CN1750903A - 用于物料搬运系统的安全装置 - Google Patents

Abstract

一种安全锁包括与一个支撑件啮合的一个锁定件(26、28)。一个内部锁轴(30a)驱动该锁定件，该内部锁轴在其一端具有第一连接面(35a)。一个外部锁轴(30b)具有第二连接面(35b)，当内部锁轴和外部锁轴相对于彼此位于各自的啮合位置时所述第二连接面与第一连接面啮合。一个连接装置(18)运动以阻止所述第一连接面与所述第二连接面的啮合。

Description

用于物料搬运系统的安全装置

技术领域

本发明大体上涉及支撑某种负载，具体地说是涉及一种用于某种负载的安全装置。更具体地说，这里公开了一种安全装置，当主臂不再处于平衡状态时该装置阻止平衡主臂突然运动。

背景技术

在集成电路(IC)及其它电子设备的制造中，采用自动测试设备(ATE)的测试在整个过程的一个或多个阶段进行。一种专用搬运装置被用于将被测器件(“DUT”)放置到测试位置。一些情况下，该专用搬运装置也可以使DUT置于合适的温度下和/或将它保持在要进行测试的合适温度下。该专用搬运装置有很多种类型，包括用于测试晶片上未封装器件的“探测器”和用于测试封装件的“设备处理器”；这里，“外围设备”将用于表示所有类型的这种装置。电子测试本身带有庞大而昂贵的ATE系统。DUT需要准确、高速的信号用于有效测试；因此，ATE中用于测试DUT的“电子测试设备”通常位于一个测试头中，所述测试头必须尽可能近地靠近DUT。测试头非常沉重；几年来测试头的尺寸和重量已经从几百磅增加到重达三至四千磅。

为了使用测试头测试集成电路，测试头通常“对接”到外围设备。当对接后，为了使信号衰减最小，测试头必须尽可能近地靠近外围设备的测试点。一种测试头定位系统可以用来相对于外围设备定位测试头，并且可以设计为便于测试头与各种外围设备进行柔性对接和脱离。测试头定位系统也可以称作测试头定位器或测试头操纵器。测试头定位系统已经在许多专利中得到说明。

在测试头定位系统的一般操作中，一个平衡臂将测试头置于并保持在期望的位置。一旦测试头位于期望的位置，该臂可以锁定在合适的位置。采用这种系统，如果当臂锁定在合适位置时失去平衡状态并且该情况不为定位系统的操作员所知，在解开锁定装置时该定位系统的活动部分将以快速而失控的方式运动。

失去平衡的危险通常来自于测试头的安装、拆卸或更换。如果定位系统锁定，并且有人从臂上拆卸测试头但是忘记了在将主臂解锁之前拆卸平衡源(例如重物)，那么主臂将向上飞。相反，如果定位系统锁定并且有人在解锁之前没有拆卸测试头而拆卸了重物，那么测试头将掉下来。

如果有人在将臂解锁之前增加或拆卸了太多的重物，那么就会存在不平衡，这可以导致在解锁之后测试头向上或者向下飞。

最后，虽然连接主臂与平衡系统的缆索的断裂似乎不可能，但是这种断裂并非不可能。

美国专利No.4715574为物料搬运系统，如测试头定位系统提供了一种安全锁系统。这种安全锁系统以某种方式运行使得如果在系统锁定时失去平衡状态，那么系统不可能被解锁。更具体地说，该系统具有随主臂一起运动的安全锁。一个手柄用于将主臂锁定在合适的位置。当平衡状态的丧失导致所述臂进行预定运动时，该安全锁将阻止手柄旋转。如果手柄不能旋转，那么锁就不能解开。

发明内容

一种安全锁包括与一个支撑件啮合的一个锁定件。一个内部锁轴驱动该锁定件，该内部锁轴在其一端具有第一连接面。一个外部锁轴具有第二连接面，当所述内部锁轴和所述外部锁轴相对于彼此位于各自的啮合位置时，所述第二连接面与第一连接面啮合。一个连接装置运动以阻止所述第一连接面与所述第二连接面的啮合。

附图说明

图1是本发明第一个典型实施例的透视图。

图2是本发明第一个典型实施例的俯视剖视图。

图3是当被定位单元由平衡块保持在基本无重状态时，锁盘、摩擦块和连接箱的平衡状态透视图。

图4是当被定位的单元处于非平衡状态时，锁块、面板块和连接箱的非平衡状态透视图。

图5A是沿图3的线5A-5A获得的竖直剖面图。

图5B是沿图4的线5B-5B获得的竖直剖面图。

图6A是沿图3的线6A-6A获得的竖直剖面图。

图6B是沿图4的线6B-6B获得的竖直剖面图。

图7A是连接箱的侧视图。

图7B是沿图3的线7B-7B获得的竖直剖面图。

图7C是沿图4的线7C-7C获得的竖直剖面图。

图8是本发明第二个实施例的第一个透视图，其中显示了承载单元。

图9是本发明第二个实施例的第二个透视图，其中未显示承载单元。

图10是图8的俯视剖视图。

具体实施方式

这里再次参考美国专利No.4715574中公开的安全锁，当臂失去平衡导致臂进行预定运动时，安全锁阻止用于开锁的手柄旋转。然而，发明者也知道，安全锁的一些使用者会忘记安全锁的用途。因此，当那些使用者不能用手转动手柄时便用力推手柄，这样就会使防止锁被解开的内齿折断。

因此，本发明涉及一种新的、改进的物料搬运系统。此外还公开了一种用于物料搬运系统的安全装置，用于某种负载，例如测试头(或其它的电子测试设备)。因此，如果当系统锁定时平衡状态丧失，那么该系统不能被解锁且负载不能被移动。

参考图1和图2，根据本发明构成的物料搬运系统的第一个实施例包括一个由附图标记10表示的支撑件，该支撑件包括一个立式支撑轴12。支撑件10也可以包括一个H形梁(未示出)形式的柱14，该柱14从一个底板(未示出)向上伸出。关于支撑件10、H形梁和底板的其余细节可以通过参考美国专利No.4527942和美国专利No.4715574获得。承载单元16用于承载要沿轴12定位至某一期望高度的负载。承载单元16包括一个I形梁(未示出)，该I形梁通过一对轴承座(未示出)安装，用于沿轴12运动。关于承载单元16的其余细节和该承载单元承载负载用以沿轴12定位的方法可以通过参考美国专利No.4527942和美国专利No.4715574获得。

图1和图2所示的物料搬运系统还包括连接到承载单元16的平衡装置，用于将承载单元和负载置于基本无重的状态下。只有平衡装置的缆索21示于图1中。

锁盘24有一个孔25，轴12延伸通过该孔，并且锁盘24可以沿着轴12运动。锁盘24内的一锁定件系统具有两个锁定件(例如楔块)26和28，并且该锁定件系统通过锁盘24中孔25的壁伸出，并与轴12相啮合来锁定锁盘24沿轴12的竖直运动。这通过连接到楔块26和28的可旋转手柄30来实现。楔块26有一个螺纹孔26a。楔块28有一个非螺纹孔28a。楔块26和28各自都有斜面26b和28b，这两个斜面可以与孔25和轴12相切。

锁盘24有一个孔24a，用于接收楔块26和28以及手柄30的内部锁轴30a。内部锁轴30a的一个螺纹端30f与楔块26中的螺纹孔26a啮合。楔块28通过滚针轴承32安装在内部锁轴30a上，并绕该内部锁轴自由旋转。在内部锁轴30a旋转过程中，内部锁轴30a上的螺纹和螺纹孔之间的相互作用驱使楔块26运动。内部锁轴30a的顺时针旋转使楔块26朝楔块28运动。当楔块26和28紧紧保持在一起时，它们将锁盘24锁到轴12上。内部锁轴30a的逆时针旋转使楔块26向离开楔块28的方向运动。当楔块26距离楔块28足够远时，锁盘24不再被锁到轴12上，而允许锁盘沿轴竖直运动。内部锁轴30a远离螺纹30f的一端有一个带有棘齿的连接面35a。

手柄30的第二部分是一个外部锁轴30b。外部锁轴30b的一端30c有一个可以用于旋转外部锁轴30b的手柄40。外部锁轴30b的另一端有一个其上带有棘齿的连接面35b。当棘齿连接面35a和35b相互啮合时，手柄30沿一个方向的旋转使楔块26和28啮合轴12并且将锁盘24的位置固定在轴12上。反之，手柄30沿相反方向的旋转使楔块26和28与轴12脱离啮合，由此允许锁盘24沿轴运动。

当内部锁轴30a和外部锁轴30b对齐时，连接面35a和35b上的棘齿可以彼此啮合。当这两个棘齿连接面啮合时，外部锁轴30b的旋转使得内部锁轴30a同样旋转，这将驱动楔块26。

一个连接装置18通过从该连接装置伸入摩擦块34中的四个螺栓与承载单元16和摩擦块34相连。一些螺栓示于图1至4中。连接装置18具有第一面18a和第二面18b。一个细长孔18c位于面18a中。在面18b中有两个同心孔18d和18e。孔18d的直径小于孔18e的直径。孔18e在连接装置18内的深度小于孔18d的深度。孔18d从孔18e的内部延伸直到与孔18c接合。

棘齿连接面35a和35b可以位于连接装置18的孔18c中。孔18c足够大，以接收棘齿连接面35a和35b。孔18d足够大，使得外部锁轴30b可以进入和旋转。

外部锁轴30b为一个加工成两个单独部分30c和30d的单件，部分30d的直径小于部分30c的直径。部分30c和30d的连接形成一个唇缘。一个压缩弹簧31位于在连接装置18内的内孔18e之环形壁和由部分30c与30d的连接形成的唇缘之间。压缩弹簧31在外部手柄部分30b上施加水平力用以推动它远离面18b，由此趋向于将棘齿连接面35a和35b分开。因此，即使当内部锁轴30a和外部锁轴30b对齐时，因为压缩弹簧31施加在外部锁轴30b上的外部压力，棘齿连接面35a和35b也不可以啮合。当操作者克服弹簧31的压缩力将外部锁轴30b向内部锁轴30a压入时，棘齿连接面35a和35b可以啮合。

在正常操作中，承载单元16与承载单元携带的负载(未示出)平衡，使得可以沿轴12轻松运动以将负载定位在期望的高度。接下来，通过顺时针转动手柄30使得楔块26和28与轴啮合而将锁盘24沿轴12锁定在适当位置。当承载单元16及其负载需要重定位时，逆时针转动手柄30以使得楔块26和28与轴12脱离啮合。

如果当锁盘24被锁定在轴12上时平衡系统变得不平衡，并且该情况不为从轴上解开锁盘的人所知，就会出现不期望的情况。配重的丧失导致承载单元16及其负载突然向下运动，并且拆除负载将导致单元16突然向上运动。

因此，本发明包括一种在承载单元相对于锁盘24进行预定运动时阻止棘齿连接面35a和35b啮合的防范机构。该防范机构包括摩擦块34并且利用了其与连接装置18和外部锁轴30b之间的关系。摩擦块34压靠并固定到I形梁和锁盘24。如图5A所示，摩擦块34具有一个孔38，内部锁轴30a可以延伸穿透该孔38。一系列孔36允许螺栓，如螺栓19、20和21将摩擦块34与连接装置18相连。

摩擦块34与锁盘24和外部锁轴30b的连接对重物和配重之间的关系起作用，使内部锁轴30a和外部锁轴30b对齐或不对齐。当负载基本上无重量时两轴对齐。如果负载丧失过多的无重特征，那么负载和配重之间的预定相对运动量将导致内部锁轴和外部锁轴变得不对齐，由此防止外部轴转动内部锁轴30a并且阻止楔块26的运动。

参考图5A，这种相对运动的确定一部分是通过大量内六角头螺钉44来实现的，这些螺钉头的下侧滑动配合在设置于摩擦块34那一面内相应数量的细长沉头孔46上。螺钉44延伸通过摩擦块34内的孔47进入锁盘24中。摩擦块34的相反面压在锁盘24上。

相对于螺钉44的直径，孔47被加长并且构造尺寸，以允许当锁盘锁在轴12上时承载单元16可以相对于锁盘24进行预定的竖直运动。图5A中示出螺钉44在孔47内竖直运动的间隙。当锁盘24锁在轴12上时，摩擦块34可以因为承载单元16的竖直运动而相对于锁盘24滑动。

图3、4、5A、5B、6A和6B显示了当从基本无重状态出现不平衡时该装置可以如何用于检测承载单元16和锁盘24之间的相对运动。四个板簧都连接到锁盘上。板簧50和52通过板66及紧固件60和62连接到锁盘24的顶部。板簧54和56同样连接到锁盘的底部。如图3中所示，当锁盘24和摩擦块34的顶面大致等高时，在承载单元16的基本无重状态下，板簧50和52从锁盘的顶部延伸并且压在摩擦块34的顶部。同样，在承载单元的基本无重状态下板簧54和56从锁盘的底部延伸并且压在摩擦块34的底部。摩擦块34将保持在适当位置并且棘齿连接面上的齿可以啮合，直到板簧50和52对摩擦块34向上运动的阻力被超过或者直到板簧54和56对摩擦块34向下运动的阻力被超过。

参考图7A，图中显示了连接装置18的面18a。孔37用于接收将连接箱连接到承载单元16、锁盘24和摩擦块34的螺栓，如螺栓19、20和21。图3也显示了孔18e中棘齿连接面35b的齿。图7B显示了棘齿连接面35a与内部锁轴30a连接的一侧。因为承载单元基本上无重，棘齿连接面35a与棘齿连接面35b对齐，由此使得在图7A中不能看到棘齿连接面35b。

当承载单元基本上无重时，该装置其它部分的相对位置示于图3、5A和6A中。如图3所示，螺栓19、20和21都基本上平行于内部锁轴30a。因为内部锁轴和外部锁轴对齐，螺栓19、20和21也都基本上平行于外部锁轴30b。如图5A所示，螺钉44位于孔47中心。如图6A所示，板簧52和56从锁盘24以平坦方式延伸到并压靠摩擦块34的顶部。板簧与锁盘和摩擦块34的这种方位意味着摩擦块相对于锁盘没有运动。因此，棘齿连接面35a和35b对齐并且可以啮合。因为棘齿连接面35a和35b对齐，于是可以转动手柄30以从轴12上释放楔块26和28。

图4、5B、6B和7C显示了当承载单元不是基本上无重时本发明各部件的方位。在该情况下，当板簧50和52对摩擦块34向上运动的阻力被超过时，摩擦块34向上运动，并向上压所述板簧50和52。连接装置18向上运动的结果示于图7B和7C中。图5A和5B之间的比较表明螺钉44和孔46的相对位置已经改变。在图5A中，螺钉44在孔47的中心，上孔36中螺栓的顶部与上螺钉44的顶部基本上等高，并且下孔36中螺栓的底部低于下螺钉44的底部。在图5B中，孔47已经与摩擦块34一起向上运动，导致螺钉44位于孔47的底部。结果，上孔36中螺栓的顶部不再与上螺钉44的顶部基本等高。而是上螺钉44的顶部低于上孔36中螺栓的顶部。同样，下孔36中螺栓的底部现在与下螺钉44的底部基本上等高。

锁盘24和摩擦块34之间相对运动的结果示于图6B和7C中。参考图6B，当摩擦块34向上运动时，它导致四个螺栓，包括螺栓19和20，也向上运动。可以理解，其它两个螺栓，如图4中所示螺栓21也将向上运动。因为内部锁轴与楔块28连接并且楔块28没有任何部分位于摩擦块34中，因此内部锁轴30a不会相对于锁盘24运动。因此，当摩擦块34运动时内部锁轴30a保持静止。如图5B、6B和7A所示，螺栓19和20通过孔37与连接装置18相连。如图6B所示，螺栓19和20向上的运动导致连接装置18也向上运动。因为外部锁轴30b紧密位于连接装置18内的一个小孔中，于是外部锁轴30b相对于内部锁轴30a不对齐，由此阻止棘齿连接面35a和35b啮合，并且进一步防止手柄30的旋转打开楔块26和28。内部和外部锁轴不对齐时棘齿连接面35a和35b之间的关系也示于图7C中，其中棘齿连接面35b在上面并且不与棘齿连接面35a对齐或啮合。

图8至10显示了本发明的第二个典型实施例。参考图8和9，根据本发明构成的物料搬运系统的第二个实施例包括一个由附图标记110表示的支撑件，该支撑件包括一个立式支撑导轨112。支撑件110也可以包括一个从底板115延伸的柱114。承载单元116用于接收要沿导轨112定位至期望高度的负载。承载单元116被安装用于沿导轨112运动。

图8至10中所示的物料搬运系统还包括连接到承载单元116的平衡装置，用于将承载单元和负载置于基本无重状态下。

一个锁盘124可以沿导轨112运动，该锁盘124具有一个开口125，导轨112延伸通过该开口125。一个位于锁盘124内、具有两个卡钳126和128的卡钳锁紧系统延伸穿透锁盘124中开口125的壁，并且与导轨112啮合以锁定锁盘使其不能沿轴竖直运动。这通过一个与卡钳126和128相连的可旋转手柄130实现。卡钳126具有一个螺纹孔126a。卡钳128没有螺纹。

内部锁轴130a的螺纹端130f与卡钳126上的螺纹啮合。卡钳128通过一个滚针轴承(未示出)也安装在内部轴130a上，并且绕内部锁轴自由旋转。在内部锁轴130a旋转的过程中，内部锁轴130a上的螺纹和卡钳126上的螺纹之间的相互作用驱动卡钳126运动。内部锁轴130a的顺时针旋转使卡钳126向卡钳128运动。当卡钳126和128置于紧靠导轨112时，它们将锁盘124锁到导轨112上。逆时针旋转内部锁轴130a使卡钳126运动离开卡钳128。当卡钳126距离卡钳128足够的距离时，锁盘124不再锁在导轨112上，允许锁盘沿导轨竖直运动。内部锁轴130a远离螺纹130f的一端有一个其上带有棘齿的连接面135a。

一个摩擦块134压靠并固定到锁盘124上。

手柄130的第二部分是一个外部锁轴130b。外部锁轴130b的一端有一个可以用于旋转外部锁轴130b的手柄140。手柄140的直径大于外部锁轴130b的直径。手柄140和外部锁轴130b的连接形成一个唇缘。一个压缩弹簧131位于摩擦块134的面134a和由手柄140与外部锁轴130b的连接形成的唇缘之间。外部锁轴130b的另一端具有一个其上带有棘齿的连接面135b。外部锁轴130b和连接面135b位于摩擦块134内的一个孔中。当棘齿连接面135a和135b相互啮合时，手柄130沿一个方向的旋转导致卡钳126和128与导轨112啮合，并且固定锁盘124在导轨112上的位置。反之，手柄130沿相反方向的旋转导致卡钳126和128与导轨112脱离啮合，由此允许锁盘124沿导轨运动。

当内部锁轴130a和外部锁轴130b对齐时，连接面135a和135b上的棘齿可以彼此啮合。当两个棘齿连接面啮合时，外部锁轴130b的旋转导致内部锁轴130a同样旋转，这驱动卡钳126。

如上所述，棘齿连接面135a可以位于锁盘124内并且棘齿连接面135b可以位于摩擦块134内。压缩弹簧131对手柄140施加水平力，因此也对外部锁轴130b施加水平力。该力将外部锁轴130b推离内部锁轴130a，由此趋向于将棘齿连接面135a和135b推开。因此，即使当内部锁轴130a和外部锁轴130b对齐时，因为由压缩弹簧131施加在外部锁轴130b上的外部力，棘齿连接面135a和135b也不可能啮合。当操作者克服弹簧131的压缩力将外部锁轴130b向内部锁轴130a压入时，棘齿连接面135a和135b可以啮合。

本发明的第二个典型实施例在承载单元相对于锁盘124进行预定运动时阻止棘齿连接面135a和135b啮合。该防范机构包括摩擦块134及其与锁盘124的连接关系。图8和9中所示第二实施例与图5A中所示具有相同的机构，用于检测负载与配重之间的未对齐。这些机构一般示为图8和9中的孔147。

板簧150和152通过压板166附装到摩擦块134的顶部。另外两个板簧(未示出)被类似地附装到摩擦块134的底部。当锁盘124和摩擦块134的顶部基本上等高时，在承载单116基本无重的状态下，板簧150和152从摩擦块134的顶部延伸，并且压在锁盘124的顶部上面。类似地，在承载单元基本无重的状态下，夹在摩擦块134底部的板簧(未示出)从锁盘的底部延伸，并且压靠摩擦块134的底部。摩擦块134将会保持在适当位置并且棘齿连接面的齿可以啮合，直到板簧150和152对摩擦块134向上运动的阻力被超过，或者直到夹在摩擦块134底部的板簧的阻力被超过。

当承载单元基本上无重时，内部锁轴130a与外部锁轴130b对齐，并且棘齿连接面135a和135b可以啮合。因为棘齿连接面135a和135b的啮合，因此可以转动手柄130，从导轨112上释放卡钳126和128。

当承载单元不是基本上无重并且当板簧150和152对摩擦块134向上运动的阻力被超过时，摩擦块134向上运动，向上压所述板簧150和152。当锁盘124和摩擦块134之间存在相对运动时，内部锁轴130a因为位于锁盘124中而保持静止。因为外部锁轴130b紧紧地位于摩擦块134内的一个小孔中，外部锁轴130b相对于内部锁轴130a部不对齐。两个锁轴的不对齐阻止棘齿连接面135a和135b啮合，由此阻止外部轴旋转内部轴并且阻止卡钳126的运动。

尽管已经参考特定实施例举例说明并描述了本发明，但是并不认为本发明限于所示细节。而是可以不脱离本发明在权利要求书的等价物的范围内对细节进行各种修改。

Claims (15)

1.一种安全锁，包括：

与一个支撑件啮合的锁定件；

用于致动所述锁定件的内部锁轴，所述内部锁轴在其一端具有第一连接面；

具有第二连接面的外部锁轴，当所述内部锁轴和所述外部锁轴相对于彼此位于各自的啮合位置时所述第二连接面与所述第一连接面啮合；

连接装置，其运动以阻止所述第一连接面与所述第二连接面啮合。

2.根据权利要求1所述的安全锁，其特征在于，所述锁定件为楔块或卡钳。

3.根据权利要求1所述的安全锁，还包括一个所述锁定件位于其中的锁盘，其中所述锁定件的致动阻止所述锁盘沿所述支撑件运动。

4.根据权利要求3所述的安全锁，还包括被固定到所述锁盘上并可向其运动的连接箱，所述内部锁轴由所述锁盘保持，所述外部锁轴由所述连接箱保持。

5.根据权利要求3所述的安全锁，其特征在于，一个平衡负载被连接到所述锁盘。

6.根据权利要求4所述的安全锁，其特征在于，利用柔性件将所述连接箱固定到所述锁盘上。

7.根据权利要求5所述的安全锁，其特征在于，所述连接箱通过一个被刚性连接到所述连接箱的摩擦块固定到所述锁盘，所述负载位于所述摩擦块和所述连接箱之间。

8.根据权利要求1所述的安全锁，还包括一个与所述外部锁轴相连的弹簧加载手柄，所述弹簧将所述第一连接面和所述第二连接面分开。

9.根据权利要求4所述的安全锁，其特征在于，所述外部锁轴相对于所述连接箱保持线性静止。

10.根据权利要求5所述的安全锁，其特征在于，所述负载为测试头。

11.一种锁定负载的方法，所述方法包括如下步骤：

当一内部锁轴和一外部锁轴各自的第一和第二连接面位于彼此啮合的位置时，操作所述外部锁轴并因此导致所述内部锁轴使一个锁定件与一个支撑件啮合；以及

当所述内部锁轴和所述外部锁轴所述各自的第一和第二连接面位于脱离彼此啮合的位置时，操作所述外部锁轴而不导致所述内部锁轴使所述锁定件与所述支撑件脱离啮合。

12.根据权利要求11所述锁定负载的方法，其特征在于，所述锁定件是与所述支撑件啮合的楔块或卡钳。

13.根据权利要求11所述锁定负载的方法，其特征在于，所述锁定件位于一锁盘中，一连接箱被固定到所述锁盘并可向其运动，所述内部锁轴由所述锁盘保持，所述外部锁轴由所述连接箱保持，当所述连接箱相对于所述锁盘运动时，所述内部锁轴和所述外部锁轴彼此脱离啮合。

14.根据权利要求13所述锁定负载的方法，其特征在于，当与所述连接箱相连的负载的平衡重改变时，所述连接箱相对于所述锁盘运动。

15.根据权利要求11所述锁定负载的方法，其特征在于，利用弹簧将所述第一连接面和第二连接面分开。

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