CN103630713A - 具有力保护和铰接的模块化探针组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于信号处理仪器的模块化探针组件，具有从探针组件的第一模块延伸的细长构件和在探针组件的第二模块中凹陷的腔。第二模块的腔被结构化为用以接纳第一模块的细长构件。用于探针组件的模块可具有安置于模块的外壳一端处的第一铰接的细长构件。从探针组件的第一模块延伸的细长构件可插入于在第二模块中凹陷的腔内，并且第一模块可被可移除地接合到第二模块。

Description

具有力保护和铰接的模块化探针组件

技术领域

本发明涉及到具有力保护和铰接的模块化探针组件。

背景技术

目前通常使用的电子装置不使用精细的测量仪器来设计它们将会是不可能的。在工程实验室中常见的测量装置类型为示波器、逻辑分析器和其它类型的信号处理仪器。这些装置向工程师展现了当电子信号在被研究的装置的部件内生成时可呈现的波型。理解这些波型帮助工程师理解所述装置是否像预期那样表现。

手持探针通常利用电缆而连接到这些仪器。使探针触及被测试的装置的一部分允许了工程师浏览如由仪器的观察端口所显示的信号。由于电子装置已变得更小并且在它们内生成的频率信号已增加，因此存在对于具备更高灵敏度的探针的需求。因此，敏感的探针越来越精致并且在错误操纵时易于损坏。这可能使实验室所有者不安，因为探针为一笔不菲的费用。

在市场中需要下面这样的手持探针：其能自身规避由工程师或技术员无意中对它造成的损坏。探针日益地可适应多种针尖，适合于不同测量目的。如果一种自保护机构能应用于可附连到探针的多种针尖将会是理想的。

针对于当处置时使探针暴露于损坏风险的问题的一个解决方案是将探针附连到探针支架上，探针支架也被称作探针操纵器。在固结到支架上时，探针保持相对安全。然而，在将探针固结到支架上的过程中，探针仍有损坏的风险，因为对于对生拇指的任何依赖充满危险。此外，对探针支架的调整可为粗略的并且可能并非根据工程师的愿望来定位所述探针。对于支架适当定位所述探针的能力不满的工程师可能将它丢在一旁并且依靠手持定位，这同样是冒险的行为。因而，在市面中需要一种可固结到探针支架上的探针，在一旦对支架进行粗调的情况下，可精调所述探针支架相对于被测试的装置的位置。

在该市场中的另一需要将会通过一种探针保护机构与一种位置精调机构的组合来满足。如果这两种解决方案能够以模块化方式任意地组合将会是理想的。这造成另外需要，一种将会便利于促成在具有不同功能的探针模块之间的任意次序的模块化系统。

发明内容

因此，本发明的目的在于满足对于一种具有保护模块的探针保护机构的需要，保护模块可被可移除地附连到探针。本发明的另一目的在于满足对于具有铰接模块的位置精调机构的需要，铰接模块可被可移除地附连到探针。本发明的再一目的在于满足对于以任意次序利用标准化互连来组合前述模块的模块化系统的需要。

通过参考附图继续的下文对于本发明的优选实施例的详细描述，本发明的前述和其它目的、特征和优点将会变得更加显而易见。

附图说明

图1为一种模块化探针组件的示例性透视图，具有探针针尖模块、保护模块、铰接模块、用于附连到探针操纵器上的模块，和把手模块。

图2为保护模块的示例性截面图。

图3为保护模块的示例性侧视图。

图4为保护模块的示例性前视图。

图5为保护模块的示例性透视图。

图6为铰接模块的示例性截面图。

图7为铰接模块的示例性侧视图。

图8为铰接模块的示例性前视图。

图9为铰接模块的示例性透视图。

具体实施方式

图1描绘了用于信号处理仪器(未图示)的模块化探针组件100的实施例。在此实施例中，模块可选自下列：(1)探针针尖模块110；(2)保护模块120；(3)铰接模块130；(4)把手模块140；(5)以及用于附连到探针操纵器150上的模块。在图1中，显示了组件的两种配置。在第一配置中，探针针尖模块110可被附连到保护模块120，保护模块120可附连到铰接模块130，并且这也可被附连到探针操纵器模块150。同样，图1示出了第二配置，其中把手模块140连接到铰接模块130，进一步连接到保护模块120，保护模块120由探针针尖模块110所端接（terminate）。

模块的对准、配置和选择可以是任意的。必需考虑的是，在组件中的模块是否具有锥形销160、用以接纳该销160的锥形腔170(在图1中未示出)，或二者。如果模块仅具有销160或腔170，那么模块必须充当组件的终端。如果模块具有销160和用以接纳销160的腔170二者，那么可以采取相对于组件的终端而言的任何顺序位置。销160与腔170的尺寸在模块之间保持为标准化的。

图2和图6还示出了销160和用于接纳销160的腔170的实施例。如在图2的截面图中所示，销160的锥角基本上与腔170的锥度匹配。销160和腔170二者的尺寸彼此协作地配对以便利于促成在二者之间的健全/完好密封。这确保了销160的最大表面区域与腔170的最大表区域相配合。

销160的表面积和腔170的表面积的增加使得二者配合时它们之间的摩擦力增加。本领域普通技术人员将认识到谨慎地选择构成这两个部件的表面的材料也可提高摩擦系数，并且品质材料也达到在静摩擦系数与动摩擦系数之间的平衡。静摩擦系数也足够大以在探针组件100的正常操作下维持模块之间的结合，但也不太繁重以至于在不施加过度力的情况下防止模块分离。动摩擦系数将足够小以防止在销160和170上的过度磨损和撕裂。

尽管在图1中销160从把手模块140延伸，本发明的替代实施例可使得销160相对于腔170的方位相反从而使得腔170凹陷于把手模块140中，并且销从探针针尖110延伸。图1中的探针组件100的其它模块将被结构化为以与替代实施例中的相反方位互补的方式互连。在这样的系统中，如在图2至图5中进一步示出和在下文中描述的，在保护模块120中结构化的触觉反馈机构可被合并到探针针尖模块110内。在此实施例中，保护模块120和探针针尖模块110变成单个模块，无腔170。

通过使得在模块之间的销160与腔170互连标准化，可以做出在图1中所实施的模块化系统。标准化互连无需呈现在图2和图6中所表示的锥形销160和锥形腔170的形式。任何细长构件和被结构化为用以接纳细长构件的腔将足够长，只要其跨越整个所述探针组件100的若干模块上而得以标准化。更一般而言，一种标准化联接，无论其是否呈细长构件和腔的形式，限定了图1中的实施例的模块性方面。探针组件100的替代实施例可利用不同联接结构来替换细长构件和腔。

图2至图5更详细地描绘了保护模块120的实施例。如上文所讨论的那样，销160和170可易于识别并且在模块上安置成彼此相对关系。第一枢转球210被固结到销160的基部上并且受到套环200约束/限制。套环203合并到外壳200的前帽205内。与前帽205邻接的是端帽207，并且两个帽形成保护模块120的外壳200。

销160在部分地由套环203的半径和其抵靠第一枢转球210而承座的方式所确定的运动范围内自由地铰接。在第一枢转球210中的圆柱形腔215被结构化为用以接纳第二枢转球220。虽然图2的实施例示出这是圆柱形凹部，替代实施例可呈现具有充分尺寸以接纳第二枢转球220的凹座（dimple）的形式。当压入到腔215内时，第二枢转球220将第一枢转球210锁定就位。这继而将销160锁定到与外壳200同轴并且防止销160铰接的位置。

柱塞头240接纳第二枢转球220，并且柱塞头240在第一圆筒230内并且与第一圆筒230同轴地往复运动。柱塞头240和柱塞杆250一起形成柱塞235。柱塞235的往复运动需要当柱塞头240在第一圆筒230中往复运动时，柱塞杆250同样在端帽207中凹陷的第二圆筒270中往复运动。弹簧260套住柱塞杆250并且抵靠柱塞头240和第二圆筒270边沿275而被加载。经加载的弹簧260将第二枢转球220压入到第一枢转球220的腔215内。这些部件的协同工作造成一种弹簧加载的锁定机构。 

通过在第一圆筒中存在第二枢转球220，第一枢转球210被稳态地支撑、支承或保持。在此方面，第二枢转球220也可被视作充当一种制动器。当充分量值的冲力（incident force）施加到销160上时，所形成的扭矩将压缩所述弹簧260并且允许第二枢转球220从第一枢转球210的腔215脱逸出来。对于操作所述保护模块120的使用者而言，销160和枢转球的移动将生成一种触觉反馈机构，或者冲力已超过可接受阈值的提示。销160的铰接也生成超过阈值的视觉提示。虽然保护模块120的接头是铰接的，弹簧260的压缩向第二枢转球220施加更大的力。使销160返回到其同轴位置使第二枢转球220恢复到腔215，并且释放源自弹簧260的压力量值。这可导致由探针组件100的使用者经历的另一触觉感觉，保护模块120准备好再使用的提示。

视觉和触觉提示用于保护连接到该保护模块120的任意模块。在图1中所示的实施例中，这是探针针尖模块110，其可对于利用人手施加到它的压力特别敏感并且可能会被这种压力损坏。在理想实施例中，用以铰接所述销160所需的力将不超过将会损坏所述探针针尖模块110的力。然而，用以铰接所述销160所需的力将足够大以便利于保护模块120的正常操作，其中所述销160保持与外壳200同轴。在替代实施例中，探针针尖模块110可被需要保护的任意其它敏感的任意模块所替代。 

保护模块120的其它实施例可利用安装于轴上的圆筒来替换第一枢转球210。轴允许销160铰接，尽管具有比利用枢转球210可提供的更有限的运动范围。保护模块120的另一实施例可排除所述柱塞杆250和第二圆筒270。在此配置中，弹簧260或另一弹簧状的材料可抵靠所述柱塞头240和第一圆筒230的基部而被加载。在又一实施例中，腔215、第二枢转球220和柱塞235可利用制动器而替换。这种制动器的凹度可反映第一枢转球220或者安装于轴上的替换圆筒的曲率。也可由抵靠第一圆筒230的基部所加载的弹簧260或弹簧状材料将制动器压靠在第一枢转球210上。同样，制动器可替换所述柱塞235的柱塞头240，但仍固结到柱塞杆250上。

图6至图9还示出了示例性铰接模块130。在图6中易于看到上文所提到的锥形销160和锥形腔170。类似于保护模块120的第一枢转球210，第一枢转球310固结到销160的基部上。销160在部分地由第一套环370的半径和其抵靠第一枢转球310而承座的方式所确定的整个运动范围上进行铰接。图6的实施例示出了合并到前帽360的主体内的第一套环370。前帽360联接到端帽350，二者形成外壳340。类似于第一套环370，合并到端帽350的主体内的第二套环375限制了第二枢转球320。类似于销160和第一枢转球310，第二枢转球320固结到杆390的基部。杆390和第二枢转球320以类似于销160和第一枢转球310的方式铰接。与杆390连续地邻接的是块体380，块体380包含上文所提到的锥形腔170。

在优选实施例中，前帽360和端帽350可较松地或较紧地联接在一起。探针组件100的使用者执行一种拧紧动作以确保较紧地联接。这可以用多种方式来实现。在一个实施例中，当旋拧时，螺纹引导所述前帽360到端帽350的联接。在另一实施例中，前帽360和端帽350可具有互补的锥形以适应一种摩擦联接，在功能上类似于锥形销160和锥形腔170的摩擦联接。

图6的实施例示出了抵靠着制动器330上而搁置的第一O形环325和第二O形环335。当所述前帽360与所述端帽350紧密地联接时，第一套环370和第二套环375利用相反力来约束/限制第一枢转球310和第二枢转球320。这些相反的力将第一O形环325和第二O形环325压靠在制动器330上。这使得销160和杆390固定不动。当前帽360和端帽350较松地联接时，销160和杆390二者在它们的整个可用运动范围上自由地铰接。探针组件100的使用者可将所形成的接头铰接成所希望的角，并且然后较紧地联接到前帽360和端帽350从而使得联合角保持静态。联接的摩擦力、以及与制动器330和O形环325和335的配合相关联的摩擦力帮助确保所述接头是固定不动的。

本发明的其它实施例可排除杆390、第二枢转球320、和第二O形环335。在此示例中，当前帽360较松地联接时，仅销160铰接并且在其整个运动范围上自由地移动。这种配置将会把端帽350并入到块体380内，并且制动器330也可被排除，支持/有利于柱状铰接阱（articulation well）345的基部。在此情况下，柱状铰接阱345的基部充当制动器，以类似于制动器330的方式。此实施例并非相对于上文所公开的现有实施例是优选的，因为整个铰接模块130的铰接范围受到更多限制。

本发明的又一实施例可排除O形环325和335。枢转球310和320将均匀地为球形，除了其中销160和杆390固结到枢转球310和320上的情况。制动器330可具有与枢转球310和320的曲率互补的凹度，无O形环325和335。这个主题的另一变型可排除制动器330，并且在此配置中，枢转球325和335可彼此直接地抵接。在此配置中，一个枢转球用作一种制动器，在更广泛的意义上，用于另一个。对于更改的制动器330或者无制动器330，将会选择新配置具有下面这样的材料：其具有足以在探针组件100正常操作下固定所述枢转球的静态摩擦系数。 

已经以本发明的优选实施例描述并且说明了本发明的原理，应显然的是，在不偏离这样的原理的情况下，能对本发明的布置和细节进行修改。我们要求保护在所附权利要求的精神和范围内的所有修改和变型。

Claims (20)

1.一种用于信号处理仪器的模块化探针组件，所述模块化探针组件包括：

细长构件，从所述探针组件的第一模块延伸；以及

在所述探针组件的第二模块中凹陷的腔，所述腔结构化为用以接纳所述第一模块的所述细长构件。

2.根据权利要求1所述的探针组件，其中，包括所述腔的表面的材料和包括所述细长构件的表面的材料一起具有一定摩擦系数，所述摩擦系数在所述探针组件的正常操作下保持所述两个模块的配合。

3.根据权利要求2所述的探针组件，其中，所述细长构件和所述腔为锥形的。

4.根据权利要求1所述的探针组件，其中，所述探针组件的所述模块中的至少一个为：把手模块、保护模块、铰接模块、探针针尖模块或用于附连到探针操纵器上的模块。

5.根据权利要求1所述的探针组件，其中，所述腔是凹入的，并且所述细长构件从单个模块延伸。

6.根据权利要求1所述的探针组件，其中，所述第一模块还包括凹腔，结构化为用以接纳从一种第三模块延伸的细长构件。

7.一种用于探针组件的模块，所述组件用于信号处理仪器，包括：安置于所述模块的外壳一端处的第一铰接的细长构件。

8.根据权利要求7所述的模块，其中，所述铰接的细长构件的接头抵靠着制动器受支撑。

9.根据权利要求8所述的模块，其中，所述制动器由弹簧压靠在所述接头上。

10.根据权利要求8所述的模块，还包括：安置于所述第一细长构件的基部上的第一枢转球，所述第一枢转球受到位于所述外壳的端部处的第一套环所约束。

11.根据权利要求10所述的模块，还包括：与所述细长构件以相对关系而定位的锥形腔，其中所述细长构件也为锥形。

12.根据权利要求11所述的模块，还包括：在所述第一枢转球中凹陷的腔，所述腔接纳着一种第二枢转球的一部分，并且在枢转时，所述第二枢转球脱逸离开所述第一枢转球的腔。

13.根据权利要求12所述的模块，其中，所述第二枢转球的另一部分嵌套于柱塞头中，所述第一圆筒接纳着所述柱塞头，以及所述柱塞与所述第一圆筒同轴地往复运动。

14.根据权利要求13所述的模块，其中，弹簧套住所述柱塞的杆，所述弹簧抵靠所述柱塞头和第二圆筒的边沿而加载，所述第二圆筒接纳着所述柱塞杆；以及所述柱塞与所述第二圆筒同轴地往复运动。

15.根据权利要求10所述的模块，其中，所述第一套环合并到前帽内，所述前帽联接到端帽，以及当所述前帽和端帽紧密地联接时，所述第一枢转球抵靠制动器而受支撑。

16.根据权利要求15所述的模块，其中，一种第二套环合并到所述端帽内，一种第二枢转球受到所述第二套环约束，所述第二枢转球安置于第二细长构件的基部上；以及当所述前帽和端帽拧紧时，所述第二枢转球抵靠所述制动器受支撑。

17.根据权利要求16所述的模块，其中，第一O形环相对于所述第一细长构件以相对关系安置于所述第一枢转球上，第二O形环相对于所述第二细长构件以相对关系安置于所述第二枢转球上，和当所述前帽和端帽拧紧时，所述第一O形环和第二O形环抵靠所述制动器受支撑。

18.一种将探针组件的模块用于信号处理仪器的方法，所述方法包括：

将从所述探针组件的第一模块延伸的细长构件插入于在所述探针组件的第二模块中凹陷的腔内，所述腔结构化为用以接纳所述第一模块的所述细长构件；以及

将所述第一模块可移除地接合到第二模块上。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括：

相对于所述细长构件的轴线以一定冲角将力施加到所述第一模块的细长构件上；以及

从所述第一构件接收所述力超过可接受的阈值的触觉提示。

20.根据权利要求18所述的方法，还包括：

调整所述细长构件的冲角，所述细长构件与所述模块的外壳相铰接；以及

以所述调整的角度来固定所述细长构件。

Images