊522的頂表面向上壓在凸輪隨動(dòng)件610f上。因?yàn)橥馆嗠S動(dòng)件610b和610f連接到凸輪隨動(dòng)塊640上，所以當(dāng)凸輪隨動(dòng)件610b向下移動(dòng)并且凸輪隨動(dòng)件610f向上移動(dòng)時(shí)，凸輪隨動(dòng)塊640圍繞翻轉(zhuǎn)軸548順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
相反，當(dāng)測(cè)試頭連接塊525圍繞翻轉(zhuǎn)軸548逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)致頂部和底部導(dǎo)向塊520、522隨后也逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。頂部導(dǎo)向塊520的底表面向下壓在凸輪隨動(dòng)件610c上，而底部導(dǎo)向塊522的上表面向上壓在凸輪隨動(dòng)件610d上。因?yàn)橥馆嗠S動(dòng)件610b和610f連接到凸輪隨動(dòng)塊640上，所以當(dāng)凸輪隨動(dòng)件610b向下移動(dòng)并且凸輪隨動(dòng)件610f向上移動(dòng)時(shí)，凸輪隨動(dòng)塊640圍繞翻轉(zhuǎn)軸548順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
因此，只要凸輪隨動(dòng)塊640被允許旋轉(zhuǎn)，測(cè)試頭就可以圍繞翻轉(zhuǎn)軸沿任何方向旋轉(zhuǎn)。
當(dāng)測(cè)試頭圍繞太塔軸549旋轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)試頭連接塊525、頂部導(dǎo)向塊520、底部導(dǎo)向塊522(即導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu))的運(yùn)動(dòng)由下述引導(dǎo)方式實(shí)現(xiàn)，即凸輪隨動(dòng)件610a插入到位于頂部導(dǎo)向塊520的下表面中的太塔導(dǎo)向槽內(nèi)以及凸輪隨動(dòng)件610e和未示出的凸輪隨動(dòng)件插入到位于底部導(dǎo)向塊522中的太塔導(dǎo)向槽622內(nèi)。當(dāng)導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)圍繞太塔軸549旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪隨動(dòng)塊640和臂515不圍繞太塔軸549旋轉(zhuǎn)。相反，凸輪隨動(dòng)塊640和臂515均與支架側(cè)面臂420B保持基本平行。類似地，如下所述，提供平移運(yùn)動(dòng)的滑臂510并不在太塔方向上移動(dòng)，因?yàn)樗耘c支架側(cè)面420A保持基本平行的方式滑動(dòng)連接在支架側(cè)面420A上。
顯然，對(duì)連接在支架側(cè)面420A的附加裝置所作的一切說(shuō)明描述都可適用于連接到支架側(cè)面420B的附加裝置的操作，并且對(duì)連接到支架側(cè)面420B的附加裝置所作的一切說(shuō)明描述也適用于連接到支架側(cè)面420A的附加裝置。
總之，滑臂510只能相對(duì)于支架側(cè)臂作進(jìn)/出平移運(yùn)動(dòng)。其不能在翻轉(zhuǎn)軸方向或者太塔軸旋轉(zhuǎn)方向上移動(dòng)。凸輪隨動(dòng)塊640和臂515相對(duì)于支架側(cè)面420A或B可同時(shí)在進(jìn)/出方向或者在翻轉(zhuǎn)軸方向上移動(dòng)。但它們不能在太塔軸旋轉(zhuǎn)方向上移動(dòng)。測(cè)試頭連接塊525和頂部導(dǎo)向塊520以及底部導(dǎo)向塊520均可以作進(jìn)/出平移運(yùn)動(dòng)、在翻轉(zhuǎn)軸方向以及太塔軸旋轉(zhuǎn)方向上移動(dòng)。
如圖所示，例如在圖4C中，測(cè)試頭圍繞翻轉(zhuǎn)軸548逆時(shí)針大約旋轉(zhuǎn)了5度。然后將測(cè)試頭的運(yùn)動(dòng)傳遞至測(cè)試頭連接塊525和臂515，這兩個(gè)部件均相對(duì)于支架側(cè)面420A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。另一方面，圖4B顯示一測(cè)試頭圍繞翻轉(zhuǎn)軸548順時(shí)針大約旋轉(zhuǎn)了5度。然后將圖4B中測(cè)試頭的運(yùn)動(dòng)傳遞至測(cè)試頭連接塊525和臂515，這兩個(gè)部件均相對(duì)于支架側(cè)面420A向下旋轉(zhuǎn)。如圖5、6C和7中最佳地顯示，臂515具有一開(kāi)口516，以容納鎖530。
如圖7最佳所示，凸輪隨動(dòng)塊640具有一可用作翻滾樞軸承接受器的圓形開(kāi)口750。如圖6B和7最佳所示，滑臂510也包括在內(nèi)。滑臂510通過(guò)將翻轉(zhuǎn)樞軸承組件650插入到翻轉(zhuǎn)軸樞軸承接受器750內(nèi)與凸輪隨動(dòng)塊640和臂515相連。因此，臂515和臂支撐塊640可相對(duì)于滑臂510旋轉(zhuǎn)。當(dāng)在孔516和槽511中打開(kāi)鎖530(也可參考圖5)時(shí)，可以防止在滑臂510和臂515之間相對(duì)于翻轉(zhuǎn)軸548的旋轉(zhuǎn)。
結(jié)合起來(lái)，鎖塊540和鎖530形成了兩個(gè)鎖，這兩個(gè)鎖可以防止三個(gè)自由度。換言之，支架220是一可允許n個(gè)自由度的支撐結(jié)構(gòu)，鎖541、530為n-1個(gè)鎖，當(dāng)它們被啟動(dòng)時(shí)可以阻止該n個(gè)自由度。
圖7示出了連接在支架側(cè)面420B上的支架運(yùn)動(dòng)裝置。如圖7中最佳地示出，滑臂510具有一連接在其上的球滑動(dòng)件安裝托架772，用以容納球滑動(dòng)件770。因此，球滑動(dòng)件770和滑臂510可相對(duì)線性導(dǎo)軌670滑動(dòng)。而線性導(dǎo)軌670則剛性地連接在支架側(cè)面420B上。線性導(dǎo)軌670、球滑動(dòng)件770、球滑動(dòng)件固定托架772以及滑臂510組成一滑臂結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)在將對(duì)支架運(yùn)動(dòng)裝置500的元件能夠移動(dòng)和不能移動(dòng)的方式作出進(jìn)一步說(shuō)明?；?10可沿一進(jìn)/出軸547平移運(yùn)動(dòng)，其中該進(jìn)/出軸547基本平行于支架側(cè)面420A和420B。滑臂510與球形滑狀770連接在一起，并且球滑動(dòng)件770沿導(dǎo)軌670滑動(dòng)，因而可以實(shí)現(xiàn)平移運(yùn)動(dòng)。因?yàn)榛?10通過(guò)導(dǎo)軌670連接在支架側(cè)面臂420A和420B上，滑臂510不能?chē)@翻轉(zhuǎn)軸548或太塔軸549旋轉(zhuǎn)。因此，在沒(méi)有平移運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)支架運(yùn)動(dòng)裝置500的其它部分圍繞任意旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)時(shí)，滑臂510保持靜止。
臂515通過(guò)翻轉(zhuǎn)樞軸承組件650和翻轉(zhuǎn)樞軸承接受器750與滑臂510相連。因此，當(dāng)臂510在進(jìn)/出軸平移方向上移動(dòng)時(shí)，臂515也隨著它移動(dòng)。即臂510和515在平移過(guò)程中作為一配套組件移動(dòng)。
臂515、凸輪隨動(dòng)塊640以及測(cè)試頭連接塊525由于上述凸輪隨動(dòng)件610b-d、f和頂部及底部導(dǎo)向塊520、522之間的作用而圍繞翻轉(zhuǎn)軸548旋轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)樞軸承組件650和翻轉(zhuǎn)樞軸承接受器770的存在使得凸輪隨動(dòng)塊640和臂515可相對(duì)于支架側(cè)面420B和滑臂510圍繞翻轉(zhuǎn)軸548進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。如前所述，當(dāng)臂515和凸輪隨動(dòng)塊640在翻轉(zhuǎn)軸方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑臂510不會(huì)圍繞翻轉(zhuǎn)軸548旋轉(zhuǎn)。雖然滑臂510通過(guò)翻轉(zhuǎn)樞軸承組件650和翻轉(zhuǎn)樞軸承接受器750與臂515連接在一起，但滑臂510還是不能在翻轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，因?yàn)樗鼉H通過(guò)一個(gè)平移自由度與支架側(cè)面420A相連。如上所述，滑臂510和臂515之間的連接使得匹配運(yùn)動(dòng)只能沿一平移軸進(jìn)行。這種連接不允許滑臂510旋轉(zhuǎn)。
導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)(測(cè)試頭連接塊525、頂部和底部導(dǎo)向塊520、522)可以沿太塔軸方向旋轉(zhuǎn)，這是由于凸輪隨動(dòng)件610a、610e以及另一個(gè)未示出的凸輪隨動(dòng)件可在圓弧形導(dǎo)向槽622中進(jìn)行操作，其中所述圓弧形導(dǎo)向槽622包括在導(dǎo)向塊520、522內(nèi)。導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)在太塔方向的運(yùn)動(dòng)不會(huì)導(dǎo)致臂515，凸輪隨動(dòng)塊640，或者滑臂510在太塔方向上運(yùn)動(dòng)?；劢Y(jié)構(gòu)不能旋轉(zhuǎn)，因?yàn)樗鼉H通過(guò)一個(gè)平移自由度和支架側(cè)面420A連接。凸輪隨動(dòng)塊640和臂515不能繞太塔軸旋轉(zhuǎn)，這是因?yàn)樗鼈兺ㄟ^(guò)翻轉(zhuǎn)樞軸承組件650和翻轉(zhuǎn)樞軸承接受器750與滑臂組件相連。
顯然，每一個(gè)支架側(cè)面420A和420B的上面都安裝有如上所述完整的支架運(yùn)動(dòng)裝置500?，F(xiàn)在對(duì)支架運(yùn)動(dòng)裝置500的操作進(jìn)行說(shuō)明。不管支架運(yùn)動(dòng)裝置500連接在支架側(cè)面420A、B還是其它地方，它的操作是相同的。當(dāng)兩個(gè)支架運(yùn)動(dòng)裝置500被一致地操作時(shí)，它們的有些運(yùn)動(dòng)彼此一致，但同時(shí)一些運(yùn)動(dòng)則彼此成為鏡像。支架運(yùn)動(dòng)裝置500的這些特征將在下面進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。
當(dāng)測(cè)試頭與測(cè)試頭連接塊525相連時(shí)，如上所述，測(cè)試頭可根據(jù)需要在支架內(nèi)的1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)自由度上移動(dòng)。圖4A-C示出了連接在支架側(cè)面臂420A和420B上的運(yùn)動(dòng)支架裝置500。圖4A中的運(yùn)動(dòng)支架裝置位于中心或無(wú)移動(dòng)位置。即，不管是支架運(yùn)動(dòng)裝置還是附著的測(cè)試頭，均未進(jìn)行任何平移運(yùn)動(dòng)或任何方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
參考圖4B，可以看出運(yùn)動(dòng)支架裝置500和測(cè)試頭沒(méi)有進(jìn)行任何平移運(yùn)動(dòng)；但是它們已經(jīng)進(jìn)行了圍繞太塔軸的旋轉(zhuǎn)和傾轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。太塔軸方向上的旋轉(zhuǎn)是由圖6A、6B和6C中顯示的圓弧形太塔導(dǎo)向槽622以及頂部導(dǎo)向塊520下側(cè)的圓弧形太塔導(dǎo)向槽引導(dǎo)進(jìn)行的。繞太塔軸的旋轉(zhuǎn)可以是圖4B中箭頭549所示的順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较?。圓弧形導(dǎo)向槽的中心與上述太塔軸對(duì)齊。圓弧形導(dǎo)向槽位于和太塔軸正交的平面中的同心圓上。在第一典型實(shí)施例中，導(dǎo)向槽和凸輪隨動(dòng)件被布置成使由包括導(dǎo)向槽的圓的中央所限定出的太塔軸穿過(guò)測(cè)試頭負(fù)載重心的大約中央處。該實(shí)施例在提供測(cè)試頭圍繞太塔軸方向旋轉(zhuǎn)的基本失重條件方面可能是有利的。在一可選實(shí)施例中，導(dǎo)向槽和凸輪隨動(dòng)件被設(shè)置成使太塔軸和包含導(dǎo)向槽的圓的中央不在測(cè)試頭負(fù)載的中心上。當(dāng)測(cè)試頭的測(cè)試點(diǎn)不在測(cè)試頭重心附近并且需要提供圍繞測(cè)試點(diǎn)中心的太塔運(yùn)動(dòng)時(shí)，這樣的布置是有利的。如果需要，可通過(guò)對(duì)測(cè)試頭增加或刪減合適的重量來(lái)獲得基本失重的條件。
傾轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可由上述元件引導(dǎo)。傾轉(zhuǎn)可以是圖4A、B和C中箭頭548所示的順時(shí)針或者逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
現(xiàn)在進(jìn)一步描述太塔運(yùn)動(dòng)和翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及相關(guān)的鎖軸543A，B、連接軸545A，B、定螺栓546A，B和萬(wàn)向接頭544A-D的配置變化。如前所述，圖4A示出了支架運(yùn)動(dòng)裝置500位于標(biāo)準(zhǔn)位置，即處于零進(jìn)/出平移、零翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及零太塔旋轉(zhuǎn)的位置。也就是所謂的“0，0，0位置”。為了克服圖4A的透視圖產(chǎn)生的任何視錯(cuò)覺(jué)，圖8A和B分別示出了支架側(cè)面420B和連接的支架運(yùn)動(dòng)裝置500B以及相應(yīng)組件的頂視圖和內(nèi)部正視圖。重要的是，可以觀察到，在該0，0，0位置，鎖軸543B、連接軸545B和固定螺栓546B布置成近似一條直線的形式，所述直線位于支架側(cè)面420B的上表面近似中心處，并且與支架側(cè)面420B的上表面和表面基本平行。類似的連接在支架側(cè)面420A上的組件也以相似的方式布置在0，0，0位置處。
參考圖4A-C和8A、8B，連接塊525A和B相對(duì)于支架側(cè)面420A和B在三個(gè)自由度上移動(dòng)，萬(wàn)向接頭544B和D也隨它們分別發(fā)生移動(dòng)。但是，萬(wàn)向接頭544A和C仍保持大約居中布置，并且位于各自相應(yīng)的支架側(cè)面A、B上表面的恒定高度上。當(dāng)鎖軸543A和B在它們各自的鎖塊540A和B中滑動(dòng)時(shí)，萬(wàn)向接頭544A和C只能在平行于支架側(cè)面420A和B的方向平移。對(duì)相對(duì)于各自的支架側(cè)面420A或B的連接板525A或B的每個(gè)獨(dú)一無(wú)二的位置來(lái)說(shuō)，存在著相對(duì)于各支架側(cè)面420A或B的各連桿545A和B的兩端的獨(dú)一無(wú)二的空間位置。
為了有助于描述太塔旋轉(zhuǎn)，將測(cè)試頭連接塊525A的兩端標(biāo)記為525AA和525AB。圖4B示出了測(cè)試頭連接塊525A圍繞太塔軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了大約5度，但是沒(méi)有發(fā)生平移運(yùn)動(dòng)。這樣的旋轉(zhuǎn)可以通過(guò)觀察端部525AB順時(shí)針旋轉(zhuǎn)從而稍微遠(yuǎn)離支架側(cè)面420A以及端部525AA順時(shí)針旋轉(zhuǎn)從而稍微靠近支架側(cè)面420A而觀察到。測(cè)試頭連接塊525A的旋轉(zhuǎn)可以通過(guò)比較圖4A和圖4B更容易地觀察到。通過(guò)彎曲萬(wàn)向接頭544A和B可進(jìn)一步允許順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。圖4B示出了萬(wàn)向接頭544B已經(jīng)向著支架220中心向內(nèi)移動(dòng)；因此，連桿545A從萬(wàn)向接頭544A向內(nèi)指向支架220的中心。對(duì)比萬(wàn)向連接頭544D，它與連接在支架側(cè)面420B上的支架運(yùn)動(dòng)裝置500B相連，并已經(jīng)向著支架側(cè)面420B的外部移動(dòng)。因此，連桿545B從萬(wàn)向接頭544C向外指向遠(yuǎn)離支架220中心的方向。為了適應(yīng)連桿545A和B的所需位置，必要時(shí)鎖軸543A和B可在鎖塊540A和B內(nèi)滑動(dòng)；并且必要時(shí)還可彎曲萬(wàn)向接頭544A-C。而且，滑臂510和臂515與支架側(cè)面420A和B保持基本平行。
圖4B也示出了順時(shí)針?lè)D(zhuǎn)大約5度。該順時(shí)針旋轉(zhuǎn)可以通過(guò)觀察圖4B中臂515和滑臂510的相對(duì)位置看到。也就是說(shuō)，臂515已經(jīng)相對(duì)于滑臂510順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。但是，滑臂510和臂515均與支架側(cè)面420A保持基本平行。另外，所述旋轉(zhuǎn)通過(guò)對(duì)比圖4B和4A可以更加容易地觀察到。通過(guò)彎曲萬(wàn)向接頭544A和B可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)向上旋轉(zhuǎn)。圖4B示出萬(wàn)向接頭544B已經(jīng)朝著支架側(cè)面420A的上表面向下移動(dòng)。類似地，萬(wàn)向接頭544D也已經(jīng)朝著支架側(cè)面420B的上表面向下移動(dòng)。因此，連桿545A和545B均從萬(wàn)向接頭544A和C向下指向它們相應(yīng)的支架側(cè)面420A和420B。為了適應(yīng)連桿545A和B的所需位置，必要時(shí)鎖軸543A和B可在鎖塊540A和B內(nèi)滑動(dòng)；并且必要時(shí)還可彎曲萬(wàn)向接頭544A-C。
圖4C示出了測(cè)試頭連接塊525A圍繞太塔軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了大約5度。這樣的旋轉(zhuǎn)可以通過(guò)觀察端部525AA逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)而稍微遠(yuǎn)離支架側(cè)面420A并且端部525AB順時(shí)針旋轉(zhuǎn)而稍微靠近支架側(cè)面420A來(lái)觀察到。測(cè)試頭連接塊525A的旋轉(zhuǎn)可通過(guò)比較圖4A和圖4C更容易地觀察到。通過(guò)彎曲萬(wàn)向接頭544A和B可進(jìn)一步得到順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。圖4C示出了萬(wàn)向接頭544B已經(jīng)向著支架側(cè)面420B的外部移動(dòng)；因此，連桿545A從萬(wàn)向接頭544A向外指向遠(yuǎn)離支架220方向。對(duì)比萬(wàn)向連接頭544D，它與連接在支架側(cè)面420B上的支架運(yùn)動(dòng)裝置500B相連，并向著支架220的中央向內(nèi)移動(dòng)。因此，連桿545B從萬(wàn)向接頭544C向內(nèi)指向支架220中央。為了適應(yīng)連桿545A和B的所需位置，必要時(shí)鎖軸543A和B可在鎖塊540A和B內(nèi)滑動(dòng)；并且必要時(shí)還可彎曲萬(wàn)向接頭544A-C。而且，滑臂510和臂515與支架側(cè)面420A和B保持基本平行。
圖4C也示出了逆時(shí)針?lè)D(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)大約5度。該逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)可以通過(guò)觀察圖4C中的臂515和滑臂510的相對(duì)位置看到。也就是說(shuō)，臂515已經(jīng)相對(duì)于滑臂510順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。但是，滑臂510和臂515均與支架側(cè)面420A保持基本平行。另外，所述旋轉(zhuǎn)通過(guò)對(duì)比圖4C和4A可以更加容易地觀察到。通過(guò)彎曲萬(wàn)向接頭544A和B可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。圖4C示出萬(wàn)向接頭544B已經(jīng)遠(yuǎn)離支架側(cè)面420A的上表面向上移動(dòng)。類似地，萬(wàn)向接頭544D也已經(jīng)遠(yuǎn)離支架側(cè)面420B的上表面向上移動(dòng)。因此，連桿545A和545B均從萬(wàn)向接頭544A和C向上指向遠(yuǎn)離它們相應(yīng)的支架側(cè)面420A和420B的方向。為了適應(yīng)連桿545A和B的所需位置，必要時(shí)鎖軸543A和B可在鎖塊540A和B內(nèi)滑動(dòng)；并且必要時(shí)還可彎曲萬(wàn)向接頭544A。
兩套雙鎖被提供，以防止三個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)。其中一套包括支架側(cè)面420A上的進(jìn)/出鎖塊540A和翻轉(zhuǎn)鎖530A。第二套包括支架側(cè)面420B上的進(jìn)/出鎖塊540B和翻轉(zhuǎn)鎖530B。為防止三個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)，只需要啟動(dòng)進(jìn)/出鎖塊540A、B中的一個(gè)并同時(shí)啟動(dòng)翻轉(zhuǎn)鎖530A、B中的一個(gè)。提供兩套這樣的裝置是冗余的并只是為了操作方便。在替換實(shí)施例中，本發(fā)明可以通過(guò)每個(gè)鎖中的僅僅一個(gè)來(lái)實(shí)施。
參考圖6A，滑臂510包括一幾乎橫跨滑臂510的整個(gè)寬度的狹槽511。該狹槽511的寬度與臂515上的開(kāi)口516可以橫穿的各種位置相一致?；蛘?，溝槽511可為拱形并且具有恒定的寬度。如圖5所示，例如，一翻轉(zhuǎn)鎖530可以從臂515中的開(kāi)口516插入，并穿過(guò)滑臂510內(nèi)的溝槽511。啟動(dòng)鎖530可以防止臂515相對(duì)于滑臂510運(yùn)動(dòng)。
此外，鎖軸543A和B必須在各自的鎖塊540A和B內(nèi)滑動(dòng)，以便適應(yīng)每個(gè)新位置，而不管該運(yùn)動(dòng)是沿著進(jìn)/出軸547平移還是圍繞太塔軸549或翻轉(zhuǎn)軸548旋轉(zhuǎn)。為防止任一自由度上的移動(dòng)，除鎖540A或540B或者兩者同時(shí)外，必須啟動(dòng)翻轉(zhuǎn)鎖530A或530B。否則，即使只啟動(dòng)進(jìn)/出鎖540A、B中的一個(gè)，隨著連桿545調(diào)節(jié)至它的新位置，翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)仍會(huì)導(dǎo)致進(jìn)/出運(yùn)動(dòng)。
因此，假定翻轉(zhuǎn)鎖530A、B已經(jīng)被啟動(dòng)，以用于防止前述的進(jìn)/出平移運(yùn)動(dòng)和太塔旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則啟動(dòng)鎖540A、B可防止兩個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)。太塔旋轉(zhuǎn)可以被阻止，因?yàn)楫?dāng)啟動(dòng)一鎖塊540A、B時(shí)，相應(yīng)的軸543A、B不能滑過(guò)鎖塊540A、B，因此可防止萬(wàn)向接頭544A-D進(jìn)一步彎曲，從而進(jìn)一步防止了支架運(yùn)動(dòng)裝置產(chǎn)生繞太塔軸的順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。類似地，這樣進(jìn)一步防止了進(jìn)/出運(yùn)動(dòng)。因此，鎖540A、B鎖定了兩個(gè)自由度，即一個(gè)平移自由度和一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，特別是，進(jìn)/出運(yùn)動(dòng)547和繞太塔軸549的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)鎖530A、B鎖定繞翻轉(zhuǎn)軸548的旋轉(zhuǎn)。因此，兩個(gè)鎖有效地鎖定了繞兩個(gè)正交軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及沿第三軸的平移運(yùn)動(dòng)，其中該第三軸與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸正交。
雖然已經(jīng)參照特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明和描述，但并不意味著將本發(fā)明限制于這里所述的細(xì)節(jié)。相反，在與權(quán)利要求書(shū)等效的領(lǐng)域和范圍內(nèi)，并且在不偏離本發(fā)明的條件下，可進(jìn)行細(xì)節(jié)上的各種變型。特別是，本發(fā)明已經(jīng)在各圖中進(jìn)行了描述。然而，本發(fā)明還可以由落在所說(shuō)明、描述和要求的本發(fā)明的其它實(shí)施例實(shí)施。盡管本發(fā)明的部件已經(jīng)以一布置方式示出，但一些部件也可以不同的方式布置。
例如，支架運(yùn)動(dòng)裝置500的位置可以比圖中更靠近支架背面410。支架運(yùn)動(dòng)單元500也可以位于支架側(cè)面420A、420B的外側(cè)，以適應(yīng)不同形狀的負(fù)載?；?10中的狹槽511可以具有不同的形狀和/或更小一些。臂515中的開(kāi)口516也可以具有不同的形狀和/或更大一些。凸輪隨動(dòng)件610a可設(shè)置在不處于臂支撐塊640中心的位置處。翻轉(zhuǎn)樞軸承組件650可具有不同的形狀和/或可設(shè)置在測(cè)試頭連接塊525的外側(cè)而不是位于滑臂510和臂515之間。替代直接將測(cè)試頭負(fù)載與測(cè)試頭連接塊525相連，可以將另一部件放置在測(cè)試頭和測(cè)試頭連接塊525之間?？梢詢H使用一個(gè)支架運(yùn)動(dòng)裝置500來(lái)代替使用兩個(gè)支架運(yùn)動(dòng)裝置。支架可具有超過(guò)兩個(gè)的支架側(cè)面臂，且一支架運(yùn)動(dòng)裝置可與每個(gè)側(cè)面臂相連。根據(jù)需要，支架運(yùn)動(dòng)裝置可連接在不同支架側(cè)面臂的內(nèi)側(cè)或外側(cè)。
權(quán)利要求
1.一種用于定位測(cè)試頭的支架運(yùn)動(dòng)裝置，包括一提供三個(gè)自由度的支撐結(jié)構(gòu)；一第一鎖；以及一第二鎖，其中，通過(guò)啟動(dòng)該第一鎖和該第二鎖來(lái)阻止在該三個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的支架運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，所述三個(gè)自由度包括沿一第一軸的平移運(yùn)動(dòng)、圍繞一第二軸的第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及圍繞一第三軸的第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的支架運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，啟動(dòng)第一鎖和第二鎖將防止該第一和第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及該平移運(yùn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求2所述的支架運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，所述支撐結(jié)構(gòu)包括一第一支架側(cè)面和一連接在該第一支架側(cè)面上的板，以提供所述平移運(yùn)動(dòng)，并且所述第一軸與所述第一支架側(cè)面基本平行。
5.如權(quán)利要求4所述的支架運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第二軸與所述第一軸正交。
6.如權(quán)利要求5所述的支架運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第三軸與所述第一軸和第二軸正交。
7.如權(quán)利要求6所述的支架運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括至少一個(gè)與負(fù)載相連的導(dǎo)向塊，該至少一個(gè)導(dǎo)向塊具有一圓弧形狹槽，其中，所述圓弧形狹槽的中心與所述第三軸對(duì)齊，以及所述圓弧形狹槽位于一個(gè)與所述第三軸正交的圓上。
8.如權(quán)利要求4所述的支架運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括至少一個(gè)與負(fù)載相連的導(dǎo)向塊，該至少一個(gè)導(dǎo)向塊具有一圓弧形狹槽；以及至少一個(gè)與該板相連的凸輪隨動(dòng)件，以用于插入到該圓弧形狹槽中。
9.如權(quán)利要求7所述的支架運(yùn)動(dòng)裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括至少一個(gè)與該板相連的凸輪隨動(dòng)件，以用于插入到該圓弧形狹槽中，其中該圓弧形狹槽和該凸輪隨動(dòng)件被設(shè)置成使得繞該中心的旋轉(zhuǎn)不處于負(fù)載的重心處。
10.一種具有三個(gè)自由度的系統(tǒng)，其中第一自由度是圍繞一第一軸的旋轉(zhuǎn)，第二自由度是圍繞一與所述第一軸正交的第二軸的旋轉(zhuǎn)，第三自由度是沿著一與所述第一軸和所述第二軸正交的第三軸的平移，并且具有兩個(gè)鎖，以便當(dāng)該兩個(gè)鎖被啟動(dòng)時(shí)所有三個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)均被抑制。
11.一種用于定位負(fù)載的裝置，該裝置包括一垂直支撐結(jié)構(gòu)；多個(gè)水平表面，其包含(a)一第一上表面和一第一下表面中的至少一個(gè)，以及(b)一第二上表面和一第二下表面中的至少一個(gè)；多個(gè)水平軌道，其中，所述多個(gè)水平軌道中的至少一個(gè)安裝在所述多個(gè)水平表面中的至少一個(gè)上。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述多個(gè)水平軌道包括一突出于一第一垂直平面的第一軌道和一突出于一第二垂直平面的第二軌道。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述第一垂直平面與所述多個(gè)水平表面中的一個(gè)正交。
14.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述第二垂直平面與所述多個(gè)水平表面中的一個(gè)正交。
15.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一用于連接負(fù)載的水平支撐結(jié)構(gòu)，該水平支撐結(jié)構(gòu)與所述多個(gè)水平軌道中的至少一個(gè)相連，以用于相對(duì)于所述垂直支撐結(jié)構(gòu)定位。
16.一種連接于一支架的一側(cè)以用于相對(duì)于該支架定位負(fù)載的裝置，該裝置包括一位于該支架的側(cè)面和該負(fù)載之間的滑臂結(jié)構(gòu)，以用于沿一第一軸平移運(yùn)動(dòng)；一位于該支架側(cè)面和該負(fù)載之間的臂支撐塊，以用于使該負(fù)載繞一與該第一軸正交的第二軸旋轉(zhuǎn)；一導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)，至少其一部分位于該支架的側(cè)面和該負(fù)載之間，用于使負(fù)載繞一與該第一軸和該第二軸正交的第三軸旋轉(zhuǎn)。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)圓弧形狹槽，該狹槽限定所述第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述第三軸位于至少一個(gè)圓弧形狹槽的中心處。
18.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述滑臂結(jié)構(gòu)連接在所述支架的側(cè)面上，所述臂支撐塊鄰近該滑臂結(jié)構(gòu)并位于所述滑臂結(jié)構(gòu)和所述導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)之間，以及所述導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)與所述支架相連。
19.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一與所述支架相連的第一鎖；以及一與所述滑臂結(jié)構(gòu)相連的第二鎖，其中，啟動(dòng)所述第一鎖和第二鎖可阻止所述平移運(yùn)動(dòng)、所述第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和所述第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
20.一種用于在一支架運(yùn)動(dòng)裝置中定位測(cè)試頭的方法，該方法包括以下步驟在一第一自由度上定位該測(cè)試頭；在一第二自由度上定位該測(cè)試頭；在一第三自由度上定位該測(cè)試頭；啟動(dòng)與該支架相連的一第一鎖；以及啟動(dòng)與該支架相連的第二鎖，其中，啟動(dòng)該第一鎖和第二鎖可阻止在該三個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)。
21.一種相對(duì)于保持靜止的支架定位測(cè)試頭的方法，該方法包括以下步驟賦予相對(duì)于該支架的線性運(yùn)動(dòng)；賦予相對(duì)于該支架的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；賦予相對(duì)于該支架的太塔運(yùn)動(dòng)；啟動(dòng)一與該支架相連的第一鎖；以及啟動(dòng)一與該支架相連的第二鎖，其中，啟動(dòng)該第一鎖和第二鎖可阻止在該三個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
一種用于定位測(cè)試頭的支架運(yùn)動(dòng)裝置。該測(cè)試頭具有一提供三個(gè)自由度的支撐結(jié)構(gòu)、一第一鎖以及一第二鎖。所述三個(gè)自由度可以通過(guò)啟動(dòng)該第一鎖和第二鎖被阻止。
文檔編號(hào)G01R31/28GK1646925SQ03808550
公開(kāi)日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2003年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月15日
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