專(zhuān)利名稱(chēng)：測(cè)試頭定位系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于定位和操縱負(fù)載的系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及用于定位和操縱測(cè)試頭的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在集成電路(IC)及其它電子設(shè)備的制造中，采用自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(ATE)的測(cè)試在整個(gè)過(guò)程的一個(gè)或多個(gè)階段進(jìn)行。一些專(zhuān)用搬運(yùn)裝置被用于將待測(cè)器件放置到測(cè)試位置。一些情況下，這些專(zhuān)用搬運(yùn)裝置也可以使待測(cè)器件置于合適的溫度下和/或在進(jìn)行測(cè)試時(shí)將它保持在合適的溫度下。這些專(zhuān)用搬運(yùn)裝置有很多種類(lèi)型，包括用于測(cè)試晶片上未封裝器件的“探測(cè)器”和用于測(cè)試封裝件的“器件搬運(yùn)機(jī)”；這里，“搬運(yùn)裝置”或外圍設(shè)備將用于表示這種外圍裝置的所有類(lèi)型。電子測(cè)試本身帶有龐大而昂貴的ATE系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)需要與搬運(yùn)裝置連接和對(duì)接(dock)的測(cè)試頭。被測(cè)器件(DUT)需要準(zhǔn)確、高速的信號(hào)用于有效測(cè)試；因此，ATE中用于測(cè)試DUT的“電子測(cè)試設(shè)備”通常位于測(cè)試頭中，所述測(cè)試頭必須盡可能近地靠近DUT。測(cè)試頭非常沉重，并且由于DUT隨著電氣連接的數(shù)量增加而變得日益復(fù)雜，測(cè)試頭的尺寸和重量已經(jīng)從幾百磅增加到目前的重達(dá)二、三千磅。測(cè)試頭通常通過(guò)纜線(xiàn)連接到ATE的固定主機(jī)，纜線(xiàn)為信號(hào)、地線(xiàn)和電源提供傳導(dǎo)路線(xiàn)。另外，測(cè)試頭可能需要通過(guò)經(jīng)常捆在纜線(xiàn)中的撓性管為其供應(yīng)冷卻劑。
在復(fù)雜設(shè)備的測(cè)試中，必須在測(cè)試頭和DUT之間建立成百上千個(gè)電氣連接。這些連接通過(guò)精密且密集分布的觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在晶片上未封裝器件的測(cè)試中，與DUT的實(shí)際連接通常是通過(guò)安裝在一個(gè)探針板上的針狀探測(cè)器實(shí)現(xiàn)的。在封裝器件的測(cè)試中，通常使用一種安裝在“DUT板”上的測(cè)試插座。不管為哪種情況，探針板或DUT板通常適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ诎徇\(yùn)裝置上，該搬運(yùn)裝置反過(guò)來(lái)將大量DUT各自放置到測(cè)試位置。不管為哪種情況，探針板或DUT板還提供連接點(diǎn)，測(cè)試頭可以與這些連接點(diǎn)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的電氣連接。測(cè)試頭通常配備有一個(gè)接口單元，該接口單元包括接觸元件以實(shí)現(xiàn)與探針板或DUT板的連接。通常，這些接觸元件為彈簧負(fù)載的“彈簧針”?？偟膩?lái)說(shuō)，這些觸點(diǎn)非常脆弱并且精密，必須防止它們?cè)獾綋p壞。
測(cè)試頭操縱器可以用于相對(duì)于搬運(yùn)裝置操縱測(cè)試頭。這種操縱可以越過(guò)大約1米或更長(zhǎng)的相對(duì)很長(zhǎng)的距離。目標(biāo)可以從一個(gè)搬運(yùn)裝置快速改變?yōu)榱硪粋€(gè)，或者移動(dòng)測(cè)試頭遠(yuǎn)離當(dāng)前搬運(yùn)裝置用于維修或者改變接口部件。當(dāng)測(cè)試頭相對(duì)于搬運(yùn)裝置保持在某個(gè)位置以至于測(cè)試頭和探針板或DUT板之間的所有連接已經(jīng)完成，就說(shuō)測(cè)試頭已經(jīng)與搬運(yùn)裝置“對(duì)接”。為了成功地進(jìn)行對(duì)接，測(cè)試頭必須關(guān)于笛卡爾坐標(biāo)系在六個(gè)自由度上精確定位。通常，先使用測(cè)試頭操縱器操縱測(cè)試頭進(jìn)入在對(duì)接位置大約幾厘米范圍內(nèi)粗定位的第一位置，然后使用“對(duì)接裝置”實(shí)現(xiàn)最終精確定位。通常，對(duì)接裝置的一部分設(shè)置在測(cè)試頭上，而其它部分設(shè)置在搬運(yùn)裝置上。因?yàn)橐粋€(gè)測(cè)試頭可以用于大量搬運(yùn)裝置，通常首選的是將對(duì)接裝置更貴重的部分放在測(cè)試頭上。對(duì)接裝置可以包括一個(gè)將對(duì)接的兩部分拉到一起從而對(duì)接測(cè)試頭的致動(dòng)器裝置；這被稱(chēng)為“致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的”對(duì)接。對(duì)接裝置，或“對(duì)接”具有很多重要的功能，包括(1)將測(cè)試頭與搬運(yùn)裝置對(duì)齊，(2)將測(cè)試頭和搬運(yùn)裝置拉到一起、然后分開(kāi)，(3)為電觸點(diǎn)提供預(yù)對(duì)齊保護(hù)，和(4)將測(cè)試頭和搬運(yùn)裝置鎖扣或保持在一起。
根據(jù)《inTEST手冊(cè)》(inTEST公司，1996年第五版)，“測(cè)試頭定位”是指測(cè)試頭輕松運(yùn)動(dòng)到一個(gè)搬運(yùn)裝置，并且精確對(duì)準(zhǔn)需要成功對(duì)接或脫離的搬運(yùn)裝置。測(cè)試頭操縱器也可以稱(chēng)為測(cè)試頭定位器。帶有合適的對(duì)接裝置的測(cè)試頭操縱器進(jìn)行測(cè)試頭定位。該技術(shù)，例如在前面提到的《inTEST手冊(cè)》中得到說(shuō)明。該技術(shù)，例如在美國(guó)專(zhuān)利No.5608334、5450766、5030869、4893074、4715574和4589815中也得到說(shuō)明，這些專(zhuān)利在測(cè)試頭定位系統(tǒng)領(lǐng)域的內(nèi)容全部在此被引作參考。前述專(zhuān)利主要涉及到致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的對(duì)接。測(cè)試頭定位系統(tǒng)在單個(gè)裝置提供相對(duì)長(zhǎng)距離的測(cè)試頭操縱和最終精確對(duì)接方面也為人所知。例如，授予Holt等人的美國(guó)專(zhuān)利6057695和授予Graham等人的美國(guó)專(zhuān)利5900737和5600258說(shuō)明了一種對(duì)接為“操縱器驅(qū)動(dòng)”而非致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的定位系統(tǒng)，這些專(zhuān)利在此被引作參考。但是，致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)使用最廣泛，并且本發(fā)明將注意力放在此類(lèi)系統(tǒng)上面。
在典型的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的定位系統(tǒng)中，操作者控制操縱器的運(yùn)動(dòng)以操縱測(cè)試頭從一個(gè)位置到另一個(gè)位置。這可以由操作者在系統(tǒng)中測(cè)試頭在其運(yùn)動(dòng)軸線(xiàn)上完全平衡的地方直接在測(cè)試頭上施加力而手動(dòng)完成，或者它可以通過(guò)使用由操作者直接控制的致動(dòng)器來(lái)完成。在幾個(gè)當(dāng)前的系統(tǒng)中，測(cè)試頭由一些軸線(xiàn)上直接的手動(dòng)力和其它軸線(xiàn)上的致動(dòng)器組合操縱。
為了對(duì)接測(cè)試頭與搬運(yùn)裝置，操作者必須首先操縱測(cè)試頭到一個(gè)“準(zhǔn)備對(duì)接”位置，該位置靠近并且大致對(duì)準(zhǔn)其最終的對(duì)接位置。另外操縱測(cè)試頭直到它位于“準(zhǔn)備起動(dòng)”位置，此時(shí)對(duì)接致動(dòng)器可以接管測(cè)試頭運(yùn)動(dòng)的控制。致動(dòng)器然后可以將測(cè)試頭拉入其最終的、完全對(duì)接的位置。在該過(guò)程中，各個(gè)對(duì)齊結(jié)構(gòu)提供測(cè)試頭的最終對(duì)齊。一個(gè)對(duì)接可以使用兩組或多組不同類(lèi)型的對(duì)齊結(jié)構(gòu)以提供從最初到最終、不同階段的對(duì)齊。通常首選的是，在脆弱的電觸點(diǎn)進(jìn)行機(jī)械接觸之前測(cè)試頭在五個(gè)自由度上已經(jīng)對(duì)齊。然后測(cè)試頭可以對(duì)應(yīng)于第六個(gè)自由度沿著直線(xiàn)推進(jìn)，該直線(xiàn)與接口平面(通常為探針板或DUT板的平面)垂直；并且觸點(diǎn)將進(jìn)行連接，并且沒(méi)有任何可能對(duì)其造成損壞的側(cè)向摩擦或力。
當(dāng)對(duì)接致動(dòng)器進(jìn)行操作時(shí)，測(cè)試頭通常在幾個(gè)(如果并非全部)軸線(xiàn)上柔順性地自由運(yùn)動(dòng)，以允許最終對(duì)齊和定位。對(duì)于適當(dāng)平衡并且沒(méi)有致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的操縱器軸，這不是問(wèn)題。但是，致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的軸通常需要柔順性機(jī)構(gòu)設(shè)置于其中。一些典型例子在授予Slocum等人的美國(guó)專(zhuān)利5931048和授予Alden的5949002中得到說(shuō)明。特別是對(duì)于非水平的非平衡軸，柔順性機(jī)構(gòu)經(jīng)常包括彈簧類(lèi)裝置，除了柔順性之外它還增加了一定量的彈性或“反彈”。此外，測(cè)試頭與ATE主機(jī)的電纜連接也具有彈性。當(dāng)操作者企圖操縱測(cè)試頭進(jìn)入大致對(duì)齊并且可以由對(duì)接裝置捕捉的位置時(shí)，他或她必須克服系統(tǒng)的彈性，如果測(cè)試頭大而重，這通常很困難。而且，如果操作者在對(duì)接裝置適當(dāng)接合之前釋放施加于測(cè)試頭上的力，柔順性機(jī)構(gòu)的彈性可能導(dǎo)致測(cè)試頭運(yùn)動(dòng)脫離對(duì)接。這有時(shí)被稱(chēng)為反彈效應(yīng)。
授予Smith的美國(guó)專(zhuān)利4589815公開(kāi)了一種現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)接裝置。專(zhuān)利4589815的圖5A、5B和5C中所示的對(duì)接裝置使用提供最終對(duì)齊的兩個(gè)導(dǎo)銷(xiāo)和孔組合以及兩個(gè)圓形凸輪。當(dāng)凸輪由連接到上面的手柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)接的兩半部分被拉到一起，而導(dǎo)銷(xiāo)完全插入它們的配合孔中。一根鋼纜連接兩個(gè)凸輪以至于它們同步旋轉(zhuǎn)。這種鋼纜布置使對(duì)接可以通過(guò)施加力到兩個(gè)手柄的一端或另一端來(lái)操作。因此在這種情況下手柄就是對(duì)接致動(dòng)器。
隨著測(cè)試頭變得越來(lái)越大，專(zhuān)利4589815對(duì)接的基本思想已經(jīng)發(fā)展成為具有三組或四組導(dǎo)銷(xiāo)和由鋼纜相互連接的圓形凸輪的對(duì)接。本申請(qǐng)的圖38a、38b、38c和38d顯示了一種具有四個(gè)導(dǎo)銷(xiāo)和孔組合以及四個(gè)圓形凸輪的現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)接，在后面將更詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。盡管這種四點(diǎn)對(duì)接已經(jīng)構(gòu)成為具有一個(gè)與四個(gè)凸輪中每個(gè)相連接的致動(dòng)手柄，但是，所示的對(duì)接只結(jié)合有一個(gè)操作鋼纜驅(qū)動(dòng)器的致動(dòng)手柄。當(dāng)鋼纜驅(qū)動(dòng)器由手柄旋轉(zhuǎn)時(shí)，鋼纜運(yùn)動(dòng)以至于四個(gè)凸輪以同步方式旋轉(zhuǎn)。該布置為操作者在方便的位置設(shè)置了一個(gè)致動(dòng)手柄。而且，可以通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)凸輪直徑與鋼纜驅(qū)動(dòng)器直徑的比率而實(shí)現(xiàn)更大的機(jī)械優(yōu)勢(shì)。
美國(guó)專(zhuān)利5654631和5774974中說(shuō)明的對(duì)接使用導(dǎo)銷(xiāo)和孔對(duì)齊兩半部分。但是，對(duì)接通過(guò)真空設(shè)備起動(dòng)，當(dāng)應(yīng)用真空時(shí)所述真空設(shè)備將兩半部分推到一起。只要真空保持，兩半部分就保持鎖在一起。但是，可以由真空設(shè)備產(chǎn)生的力的大小限于大氣壓力乘以有效面積。因此，這種對(duì)接在其應(yīng)用上受到限制。
這里說(shuō)明圖37a至37d中所述現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)接的結(jié)構(gòu)和操作的選定細(xì)節(jié)。該說(shuō)明包括美國(guó)專(zhuān)利No.4589815中所述更早的對(duì)接裝置的特征，其內(nèi)容在此被引作參考。
圖38a以透視圖顯示了容納在支架2190中的測(cè)試頭2100，而該支架反過(guò)來(lái)由一個(gè)測(cè)試頭操縱器(未示出)支撐。另外還顯示了一個(gè)測(cè)試頭2100可以與其對(duì)接的外圍設(shè)備2108的一個(gè)剖切部分。圖38b以稍微更大的比例更詳細(xì)地顯示了外圍搬運(yùn)機(jī)2108。(在該特定實(shí)例中，搬運(yùn)機(jī)裝置是一個(gè)封裝器件搬運(yùn)機(jī)并且測(cè)試頭從下面與其對(duì)接。)簡(jiǎn)單地看圖38c中的剖視圖，可以看到測(cè)試頭2100具有電氣接口2126，并且搬運(yùn)機(jī)裝置2108具有對(duì)應(yīng)的電氣接口2128。電氣接口2126和2128通常具有成百上千個(gè)微小、脆弱的電觸點(diǎn)(未示出)，當(dāng)測(cè)試頭最終對(duì)接時(shí)，這些觸點(diǎn)必須以某種方式精確地接合以提供可靠對(duì)應(yīng)的各電氣連接。如該示例顯示，搬運(yùn)機(jī)裝置2108的下表面包括搬運(yùn)機(jī)電氣接口2128，并且測(cè)試頭2100從下面以通常為向上的運(yùn)動(dòng)對(duì)接。也可能并且已知有其它方位，包括但是不限于以向下的運(yùn)動(dòng)對(duì)接到頂面、以水平運(yùn)動(dòng)對(duì)接到一個(gè)豎直平面表面和對(duì)接到與水平和豎直都成一定角度的平面。
回到圖38a和38b，它們顯示了完整的四點(diǎn)對(duì)接裝置；其各部分或者連接到搬運(yùn)機(jī)裝置2108，或者連接到測(cè)試頭2100。連接到測(cè)試頭2100的是面板2106。四個(gè)導(dǎo)銷(xiāo)2112連接到并且位于面板2106的四個(gè)角附近。面板2106具有一個(gè)中心孔并且與測(cè)試頭2100相連以至于測(cè)試頭電氣接口2126(圖38a和38b中未示出)穿過(guò)該孔伸出，并且導(dǎo)銷(xiāo)2112形成一個(gè)大致的矩形，該矩形具有與電氣接口2126大致公共的中心。
角撐板2114被連接到搬運(yùn)機(jī)裝置2108的下表面。角撐板2114具有一個(gè)中心孔并且與搬運(yùn)機(jī)裝置2108相連以至于搬運(yùn)機(jī)電氣接口2128穿過(guò)該孔伸出。四個(gè)角撐2116與角撐板2114相連，每個(gè)靠近四個(gè)角中的各角。各角撐2116具有一個(gè)鉆入其中的導(dǎo)銷(xiāo)孔或座2112a。各導(dǎo)銷(xiāo)孔2112a對(duì)應(yīng)于各導(dǎo)銷(xiāo)2112。這些部件設(shè)置為當(dāng)測(cè)試頭完全對(duì)接時(shí)各導(dǎo)銷(xiāo)2112將完全插入其各自的導(dǎo)銷(xiāo)孔2112a中。各導(dǎo)銷(xiāo)2112在其對(duì)應(yīng)孔2112a中的配合為緊配合。因此，導(dǎo)銷(xiāo)2112和導(dǎo)銷(xiāo)孔2112a提供測(cè)試頭2100和搬運(yùn)機(jī)裝置2108之間的對(duì)齊。
四個(gè)對(duì)接凸輪2110可旋轉(zhuǎn)地連接到面板2106上。凸輪2110為圓形并且與專(zhuān)利4589815中所述相似。具體地說(shuō)，各自具有一個(gè)環(huán)繞其圓周的側(cè)螺旋槽2129，帶有一個(gè)位于上表面的上切口2125。各對(duì)接凸輪2110位于各導(dǎo)銷(xiāo)2112附近以至于它通常位于一個(gè)大致從測(cè)試頭電氣接2126延伸通過(guò)各導(dǎo)銷(xiāo)2112的直線(xiàn)上，以至于導(dǎo)銷(xiāo)2112位于凸輪2110和測(cè)試頭電氣接2126之間。角撐2116和角撐板2114的各角具有圓形切口以至于當(dāng)導(dǎo)銷(xiāo)2112完全插入角撐中的導(dǎo)銷(xiāo)孔2112a中時(shí)，各凸輪2110的圓周與各角撐2116中的圓形切口接近并且同心。該布置提供了當(dāng)首先操縱測(cè)試頭2100進(jìn)入與處理裝置2108對(duì)接的位置時(shí)對(duì)接部件之間的初始粗對(duì)齊。初始粗對(duì)齊也可以通過(guò)導(dǎo)銷(xiāo)2112進(jìn)入其各自的座2112a中的錐形端部來(lái)提供。角撐2116、凸輪2110和導(dǎo)銷(xiāo)2112設(shè)置為使得搬運(yùn)機(jī)電氣接2128保持與測(cè)試頭電氣接2126分離(在圖38a和38b中未示出)直到導(dǎo)銷(xiāo)2112實(shí)際上容納在它們各自的導(dǎo)銷(xiāo)孔2112a中。于是，為電氣接觸提供預(yù)對(duì)齊。
因此，這里提供了兩組對(duì)齊結(jié)構(gòu)，即(1)角撐2116關(guān)于凸輪2110的配合，和(2)導(dǎo)銷(xiāo)2112和座2112a的組合。
帶有附屬對(duì)接手柄2135的圓形鋼纜驅(qū)動(dòng)器2132也可旋轉(zhuǎn)地連接到面板2106上。對(duì)接鋼纜2115與各凸輪2110相連，并且與鋼纜驅(qū)動(dòng)器2132相連?；?137適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)鋼纜到達(dá)和離開(kāi)鋼纜驅(qū)動(dòng)器2132的路線(xiàn)。鋼纜驅(qū)動(dòng)器2132可以通過(guò)施加力到手柄2135上而旋轉(zhuǎn)。當(dāng)鋼纜驅(qū)動(dòng)器2132旋轉(zhuǎn)時(shí)，它將力傳遞到鋼纜2115上，鋼纜2115反過(guò)來(lái)引起凸輪2110同步旋轉(zhuǎn)。
從各角撐2116的圓形切口伸出的是一個(gè)凸輪從動(dòng)件2110a。凸輪從動(dòng)件2110a配合到其各自的凸輪2110上表面的上切口中。圖38c以橫截面顯示了測(cè)試頭2100與搬運(yùn)機(jī)裝置2108對(duì)接過(guò)程中的一個(gè)階段。這里，導(dǎo)銷(xiāo)2112部分插入角撐2116中的導(dǎo)銷(xiāo)孔2112a中。應(yīng)該注意到，在該實(shí)例中，導(dǎo)銷(xiāo)2112靠近其頂端為錐形并且更靠近它們與面板2106的連接點(diǎn)處為恒定直徑。在圖38c中，導(dǎo)銷(xiāo)2112已經(jīng)插入導(dǎo)銷(xiāo)孔2112a中至一點(diǎn)，此時(shí)恒定直徑的區(qū)域剛剛進(jìn)入導(dǎo)銷(xiāo)孔2112a中。而且在圖38c中，各凸輪從動(dòng)件2110a已經(jīng)插入其各自的凸輪2110上表面的上切口2125中至一定深度，此時(shí)從動(dòng)件位于螺旋凸輪槽2129最上端。在該構(gòu)型中，準(zhǔn)備通過(guò)施加力至手柄2135(在圖38c中未示出)上并且旋轉(zhuǎn)凸輪2110而起動(dòng)對(duì)接。因此，該構(gòu)型可以稱(chēng)為“準(zhǔn)備起動(dòng)”位置。在該位置已經(jīng)實(shí)現(xiàn)五個(gè)自由度上的對(duì)齊，注意到這一點(diǎn)很重要。具體地說(shuō)，如果搬運(yùn)機(jī)裝置電氣接口2128的平面為三維接口的X-Y平面，那么其大直徑已經(jīng)插入座中的導(dǎo)銷(xiāo)2112已經(jīng)形成X、Y和θZ對(duì)齊。此外，凸輪從動(dòng)件2110a完全插入所有切口2125中已經(jīng)形成搬運(yùn)機(jī)裝置電氣接口2128和測(cè)試頭電氣接口2126之間的平面化。
圖38d以橫截面顯示了完全旋轉(zhuǎn)凸輪2110的結(jié)果。測(cè)試頭2100現(xiàn)在與搬運(yùn)機(jī)裝置2108“完全對(duì)接”?？梢钥吹?，凸輪2110已經(jīng)旋轉(zhuǎn)并且導(dǎo)致凸輪從動(dòng)件2110a沿著螺旋槽2129至更接近面板2106的一點(diǎn)。另外，導(dǎo)銷(xiāo)2112完全插入它們各自的導(dǎo)銷(xiāo)孔2112a中。可以看到，導(dǎo)銷(xiāo)2112的恒定直徑區(qū)域與各導(dǎo)銷(xiāo)孔2112a側(cè)面之間配合的緊密程度決定了搬運(yùn)機(jī)電氣接口2128和測(cè)試頭電氣接口2126之間的最終對(duì)齊。因此，通常需要緊配合以提供三至七千分之一英寸內(nèi)對(duì)齊位置的可重復(fù)性。此外，一旦角撐板2114已經(jīng)連接到搬運(yùn)機(jī)裝置2108，導(dǎo)銷(xiāo)2112關(guān)于角撐必須精確地置于面板2106上。為了便于這樣做，導(dǎo)銷(xiāo)2112可以以一某種允許其位置被調(diào)節(jié)的方式連接。這樣做的一個(gè)廣泛采用的方法在專(zhuān)利4589815得到說(shuō)明。
根據(jù)前面討論，現(xiàn)在適合更完全地討論對(duì)接過(guò)程并定義某些術(shù)語(yǔ)。對(duì)接的目的是精確地配合測(cè)試頭電氣接口2126和搬運(yùn)機(jī)裝置電氣接口2128。各電氣接口2126和2128確定一個(gè)平面，該平面通常，但是并非必定名義上平行于電觸點(diǎn)的頂端。當(dāng)對(duì)接時(shí)這兩個(gè)平面必須彼此平行。為了防止損壞電觸點(diǎn)，優(yōu)選的是，在允許電觸點(diǎn)彼此進(jìn)入機(jī)械接觸之前首先在五個(gè)自由度上對(duì)齊兩個(gè)接口2126和2128。如果在對(duì)接位置中，接口所確定的平面平行于三維笛卡爾坐標(biāo)系的X-Y平面，為了各觸點(diǎn)彼此排列，必須在X和Y軸上以及繞著與X-Y平面垂直的Z軸旋轉(zhuǎn)(θZ)上進(jìn)行對(duì)齊。另外，通過(guò)繞著X和Y軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使這兩個(gè)平面平行。使這兩個(gè)電氣接口平面彼此平行的過(guò)程稱(chēng)為接口的“平面化”；當(dāng)這已經(jīng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，就稱(chēng)接口已經(jīng)“平面化”或“共面”。一旦在X、Y和θZ上已經(jīng)平面化和對(duì)齊，就通過(guò)沿著與搬運(yùn)機(jī)電氣接口2128平面垂直的Z方向引起運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行對(duì)接。在對(duì)接過(guò)程中，首先操縱測(cè)試頭2100到搬運(yùn)機(jī)2108附近。另外進(jìn)行的操縱使角撐2116的圓形切口與凸輪2110進(jìn)入第一對(duì)齊。該位置，或者它之前的位置可以稱(chēng)為“準(zhǔn)備對(duì)接”位置。更一般地說(shuō)，“準(zhǔn)備對(duì)接”是指一些最初的粗對(duì)齊裝置大致位于待接合位置的一個(gè)位置。在該階段，決定于設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，導(dǎo)銷(xiāo)的頂端準(zhǔn)備進(jìn)入其各自的導(dǎo)銷(xiāo)座中。另外進(jìn)行的操縱使測(cè)試頭進(jìn)入“準(zhǔn)備起動(dòng)位置”，該位置根據(jù)圖38a至38d在前面得到定義。更一般地說(shuō)，“準(zhǔn)備起動(dòng)”是指測(cè)試頭已經(jīng)到達(dá)一個(gè)位置以至此時(shí)對(duì)接裝置可以起動(dòng)的位置。在準(zhǔn)備起動(dòng)位置，X、Y和θZ上的大致平面化和對(duì)齊已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)對(duì)接起動(dòng)并且導(dǎo)銷(xiāo)2112完全插入其各自的導(dǎo)銷(xiāo)孔2112a中時(shí)，對(duì)齊和平面化更加精確。要注意到，在操縱器驅(qū)動(dòng)的對(duì)接中，如專(zhuān)利5600258和5900737中所述，為了從粗定位模式改變到精定位模式，傳感器檢測(cè)準(zhǔn)備起動(dòng)位置的等價(jià)物。因此，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的對(duì)接中檢測(cè)準(zhǔn)備起動(dòng)位置將是專(zhuān)利5600258和5900737中所講授和公開(kāi)內(nèi)容的一個(gè)自然延伸(直觀(guān)而明顯)。
上述類(lèi)型的對(duì)接已經(jīng)成功地用于重量達(dá)到和超過(guò)一千磅的測(cè)試頭中。但是，隨著測(cè)試頭已經(jīng)變得甚至更大并且隨著觸點(diǎn)數(shù)量的增加，很多問(wèn)題已經(jīng)顯而易見(jiàn)。首先，由于觸點(diǎn)的數(shù)量增加，接合觸點(diǎn)所需的力增加。通常每個(gè)觸點(diǎn)需要幾盎司的力；因此，為了對(duì)接具有1000或更多觸點(diǎn)的測(cè)試頭就需要超過(guò)50或100千克。由于測(cè)試頭占據(jù)1立方碼或更大的體積，操作者觀(guān)察到所有角撐和凸輪以確定測(cè)試頭何時(shí)位于準(zhǔn)備對(duì)接位置和準(zhǔn)備起動(dòng)位置就變得越來(lái)越困難。另外，因?yàn)闇y(cè)試頭操縱器中柔順性機(jī)構(gòu)和鋼纜的彈性，反彈效應(yīng)已經(jīng)使得難以在開(kāi)始起動(dòng)的同時(shí)保持測(cè)試頭位于準(zhǔn)備起動(dòng)位置。由起動(dòng)裝置要克服的力越來(lái)越大所帶來(lái)的另一個(gè)困難在于凸輪運(yùn)動(dòng)因?yàn)殇摾|的伸長(zhǎng)而變得不同步。在使用固體連接和鐘形曲柄的對(duì)接中就已經(jīng)知道一個(gè)裝置變形的類(lèi)似問(wèn)題。
如上所述的對(duì)接裝置其特征在于所用導(dǎo)銷(xiāo)和座的數(shù)量。專(zhuān)利4589815中所述的裝置其特征在于兩點(diǎn)對(duì)接，并且圖38a至38d中所示的裝置作為一種四點(diǎn)對(duì)接而為人所知。遵循相同普遍原理的三點(diǎn)對(duì)接也為人所知并且很常用，本發(fā)明將根據(jù)三點(diǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。但是，這并不限制其應(yīng)用于其它結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
一種負(fù)載支撐裝置包括與負(fù)載相反側(cè)相連的氣動(dòng)單元和連接器。連接器響應(yīng)于氣動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)平行于第一軸線(xiàn)移動(dòng)負(fù)載。至少一個(gè)連接器繞著與第一軸線(xiàn)垂直的第二軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載。負(fù)載沿著第一軸線(xiàn)和繞著第二軸線(xiàn)具有柔順性。至少一個(gè)氣動(dòng)單元沿著第一軸線(xiàn)和繞著第二軸線(xiàn)提供柔順性。


圖1是一個(gè)透視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的定位系統(tǒng)。
圖2是圖1中所示定位系統(tǒng)的一個(gè)分解視圖。
圖3是圖1中所示定位系統(tǒng)的另一個(gè)分解視圖。
圖4是圖1中所示定位系統(tǒng)的底座的一個(gè)透視圖。
圖5是顯示圖4中所示底座的一個(gè)放大部分的另一個(gè)透視圖。
圖6是示例性定位系統(tǒng)的進(jìn)出單元的一個(gè)分解視圖。
圖7是圖6中所示進(jìn)出單元的另一個(gè)分解視圖。
圖8是示例性定位系統(tǒng)的側(cè)移單元的一個(gè)分解視圖。
圖9是圖8中所示側(cè)移單元的一個(gè)局部分解視圖，但是從一個(gè)不同于圖8中所示的視角。
圖10是側(cè)移單元的另一個(gè)透視圖。
圖11a是示例性定位系統(tǒng)的擺動(dòng)單元的一個(gè)分解視圖。
圖11b是顯示有帶的擺動(dòng)單元的一個(gè)透視圖。
圖12是圖11a中所示擺動(dòng)單元的一個(gè)局部分解視圖，但是從一個(gè)不同的視角。
圖13是示例性定位系統(tǒng)的主臂的一個(gè)分解視圖。
圖14a是主臂單元的一個(gè)局部分解視圖，但是從一個(gè)不同于圖13中所示的視角。
圖14b是一個(gè)示意圖，舉例說(shuō)明了一種與圖13和14a中氣動(dòng)氣缸一起使用的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
圖15是示例性定位系統(tǒng)的微調(diào)臂的一個(gè)透視圖。
圖16是示例性定位系統(tǒng)的另一個(gè)微調(diào)臂的一個(gè)透視圖。
圖17是示例性定位系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元的一個(gè)分解視圖。
圖18是翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元的另一個(gè)局部分解視圖，但是從一個(gè)不同于圖17中所示的視角。
圖19是翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元的另一個(gè)局部分解視圖，但是從一個(gè)不同于圖17和18中所示的視角。
圖20是與圖17、18和19中所示翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元一起使用的齒輪、襯套和軸的一個(gè)分解透視圖。
圖21是圖17、18和19中翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元已經(jīng)安裝有驅(qū)動(dòng)齒輪、襯套和軸的一個(gè)透視圖。
圖22a和b是示例性定位系統(tǒng)的翻轉(zhuǎn)樞軸單元的透視圖。
圖23是一個(gè)透視圖，舉例說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的對(duì)接模塊裝置的應(yīng)用。
圖24是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的對(duì)接銷(xiāo)的一個(gè)透視圖。
圖25a和b是對(duì)接模塊裝置的剖切側(cè)視圖。
圖26是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的對(duì)接模塊裝置的一個(gè)分解透視圖。
圖27是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的銷(xiāo)座的一個(gè)透視圖。
圖28是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的銷(xiāo)探測(cè)器的一個(gè)透視圖。
圖29是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的銷(xiāo)探測(cè)器移去了探測(cè)片的一個(gè)透視圖。
圖30是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的探測(cè)片的一個(gè)透視圖。
圖31是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的活塞單元的一個(gè)透視圖。
圖32是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的臂的一個(gè)透視圖。
圖33至36是對(duì)接模塊裝置的一系列側(cè)視圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的對(duì)接方法。
圖37是一個(gè)流程圖，顯示了將測(cè)試頭與外圍設(shè)備對(duì)接的示例性步驟。
圖38a是一種現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)接裝置的一個(gè)透視圖。
圖38b是與外圍設(shè)備相連的現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)接裝置一部分的一個(gè)透視圖。
圖38c是位于準(zhǔn)備起動(dòng)位置的現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)接裝置的一個(gè)截面圖。
圖38d是位于完全對(duì)接位置的現(xiàn)有技術(shù)的對(duì)接裝置的一個(gè)截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的定位系統(tǒng)10的一個(gè)透視圖。定位系統(tǒng)10用于保持和移動(dòng)一個(gè)重負(fù)載，如測(cè)試頭，在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4527942中進(jìn)行了更完全地說(shuō)明，在此被引作參考。如該專(zhuān)利中圖6所示，六個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度得到定義。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的定位系統(tǒng)10實(shí)現(xiàn)了這六個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。圖2是圖1中所示定位系統(tǒng)的一個(gè)分解視圖。如圖所示，在圖2的底部，包括有底座50。進(jìn)出單元100靠在底座50上面，而底座50靠在地板上。如其名字暗示，進(jìn)出單元100能夠以進(jìn)的方向(即遠(yuǎn)離進(jìn)出單元100的后面并且朝向其開(kāi)口)和以出的方向(即朝向進(jìn)出單元100的后面)沿著Z軸平行于地板滑動(dòng)。進(jìn)的方向通常取為朝向與外圍設(shè)備對(duì)接的位置，而出的方向取為遠(yuǎn)離外圍設(shè)備。
側(cè)移單元200在進(jìn)出單元100上面沿著X軸滑動(dòng)，也與地板平行。側(cè)移單元200的運(yùn)動(dòng)與進(jìn)出單元100的運(yùn)動(dòng)垂直。
擺動(dòng)單元300位于側(cè)移單元200上面。擺動(dòng)單元300繞著Y軸樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而Y軸與側(cè)移單元200移動(dòng)的軸線(xiàn)和進(jìn)出單元100移動(dòng)的軸線(xiàn)相互垂直。這也被稱(chēng)為扭轉(zhuǎn)、擺動(dòng)或偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主臂400、500沿著豎直設(shè)置在擺動(dòng)單元300中的直線(xiàn)軌道沿Y軸上下滑動(dòng)。為了提供微調(diào)的Y向運(yùn)動(dòng)，微調(diào)臂600可以沿著豎直設(shè)置在主臂400中的直線(xiàn)軌道上下移動(dòng)。此外，微調(diào)臂700沿著關(guān)于主臂500豎直設(shè)置的直線(xiàn)軌道上下移動(dòng)。微調(diào)的Y向運(yùn)動(dòng)為用于Y向位置最終精調(diào)節(jié)的相對(duì)小量的運(yùn)動(dòng)(例如，1英寸或2英寸)。該運(yùn)動(dòng)可以為通過(guò)空氣壓力實(shí)現(xiàn)的浮動(dòng)運(yùn)動(dòng)。翻轉(zhuǎn)樞軸單元900與微調(diào)臂600相連。翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元800與微調(diào)臂700相連。測(cè)試頭繞著延伸穿過(guò)翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元800和翻轉(zhuǎn)樞軸單元900的X軸旋轉(zhuǎn)(即為翻轉(zhuǎn)或俯仰運(yùn)動(dòng))。為了允許測(cè)試頭以最小的外力樞軸旋轉(zhuǎn)，該軸線(xiàn)可以設(shè)置為通過(guò)負(fù)載的重心。
圖3是構(gòu)成定位系統(tǒng)10的各部件的另一個(gè)透視圖。
底座50基于圖4得到更清楚地說(shuō)明。如圖所示，底座50包括直線(xiàn)導(dǎo)軌52a和直線(xiàn)導(dǎo)軌52b(在圖4中不可見(jiàn))。在底座組件中包括進(jìn)出驅(qū)動(dòng)電機(jī)65和進(jìn)出位置編碼器70。電機(jī)65可以包括合適的減速齒輪。電機(jī)65也可以包括一個(gè)制動(dòng)單元用于在需要時(shí)將它鎖定在停止位置。如圖5中更清楚地顯示，電機(jī)滑輪66以傳統(tǒng)方式與進(jìn)出電機(jī)65相連。位置編碼器70(在圖5中不可見(jiàn))與支架80相連，而支架80反過(guò)來(lái)與底座50相連。編碼器滑輪71以傳統(tǒng)方式與編碼器70的軸相連。
另外還包括兩個(gè)同步帶(未示出)。第一根帶連接一個(gè)電機(jī)滑輪66與滑輪60以至于當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)滑輪60旋轉(zhuǎn)。該第一根帶通常平行于直線(xiàn)導(dǎo)軌52a、b設(shè)置。第二根帶連接另一個(gè)電機(jī)滑輪66與編碼器滑輪71以至于當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)編碼器旋轉(zhuǎn)。
進(jìn)出單元100的細(xì)節(jié)基于圖6和7得到更清楚地顯示。直線(xiàn)導(dǎo)軌支承102、104、106和108與進(jìn)出基座110的下側(cè)相連。直線(xiàn)導(dǎo)軌支承102、104沿直線(xiàn)導(dǎo)軌52a移動(dòng)。此外直線(xiàn)導(dǎo)軌支承106、108沿直線(xiàn)導(dǎo)軌52b移動(dòng)。
當(dāng)電機(jī)65起動(dòng)時(shí)，進(jìn)出單元100可以沿進(jìn)出方向移動(dòng)。更具體地說(shuō)，當(dāng)電機(jī)65起動(dòng)時(shí)，帶(在圖4或圖5中未示出)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。連接電機(jī)滑輪66與滑輪60的帶在一個(gè)方便的點(diǎn)與進(jìn)出單元100相連。因此，當(dāng)帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)出單元100根據(jù)電機(jī)65的旋轉(zhuǎn)方向沿著向內(nèi)或向外的方向被驅(qū)動(dòng)。如果電機(jī)65包括一個(gè)制動(dòng)單元，它可以用于在需要時(shí)相對(duì)于底座50將進(jìn)出單元鎖定于固定位置。
另外如圖6和7中所示，直線(xiàn)導(dǎo)軌112、114被固定到進(jìn)出基座110的頂部，以至于與連接到底座50上的直線(xiàn)導(dǎo)軌52a、b垂直。另外還包括側(cè)移驅(qū)動(dòng)電機(jī)120。與電機(jī)120鄰近的是電機(jī)支架125和滑輪142。電機(jī)120可以包括合適的減速齒輪。電機(jī)120也可以包括制動(dòng)單元用于在需要時(shí)將它鎖定在停止位置。另外還包括側(cè)移位置編碼器130?；?44被固定到位置編碼器130上。一根帶(未示出)連接滑輪142和滑輪144。該帶通常平行于軌道112和114設(shè)置。因此，當(dāng)電機(jī)120旋轉(zhuǎn)時(shí)編碼器130將旋轉(zhuǎn)。另外還包括蓋子152和154。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖8、9和10，現(xiàn)在將說(shuō)明側(cè)移單元200的特征。如顯示其下側(cè)的圖10中更清楚地顯示，側(cè)移單元包括直線(xiàn)導(dǎo)軌支承210、212、214和216。直線(xiàn)導(dǎo)軌支承214、216沿直線(xiàn)導(dǎo)軌114移動(dòng)而直線(xiàn)導(dǎo)軌支承210、212沿直線(xiàn)導(dǎo)軌112移動(dòng)。要記得導(dǎo)軌112和114分別與進(jìn)出基座110相連。側(cè)移基座220包括一個(gè)孔，擺動(dòng)板支承組件260穿透該孔。擺動(dòng)板支承組件260包括一個(gè)連同大量密封墊和密封圈的傳動(dòng)桿260a。另外還包括擺動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)230，該電機(jī)可以包括合適的減速齒輪。電機(jī)230還可以包括制動(dòng)單元用于在需要時(shí)將它鎖定在停止位置。驅(qū)動(dòng)軸250與滑輪254相連?；?54通過(guò)帶(未示出)與滑輪256相連?；?56與位置編碼器240相連。作為選擇，位置編碼器240可以通過(guò)齒輪與驅(qū)動(dòng)軸250相連。
驅(qū)動(dòng)軸250的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)通常為水平并且與擺動(dòng)板支承組件260通常豎直的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)成直角。兩者通過(guò)合適的傳動(dòng)裝置，如螺旋齒輪傳動(dòng)裝置或蝸輪傳動(dòng)裝置彼此嚙合，以至于當(dāng)軸250旋轉(zhuǎn)時(shí)也引起支承組件260與其成直角旋轉(zhuǎn)。也可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸250與擺動(dòng)板支承組件260之間微小的間隙實(shí)現(xiàn)柔順性(compliance)。
現(xiàn)在說(shuō)明側(cè)移單元200相對(duì)于進(jìn)出單元100的移動(dòng)。連接滑輪142和144(圖6)的帶可以在一個(gè)方便的點(diǎn)與側(cè)移基座220相連。因此，當(dāng)側(cè)移驅(qū)動(dòng)電機(jī)120運(yùn)行時(shí)，連接滑輪142和144的帶運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致側(cè)移單元相應(yīng)地運(yùn)動(dòng)。如果電機(jī)120配備有制動(dòng)單元，那么該制動(dòng)單元可以用于在需要時(shí)相對(duì)于進(jìn)出單元100將側(cè)移單元200鎖定在適當(dāng)位置。
擺動(dòng)單元300示于圖11a、11b和12中。擺動(dòng)單元孔302接合圖8、9和10中所示的擺動(dòng)板支承組件260。因此，當(dāng)擺動(dòng)板支承組件260旋轉(zhuǎn)時(shí)，擺動(dòng)單元300與其一起旋轉(zhuǎn)。更具體地說(shuō)，當(dāng)電機(jī)230旋轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸250也旋轉(zhuǎn)。因?yàn)槿缜八鲇沈?qū)動(dòng)軸250轉(zhuǎn)動(dòng)，擺動(dòng)板支承組件260因而也旋轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)擺動(dòng)板支承組件旋轉(zhuǎn)時(shí)，擺動(dòng)單元300也旋轉(zhuǎn)。如果電機(jī)230配備有制動(dòng)單元，那么該制動(dòng)單元可以用于在需要時(shí)相對(duì)于側(cè)移單元200將擺動(dòng)單元300鎖定在適當(dāng)位置。
參考圖11a、11b和12，擺動(dòng)單元300包括擺動(dòng)單元基座305。柱315a、b和側(cè)板310a、b與擺動(dòng)單元基座305相連。直線(xiàn)導(dǎo)軌320a、b分別與柱315a、b相連，并且基本上平行，形成一個(gè)豎直平面。導(dǎo)向螺桿325a、b分別在柱315a、b前面安裝到擺動(dòng)單元基座305上的所示位置?；?26a和326b分別與螺桿325a和325b的端部相連?；?26a、b位于基座305下面并且螺桿325a、b穿過(guò)基座305中的孔向上伸出。傳統(tǒng)型式的合適的軸承被用于以允許其自由旋轉(zhuǎn)的緊固方式將螺桿325a、b固定到基座305上。螺桿325a、b可以為滾珠螺紋。但是，如下面所述，螺桿325a、b最終支撐重負(fù)載，并且可以選擇螺紋形式和螺距以避免在驅(qū)動(dòng)電源掉電時(shí)逆向驅(qū)動(dòng)。
另外還包括可能包括合適的減速齒輪的豎直驅(qū)動(dòng)電機(jī)330和豎直位置編碼器340。電機(jī)330還可能配備有制動(dòng)器用于在其沒(méi)有運(yùn)行時(shí)防止旋轉(zhuǎn)。電機(jī)滑輪331與電機(jī)330的軸相連，并且編碼器滑輪341與編碼器340相連。還包括一個(gè)與曲柄滑輪351相連的手搖柄350。滑輪331、341和351位于基座305下面。惰輪371連接到基座305的下側(cè)。
一組共三根帶361、362、363將滑輪326a、b、331、341、351、371相互連接。第一根帶361連接電機(jī)滑輪331和導(dǎo)向螺桿滑輪326b。第二根帶362連接螺桿滑輪326b和編碼器滑輪341及曲柄滑輪351。惰輪371張緊并引導(dǎo)第二根帶362。最后，第三根帶363連接導(dǎo)向螺桿滑輪326a和曲柄滑輪351。因此，在運(yùn)行中，電機(jī)330軸的旋轉(zhuǎn)引起兩個(gè)導(dǎo)向螺桿326a、b和編碼器340旋轉(zhuǎn)。手搖柄350也旋轉(zhuǎn)。對(duì)于手動(dòng)操作，手搖柄350可以用于轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)導(dǎo)向螺桿325a、b。兩個(gè)螺桿325a、b在螺紋類(lèi)型和螺距上相同；它們由電機(jī)330或手搖柄350同步驅(qū)動(dòng)。
如圖2中所示，主臂400、500分別沿直線(xiàn)導(dǎo)軌320b、a?？?。雖然有兩個(gè)主臂，即主臂400和主臂500，下面的說(shuō)明將涉及主臂400。除了位置和直線(xiàn)導(dǎo)軌以及它所嚙合的螺桿之外，主臂500的說(shuō)明與主臂400相同。
如圖13和14a所示，主臂400包括直線(xiàn)導(dǎo)軌支承410、420。直線(xiàn)導(dǎo)軌支承410、420沿直線(xiàn)導(dǎo)軌320b(圖12中所示)?？俊Ｒ粋€(gè)直徑稍微大于螺桿325a、b的縱向孔462延伸主臂400的長(zhǎng)度。孔462的進(jìn)入?yún)^(qū)域適當(dāng)?shù)胤糯蟛⑶倚纬蔀槿菁{與主臂400剛性連接的螺母460。螺母460帶有螺紋以至于它可以容納螺桿325b。因此，螺桿325b螺旋通過(guò)螺母460并且伸入孔462。
因此，當(dāng)螺桿325b旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母460沿著螺桿325b上下?？?。這樣，主臂400能夠上下移動(dòng)。主臂400包括氣動(dòng)氣缸440、直線(xiàn)導(dǎo)軌470、保持氣動(dòng)氣缸在適當(dāng)位置的保持件450和頂部480。
因?yàn)槁輻U325a、b同步旋轉(zhuǎn)并且具有相同的螺紋，兩個(gè)主臂400、500同步上下移動(dòng)。當(dāng)主臂400、500因此上升和下降時(shí)，豎直位置編碼器340記錄它們的豎直位置。如果電機(jī)330配備有制動(dòng)器，它就可以用于鎖定螺桿325a、b并且防止它們轉(zhuǎn)動(dòng)。即使在這種情況下，優(yōu)選的是，螺桿325a、b出于安全原因而不可由重負(fù)載逆向驅(qū)動(dòng)。
微調(diào)臂600和700操作上相似。如圖15中所示，微調(diào)臂600沿直線(xiàn)導(dǎo)軌470移動(dòng)。因此，微調(diào)臂600包括直線(xiàn)導(dǎo)軌支承610、620。此外，微調(diào)臂700示于圖16中。微調(diào)臂700沿直線(xiàn)導(dǎo)軌570移動(dòng)。因此，它包括直線(xiàn)導(dǎo)軌支承710、720。微調(diào)臂600、700分別由氣動(dòng)氣缸440、540支撐。氣動(dòng)活塞軸441、541直接接合微調(diào)臂600、700的底部。如圖1和2中所示(后面將更詳細(xì)地說(shuō)明)，翻轉(zhuǎn)樞軸單元900與微調(diào)臂600相連，并且由其支撐。并且翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元800與微調(diào)臂700相連，并且由其支撐。一個(gè)水平“翻轉(zhuǎn)”軸線(xiàn)形成于樞軸單元900和驅(qū)動(dòng)單元800之間。測(cè)試頭負(fù)載基本上在翻轉(zhuǎn)軸線(xiàn)通過(guò)它們的兩個(gè)點(diǎn)處可旋轉(zhuǎn)地安裝到樞軸單元900和驅(qū)動(dòng)單元800上。優(yōu)選的是，翻轉(zhuǎn)軸線(xiàn)平行于由兩個(gè)平行軌道320a、b形成的平面。
因此，測(cè)試頭負(fù)載由翻轉(zhuǎn)樞軸單元900和翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元800支撐，它們反過(guò)來(lái)分別由氣動(dòng)氣缸440和540支撐。氣動(dòng)氣缸440和540分別與主臂400、500相連。豎直微調(diào)臂600、700關(guān)于其相關(guān)的主臂400、500運(yùn)動(dòng)的豎直范圍大約為±25mm。
豎直微調(diào)臂600、700的一個(gè)目的是在對(duì)接(docking)過(guò)程中提供測(cè)試頭兩個(gè)自由度上的柔順性運(yùn)動(dòng)(compliant motion)。各氣動(dòng)氣缸440、540設(shè)置有一個(gè)調(diào)節(jié)氣源。也就是說(shuō)，提供了兩個(gè)調(diào)節(jié)器一個(gè)用于氣缸440而另一個(gè)用于氣缸540?？梢詾閮蓚€(gè)調(diào)節(jié)器提供一個(gè)公用的高壓氣源。因此各氣缸440、540中的壓力可以獨(dú)立調(diào)節(jié)。通過(guò)調(diào)節(jié)氣缸440、540中的氣壓，測(cè)試頭可以關(guān)于主臂400、500向上或向下移動(dòng)。這樣，測(cè)試頭可以大致位于豎直微調(diào)運(yùn)動(dòng)范圍的中間。在沒(méi)有任何外力的情況下，通過(guò)保持氣缸440、540內(nèi)的恒定壓力足以抵消由測(cè)試頭負(fù)載施加在各活塞軸441、541上的向下力而使測(cè)試頭在豎直微調(diào)范圍內(nèi)的位置可以得到保持。因?yàn)楦鳉飧转?dú)立調(diào)節(jié)，兩個(gè)氣缸中的壓力不一定相等。這允許負(fù)載的重心通常不一定位于兩個(gè)柱中間。如果一個(gè)外力在測(cè)試頭上向下推，氣缸440、540中的壓力企圖增加。調(diào)節(jié)器因此放出一些空氣以保持恒定的壓力。測(cè)試頭因此向下移動(dòng)。同樣，如果施加向上的力，氣缸壓力企圖降低，調(diào)節(jié)器供應(yīng)更多空氣以保持恒定壓力，并且測(cè)試頭向上移動(dòng)。因此，測(cè)試頭保持在基本無(wú)重或浮動(dòng)的狀態(tài)中。此外，如果一個(gè)外力矩施加在測(cè)試頭上，例如企圖將一側(cè)向上移動(dòng)而另一側(cè)向下移動(dòng)，那么氣動(dòng)氣缸使得該運(yùn)動(dòng)很方便，因?yàn)檎{(diào)節(jié)器供應(yīng)更多空氣到一個(gè)氣缸，同時(shí)從另一個(gè)氣缸放出空氣。因此，該布置方便測(cè)試頭在兩個(gè)自由度上的柔順性運(yùn)動(dòng)豎直(沿Y軸)運(yùn)動(dòng)和繞著一個(gè)與直線(xiàn)導(dǎo)軌320a、b形成的平面垂直并因此平行于Z軸的軸線(xiàn)的旋轉(zhuǎn)(θZ)運(yùn)動(dòng)。此外，旋轉(zhuǎn)柔順性可以繞著一個(gè)不一定穿過(guò)負(fù)載重心的軸線(xiàn)進(jìn)行；關(guān)于該運(yùn)動(dòng)的基本無(wú)重或浮動(dòng)狀態(tài)不象現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中那樣決定于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的位置。
為了實(shí)現(xiàn)由氣缸440、540提供的豎直和旋轉(zhuǎn)柔順性運(yùn)動(dòng)，設(shè)置有一個(gè)壓力調(diào)節(jié)裝置，該裝置示意性地示于圖14b中。盡管本說(shuō)明和實(shí)施例使用空氣作為工作流體，但是也可以在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)用其它工作流體替代。裝置中設(shè)置有兩個(gè)相同的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)R6，每個(gè)分別用于氣動(dòng)氣缸440、540，以至于各氣缸內(nèi)的壓力可以獨(dú)立控制。受壓空氣從一個(gè)公用氣源R7輸入到兩個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)R6中，該氣源在多數(shù)測(cè)試或其它工業(yè)設(shè)備中經(jīng)常用到。
各氣壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)R6包括一個(gè)壓力調(diào)節(jié)器R8，該調(diào)節(jié)器可以調(diào)節(jié)以提供足夠的壓力支撐相應(yīng)氣缸440上的負(fù)載。由調(diào)節(jié)器R8提供的壓力首先流過(guò)電磁控制閥R9，該閥開(kāi)關(guān)以允許流體通過(guò)至激活狀態(tài)的氣缸440中。閥R9具有彈簧復(fù)位，以至于在電源失效時(shí)閥R9返回到一個(gè)位置，阻塞來(lái)自氣缸440的回流，由此防止負(fù)載下突然的壓力喪失。
調(diào)節(jié)系統(tǒng)R6試圖通過(guò)在負(fù)載下壓力下降的情況下允許更多空氣從氣源R7流入并且在負(fù)載下壓力升高的情況下釋放空氣來(lái)保持輸出的恒定壓力。調(diào)節(jié)器R8提供這種穩(wěn)態(tài)控制。平行于閥R9提供的是單向節(jié)流器R0，該節(jié)流器便于流體上足夠快速的響應(yīng)出于定位目的而由外力施加在負(fù)載上的小運(yùn)動(dòng)。從閥R9和節(jié)流器R0的兩條線(xiàn)合在一起以形成供應(yīng)到氣缸440中的流體線(xiàn)R5。
如果負(fù)載的一側(cè)現(xiàn)在應(yīng)該關(guān)于其對(duì)應(yīng)的氣缸440手動(dòng)升高，那么氣缸440中的壓力就根據(jù)提升力而降低。壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)R6識(shí)別到壓力的下降并且通過(guò)供應(yīng)另外的流體到氣缸440中來(lái)升高流體壓力，直到達(dá)到最初的目標(biāo)壓力。作為選擇，如果負(fù)載的一側(cè)關(guān)于其氣缸440向下壓，氣缸440中的壓力就增加。壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)R6識(shí)別到這種壓力升高，并且使流體流出氣缸440直到再次達(dá)到最初的目標(biāo)壓力。
θZ(或滾動(dòng))運(yùn)動(dòng)可以通過(guò)測(cè)試頭(或其支架)與定位系統(tǒng)相連處合適的柔順量來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，松配合的球窩或者適當(dāng)?shù)幕瑒?dòng)或撓性裝置可以用于該處連接。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向考慮翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元800與微調(diào)臂700相連。因此，當(dāng)微調(diào)臂700沿著直線(xiàn)導(dǎo)軌320a上下移動(dòng)時(shí)，翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元也與微調(diào)臂單元700移動(dòng)。
翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元800結(jié)合圖17、18、19、20和21顯示。翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元800包括翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)810和翻轉(zhuǎn)位置編碼器820。電機(jī)810可以包括減速齒輪。如果需要電機(jī)810也可以包括一個(gè)制動(dòng)單元。電機(jī)810與滑輪876相連。驅(qū)動(dòng)軸830與滑輪875相連。滑輪875和876通過(guò)一根帶(未示出)相連。因此，當(dāng)電機(jī)810的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸830也旋轉(zhuǎn)。作為可選方式，可以使用齒輪替代滑輪875、876和帶。驅(qū)動(dòng)軸830包括嚙合驅(qū)動(dòng)齒輪880(在圖17、18和19中未示出，下面說(shuō)明)的蝸輪傳動(dòng)裝置(等)的輪齒889(未示出)。驅(qū)動(dòng)軸830通過(guò)滑輪872、871和一根帶(未示出)與位置編碼器820相連。因此，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸830旋轉(zhuǎn)時(shí)，位置編碼器820的軸也旋轉(zhuǎn)。作為可選方式，可以使用齒輪替代滑輪871、872和帶。
圖20顯示了驅(qū)動(dòng)齒輪和軸組件895(為了可以看到其它部件，該組件在圖17、18和19中未示出)的一個(gè)分解視圖。驅(qū)動(dòng)齒輪880包括環(huán)繞其與驅(qū)動(dòng)軸齒889嚙合的圓周899的輪齒(未示出)。驅(qū)動(dòng)齒輪880還包括一個(gè)中心圓孔898。環(huán)繞孔898的是一個(gè)敞開(kāi)的圓柱體897。圓形凸緣896位于孔898中并且具有一個(gè)環(huán)形孔898a。六個(gè)孔881環(huán)繞凸緣896中的環(huán)形孔898a均勻分布。軸承885配合在環(huán)形孔898a中。
軸組件894包括軸890；軸環(huán)893和連接單元892剛性固定到軸890上。六個(gè)硫化天然橡膠銷(xiāo)891配合在軸環(huán)893的六個(gè)對(duì)應(yīng)的孔中，這六個(gè)孔關(guān)于軸890均勻分布。如圖所示，橡膠銷(xiāo)平行于軸890延伸。測(cè)試頭的一側(cè)連接到連接單元892以至于提供測(cè)試頭繞著由軸890的旋轉(zhuǎn)中心線(xiàn)形成的軸線(xiàn)的翻轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。(這是先前所述“翻轉(zhuǎn)”軸線(xiàn))為了使繞該軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)試頭所需的力矩最小，該軸線(xiàn)可以設(shè)置為大致通過(guò)負(fù)載的重心。
軸890配合在軸承885中并且各橡膠銷(xiāo)891配合在凸緣896中對(duì)應(yīng)的孔881中。軸承885可以安裝為它稍微隔開(kāi)軸環(huán)893和凸緣896。于是，軸890、軸環(huán)893和連接單元892柔順性連接到驅(qū)動(dòng)齒輪880上。橡膠銷(xiāo)891足夠剛硬以至于如果驅(qū)動(dòng)齒輪880旋轉(zhuǎn)，假如連接到連接單元892的旋轉(zhuǎn)負(fù)載不太大，就如同旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)通過(guò)負(fù)載的大致重心的情況一樣，軸組件894就與其一起旋轉(zhuǎn)。但是，如果驅(qū)動(dòng)齒輪880剛性保持在固定位置，橡膠銷(xiāo)具有足夠柔性以允許連接到連接單元892的負(fù)載由適當(dāng)小的外力轉(zhuǎn)動(dòng)正或負(fù)的幾度。隔開(kāi)軸環(huán)892和凸緣896降低了剪斷橡膠銷(xiāo)891的可能性。而且，組件的相對(duì)剛度可以通過(guò)改變?cè)撻g隔而調(diào)節(jié)。因此，該組件提供了柔順性的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置。在操縱系統(tǒng)中，當(dāng)與外圍設(shè)備對(duì)接時(shí)，這提供了測(cè)試頭柔順性運(yùn)動(dòng)的理想組件。因此，即使在驅(qū)動(dòng)齒輪880固定時(shí)，連接單元892也能夠繞著驅(qū)動(dòng)齒輪880進(jìn)行有限量的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這是因?yàn)檫B接軸單元893和齒輪880的橡膠銷(xiāo)891的柔順性。
如圖21中所示，驅(qū)動(dòng)齒輪和軸組件895位于翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元800的井部855中。軸890與驅(qū)動(dòng)軸830垂直。驅(qū)動(dòng)齒輪880圓周899上的輪齒嚙合驅(qū)動(dòng)軸830上的對(duì)應(yīng)齒889(未示出)以至于驅(qū)動(dòng)軸830的旋轉(zhuǎn)引起齒輪880的旋轉(zhuǎn)，并且因此驅(qū)動(dòng)齒輪和軸組件895以及與其相連的負(fù)載。可以使用合適的齒輪裝置，如蝸輪或螺旋齒輪，以使驅(qū)動(dòng)齒輪880繞著一個(gè)與驅(qū)動(dòng)軸830旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)垂直的軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)。
翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)殼840包括軸890穿過(guò)其中的孔841(見(jiàn)圖17)。蓋子860包括連接單元892穿過(guò)其中的孔861(見(jiàn)圖17、18和19)。還包括支撐件865用以提供精確、低摩擦的配合。
示于圖22a和b中的翻轉(zhuǎn)樞軸單元900是一個(gè)與測(cè)試頭另一側(cè)相連的非動(dòng)力連接單元。翻轉(zhuǎn)樞軸單元900與微調(diào)臂600相連。如前所述，微調(diào)臂600沿著直線(xiàn)導(dǎo)軌570上下移動(dòng)。翻轉(zhuǎn)樞軸單元基本上為一個(gè)方形盒，提供有與可樞軸旋轉(zhuǎn)的測(cè)試頭安裝設(shè)備連接的裝置。在示例性實(shí)施例中，這實(shí)際上是一個(gè)通過(guò)樞軸單元的孔901。一個(gè)通過(guò)該孔901的短軸(未示出)可以安裝到測(cè)試頭上。可以使用合適的軸承以提供低摩擦。翻轉(zhuǎn)樞軸單元900和翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元800(“翻轉(zhuǎn)單元”)通過(guò)嚙合連接孔的連接螺釘(未示出)與它們各自的豎直微調(diào)臂600、700相連。這允許簡(jiǎn)化安裝或者更換測(cè)試頭。例如，為了安裝測(cè)試頭，首先從操縱器上移走翻轉(zhuǎn)樞軸和驅(qū)動(dòng)單元900、800。這些單元現(xiàn)在可以連接到測(cè)試頭上。然后，測(cè)試頭和翻轉(zhuǎn)樞軸和驅(qū)動(dòng)單元的裝配體可以方便地連接到定位系統(tǒng)上。
圖23是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的對(duì)接裝置的一個(gè)透視圖。在圖23中包括示例性測(cè)試頭1000。測(cè)試頭1000與支架1005相連。支架1005反過(guò)來(lái)與翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元800和翻轉(zhuǎn)樞軸單元900相連。多個(gè)對(duì)接裝置1010與測(cè)試頭1000的側(cè)面相連。在該示例性實(shí)施例中，顯示了三個(gè)對(duì)接裝置1010。各對(duì)接裝置1010位于底支承1020上。對(duì)接裝置1010通過(guò)合適的螺栓或調(diào)節(jié)螺釘1075與側(cè)校準(zhǔn)桿1015相連。側(cè)校準(zhǔn)桿1015用于將對(duì)接裝置1010固定到底支承1020上。底支承1020反過(guò)來(lái)與底校準(zhǔn)桿1025相連。底校準(zhǔn)桿1025通過(guò)合適的螺栓或調(diào)節(jié)螺釘1035與底校準(zhǔn)平臺(tái)1030相連。于是，對(duì)接裝置1010可以通過(guò)改變對(duì)接裝置1010相對(duì)于側(cè)校準(zhǔn)桿1015的位置和通過(guò)改變底支承1020相對(duì)于底校準(zhǔn)平臺(tái)1030的位置而運(yùn)動(dòng)至合適的位置。另外還顯示了對(duì)接框架1050。對(duì)接框架1050被固定到外圍設(shè)備(即一種器件或包裝搬運(yùn)機(jī)、晶片探測(cè)器或者其它測(cè)試裝置)上。固定到對(duì)接框架1050上的是多個(gè)對(duì)接銷(xiāo)1060。對(duì)接銷(xiāo)1060和對(duì)接裝置1010定位為使得對(duì)接銷(xiāo)1060相對(duì)于各對(duì)接裝置1010對(duì)齊并且匹配。
圖24是圖23中所示對(duì)接銷(xiāo)1060的一個(gè)透視圖。對(duì)接銷(xiāo)1060包括對(duì)接銷(xiāo)底座1100，銷(xiāo)部分1150、1140和1130從這里延伸。如圖所示，銷(xiāo)部分的直徑可以靠近對(duì)接銷(xiāo)1060的末端而變得越來(lái)越小。當(dāng)對(duì)接測(cè)試頭與外圍設(shè)備時(shí)這將特別有用，因?yàn)樵趯?duì)接測(cè)試頭與外圍設(shè)備時(shí)，銷(xiāo)部分1130相對(duì)于其它銷(xiāo)部分更小的直徑允許更大的初始誤差。通過(guò)賦予定位系統(tǒng)足夠的柔順性(即微小的非動(dòng)力運(yùn)動(dòng))，有可能在對(duì)接操作進(jìn)行時(shí)校正測(cè)試頭和器件搬運(yùn)機(jī)之間微小的偏差。圖24中還顯示了從對(duì)接銷(xiāo)1060的側(cè)面伸出的凸輪從動(dòng)件1120。凸輪從動(dòng)件1120與形成于對(duì)接裝置1010中的合適的狹槽嚙合，后面將對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。
結(jié)合圖25a和b顯示了本發(fā)明示例性實(shí)施例的一個(gè)剖切側(cè)視圖。另外還在圖26中顯示了一個(gè)分解透視圖。在圖25a和b中，對(duì)接銷(xiāo)1060顯示為最初插入銷(xiāo)座1300中之后。在圖25a和b中，對(duì)接銷(xiāo)1060顯示為已經(jīng)穿透銷(xiāo)探測(cè)器1400。銷(xiāo)座1300與臂1600相連。臂1600因?yàn)榛钊麊卧?500中包括的活塞而運(yùn)動(dòng)?；钊麊卧?500包括活塞1515和活塞軸1510?；钊麊卧?500還包括位于其相反側(cè)面的樞接點(diǎn)1505(圖中只顯示了一側(cè))。樞接點(diǎn)1505使活塞單元1500可以具有小量的樞軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中活塞單元為一種氣動(dòng)單元；但是，可以使用其它類(lèi)型，如液壓或機(jī)電單元。樞接點(diǎn)1505使活塞單元1500可以繞樞接導(dǎo)向器1080樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，樞接導(dǎo)向器1080位于外殼1012和蓋子1014的側(cè)面上并且在對(duì)接裝置1010中面向內(nèi)部。臂單元1600包括樞接點(diǎn)1620。通過(guò)嚙合樞接導(dǎo)向器1090(也位于外殼1012和蓋子1014的側(cè)面上并且在對(duì)接裝置1010中面向內(nèi)部)，樞接點(diǎn)1620使臂1600可以具有樞軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
在圖25中，活塞單元1500內(nèi)的活塞1515得到更清楚地顯示。下面說(shuō)明銷(xiāo)座1300的各個(gè)特征的操作。
圖26是對(duì)接裝置1010的一個(gè)分解透視圖。在該圖中，可能看到對(duì)接裝置外殼1012和對(duì)接裝置蓋子1014。另外還顯示有銷(xiāo)座1300、銷(xiāo)探測(cè)器1400、臂1600和活塞單元1500。
在圖27中，顯示了銷(xiāo)座1300的一個(gè)透視圖。銷(xiāo)座1300包括凸輪槽1305。在銷(xiāo)座1300的各側(cè)件1315中銑出一個(gè)凸輪槽1305。在圖24中顯示為從對(duì)接銷(xiāo)1060的側(cè)面伸出的凸輪從動(dòng)件1120與槽1305嚙合。銷(xiāo)座1300滑動(dòng)連接到外殼1012和蓋子1014上。具體地說(shuō)，桿1316與外殼1012中的狹槽1022嚙合，并且桿1317與蓋子1014中的狹槽1021嚙合。下面將要進(jìn)一步說(shuō)明，活塞1515和活塞軸1510通過(guò)樞軸臂1600與銷(xiāo)座1300連接。因此，活塞1515的運(yùn)動(dòng)引起銷(xiāo)座1300左右滑動(dòng)。在圖中，當(dāng)活塞1515位于最左邊以至于活塞軸1510縮回時(shí)，銷(xiāo)座1300將位于其最右邊的位置。同樣，當(dāng)活塞1515位于最右邊以至于活塞軸1510伸出時(shí)，銷(xiāo)座1300將位于其最左邊的位置。
圖28是銷(xiāo)探測(cè)器1400的一個(gè)透視圖。如圖所示，銷(xiāo)探測(cè)器1400包括探測(cè)片1405。圖29顯示了去除探測(cè)片1405的銷(xiāo)探測(cè)器1400。探測(cè)器開(kāi)關(guān)1410在圖29中可以看到。
圖30是探測(cè)片1405的一個(gè)透視圖。探測(cè)片1405包括片孔1450，探測(cè)片1405可以繞著該孔樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。探測(cè)片1405包括滾子裝置1470，該裝置通過(guò)一個(gè)插入穿過(guò)滾子孔1460的軸保持在適當(dāng)位置。探測(cè)片1405包括尾部構(gòu)件1480。
銷(xiāo)探測(cè)器1400的操作結(jié)合圖25b得到更清楚地顯示。具體地說(shuō)，當(dāng)對(duì)接銷(xiāo)1060進(jìn)入銷(xiāo)探測(cè)器1400時(shí)，探測(cè)片1405由于繞著片孔1450樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)而被向后推。作為向后樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)果，尾部構(gòu)件1480推向探測(cè)器開(kāi)關(guān)1410。這樣，銷(xiāo)探測(cè)器1400發(fā)出對(duì)接銷(xiāo)1060已經(jīng)進(jìn)入銷(xiāo)探測(cè)器1400的信號(hào)。探測(cè)器開(kāi)關(guān)1410以是電控系統(tǒng)中的電開(kāi)關(guān)、全氣動(dòng)系統(tǒng)中的空氣閥或更一般地說(shuō)為基于流體的系統(tǒng)中的閥。
圖31是活塞單元1500的一個(gè)透視圖?；钊麊卧?500包括活塞1515(不可見(jiàn))、活塞軸1510和臂支承1520。
圖32是臂1600的一個(gè)透視圖。臂1600包括臂體1630。臂頭1610通過(guò)頭部樞軸1660與臂體1630的一端相連。這允許頭部1610具有樞軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。延伸部分1640與臂1630的相對(duì)端相連。延伸部分1640分別包括延伸孔1650。另外還包括臂樞軸1620。
如圖33所示，對(duì)接銷(xiāo)1060相對(duì)于對(duì)接裝置1010位于適當(dāng)位置以至于對(duì)接可以實(shí)現(xiàn)。在對(duì)接的這一階段，對(duì)接銷(xiāo)1060位于銷(xiāo)座1300中凸輪槽1305的開(kāi)孔上方，銷(xiāo)座1300位于其最右邊位置。而且，由于沒(méi)有任何物體將探測(cè)片1405推向探測(cè)器開(kāi)關(guān)1410，銷(xiāo)探測(cè)器1400指示銷(xiāo)1060沒(méi)有插入。更一般地說(shuō)，測(cè)試頭已經(jīng)由定位器，如定位器10操縱到一個(gè)位置，以至于首先所有對(duì)接銷(xiāo)1060關(guān)于其各自的對(duì)接裝置1010如圖33中所示對(duì)齊，其次測(cè)試頭1000的對(duì)接表面和由連接到外圍設(shè)備的對(duì)接板1050形成的表面大致平行。然后就稱(chēng)測(cè)試頭位于“準(zhǔn)備對(duì)接”位置。定位器10中帶有的編碼器使得針對(duì)特定外圍設(shè)備的該位置被系統(tǒng)控制器記錄。因此，系統(tǒng)控制器可以自動(dòng)將測(cè)試頭定位至前面已經(jīng)學(xué)習(xí)的準(zhǔn)備對(duì)接位置。
如圖34中所示，對(duì)接銷(xiāo)1060現(xiàn)在已經(jīng)移動(dòng)進(jìn)入對(duì)接裝置1010至“準(zhǔn)備起動(dòng)”位置。具體地說(shuō)，凸輪從動(dòng)件1120已經(jīng)進(jìn)入凸輪槽1305中至一個(gè)位置，此時(shí)，如果銷(xiāo)座1300滑動(dòng)到左邊，這些凸輪從動(dòng)件就可以由凸輪槽1305向下的傾斜區(qū)域捕捉。而且，對(duì)接銷(xiāo)1060進(jìn)入對(duì)接裝置1010中足夠深，以至于對(duì)接銷(xiāo)1060現(xiàn)在推向探測(cè)片1405。各部件設(shè)置為當(dāng)對(duì)接銷(xiāo)1060已經(jīng)到達(dá)該位置時(shí)，它將充分地推向探測(cè)片1405，以至于使尾部構(gòu)件1480可以推向并且觸發(fā)開(kāi)關(guān)1410。一旦開(kāi)關(guān)1410已經(jīng)因此而向里推，對(duì)接裝置1010就可以被起動(dòng)。更具體地說(shuō)，各部件設(shè)置為當(dāng)?shù)竭_(dá)準(zhǔn)備起動(dòng)位置時(shí)開(kāi)關(guān)1410被觸發(fā)。
更一般地說(shuō)，在對(duì)接過(guò)程中，測(cè)試頭從準(zhǔn)備對(duì)接位置壓入準(zhǔn)備起動(dòng)位置，此時(shí)所有對(duì)接銷(xiāo)1060關(guān)于它們各自的對(duì)接裝置1010位于準(zhǔn)備起動(dòng)位置。因此，當(dāng)所有探測(cè)器開(kāi)關(guān)1410都已經(jīng)觸發(fā)時(shí)，所有對(duì)接裝置1010同時(shí)被起動(dòng)。優(yōu)選的是，在探測(cè)器開(kāi)關(guān)1410觸發(fā)之前，沒(méi)有對(duì)接裝置1010被起動(dòng)。
眾所周知，為了保護(hù)將要接合的精密電觸點(diǎn)，當(dāng)在準(zhǔn)備對(duì)接位置和準(zhǔn)備起動(dòng)位置之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，優(yōu)選的是，測(cè)試頭沿著與對(duì)接平面或?qū)涌蚣?050垂直的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。在如這里所述的自動(dòng)定位系統(tǒng)中，系統(tǒng)控制器具有提供這種受控運(yùn)動(dòng)的責(zé)任。系統(tǒng)控制器可以記錄來(lái)自編碼器針對(duì)特定外圍設(shè)備的準(zhǔn)備起動(dòng)位置并且使用該信息控制該動(dòng)作。
在一個(gè)示例性系統(tǒng)中，準(zhǔn)備對(duì)接位置和準(zhǔn)備起動(dòng)位置，以及其它位置可以通過(guò)教學(xué)過(guò)程輸入到系統(tǒng)控制器中。在教學(xué)過(guò)程中，測(cè)試頭通過(guò)操作者手工操作定位器而進(jìn)入各位置。在各位置，命令系統(tǒng)讀取編碼器并且記錄坐標(biāo)值。一系列這樣的“已學(xué)會(huì)”位置以后可以被系統(tǒng)用于描述要遵循的路線(xiàn)。于是，系統(tǒng)控制器可以自動(dòng)從服務(wù)位置(即測(cè)試頭被服務(wù)的位置)沿著某一路線(xiàn)移動(dòng)測(cè)試頭遠(yuǎn)離外圍設(shè)備到準(zhǔn)備對(duì)接位置，然后到準(zhǔn)備起動(dòng)位置。
在對(duì)接過(guò)程中測(cè)試頭位于準(zhǔn)備起動(dòng)位置的階段中，定位系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電源被中斷，注意到這一點(diǎn)很重要。但是氣動(dòng)氣缸440、540的壓力和提供柔順性運(yùn)動(dòng)所包括的任何其它動(dòng)力設(shè)備必須保持。更具體地說(shuō)，當(dāng)定位系統(tǒng)移動(dòng)測(cè)試頭進(jìn)入各個(gè)位置時(shí)，定位系統(tǒng)通過(guò)前面所述的大量位置編碼器知道測(cè)試頭的位置。因此，當(dāng)定位系統(tǒng)中的位置編碼器指示準(zhǔn)備起動(dòng)位置已經(jīng)到達(dá)時(shí)，定位系統(tǒng)中包括的各個(gè)電機(jī)現(xiàn)在停止所有進(jìn)一步的動(dòng)力運(yùn)動(dòng)。測(cè)試頭進(jìn)一步的運(yùn)動(dòng)將由對(duì)接裝置1010提供。如果任何操縱器電機(jī)配備有制動(dòng)器，為了允許測(cè)試頭的柔順性運(yùn)動(dòng)，它們將被釋放。由于圖34中所示的位置已經(jīng)到達(dá)，對(duì)接裝置1010現(xiàn)在處于“準(zhǔn)備起動(dòng)”模式。在該模式中，不是由定位系統(tǒng)繼續(xù)將測(cè)試頭推向外圍設(shè)備，而是對(duì)接裝置1010現(xiàn)在將測(cè)試頭推向外圍設(shè)備。在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，對(duì)接裝置1010由空氣壓力致動(dòng)，并且可以就在定位系統(tǒng)釋放其電機(jī)之前開(kāi)始該推動(dòng)順序。因此，對(duì)接系統(tǒng)和定位系統(tǒng)之間的控制信號(hào)不需要協(xié)調(diào)該階段對(duì)接。
圖35舉例說(shuō)明了起動(dòng)過(guò)程已經(jīng)開(kāi)始之后的對(duì)接裝置1010。換句話(huà)說(shuō)，當(dāng)對(duì)接裝置1010位于圖35中所示狀態(tài)時(shí)，對(duì)接裝置1010現(xiàn)在正處于將測(cè)試頭拉向器件搬運(yùn)機(jī)的過(guò)程中。更具體地說(shuō)，下面的事情將發(fā)生。由于所有探測(cè)器開(kāi)關(guān)1410現(xiàn)在已經(jīng)被壓下，活塞單元1500被起動(dòng)，活塞單元1500內(nèi)的活塞軸1510現(xiàn)在開(kāi)始伸出。在一個(gè)示例性系統(tǒng)中，活塞單元1500為氣動(dòng)并且通過(guò)施加空氣壓力來(lái)致動(dòng)。由于活塞軸1510伸出，臂1600現(xiàn)在開(kāi)始繞著臂樞軸1620轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著臂1600繞著臂樞軸1620轉(zhuǎn)動(dòng)，頭部1610推動(dòng)銷(xiāo)座1300以至于銷(xiāo)座1300現(xiàn)在開(kāi)始滑動(dòng)。因?yàn)楸?600正在樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)頭部1610推動(dòng)銷(xiāo)座1300時(shí)它將沿弧線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。因此當(dāng)臂1600樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，頭部1610相對(duì)于臂1600稍微旋轉(zhuǎn)。為頭部1610的弧線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的豎直分量提供有間隙。在圖35中，可以看到，銷(xiāo)座1300已經(jīng)相對(duì)于圖34中的位置向左邊滑動(dòng)。由于銷(xiāo)座1300滑動(dòng)，凸輪槽1305相對(duì)于凸輪從動(dòng)件1120滑動(dòng)。如圖35中看到，凸輪槽1305從其開(kāi)口到其末端具有增加的深度。因此，當(dāng)銷(xiāo)座1300移動(dòng)時(shí)，銷(xiāo)1060因?yàn)殇N(xiāo)座1300的移動(dòng)而被向下拉。
圖36舉例說(shuō)明了位于完全對(duì)接位置的對(duì)接裝置1010。在該位置，活塞軸1510已經(jīng)充分伸出，并且臂1600已經(jīng)充分樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以至于銷(xiāo)1060已經(jīng)充分向下拉，以至于測(cè)試頭和外圍設(shè)備現(xiàn)在對(duì)接。
當(dāng)測(cè)試頭從準(zhǔn)備起動(dòng)位置被拉到完全對(duì)接位置時(shí)，由于對(duì)接銷(xiāo)將它拉入與外圍設(shè)備的精確對(duì)齊，因此在六個(gè)空間自由度上進(jìn)行相對(duì)很少量的運(yùn)動(dòng)。因此，優(yōu)選的是，定位系統(tǒng)允許其運(yùn)動(dòng)軸上的柔順性運(yùn)動(dòng)。在定位系統(tǒng)10中，這通過(guò)斷開(kāi)和釋放除豎直驅(qū)動(dòng)電機(jī)330以外所有電機(jī)上的制動(dòng)器而提供。該作用與來(lái)自氣動(dòng)氣缸440、540和翻轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元800的柔順性效應(yīng)相結(jié)合以提供需要的柔順性。作為選擇，如果這些方法不足夠，可以很容易地結(jié)合其它已知的、以前公開(kāi)的方法。
當(dāng)?shù)竭_(dá)測(cè)試頭相對(duì)于器件搬運(yùn)機(jī)脫離的時(shí)間時(shí)，活塞1510可以收到信號(hào)而縮回，以至于臂1600逆時(shí)針樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)并且凹槽構(gòu)件1120位于槽1305的開(kāi)口處。當(dāng)這已經(jīng)實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以通過(guò)激活測(cè)試頭定位系統(tǒng)中的電機(jī)而實(shí)現(xiàn)測(cè)試頭與器件搬運(yùn)機(jī)的分離。
一個(gè)控制系統(tǒng)可以用于控制定位系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)(后面將稱(chēng)為“定位控制系統(tǒng)”)可以是控制定位系統(tǒng)各部件(如電機(jī)、氣動(dòng)元件等)的基于微處理器的系統(tǒng)。另一個(gè)用于對(duì)接裝置1010的控制系統(tǒng)(后面將稱(chēng)為“對(duì)接控制系統(tǒng)”)也可以是基于微處理器的。用于對(duì)接示例性測(cè)試頭與示例性外圍設(shè)備的總體操作順序如下
1、操作者手動(dòng)“教會(huì)”定位控制系統(tǒng)針對(duì)特定外圍設(shè)備的準(zhǔn)備對(duì)接和準(zhǔn)備起動(dòng)位置。
2、操作者還“教會(huì)”定位控制系統(tǒng)服務(wù)位置和沿著服務(wù)位置與準(zhǔn)備對(duì)接位置之間期望路線(xiàn)的一系列相關(guān)點(diǎn)。
3、測(cè)試頭被置于服務(wù)位置并且準(zhǔn)備測(cè)試。
4、當(dāng)受到命令時(shí)定位控制系統(tǒng)自動(dòng)使測(cè)試頭位于由其編碼器測(cè)定的準(zhǔn)備對(duì)接位置。
5、當(dāng)?shù)竭_(dá)準(zhǔn)備對(duì)接位置時(shí)，定位控制系統(tǒng)可以提供信號(hào)以“打開(kāi)”或者起動(dòng)在步驟8和9中將進(jìn)一步說(shuō)明的一個(gè)單獨(dú)的對(duì)接控制裝置(見(jiàn)圖37，步驟5)。
6、定位控制系統(tǒng)現(xiàn)在沿著與對(duì)接平面垂直的直線(xiàn)路線(xiàn)小心移動(dòng)測(cè)試頭至編碼器測(cè)定的準(zhǔn)備起動(dòng)位置(見(jiàn)圖37，步驟6)。與該直線(xiàn)路線(xiàn)無(wú)關(guān)的運(yùn)動(dòng)制動(dòng)器可能應(yīng)用。
7、一個(gè)時(shí)間段T之后，定位控制系統(tǒng)斷開(kāi)其驅(qū)動(dòng)電機(jī)并且釋放除豎直驅(qū)動(dòng)電機(jī)之外所配備的任何電機(jī)上的制動(dòng)器(如果已應(yīng)用)。
8、在時(shí)間T內(nèi)，對(duì)接控制系統(tǒng)通過(guò)注意到所有開(kāi)關(guān)1410已經(jīng)觸發(fā)而識(shí)別到測(cè)試頭位于準(zhǔn)備起動(dòng)位置。
9、遵循步驟8，然后在時(shí)間T內(nèi)，對(duì)接控制系統(tǒng)起動(dòng)所有活塞單元(附加驅(qū)動(dòng)單元)1010(見(jiàn)圖37，步驟9)。
10、當(dāng)時(shí)間T超過(guò)，測(cè)試頭在對(duì)接控制系統(tǒng)的控制下移動(dòng)到完全對(duì)接位置，同時(shí)定位器允許所有軸上的柔順性運(yùn)動(dòng)(見(jiàn)圖37，步驟10)。
11、由于測(cè)試頭和外圍設(shè)備上的各電觸點(diǎn)已配合，測(cè)試頭和外圍設(shè)備之間的測(cè)試就可以進(jìn)行。使用者更希望可以激活電機(jī)制動(dòng)器以鎖定定位器在適當(dāng)位置，或者它們可以未鎖定從而允許吸收振動(dòng)。
盡管這里結(jié)合特定實(shí)施例舉例說(shuō)明并描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不設(shè)計(jì)為限于所示的細(xì)節(jié)。而是可以在權(quán)利要求的等同替換的范圍內(nèi)不脫離本發(fā)明在細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種負(fù)載支撐裝置，包括多個(gè)氣動(dòng)單元；多個(gè)與所述負(fù)載相反側(cè)相連的連接器，所述連接器響應(yīng)于所述多個(gè)氣動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)平行于第一軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載，至少一個(gè)連接器繞著與所述第一軸線(xiàn)垂直的第二軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)所述負(fù)載，所述負(fù)載沿著所述第一軸線(xiàn)和繞著所述第二軸線(xiàn)具有柔順性，至少一個(gè)所述氣動(dòng)單元沿著所述第一軸線(xiàn)和繞著所述第二軸線(xiàn)提供柔順性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載支撐裝置，還包括一個(gè)繞著所述第一軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的擺動(dòng)板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載支撐裝置，其特征在于，當(dāng)所述負(fù)載繞著所述第二軸線(xiàn)移動(dòng)時(shí)，所述一個(gè)連接器沿一個(gè)方向移動(dòng)，并且同時(shí)a)另一個(gè)連接器沿相反反向移動(dòng)；或者b)所述另一個(gè)連接器保持靜止。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載支撐裝置，還包括一個(gè)平行于所述第二軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的進(jìn)出板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載支撐裝置，還包括一個(gè)沿著與所述第一軸線(xiàn)和所述第二軸線(xiàn)垂直的第三軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的側(cè)移板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載支撐裝置，其特征在于，所述連接器繞著與所述第二軸線(xiàn)垂直的第三軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)所述負(fù)載。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載支撐裝置，其特征在于，不論所述第二軸線(xiàn)是否位于所述負(fù)載的重心，所述負(fù)載均繞著所述第二軸線(xiàn)具有柔順性。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載支撐裝置，其特征在于，各所述氣動(dòng)單元被單獨(dú)調(diào)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載支撐裝置，還包括多個(gè)移動(dòng)所述氣動(dòng)單元至各自第一位置的致動(dòng)器，所述氣動(dòng)單元有助于所述負(fù)載移動(dòng)至最終位置。
10.一種負(fù)載支撐裝置，包括多個(gè)氣動(dòng)單元；多個(gè)將所述氣動(dòng)單元連接到所述負(fù)載的相反側(cè)的連接器，所述氣動(dòng)單元在至少兩個(gè)自由度上提供柔順性。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的負(fù)載支撐裝置，還包括多個(gè)沿第一軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的致動(dòng)器，至少一個(gè)連接器響應(yīng)于至少一個(gè)所述致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)繞著第二軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載，所述氣動(dòng)單元使得所述負(fù)載沿著所述第一軸線(xiàn)和繞著所述第二軸線(xiàn)具有柔順性。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的負(fù)載支撐裝置，還包括一個(gè)繞著所述第一軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的擺動(dòng)板。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的負(fù)載支撐裝置，其特征在于，當(dāng)所述負(fù)載繞著所述第二軸線(xiàn)移動(dòng)時(shí)，所述一個(gè)連接器沿一個(gè)方向移動(dòng)，并且同時(shí)a)另一個(gè)連接器沿相反反向移動(dòng)；或者b)所述另一個(gè)連接器保持靜止。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的負(fù)載支撐裝置，還包括一個(gè)平行于所述第二軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的進(jìn)出板。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的負(fù)載支撐裝置，還包括一個(gè)沿著與所述第二軸線(xiàn)垂直的第三軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的側(cè)移板。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的負(fù)載支撐裝置，其特征在于，所述連接器繞著與所述第一軸線(xiàn)和第二軸線(xiàn)垂直的第三軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)所述負(fù)載。
17.一種負(fù)載支撐裝置，包括多個(gè)柱；多個(gè)可以分別沿所述柱移動(dòng)以便沿第一軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的主臂；至少一個(gè)可以沿至少一個(gè)所述主臂移動(dòng)的微調(diào)臂，所述微調(diào)臂繞著與所述第一軸線(xiàn)垂直的第二軸線(xiàn)提供柔順性。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，還包括一個(gè)允許移動(dòng)所述微調(diào)臂的氣動(dòng)單元。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，還包括一個(gè)與所述負(fù)載的一側(cè)相連的連接器，所述連接器可以與所述微調(diào)臂一起移動(dòng)，所述連接器沿所述第一軸線(xiàn)和繞著所述第二軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的負(fù)載支撐裝置，還包括一個(gè)繞著所述第一軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的擺動(dòng)板。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的負(fù)載支撐裝置，其特征在于，當(dāng)所述負(fù)載繞著所述第二軸線(xiàn)移動(dòng)時(shí)，所述一個(gè)連接器沿一個(gè)方向移動(dòng)，并且同時(shí)a)另一個(gè)連接器沿相反反向移動(dòng)；或者b)所述另一個(gè)連接器保持靜止。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的負(fù)載支撐裝置，還包括一個(gè)沿所述第二軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的進(jìn)出板。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的負(fù)載支撐裝置，還包括一個(gè)沿著與所述第二軸線(xiàn)垂直的第三軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的側(cè)移板。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的負(fù)載支撐裝置，其特征在于，所述連接器繞著與所述第一軸線(xiàn)和第二軸線(xiàn)垂直的第三軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)所述負(fù)載。
25.一種負(fù)載支撐裝置，包括多個(gè)連接到所述負(fù)載的相反側(cè)的連接器，至少一個(gè)連接器受動(dòng)力驅(qū)動(dòng)而繞著一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)所述負(fù)載，所述至少一個(gè)連接器包括一個(gè)具有柔性元件以提供繞著所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的柔順性的連接單元。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的負(fù)載支撐裝置，其特征在于，所述連接器沿著與所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)垂直的第一軸線(xiàn)和繞著與所述第一軸線(xiàn)和所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)垂直的第二軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的負(fù)載支撐裝置，其特征在于，所述負(fù)載沿所述第一軸線(xiàn)和繞著所述第二軸線(xiàn)具有柔順性。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的負(fù)載支撐裝置，其特征在于，當(dāng)所述負(fù)載繞著所述第二軸線(xiàn)移動(dòng)時(shí)，所述一個(gè)連接器沿一個(gè)方向移動(dòng)，并且同時(shí)a)另一個(gè)連接器沿相反反向移動(dòng)；或者b)所述另一個(gè)連接器保持靜止。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的負(fù)載支撐裝置，還包括一個(gè)沿所述第二軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的進(jìn)出板。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的負(fù)載支撐裝置，還包括一個(gè)沿著與所述第二軸線(xiàn)垂直的所述旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的側(cè)移板。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的負(fù)載支撐裝置，其特征在于，所述柔性元件包括橡膠。
32.根據(jù)權(quán)利要求25所述的負(fù)載支撐裝置，其特征在于，所述柔性元件與一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)齒輪相連。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的負(fù)載支撐裝置，其特征在于，所述一個(gè)連接器由選自電力和氣動(dòng)的動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)。
34.一種負(fù)載支撐方法，包括驅(qū)動(dòng)多個(gè)間隔布置的致動(dòng)器沿第一軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載；沿所述第一軸線(xiàn)提供柔順性自由度；和繞著與所述第一軸線(xiàn)垂直的第二軸線(xiàn)提供柔順性自由度。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的負(fù)載支撐方法，還包括繞著所述第一軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的步驟。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的負(fù)載支撐方法，其特征在于，當(dāng)所述負(fù)載繞著所述第二軸線(xiàn)移動(dòng)時(shí)，一個(gè)所述致動(dòng)器沿一個(gè)方向移動(dòng)，并且同時(shí)a)另一個(gè)所述致動(dòng)器沿相反反向移動(dòng)；或者b)所述另一個(gè)所述致動(dòng)器保持靜止。
37.根據(jù)權(quán)利要求34所述的負(fù)載支撐方法，還包括平行于所述第二軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的步驟。
38.根據(jù)權(quán)利要求34所述的負(fù)載支撐方法，還包括繞著沿著與所述第一軸線(xiàn)和所述第二軸線(xiàn)垂直的第三軸線(xiàn)移動(dòng)所述負(fù)載的步驟。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的負(fù)載支撐方法，還包括繞著與所述第二軸線(xiàn)垂直的第三軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)所述負(fù)載的步驟。
40.根據(jù)權(quán)利要求34所述的負(fù)載支撐方法，還包括調(diào)節(jié)至少一個(gè)氣動(dòng)單元以提供柔順性自由度的步驟。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的負(fù)載支撐方法，其特征在于，所述一個(gè)氣動(dòng)單元是被單獨(dú)調(diào)節(jié)以提供所述柔順性自由度的多個(gè)氣動(dòng)單元中的一個(gè)。
42.根據(jù)權(quán)利要求40所述的負(fù)載支撐方法，其特征在于，所述致動(dòng)器移動(dòng)所述至少一個(gè)氣動(dòng)單元至第一位置，并且所述氣動(dòng)單元有助于所述負(fù)載移動(dòng)至最終位置。
43.一種將測(cè)試頭對(duì)接到外圍設(shè)備的方法，所述方法包括以下步驟a)向所述外圍設(shè)備移動(dòng)所述測(cè)試頭；b)將與所述測(cè)試頭相連的對(duì)接元件插入與所述外圍設(shè)備相連的銷(xiāo)座中；c)移動(dòng)所述銷(xiāo)座以使所述對(duì)接元件被進(jìn)一步拉入所述銷(xiāo)座中，從而對(duì)接所述測(cè)試頭與所述外圍設(shè)備。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的將測(cè)試頭對(duì)接到外圍設(shè)備的方法，其特征在于，一個(gè)所述對(duì)接元件包括一個(gè)凸輪從動(dòng)件，并且步驟c)包括滑動(dòng)所述銷(xiāo)座以使所述凸輪從動(dòng)件沿著所述銷(xiāo)座中一個(gè)凹槽移動(dòng)，從而對(duì)接所述測(cè)試頭和所述外圍設(shè)備。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，所述銷(xiāo)座在動(dòng)力下滑動(dòng)。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，一個(gè)活塞的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致所述銷(xiāo)座滑動(dòng)。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，所述銷(xiāo)座通過(guò)一個(gè)臂的旋轉(zhuǎn)而滑動(dòng)。
48.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，在一個(gè)繞著樞接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的臂的一端施加力以使所述臂的另一端滑動(dòng)所述銷(xiāo)座。
49.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其特征在于，所述凹槽遵循在所述銷(xiāo)座的側(cè)面之間延伸的路線(xiàn)，所述路線(xiàn)的一端比所述路線(xiàn)另一端更深入所述銷(xiāo)座。
50.一種對(duì)接測(cè)試頭與外圍設(shè)備的對(duì)接裝置，包括一個(gè)與測(cè)試頭與外圍設(shè)備之一連接的第一對(duì)齊結(jié)構(gòu)和一個(gè)可抓握接合元件，和一個(gè)與測(cè)試頭與外圍設(shè)備另一個(gè)連接的對(duì)接模塊，包括a)一個(gè)容納對(duì)齊結(jié)構(gòu)的對(duì)齊座，b)一個(gè)容納和抓握可抓握接合元件的活動(dòng)抓握件，所述抓握件可以從可抓握元件被容納的第一位置運(yùn)動(dòng)至可抓握元件(？)已經(jīng)被拉住的第二位置，因此對(duì)接測(cè)試頭與外圍設(shè)備，c)一個(gè)當(dāng)可抓握元件位于將要被抓握位置時(shí)進(jìn)行檢測(cè)的探測(cè)器。d)一個(gè)致動(dòng)器，該致動(dòng)器用于移動(dòng)活動(dòng)抓握件，從而將可抓握元件從第一位置移動(dòng)到第二位置以對(duì)接測(cè)試頭與外圍設(shè)備。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的對(duì)接裝置，其特征在于，所述可抓握元件從第一位置到第二位置的運(yùn)動(dòng)為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的對(duì)接裝置，其特征在于，所述抓握件的運(yùn)動(dòng)為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
53.根據(jù)權(quán)利要求51所述的對(duì)接裝置，其特征在于，所述可抓握元件的運(yùn)動(dòng)基本上與所述抓握件的運(yùn)動(dòng)垂直。
54.根據(jù)權(quán)利要求52所述的對(duì)接裝置，其特征在于，所述可抓握元件的運(yùn)動(dòng)基本上與所述抓握件的運(yùn)動(dòng)垂直。
55.根據(jù)權(quán)利要求50所述的對(duì)接裝置，其特征在于，所述致動(dòng)器是沿直線(xiàn)路線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的直線(xiàn)致動(dòng)器。
56.根據(jù)權(quán)利要求50所述的對(duì)接裝置，其特征在于，所述致動(dòng)器是氣動(dòng)的。
57.根據(jù)權(quán)利要求50所述的對(duì)接裝置，其特征在于，所述致動(dòng)器是電磁線(xiàn)圈。
58.根據(jù)權(quán)利要求50所述的對(duì)接裝置，其特征在于，所述可抓握元件為凸輪從動(dòng)件并且所述抓握件包括凸輪。
59.根據(jù)權(quán)利要求50所述的對(duì)接裝置，其特征在于，所述探測(cè)器為氣動(dòng)開(kāi)關(guān)和電開(kāi)關(guān)之一。
60.根據(jù)權(quán)利要求50所述的對(duì)接裝置，其特征在于，所述模塊沿X、Y和Z方向相對(duì)于所述模塊安裝于其上面的所述測(cè)試頭或所述外圍設(shè)備是可調(diào)的。
61.一種對(duì)接模塊，包括一個(gè)用于檢測(cè)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)探測(cè)器；一個(gè)活動(dòng)結(jié)構(gòu)座；和一個(gè)致動(dòng)器，該致動(dòng)器響應(yīng)于對(duì)所述結(jié)構(gòu)的檢測(cè)而移動(dòng)所述活動(dòng)結(jié)構(gòu)座的一個(gè)活動(dòng)結(jié)構(gòu)以捕捉所述結(jié)構(gòu)并且沿直線(xiàn)方向拉所述結(jié)構(gòu)。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的對(duì)接模塊，其特征在于，所述對(duì)接模塊是與測(cè)試頭和外圍設(shè)備之一相連的多個(gè)對(duì)接模塊之一，并且所述結(jié)構(gòu)是與所述測(cè)試頭和所述外圍設(shè)備中的另一個(gè)相連的多個(gè)結(jié)構(gòu)之一，各致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)導(dǎo)致所述測(cè)試頭與所述外圍設(shè)備對(duì)接。
63.根據(jù)權(quán)利要求61所述的對(duì)接模塊，其特征在于，所述致動(dòng)器是直線(xiàn)致動(dòng)器。
64.根據(jù)權(quán)利要求61所述的對(duì)接模塊，其特征在于，所述致動(dòng)器是氣動(dòng)的。
65.根據(jù)權(quán)利要求61所述的對(duì)接模塊，其特征在于，所述致動(dòng)器是電磁線(xiàn)圈。
66.根據(jù)權(quán)利要求61所述的對(duì)接模塊，其特征在于，所述活動(dòng)結(jié)構(gòu)垂直于所述直線(xiàn)方向移動(dòng)。
67.根據(jù)權(quán)利要求61所述的對(duì)接模塊，其特征在于，所述模塊結(jié)構(gòu)沿直線(xiàn)路線(xiàn)移動(dòng)。
68.根據(jù)權(quán)利要求61所述的對(duì)接模塊，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)是凸輪從動(dòng)件并且所述活動(dòng)結(jié)構(gòu)座包括凸輪。
69.根據(jù)權(quán)利要求61所述的對(duì)接模塊，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)探測(cè)器為氣動(dòng)開(kāi)關(guān)和電開(kāi)關(guān)之一。
70.根據(jù)權(quán)利要求62所述的對(duì)接模塊，其特征在于，所述模塊沿X、Y和Z方向相對(duì)于所述測(cè)試頭和所述外圍設(shè)備的所述之一是可調(diào)的。
71.一種將測(cè)試頭對(duì)接到外圍設(shè)備的方法，包括以下步驟將與所述測(cè)試頭相連的對(duì)接銷(xiāo)插入與所述外圍設(shè)備相連的銷(xiāo)座中，所述對(duì)接銷(xiāo)包括一個(gè)位于所述對(duì)接銷(xiāo)至少一側(cè)上的凸輪從動(dòng)件；滑動(dòng)所述銷(xiāo)座以使所述凸輪從動(dòng)件沿所述銷(xiāo)座中的凹槽運(yùn)動(dòng)，從而將所述測(cè)試頭向所述外圍設(shè)備移動(dòng)。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其特征在于，所述銷(xiāo)座在動(dòng)力下滑動(dòng)。
73.根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其特征在于，一個(gè)活塞的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致所述銷(xiāo)座滑動(dòng)。
74.根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其特征在于，所述銷(xiāo)座通過(guò)一個(gè)臂的旋轉(zhuǎn)而滑動(dòng)。
75.根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其特征在于，在一個(gè)繞著樞接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的臂的一端施加力以使所述臂的另一端滑動(dòng)所述銷(xiāo)座。
76.根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其特征在于，所述凹槽遵循在所述銷(xiāo)座的側(cè)面之間延伸的路線(xiàn)，所述路線(xiàn)的一端比所述路線(xiàn)另一端更深入所述銷(xiāo)座。
77.一種將測(cè)試頭對(duì)接到外圍設(shè)備的方法，所述方法包括以下步驟a)驅(qū)動(dòng)與測(cè)試頭相連的驅(qū)動(dòng)單元以將測(cè)試頭推向外圍設(shè)備；b)驅(qū)動(dòng)與測(cè)試頭和外圍設(shè)備之一相連的附加驅(qū)動(dòng)單元以將測(cè)試頭拉向外圍設(shè)備；其中步驟a)和步驟b)重疊一個(gè)時(shí)間段。
78.根據(jù)權(quán)利要求77所述的將測(cè)試頭對(duì)接到外圍設(shè)備的方法，其特征在于，步驟b)響應(yīng)于所述測(cè)試頭位于預(yù)定位置而被起動(dòng)，同時(shí)步驟a)被執(zhí)行。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的將測(cè)試頭對(duì)接到外圍設(shè)備的方法，其特征在于，在所述預(yù)定位置，與測(cè)試頭和外圍設(shè)備之一相連的對(duì)接元件與連接到測(cè)試頭和外圍設(shè)備中另一個(gè)的銷(xiāo)座對(duì)齊。
80.根據(jù)權(quán)利要求79所述的將測(cè)試頭對(duì)接到外圍設(shè)備的方法，其特征在于，在所述預(yù)定位置，所述對(duì)接元件位于所述銷(xiāo)座中。
81.根據(jù)權(quán)利要求77所述的將測(cè)試頭對(duì)接到外圍設(shè)備的方法，其特征在于，在所述時(shí)間段結(jié)束時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)終止。
82.根據(jù)權(quán)利要求77所述的將測(cè)試頭對(duì)接到外圍設(shè)備的方法，其特征在于，在所述時(shí)間段結(jié)束時(shí)，應(yīng)用于所述驅(qū)動(dòng)單元的制動(dòng)器被釋放。
83.根據(jù)權(quán)利要求77所述的將測(cè)試頭對(duì)接到外圍設(shè)備的方法，還包括在步驟b)已經(jīng)開(kāi)始執(zhí)行之后使所述測(cè)試頭和所述外圍設(shè)備上各個(gè)電觸點(diǎn)配合的步驟。
84.根據(jù)權(quán)利要求77所述的將測(cè)試頭對(duì)接到外圍設(shè)備的方法，其特征在于，在進(jìn)行步驟b)之前將制動(dòng)器應(yīng)用于所述驅(qū)動(dòng)單元。
全文摘要
一種負(fù)載支撐裝置包括與負(fù)載相反側(cè)相連的氣動(dòng)單元和連接器。連接器響應(yīng)于氣動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)平行于第一軸線(xiàn)移動(dòng)負(fù)載。至少一個(gè)連接器繞著與第一軸線(xiàn)垂直的第二軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載。負(fù)載沿著第一軸線(xiàn)和繞著第二軸線(xiàn)具有柔順性。至少一個(gè)氣動(dòng)單元沿著第一軸線(xiàn)和繞著第二軸線(xiàn)提供柔順性。
文檔編號(hào)G01R1/073GK1768271SQ200480008815
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
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