CN1564946A - 试验头操纵器 - Google Patents

Abstract

一个用于定位负载的系统，如试验头。该系统包括一个支撑所述负载和沿一个第一垂直轴移动的臂元件；该系统还包括一个用于使所述第一垂直轴绕与第一垂直轴隔开一定距离的第二垂直轴旋转的旋转元件。

Description

试验头操纵器

技术领域

本发明涉及一种电子试验头定位器。

背景技术

在集成电路(IC)和其它电子元器件的自动试验中，已使用特殊的元器件机械手在适当的温度下抓取元器件，并将元器件置于试验的位置上。通过一个大型且昂贵的自动试验系统可自行进行电子试验，该自动试验系统包括一个需要与元器件机械手连接且对接的试验头。为进行有效试验，处于试验中的元器件(DUT)需要精确、高速度的信号；因此，电路必须位于尽可能靠近DUT的位置。这使试验头非常苯重。

试验头定位器系统可用于确定试验头与元器件机械手的位置。当试验头相对元器件机械手位于准确的位置上时，试验头和元器件机械手叫作“对准”。当试验头和元器件机械手对准时，脆弱的试验头和元器件机械手的电连接器能够一起(即相连接)用来在试验头和元器件机械手之间传导试验信号。在相接之前，脆弱的试验头和元器件机械手的电连接器必须精确地对准以避免脆弱的电连接器损坏。

试验头定位器系统也可以作为试验头定位器或试验头操纵器提供。该技术在例如试验公司(inTEST Corporation)的试验手册中描述。该技术也在例如美国专利US5,608,334，5,450,766，5,030,869，4,893,074和4,715,574中描述，对于它们在试验头定位器系统领域的教导都在此作为参考。

为说明的目的，处于试验中的元器件(DUT)是本进行试验的元器件(IC)。测试台装置(TSA)同时提供了晶片检测器，元器件机械手和人工试验台。

为与现有技术中试验头定位器的描述一致，图1中图示了所用的坐标系统100，其中：

·Y＝垂直坐标，上-下轴102

·X＝水平坐标，面对面或左右轴104

·Z＝水平坐标，进-出轴106

当从操纵器的正面看时，形成笛卡儿坐标系统。

下面指示坐标轴的旋转：

·θY＝绕Y轴旋转(下面叫作“摆动”)108

·θZ＝绕进-出轴旋转(下面叫作“滚动”或“扭动”)110

·θX＝绕X轴旋转(下面叫作“翻转”或“纵摇”)

测试台200的参考模型在图2所示的平面图中显示。如图所示，包括主试验装置机柜(试验柜)202，一个TSA204，一个操纵器206，和一个试验头208。

图3所示为一个矩形框状试验头300的方位，其顶表面302和底表面304与X-Z平面平行，侧面308与Y-Z平面平行，及前和后面306与X-Y平面平行。

试验头在一个表面上包括一个试验接触面。该试验接触面除了有其它作用，通常包含一个试验接触面板，为试验装置中的探测器、机械手或手控试验台提供连接点。带有试验接触面的该表面在后面称作“接触表面”(IS)310。IS限定了平面和方向；方向是通过垂直于IS平面和指向远离试验头的矢量描述的。图3所示，IS310在水平表面中具有向上的方向。在使用时，试验头的方向由于与不同类型的装置连接将变化。因此，IS310的平面和方向也将变化。

指示试验头关于接触面的尺寸是有用的。根据图3中(IS面向上)所示的方向，可用下面定义：

·T＝试验头的厚度＝在上-下方向312的尺寸。

·W＝试验头的宽度＝在左-右方向314的尺寸。

·L＝试验头的长度＝在进-出方向316的尺寸。

在使用时，试验头可向上与元器件机械手中的DUT接触。在这种情况下，接触面面朝上(IS向上)。

另外也可以是试验头向下与探测器中的元器件接触，在这种情况下，接触表面面朝下(IS向下)。

第三，DUT和IS都可以位于垂直面方向(垂直IS)。

第四，DUT和IS都可以以任意角度位于向上的IS和向下的IS之间。

当试验头从一个装置移动到另一个装置时，很明显，试验头必须在向上的IS，向下的IS和垂直IS的位置中旋转。依靠操纵器，这可以通过翻转(纵摇)或等同的滚动(扭动)实现其旋转。

试验头通过一捆大而厚的电缆与试验机柜连接。电缆的尺寸，重量和阻值及其弯曲和扭转都妨碍和限制了试验头的移动。试验头从上述各因素的角度出发以保护电缆的方式移动是理想的，例如美国专利US5,608,334中所述。

多数试验头，尤其是大的一种，用“电缆枢轴”装置与操纵器连接。在电缆枢轴模式中，电缆从试验头的旋转中心并以与旋转轴平行(通常是滚动或扭动轴)的方式出来。这一结构例如在美国专利US5,030,869，5,450,766和5,608,334中被描述。

以最小的干扰试验头移动的方式来支撑电缆是理想的。以压力的方式来保护电缆也是理想的。为这个目的，可用如图4所示的，套管式电缆支撑结构400。这种结构例如美国专利US4,893,074所描述的。

参照图5A，显示了传统的试验头定位器系统500。

试验头定位器系统500例如可包括主臂511和美国专利US5,450,766描述的凸出的支架组件520。

如图5A所示，主臂511与线性导轨510连接，主臂511可沿线性导轨510垂直地来回移动。一个锁定装置(未示出)允许主臂511的位置相对线性导轨510固定。定位器组件501通过在柱545后面垂直地来回移动的配重组件(未示出)垂直地依靠在线性导轨510上，配重组件能够使试验头以最小的力垂直地移动。另外，试验头依照其重心安装。电缆512从试验机柜514延伸进试验头502的后部。

支架组件520与主臂511连接，支架组件520有一个与试验头502连接的“C”形的前部，这样试验头502可绕通过其重心的轴摇摆。与支架组件520有关的操作和细节全部都在美国专利US5,450,766中得到说明，这里不再重复。

柱545安置在转换台521上，转换台包括左右板522，进出板524，旋转台526和基座530。柱545与左右板522连接，在左右板522中的导向装置523和在进出板524中的轨(未示出)把左右板522与进出板524连接在一起。进出板524的导向装置525与旋转台526的轨527连接。旋转台526由轴承受面(未示出)旋转地与基座530连接。当需要时柱545可沿X和Z轴相应通过移动左右板522和进出板524改变位置。柱545也可以绕y轴通过转动与基座530连接的旋转台526旋转。当然，当柱545沿这些轴移动时，试验头502被改变位置。

图5B除了与转换台521有关的相对位置部分外与图5A类似。特别是，旋转台526设在柱545和左右板522之间，另外，进出板524的导向装置525直接与基座530的轨531连接。在所有其它方面，图5A和5B类似。因此，图5B的其余细节不再重复。

可在操纵器基座中设置水平运动的其它结合。如果这样的运动没有设置在基座中，典型地它们是设置在臂组件中。例如在TEST公司的in2(inTESTCorp.in2)操纵器首次在美国专利US4,527,942中描述，没有在其基座中设置水平运动；以关节形式联接的臂组件提供了所有的水平运动。另外，具有设置摆动旋转运动基座的操纵器是公知，如已转让给Teradyne的美国专利US5,606,262中描述的系统。

有些操纵器在其基座中提供两个运动。由Teradyne生产和在美国专利US5,931,048和5,949,002中描述的操纵器，在其底部具有摆动机构的基座中提供摆动旋转和左右移动；在臂和支架组件中提供操纵器中的进-出运动。由Reid-Ashman MFG公司生产的其它操纵器，在基座中提供了带有摆动的左右和进-出运动，该摆动由臂绕与柱连接的轴的旋转提供。

由Schulmberger生产的操纵器在其基座中设有左右运动和摆动旋转运动，并在左右结构的顶部带有摆动装置。进-出和滚动运动设置在臂组件中。该操纵器的电缆从机柜穿过旋转中心上面的柱的中心到达试验头是独特的。另外，该操纵器的独特点还在于一个弹簧装置作为平衡对重，它首次公开在已转让给Schulmberger的美国专利US4,943,020和US4,973,015中。

最后，另一操纵器，也由Reid-Ashman MFG公司生产，它在底部具有摆动机构的基座中设置了所有三个运动。

在操作时，用上述转换台中的部分操纵试验头502移向相接位置，当试验头在距最终相接位置1cm到2cm时，对准装置开始接合。在这点处，连接一个相接执行装置，它将试验头拉向最终对准的试验位置并与DUT试验夹具和/或插件接合。当试验头被拉入其位置时，对准装置，如锥形销孔和与其配合的孔接合，减少任何初始误差在小的允许误差内。在相接的动作中，试验头需要以任意组合的轴自由地移动和旋转，以保证最终的对准和平行度。这样，所有轴在相接的动作中应是自由的。

类似地，当不相接时，所有轴应是自由的，因为相接的动作过程是相反的。此时，相接装置推动试验头远离与试验座/组件装置接合的位置。一旦不相接，所选择的轴能够固定，如果需要，仅用一个运动轴使试验头作远离探测器/机械手的移动。

目前半导体工业的进步已产生下述结果：

1.DUT变得更加复杂；每一元器件晶体管的数量从数千个到数百万个稳步地增加。

2.DUT愈加复杂混合了数字电路，模拟电路，和混合的信号电路。

3.每一元器件的I/O的数量，电源和信号接地参照引线从不到一百个增加到几百个。

4.DUT时钟频率从几十MHz到至少1GHz。

5.数据，地址和控制信号因此在几百Mbps的范围内。

6.每一引线的带宽频率要求至少在几十GHz的范围内。

结果，下面试验系统的设计变化成为理想的：

1.在试验头中更多，更快及更复杂电子引脚。

2.由于高速开关，可在试验头中每一引脚电路的功率消耗较大。

3.用循环水的水冷却系统已加到试验头中，增加了它们的重量并在试验头电缆中需要包括柔性的管道。

4.多个电源和大尺寸接地导线互联的试验头电缆中。

5.将电路从系统机柜移到试验头，以降低信号线的总量和在电缆中的附加的滞后。

这些因素导致试验头的尺寸和重量大幅度增加，而同时需要：

1.试验头实现近距离接近DUT的需求日益重要。

2.电缆从试验头到试验器机柜要保持尽可能短，而同时使其更紧密和坚固。

这样，试验头和其相关的电缆变得相当大和笨重。

发明内容

一个用于负载如试验头定位的系统。该系统包括一个支撑负载和沿第一垂直轴移动的臂。该系统还包括一个用于使第一垂直轴绕距离第一垂直轴一定间隔的第二垂直轴旋转的旋转单元。该系统还包括一个电缆支撑器，它沿第三垂直轴移动并且支撑与负载连接的电缆。

附图说明

本发明可通过下面的详细说明，并参照阅读附图最好地理解。要强调的是，按照惯例，附图的各个部件是不成比例的。相反，为了清楚起见各个部件的尺寸被自行放大或缩小。下面的图是所包含的附图：

图1是试验头操纵器坐标系统的示意图；

图2是典型的试验头操纵器系统试验场地布置的平面图；

图3是试验头位于图1所示坐标系统中的示意图；

图4是传统套管式电缆支撑结构的透视图；

图5A和5B是典型传统试验头操纵器的透视图；

图6是试验头的传统装配局部顶视图；

图7A和7B是按照本发明示范性的试验头操纵器部分的透视图；

图8是图7A和7B所示试验头操纵器的平面图；

图9是图7A和7B所示试验头操纵器显示了各个自由度角度的平面图；

图10是用于图7A和7B所示试验头操纵器的基座组件的透视图；

图11A-11C是图10所示基座组件底板的详细视图；

图12A-12C是基座组件的摆动板部分的详细视图；

图13A-13C是基座组件的进-出板部分的详细视图；

图14A-14C是基座组件的左右板部分的详细视图；

图15A-15C是基座组件的平面图和侧视图；

图16A-16C是分度摆动的锁定组件的各种示意图；

图17A-17D是进-出轴锁定组件的各种示意图；

图18A-18C是左右轴锁定组件的各种示意图；

图19A-19B是左右轴锁定组件的详细示意图；

图20是用于绕滚动轴旋转试验头的滚动电动机和相关硬件的主视图；

图21是滚动电动机和相关硬件的局部侧视图；

图22是滚动式电动机和相关硬件的后视图；

图23是用于抬起和降落试验头的垂直电动机和相关硬件的侧视图；

图24是垂直电动机和相关硬件的顶视图；

图25是单轴控制电路的简图；

图26是双轴控制电路的简图；

图27A-27C是用于试验头组件的锁定系统；

图28A，28B和29是图27A-27C所示锁的各个详细部件的示意图；和

图30和31是用于图27A-27C所示的锁定系统的故障自动防护装置示意图。

具体实施方式

图7A和7B是构成本发明试验头操纵器系统700的透视图。在图7A和7B中，试验头操纵器系统700包括通过电缆706与主试验系统机柜704相互连接的操纵器组件702。电缆706与试验头802连接。电缆706可给机柜704提供控制信号和从机柜得到数据信号。电缆706还包括电源线和地线。电缆706可选择性地包括冷却剂供给管。电缆706由套管式电缆支撑臂708支撑，该支撑如图4所示，并且全部在美国专利US4,893,074中描述。套管式电缆支撑臂活塞410的一端与安装块716连接；并且套管式电缆支撑臂缸420与电缆轴740连接，该电缆轴740又与支持试验头802(在｀074专利中有更多的描述)的托架739连接。自试验头802，电缆706通过电缆轴740并且沿套管式电缆支撑臂缸420布置。在套管式电缆支撑臂缸420和其进/出机柜704点之间，在电缆706中设有一个“用户分支线”705。用户分支线705在电缆706中足够松弛地设置，以允许试验头802在整个所需要的移动范围内移动。

安装块716通过支撑臂718与柱形结构712连接，线性导轨720安装在设在柱形结构712上的安装板722上，并且提供一个机构，当试验头802改变垂直位置时，套管式电缆支撑臂708可由此机构垂直移动。一个电机驱动的线性执行装置724可用于提供支撑臂718沿线性导轨720的垂直移动。结果，电缆支撑臂708的端部可以被抬起和降落。这样，当试验头802沿垂直轴移动时，电缆706可以，在操作者的控制下，保持水平或大致相对水平面保持恒定的角度。在这样方式中，电缆706施加在试验头802上的垂直分量力可以大致保持一个恒值，其能够使试验头802维持自由移动，平衡状态。

柱结构712与基座组件710连接，除使整个操纵器组件702在支点734处绕Y轴以顺时针和逆时针方向旋转的性能外，提供沿X和Z坐标移动。该旋转允许操纵器组件702离开任意TSA而改变位置，因此，可以在探测器或试验头上进行维修。

柱形结构712可以具有固定的高度或者可变(可伸缩)高度。

图7A所示柱712移动到Z轴靠近机柜704的一端，图7B所示柱712移动到远离机柜704的Z轴的相反端，两图在其它方面相同。显然，图7A中用户分支线705是紧密的和靠近地板下垂的；而图7B中的用户分支线705一定程度地伸直以适应柱712和机柜704之间距离的增大。在图7B中用户分支线705没有完全伸直；剩余的松弛度允许试验头802的垂直移动。在图7A中，另一个明显的是，尽管套管式电缆支撑臂活塞410的一端接近机柜704，用户分支线705与套管式电缆支撑臂缸420的连接点大致是在支点734之上。可以看到支点734和机柜704之间距离与用户分支线705所需要的距离一致。

基座710包括几个以层叠的方式布置的副板，以使每一副板与相邻的副板连接。具体说，底板组件726与摆动板组件728连接，该摆动板组件728又与进-出板组件730连接，进-出板组件730又与左右板组件732连接，左右板组件732又与柱形结构712连接。下面详细讨论试验板如何互相连接的。

试验头802通过上臂组件737和托架739与主臂736连接。试验头作为负载。一个驱动系统(在该图中未示出)可选择地与柱形结构712连接，并且提供驱动力以在垂直方向移动主臂736。当主臂736在Y轴上沿由线性导轨738提供的第一垂直轴移动时，在线性执行装置724推动下，用电缆支撑臂708支撑的各个电缆沿由线性导轨720提供的第二垂直轴上下移动。

参照图8，其是试验头操纵器系统700的平面图。在工作时，试验头802位于晶片检测器804上“a”的位置，以测试晶片(未示出)上的DUT。如上述讨论的，为在试验头802或检测器804上进行维修，理想的是摆动试验头802离开检测器804。本发明人通过提供一个支点734使旋转板728相对底板726绕该点运动来实现。如图8所示，支点734允许柱712和试验头802离开检测器804摆动到“b”位置。为防止试验接触部分损坏，较好是在摆动试验头离开检测器804之前，抬起试验头802使其离开试验接触面。组件摆动的角度806可为约30°或允许使它们足够分开的其它任意角度。为防止过分扭转电缆706(如图7A和7B所示)而损伤电缆706，需要限制角度806以将电缆的损伤减小到最小的可能。因此，理想的是支点734直接位于电缆706伸出机柜704如图7A和7B所示点的下面。在本发明的示范性的实施例中，支点734位于大致尽可能接近电缆706伸出机柜704点的下面。根据电缆706的硬度，当试验头移动到最接近机柜704的位置时，用户分支线705需要有两个到三个电缆厚度的距离。该因素由支点734和机柜704之间最可能近的距离最终确定。

再来参照图8，在优选实施例中，当柱形结构712位于X轴的中心和Z轴的中心时，电缆支撑708的一端位于支点734上。应该注意，由于基座组件710的移动为沿X轴或Z轴，电缆支撑708的一端相对支点734移动。无论如何，如图8所示，在旋转角度806期间，或当柱形结构712沿x或z坐标移动时，电缆支撑708的长度不会延伸或收缩。这样，降低电缆706的移动，磨损和疲劳。当试验头802沿y轴相对支撑臂718移动，和/或绕z轴纵摇时，电缆支撑708伸长或收缩。注意，与现有技术比较其增加了有效移动范围，该现有技术为电缆支撑器的一端与如试验机柜的固定位置连接。

参照图9，其是试验头操纵器系统700的另一平面图，其中显示了试验头操纵器700的各个自由度的角度。如图9所示，试验头802和电缆支撑臂708通过绕以支点734为中心的第二垂直轴摆过一个弧度902，可绕y轴摆动。在优选实施例中，弧度902可包括试验头与元器件机械手相接的位置(下面称作“相接位置”)相对的角度范围。例如，如果相接位置被定义为0°，弧度902从相接位置可包括-10°到+30 °的角度。

图9还显示了试验头802可绕z轴904旋转。在示范性实施例中，绕轴904的旋转可以是自接触面(IS)垂直位置的±95°。试验头802有一个重心(CG)912。由通过CG912的垂直轴，支点734，和线性导轨738结合形成三角形914。每一个轴相应形成三角形914的顶点。

图9显示试验头802可绕x轴纵摇。轴906表示试验头802纵摇的程度。根据实际应用，试验头802可自水平位置绕x轴摇动±4°。

图9显示试验头802可沿x轴移动。轴908表示试验头操纵器700沿x轴的移动。在示范性实施例中，预计x轴从一端到另一端的移动在25cm在范围内。

图9显示试验头802可沿z轴移动。轴910表示试验头操纵器700沿z轴的移动。在示范性实施例中，预计z轴从一端到另一端的移动在50cm范围内。

参照图10，图示了基座组件710的透视图。图11-19图示各个基座组件710的详细图。在图10和11中，支撑腿1004与底板组件726连接。支撑腿1004对由试验头组件的重量施加在基座组件710上的力起稳定的反向作用。水平脚(未示出)可与支撑腿1004的一端连接并且根据需要进行调节。水平垫1000也与底板组件726连接，可用任意的传统装置连接，来补偿试验区域地板的不平整，并且允许试验操纵器702处于水平状态。在优选实施例中，设置了9个水平垫1000，根据环境需要可设置任何数量的水平垫1000。锁定踏板1014和1016与左右板732连接以分别抑制沿x和z轴的移动。锁定踏板1014和1016与它们的结构一起在下面将得到详细描述。

参照图11A-11C，进一步详细示出了底板组件726。在图11A中，轴承组件1100安装在底板1120的顶表面上。摆动板组件728(图中未示出)与轴承组件1100连接并且绕轴承组件1100旋转。板1104，1105和滚轮1108用连接装置1112(如螺钉)连接在底板1120的顶表面上，并且对摆动板组件728提供支撑。设置板1104，1105以使与摆动板组件728的底表面连接的滚轮1202(图12中所示)，通过所示相应的弧度1106，1107置于板1104，1105表面上，以避免磨损底板1120。板1104，1105可由坚固的材料如渗碳钢制成并且根据需要可以更换。类似地，在优选实施例中设置6个滚轮1108，当它磨损时，也可以进行更换。在示范性实施例中，滚轮1108安装在轴承托架1109上，轴承托架1109又安装在底板1120的顶表面上。

为限制摆动板组件728相对底板组件726的转动，橡胶缓冲器1110设在底板1120的顶部上。橡胶缓冲器1110对摆动板组件728提供正向端部制动，它是通过摆动板728的边缘碰撞设在底板1120上的橡胶缓冲器1110实现的。另外，还提供正向锁定位置，可在底板1120的表面上沿摆动板组件728行程1116的弧度设置部件1114，如凸轮从动件。在优选实施例中，部件1114对摆动板728从上述图示的操作位置提供逆时针10°到顺时针30°的转位。当然，可沿行程1116的弧度设置另外的部件1114，以提供所需要的更大或更小的正面制动。预计可加入两个另外的部件1114，每一个相互隔开10°，因此，从操作位置提供顺时针10 °到20°的转位。

参照图11B，为允许操纵器组件702在试验区地板上置于所需要的位置，在底板1120的底面上设置脚轮1118。在优选实施例中使用4个脚轮1118，当然由于需要还可使用更多数量的脚轮。

参照图12A-12C，图示了摆动板组件728的各个视图。在图12A中，轴承组件1200与轴承组件1100(图11A-11B所示)连接，以允许摆动板组件728绕支点734(如图10所示)旋转。滚轮1202通过连接件1204(如螺钉)连接在摆动板1216的顶表面上，当它被磨损时允许更换滚轮1202。如上所述，滚轮1202沿板1104，1105(图11A所示)的表面滚动。由坚固的材料如钢制成的板1206连接在摆动板1216的底部，并且为滚轮1108(图11A所示)提供一个表面。如图所示，板1206的位置与滚轮1108的行程1214的轨迹相一致。由坚固的材料如钢制成的板1207设置在摆动板1216的顶部，并且为闸片1704(图17所示)提供表面。如图所示，板1207的位置与闸片1704的行程的长度相一致。

为使试验头702沿与第一垂直轴正交的水平轴移动，在摆动板1216的顶面上设置线性导轨1208，并且与安装在进-出板1310上的滑道1300(如图13A所示)相配合。导轨1208可拆卸地安装在摆动板1216表面上，因此当其磨损时可以被更换。制动块1210设在摆动板1216的顶面上，对进-出板组件730提供行程的限制。

参照图13A-13C，图示了进-出板组件730的各个视图。在图13A中，滑道1300设置在进-出板1310的底表面上并与线性导轨1208(如图12A所示)相配合。滑道1300和线性导轨1208的组合允许柱形结构712沿z轴移动。滑道1300可拆卸地安装在进-出板1310上，因此当其磨损时可以被更换。缓冲块1302连接在进-出板1310的底部并且与连接在摆动板组件728上的制动块1210(图12A)对接，以防止进-出板组件730延伸至相对摆动板组件728的预定位置以外。在缓冲块1302的一端是由弹性材料，如橡胶，形成的缓冲器1303。当其磨损时为易于更换，缓冲器1303可拆卸地与缓冲块1302连接。在进-出板组件730的行程极限处缓冲器1303与制动块1210碰撞。

为使柱形结构712沿与第一垂直轴正交的另一水平轴移动，并与上述水平轴交叉，线性导轨1306设置在进-出板1310的顶表面上并且与安装在左右板组件732上的滑道1400(如图14A所示)相配合。导轨1306可拆卸地安装在进-出板1310的表面上，使当其磨损时可以被更换。制动表面1311用连接装置1312(如螺钉)可拆卸地安装进-出板1310上，制动表面1311提供与闸片1810(如图18A和19A-19B所示)配合的表面。缓冲块1304连接在进-出板1310的顶部并且限制左右板732的行程。在缓冲块1304的端部是由弹性材料，如橡胶，形成的缓冲器1305。当其磨损时为易于更换，缓冲器1305可拆卸地与缓冲块1304连接。在左右板组件732的行程极限处缓冲器1305与制动块1404碰撞(图14A)。套管1308与进-出板1310连接，作为进-出板的部分锁定组件，下面将详细描述。

参照图14A-14C，详细描述了左右板组件732。在图14A中，滑道1400设置在左右板1402的底表面上并与线性导轨1306(如图13A所示)相配合。滑道1400可拆卸地安装在左右板1402上，因此当其磨损时可以被更换。制动块1404设在左右板1402的底面上，如上所述，并与设在进-出板组件730上的缓冲块1302对接(图13A)，以防止左右板组件732延伸至相对进-出板组件730的预定位置以外。

柱形结构712(该图中未示出)设在左右板1402的顶表面上，如虚框1406所示，在位置1408处用传统连接装置，如螺钉(未示出)连接。为允许接触进-出锁定装置(下面将描述)通过左右板1402设置进入孔1410。另外，埋头孔1412设在左右板1402的底表面上，它允许套管1308(如图13A-13C所示)穿入其中。当需要时由可拆卸的盖板1416覆盖进入孔1410。

如图14A所示，埋头孔1412在其每一端有一个与套管1308形状相一致的半径。踏板1016设在左右板1402的侧面并用于驱动下面将描述的进-出锁。

图15A-15C是基座组件710的平面图和侧视图，它图示了各个附件726，728，730，732的内部关系。

图16A-16C是底板组件726和摆动板组件728结合的各种示意图。如图16A所示，分度旋转臂1600设在摆动板1216和传动装置1606的底面。分度旋转臂1600绕支点1602旋转并且在传动装置1606的控制下与凸轮从动件1114在缺口1604处接合。在示范性实施例中，传动装置1606是气压传动装置，但是，例如用电传动装置或弹簧操作传动装置也无妨。当操纵者想要移动柱形结构712时，操作传动装置从凸轮从动件1114处释放分度旋转臂1600。柱形结构712然后可从上一位置移动。一旦缺口1604离开在先接合的凸轮从动件1114，操纵者可释放传动装置1606，允许变址臂移动到锁定位置。当然，因为缺口离开凸轮从动件1114，柱形结构712仍可自由旋转。当摆动板组件728接近下一凸轮从动件时，变址臂的前沿(相对摆动板组件728的旋转方向)与凸轮从动件接合，并且在凸轮从动件的力作用下，绕支点1602旋转，收回传动装置1606的臂1608，直到缺口1604与凸轮从动件接合。在该点处，传动装置1606的臂1608强迫缺口1604完全与凸轮从动件接合，因此将摆动板组件728和柱形结构712锁定在所需要的位置上(至少对于绕支点734的旋转是这样)。

图17A-17D是摆动板组件728和进-出板组件730的结合，以描述将进-出板组件730与摆动板组件728锁定的各种示意图。如图17A所示，轴1700上设有锁定装置1710，该锁定装置1710设在进-出板组件730上邻近轴1700的一端。轴1700的第二端附近设有一个轴承附件1702，该附件设在左右板组件732(图中未示出)的底表面上。轴承附件1702对轴提供支撑并允许轴1700绕其纵轴旋转。

当左右板组件732相对进-出板组件730移动时，锁定装置1710沿轴1700移动。为锁定进-出板组件730与摆动板组件728，轴1700与锁定踏板1016一起绕其纵轴旋转。当轴1700在偏心锁传动装置1708中旋转时，后者与塞柱1706连接，该塞柱使得闸垫1704与安装在摆动板1216顶表面1712上的板1207接触，因此，可防止进-出板组件730沿导轨1208前后移动。为释放闸垫1704，轴1700向相反方向旋转，因此，允许进-出板组件730在导轨1208上自由移动。

图18A-18C是进-出板组件730和左右板组件732结合，以描述将左右板组件732与进-出板组件730锁定的各种示意图。图19详细图示了左右锁定组件1900。如图18A，19A和19B所示，脚踏板1014通过轴1806，正齿轮1804和涡轮1802在其第一端与连杆1800连接。脚踏板1014的旋转使连杆1800沿其纵轴转动，连杆1800的第二端通过楔形部件1808与闸垫1810连接。安装支架1807和1809设置在左右板1402的顶表面上。连杆1800的旋转使连杆1800沿其纵轴移动，连杆又对着楔形部件1811推动楔形部件1808。楔形部件1808对着楔形部件1811的相对运动进而使闸垫1810(与楔形部件1811连接)与设置在进-出板组件730侧面的闸表面1311(如图13A和13C所示)接触，因此抑制了左右板组件732相对进-出板组件730沿导轨1306的运动。为从闸表面1311收回闸垫1810，脚踏板1014以相反方向旋转。设置回复弹簧(未示出)并与轴1804连接，以提供弹簧力，使脚踏板1014位于通常的锁定位置，因此，为不锁定左右板组件，对脚踏板1014需要一个正面。制动器1812与踏板1014连接，通过接触左右板1402的表面来限制旋转的范围。这防止了由于过大的压力而使闸组件损坏，或连杆1800和涡轮1802从正齿轮1806脱出。在类似结构中，制动器1820可与踏板1016连接。

图20和22分别是试验头连接器740的主视图和后视图。试验头连接器740与试验头802和主臂736连接，提供连接装置，在此试验头802可绕Z轴旋转(滚动)。在图20中，试验头连接器包括辊式电机组件2006，同步皮带2010，和接合环2000。接合环2000在带同步皮带2010的皮带轮2016处与辊式电机组件2006连接，并且在驱动电机2008(图21所示)的控制下相对辊式电机组件2006旋转。在图20所示的示范性实施例中，同步皮带2010用压板2011与接合环2000连接，以降低接合环2000和同步皮带2010之间的打滑现象。压板2011可位于同步皮带2010的表面上，并且用连接装置2013(如螺钉)把同步皮带2010夹在压板2011和接合环2000之间。尽管图20所示是设有两个压板2011，如果需要压板2011的数量可以是任意的，包括单一压板。另外，在示范性实施例中，同步皮带2010在同步皮带2010与压板2011接合的端部设计为不连续的(即一个分开的皮带)。鉴于电缆枢轴元件的结构，这样做是为了简化同步皮带2010的安装。当然，如果需要和机械条件许可同步皮带也可以是连续的。

图21是辊式电机组件和相关硬件的局部侧视图。图21所示，辊式电机组件2006包括电缆枢轴壳体2002，框架组件2004，驱动电机/齿轮箱2008，框架安装支架2012，离合器2014，离合器旋转限制部分2015，皮带轮2016和调节器2018。盖2020用于覆盖驱动电机/齿轮箱2008，离合器2014，限制器2015和框架安装支架2012，以保护它们避免灰尘，潮气等。

接下来，详细描述旋转组件2006和接合环2000相对旋转组件2006的旋转，再一次参照图21。当接通电源时，驱动电机/齿轮箱2008通电并且离合器2014接合。由驱动电机/齿轮箱2008产生的旋转和转矩通过离合器2014传动引起皮带轮2016旋转。与同步皮带2010连接的皮带轮2016的旋转使环2000绕其轴(在示范性实施例中是z轴)旋转。施加在同步皮带2010上的皮带轮2016具有的张力可由调节器2018调节。在示范性实施例中，调节器2018是一个螺钉，但是也可以是其它方式将张力通过皮带轮2016施加在同步皮带2010上，如弹簧组件。顺时针方向旋转调节器2018，例如，拉动框架组件2004。相反，框架组件2004绕框架安装支架2012(其起支点作用)旋转，沿一弧度移动皮带轮2016，反过来拉动同步皮带2010，因此，增加了同步皮带2010的张力。

离合器2014连接在同步皮带2010和皮带轮2016之间。在示范性实施例中，离合器2014是电控制的并且在离合器接通电源时接合。当电源断开时，离合器2014将脱离接触，这样防止驱动电机/齿轮箱2008的旋转进一步驱动皮带轮2016。在离合器2014脱离接触下，试验头可容易地和正常地手动，或通过连接驱动器绕z轴旋转。

图23和24分别是垂直电机和相关硬件(驱动系统2400)的侧视图和顶视图，该垂直电机用于抬起和降低试验头，沿线性导轨738(如图7A和713所示)移动试验头802，定义了一个对于试验头802的垂直(y)轴。如图23和24所示，驱动系统2400的主要元件包括皮带轮2406，电缆2410，电机/齿轮箱2416，离合器2426，小皮带轮2412，同步皮带2420和大皮带轮2421。电缆2410在第一端2411与主臂736(如图7A和7B所示)连接，在第二端与配重2413连接。主臂736与线性导轨738连接并且在电缆2410控制下沿线性导轨738移动。在示范性实施例中图示两个电缆2410和两个皮带轮2406，当需要时可增加或减少皮带轮和电缆。

皮带轮2406可旋转地与带轴2408的柱2402接合，它形成了柱形结构712的侧面部件(如图7A和7B所示)，在示范性实施例中，轴2408是皮带轮2406共用的。一个电机驱动组件，包括电机/齿轮箱2416和离合器2426与框架组件2422连接，框架组件又通过安装支架2414与安装棒2418连接。安装棒2418连接在柱2402的后面和皮带轮2406背后之间。

小皮带轮2412通过同步皮带2420与大皮带轮2421连接。大皮带轮2421由连接装置2407，如螺钉，与其中一个皮带轮2606连接。给电机/齿轮箱2416通电提供一个旋转力给离合器2426，离合器2426又驱动小皮带轮2412。当小皮带轮2412旋转时，由同步皮带2420通过与其连接的大皮带轮2421带动皮带轮2606旋转。

离合器2426的作用与离合器2014的作用相似，这里不再重复描述。为在同步皮带2420上由小皮带轮2412保持适当的张力，可使用调节器2428，例如它为设置螺钉。在优选实施例中，使用两个分别设在框架2422的两个相对端的调节器2428。使用两个调节器2428帮助避免任何可能的框架组件2422的扭转偏向，并可实现调节同步皮带2420上的张力。在示范性实施例中，调节器2428当按预定方向旋转时，穿过安装棒2418并在框架组件2422的后部施加向下的压力。该向下的压力使框架组件2422绕转轴2430旋转，框架组件2422又增加小皮带轮2412加在同步皮带2420表面上的张力。当然，可以理解反方向旋转调节器2428就减少小皮带轮2412加在同步皮带2420表面上的张力。一旦调好，调节器2428可用螺帽2432锁定在安全位置上，例如，在安装棒2418的底部拧紧，以防止调节器2428改变位置。在示范性实施例中，框架组件2422的一端部与安装支架2414连接的螺钉提供了转轴2430。在示范性实施例中，安装支架2414用螺钉2436与安装棒2418连接，该螺钉2436凹进安装板2414的表面下。

在本发明的示范性实施例中，轴这样设置，即其能够大致无阻碍地、在相当低或大致恒定的力下在整个沿或绕所述轴移动的范围内移动。特别地，达到下述效果是理想的：

a)在垂直，上-下方向中，试验头轴大致是在失重的条件下并且可以手动操纵，能够容易地和精确地相接和不相接。

b)在水平轴的摆动，进-出，和左右运动中，低摩擦轴承和组件可用于使试验头由手动操纵。不管水平运动在基座中或在以关节连接的臂组件中或两者的结合中确实能够实现驱动水平运动。

c)在纵摇和滚动轴中，试验头沿通过其重心的轴安装是理想的，能够使试验头用手动操纵。对于电缆，电缆枢轴和电缆支撑器的使用帮助保持该效果。

d)摆动旋转的轴的位置和电缆支撑器的垂直运动在整个运动的范围内帮助达到高质量大致无阻碍的有效运动。

这样，在本发明的示范性实施例中，用动力推动的运动模式可加到任意的单一所用的运动中，或者所用运动绕轴旋转和沿轴移动中的任意组合中。换句话说，为对每一所用的运动提供动力，与其相应的控制电路和操纵器的接触面一起设置电机或传动装置，并以这样一种方式布置，即使当不使用时，它能够与定位器运动机械脱离，以保持大致无阻碍的运动的有效和不受影响。如果所有的所用运动仅需用较小的相对恒定的力实现，那么可用低能量传动装置。因此，可用下述装置：

a)传动装置可以是一个电机。

b)齿轮可作为电机或传动装置相应的输出。

c)传动装置/电机与运动轴的连接和脱连接装置可以是离合器。

d)如果适当限制所用的力，可用转差离合器或机构。

e)通过控制电路可控制由传动装置施加的力，以产生足够的运动力，该力限制在如果产生对无阻碍运动的阻碍，引起传动装置停止的范围。

f)如果传动装置是直流电机，那么通过限制供给电机的电流而达到调节力的作用，力又限制电机的输出转矩。

大致无障碍运动在动力轴中用于相接。运动所需要的力可以是一个恒力，并且当进行相接时不需要随位置或移动而变化。这需要复杂的控制方案和合理的构造。另外，大致无障碍运动使得在整个运动的范围内可由人定位。

上述描述包括垂直移动、滚动的具体描述。其它轴也是可以的，并遵守相同的规则。

图25是单轴控制电路的简图；电压源(未示出)通过开关2902和过载保护装置2904提供给电源2906，过载保护装置如一个保险丝或一个断路器。电源2906的输出可以是一个例如依照所驱动电路的需要预先设定的电压。电源2906的输出与一个恒定电流驱动器2924和方向选择器2910连接。当需要时恒定电流驱动器2924的输出电流2925可以固定或者可以调节。在示范性实施例中，电源2906的输出电压约为24伏直流电和输出电流2925可高达2.5安培。在示范性实施例中，方向选择器2910是三位瞬时动作开关，其中心位置是常态位置。选择器2910的一组输出端2924与可选择限位开关2920和2922连接，这两个开关又与抑制电路2912和电机2914连接。该第一组输出端2924给电机2914提供输出电流2925，如直流齿轮电机。

第二组输出端2926从电源2906给抑制电路2918和离合器线圈2916提供输出电压。当选择器2910在中心位置时，能量不提供给电机2914，离合器2916或它们的相关元件。选择器2910的输出端相互交叉连接，当在第一非中心位置时，选择器2910以第一极性向抑制电路2912和电机2914提供恒定电流驱动器2924的输出，允许电机以预定方向旋转。由于上述的交叉连接，移动选择器2910到第二非中心位置，向抑制电路2912和电机2914提供恒定电流驱动器2924的输出，其极性与第一极性相反。又，电机2914将以相反的方向旋转，为当第一极性电压加在电机2914上的相反方向。每当选择器2910不在中心位置时，离合器线圈2916即被通电并且接合。

由电机2914产生的转矩与通过选择器2910由恒定电流驱动器2924提供的电流成比例。该转矩通过离合器2928传递给机械负载(未示出)。如上所述，当选择器2910在中心位置时，电机2914不通电，不产生转矩，离合器2918不接合。因此，机械负载是浮动的(即，自由移动，不管是通电，还是不通电，没有由需要反向驱动电机和齿轮箱而施加的约束)。另一方面，当选择器2910不在中心位置时电机2914通电并且离合器2918接合。因为提供给电机2914的电流是恒定的，所以由电机2914输出的转矩同样是恒定的。但是，如上所述，恒定电流驱动器2924输出的电流是可以调节的。照此，由电机2914输出的转矩同样可以调节，并且理想调节是与位于电机要驱动的特殊运动轴上的机械负载相配。为了提高安全性和提供最优化的运行，需要调节转矩。在示范性实施例中，机械负载也可允许浮动，当例如相接或在控制方向或以恒定转矩被驱动时是需要的。

当限制行程时，如到达上/下，顺时针/逆时针，进/出和左右边界时，可选择的限位开关2920和2922中断电机2914的电流。由限位开关2920和2922中断电流防止在限制的方向上进一步的运动，而与限制的方向相反的运动不受影响。例如，如果电机2914在顺时针方向受到限制，电机2914在逆时针方向的运动不被禁止。同样的道理能可靠控制所有其它轴的运动。如果不安装限位开关，当选择器2910不在中心位置时，电流从选择器2910将直接提供给电机2914。

图26是双轴控制电路的简图。在图26中，恒定电流驱动器2924，选择器2910，电机2914，离合器2916，可选择的限位开关(图26中所示3004，3006，3008，3010)和抑制电路2912，2918都是一样的。在图26的示范性实施例中，第一驱动电路3000提供旋转动力和第二驱动电路3002提供垂直动力，分别如图20和23所讨论的。

在示范性实施例中，为容易和精确定位，试验头将保持失重状态。设置一个安全锁定装置，通过将主臂固定到垂直导轨738上而使试验头保持在一给定的垂直位置上。鉴于试验头的重量和/或配重，如果系统失去平衡而在垂直锁定状态中时，如果操纵者试图释放锁定装置，主臂仍将保持锁定状态是理想的。

参照图27A-31，图示了示范性的锁定系统3100。在图27A-27C中，图示了锁定系统3100与主臂736和垂直导轨738内部关系的各个视图。锁定系统3100通过连接装置3128，如螺钉，与主臂736的后表面连接。另外主臂736的后表面连接着允许主臂736沿垂直导轨738运动的滑道3112。

锁定系统3100包括与轴3116的一端连接的锁定手柄3102，带有一个使轴3116通过的孔的安全块3110，与卡钳3122连接的轴承3113并且为轴3112提供轴承受面，以使轴可在其中沿其纵轴旋转，带有一个使轴3116通过的孔3105的锁定块3104，和一个连接在轴3116另一端的螺纹圆筒3120。轴3116的螺纹3117沿轴3116的长度延伸一部分。螺纹圆筒3120在孔3105中适配，当轴3116沿其纵轴通过手柄3120旋转时，依照轴3116的旋转方向安全块3110和锁定块3104之间的距离增大或者减小。例如，当轴3116顺时针旋转时，安全块3110和锁定块3104相对移动，共同使锁定块3104加到垂直导轨738侧壁上的压力增加，下面将详细讨论。相反地，当轴3116逆时针旋转时，安全块3110和锁定块3104反向移动，释放由锁定块3104加到线性导轨738侧壁上的压力。

在示范性实施例中，轴3116位于与线性导轨738和锁定手柄3120棘轮的轴垂直的枢轴中，使用手以最小的力达到快速锁定和释放。

参照图28A，28B和29，图示了锁定装置3100。在图28A中，锁定块3104包括连接在支点3124上的卡钳3122。卡钳3122中的每一个位于线性导轨738的相对侧，每一个具有使轴3116通过的间隙孔。当轴3116面对锁定块3104绷紧时，靠近安全块3110的卡钳3122旋转，以顺时针方向，如上所示，绕支点3124旋转，并且与垂直导轨738接触。同样地，靠近锁定块3104的卡钳3122以顺时针方向，如上所示，绕支点3124旋转并且与垂直导轨738接触。面对垂直导轨738拧紧卡钳3122的组合，将主臂736锁在垂直导轨738上。

参照图30和31，描述对安全锁3100的防故障的结构，在图30中，棘爪系统3130包括一个安全块3110。图31中更详细地表示，一个棘爪机构3118包括一个与轴3116连接的齿轮3130和安装在安全块3110中的棘爪3132，位于齿轮3130的上和下。细长孔3136，如伸长的锥口孔，在安全块3110中形成，其与螺钉3134一起提供安全块3110与锁定块3104的连接。在示范性实施例中，细长孔3136是伸长的锥口孔，螺钉3134是有肩螺钉。另外偏置弹簧3126与安全块3110连接，其使得安全块3110沿细长孔3136相对锁定块3104垂直移动。

在通常的条件下，就是当试验头与试验头安装装置连接并且配重(未示出)与电缆2410连接时，试验头的重量和配重互相补偿，因此，螺钉3134约在细长孔3136的中心且棘爪3132不与产3130连接，因此允许操作者随意锁定或不锁定主臂736。通过锁定系统3100将试验头锁定在其位置上后试验头被移去时，试图释放主臂736可引起主臂736猛烈地向上运动，可能伤害操作者和/或损坏仪器。为避免这种情形，当移去试验头时，偏置弹簧3126强迫安全块3110沿垂直轴向下移动，因此，上棘爪3132与齿轮3130啮合，因此，防止操作者用手柄3102旋转轴3116而释放主臂736。操作者，当认识到试验头被移去时，可重新安装试验头，使得安全块移回到中间位置，再使主臂736从垂直导轨738被释放。相反地，如果配重(未示出)从电缆2410上撤除，或如果电缆折断，偏置弹簧3126将强迫安全块3110沿垂直轴向上移动，因此，上棘爪3132与齿轮3130啮合，避免操作者用手旋转轴3116而开锁主臂736，从而避免伤害操作者和/或损坏设备。

当图示和描述了本发明的优选的示范性的实施例后，可以理解这样的实施例只是示范性的，本领域的技术人员在没有脱离本发明构的条件下可进行各种改进、变化和替代。因此，所附权利要求覆盖落在本发明构思和范围中的所有这样的变化。

Claims (44)

1、一种用于负载定位的系统，所述负载与电缆连接，所述系统包括：

一个限定第一垂直轴的柱；

一个支撑所述负载和沿所述第一垂直轴移动的臂元件；

一个用于使所述第一垂直轴绕与第一垂直轴隔开一定距离的第二垂直轴旋转的旋转元件；

所述柱定位于使它比所述第二垂直轴更靠近所述负载；

所述负载通过所述臂元件定位，使所述电缆与所述第二垂直轴交叉并且所述电缆位于所述柱的一侧。

2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述负载有一个重心，并且所述重心，所述第一轴和所述第二轴分别位于三角形的顶点上。

3、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述柱在所述第二垂直轴的前方向着所述负载，并且在所述第二轴的一侧。

4、根据权利要求1所述的用于定位负载的系统，其特征在于，另外还包括电缆支撑器，用于支撑与负载连接的电缆。

5、根据权利要求4所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述电缆支撑器沿第三垂直轴移动。

6、根据权利要求1所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述旋转元件包括一个底板，和一个与所述臂元件连接的摆动板，并且该摆动板相对所述底板绕所述第二垂直轴旋转，以使所述负载绕所述第二垂直轴旋转。

7、根据权利要求1所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述旋转元件包括一个左右板，它使所述负载沿与所述第一垂直轴正交的第一水平轴水平移动。

8、根据权利要求1所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述旋转元件包括进-出板，它使所述负载沿第二水平轴水平移动，该第二水平轴与所述第一水平轴相交并且与所述第一垂直轴正交。

9、根据权利要求4所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述电缆伸出试验机柜之后由所述电缆支撑器容纳并支撑，其中所述负载是电子试验头。

10、根据权利要求6所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述旋转元件包括多个分度元件用于所述摆动板绕所述第二垂直轴的分度旋转。

11、根据权利要求4所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述电缆支撑器为套管式。

12、一种用于负载定位的系统，所述负载与电缆连接，所述系统包括：

一个限定第一垂直轴的柱；

一个沿一个第三垂直轴移动的电缆支撑器，其支撑与所述负载连接的电缆；和

一个沿所述第一垂直轴移动并且支撑所述负载的臂元件；

所述柱定位于使它比所述第二垂直轴更靠近所述负载；

所述负载通过所述臂元件定位，使所述电缆与所述第二垂直轴交叉并且所述电缆位于所述柱的一侧。

13、根据权利要求11所述的用于定位负载的系统，其特征在于，另外还包括旋转元件，用于将所述第一垂直轴绕一个与第一垂直轴隔开一定距离的第二垂直轴旋转。

14、根据权利要求11所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述电缆支撑器在其一端沿所述第三垂直轴移动，并且所述电缆离开该端向所述负载方向延伸。

15、根据权利要求13所述的用于定位负载的系统，其特征在于，另外还包括一个与所述臂元件连接的基底，所述基底包括一个底板，和一个摆动板，该摆动板为了使所述试验头绕所述第一垂直轴旋转，与所述臂元件连接并相对所述底板绕所述第一垂直轴旋转。

16、根据权利要求13所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述基底包括一个左右板，它使所述试验头沿与所述第一垂直轴正交的第一水平轴水平移动。

17、根据权利要求13所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述基底包括进-出板，它使所述试验头沿第二水平轴水平移动，该第二水平轴与所述第一水平轴相交并且与所述第一垂直轴正交。

18、根据权利要求11所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述电缆伸出试验机柜之后由所述电缆支撑器容纳并支撑，其中所述负载是电子试验头。

19、根据权利要求15所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述基底包括多个分度元件，用于所述摆动板绕所述第一垂直轴的分度旋转。

20、根据权利要求11所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述电缆支撑器为套管式。

21、一种用于负载定位的系统，包括：

一个支撑所述负载并且沿一个限定了第一垂直轴的垂直柱移动的臂元件，

一个用于使所述第一垂直轴绕与第一垂直轴隔开一定距离的第二垂直轴旋转的旋转组件；

一个沿一个第三垂直轴移动的电缆支撑器，其支撑与所述负载连接的电缆。

22、根据权利要求21所述的用于定位负载的系统，其特征在于，臂元件沿所述柱向上或向下移动。

23、根据权利要求21所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述电缆支撑器在其一端沿所述第三垂直轴移动，并且所述电缆离开该端向所述负载方向延伸。

24、根据权利要求21所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述旋转元件包括一个底板，和一个与所述臂元件连接的摆动板，并且该摆动板相对所述底板绕所述第二垂直轴旋转，以使所述负载绕所述第二垂直轴旋转。

25、根据权利要求21所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述旋转元件包括一个左右板，它使所述负载沿与所述第一垂直轴正交的第一水平轴水平移动。

26、根据权利要求21所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述旋转元件包括进-出板，它使所述负载沿第二水平轴水平移动，该第二水平轴与所述第一水平轴相交并且与所述第一垂直轴正交。

27、根据权利要求23所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述电缆伸出试验机柜之后由所述电缆支撑器容纳并支撑，其中所述负载是电子试验头。

28、根据权利要求25所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述旋转组件包括多个分度元件用于所述摆动板绕所述第二垂直轴的分度旋转。

29、根据权利要求21所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述电缆支撑器为套管式。

30、一个用于用驱动手柄移动试验头到对准位置的定位器，所述定位器包括：

一个用于沿或绕至少一个轴移动所述试验头的臂元件；和

一个带驱动部分的电机驱动装置，用于选择地驱动所述臂元件，以使所述试验头沿或绕所述至少一个轴运动，所述驱动部分大致可移动地使所述驱动部分脱啮合，以使所述驱动部分的旋转不能有效地使所述臂元件沿或绕所述至少一个轴移动。

31、一种用于负载定位的系统，包括：

一个用于沿或绕至少一个轴移动所述负载的臂元件；

一个带驱动部分的电机驱动装置，用于选择地驱动所述臂元件，以使所述负载沿或绕所述至少一个轴运动，所述驱动部分可脱啮合，以使当不使用所述电机驱动装置时，所述负载可沿或绕所述的轴自由移动。

32、根据权利要求31所述的用于定位负载的系统，其特征在于，当移动所述负载时，所述电机驱动装置提供恒定的转矩。

33、根据权利要求32所述的用于定位负载的系统，其特征在于，控制所述恒定的转矩使其值能够充分地移动所述负载。

34、根据权利要求31所述的用于定位负载的系统，其特征在于，电机驱动装置包括电机，减速齿轮系，和通过滑轮和皮带与系统的可移动部分连接的电磁离合器。

35、根据权利要求34所述的系统，其特征在于，所述离合器是一个转矩限制的滑动离合器。

36、根据权利要求33所述的系统，其特征在于，所述电机是一个直流电机，并且所述恒定转矩通过控制所述直流电机供给的电流来被控制。

37、根据权利要求31所述的用于定位负载的系统，其特征在于，电机驱动装置包括电机，减速齿轮系，和通过一个摩擦驱动滚筒与系统的可移动部分连接的电磁离合器。

38、根据权利要求31所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述自由移动沿所述至少一个垂直轴产生。

39、根据权利要求31所述的用于定位负载的系统，其特征在于，所述自由移动沿所述至少一个水平轴产生。

40、一个用于防止平衡负载元件脱离锁定的安全锁定系统，包括当所述负载元件失去平衡时，安装并锁定到垂直导轨上的一载荷，所述安全锁定系统包括：

多个卡钳，位于所述导轨的相对侧，用于在所述导轨的相对侧面上同时施加压力；

锁块，用于将所述负载与至少一个卡钳连接，使所述负载沿所述导轨移动；

一个通过轴与所述卡钳连接的旋转手柄，当所述手柄向一方旋转时，其可通过所述卡钳向所述导轨施加压力，以锁定所述锁块沿所述轴的相对垂直移动，以及当所述手柄以相反的方向旋转时，可通过所述卡钳降低对所述导轨的压力；和

一个与所述负载元件连接的安全锁，并随所述负载元件移动，以防止当所述负载元件相对所述锁块有一预设的移动时，使所述手柄旋转。

41、根据权利要求40所述的安全锁定系统，其特征在于，一个第一轴从所述导轨延伸到所述负载；和所述轴与所述第一轴和所述导轨正交。

42、根据权利要求4所述的安全锁定系统，其特征在于，所述卡钳面对所述导轨施加压力，但没有完全环绕所述导轨。

43、一种用于负载定位的系统，所述负载与电缆连接，所述系统包括：

一个限定第一垂直轴的柱；

一个支撑所述负载和沿所述第一垂直轴移动的臂元件；

一个用于使所述第一垂直轴绕与第一垂直轴隔开一定距离的第二垂直轴旋转的旋转元件；

所述第二垂直轴位于距离所述试验柜不超过3个所述电缆宽度的位置上；

所述负载通过所述臂元件定位，以使所述电缆与所述第二垂直轴相交，并且所述电缆位于所述柱的一侧。

44、一种用于负载定位的系统，所述负载与电缆连接，所述系统包括：

一个限定第一垂直轴的柱；

一个支撑所述负载和沿所述第一垂直轴移动的臂元件；

一个用于使所述第一垂直轴绕与第一垂直轴隔开一定距离的第二垂直轴旋转的旋转元件；

所述电缆沿与所述负载的重心相交的一轴设置；

所述负载由所述臂元件定位，以使所述电缆与所述第二垂直轴相交并且所述电缆位于所述柱的一侧。

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