DE602004005676T2

DE602004005676T2 - Sicherheitsmechanismus für materialhandhabungssystem

Info

Publication number: DE602004005676T2
Application number: DE602004005676T
Authority: DE
Inventors: Robert E. Medford MATTHIESSEN; Christopher L. Tabernacle WEST
Original assignee: InTest Corp
Current assignee: InTest Corp
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: ATE358549T1; JP2006523299A; US20060207300A1; DE602004005676D1; US7845607B2; EP1597016A1; KR20050102648A; CN1750903A; EP1597016B1; WO2004073920A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf das Abstützen einer Last und insbesondere auf einen Sicherheitsmechanismus, der mit einer Last verwendet wird. Insbesondere wird ein Sicherheitsmechanismus offenbart, der eine plötzliche Bewegung eines ausbalancierten Hauptarms verhindert, wenn sich der Hauptarm nicht mehr in einem ausbalancierten Zustand befindet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei der Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs) und anderen elektronischen Vorrichtungen wird das Testen mit einer automatischen Testanlage (ATE) in einer oder mehreren Stufen des gesamten Prozesses durchgeführt. Eine spezielle Handhabungsvorrichtung wird verwendet, um die getestete Vorrichtung ("DUT") in die Position zum Testen zu bringen. In einigen Fällen kann die spezielle Handhabungsvorrichtung die DUT auch auf eine geeignete Temperatur bringen oder sie auf der geeigneten Temperatur halten, damit sie getestet wird. Die spezielle Handhabungsvorrichtung ist von verschiedenen Typen, einschließlich "Prüfsonden" zum Testen von unverkappten Vorrichtungen auf einem Wafer und "Vorrichtungshandhabungseinrichtungen" zum Testen von verkappten Teilen; hierin wird "Peripheriegerät" oder "Peripheriegeräte" verwendet, um auf alle Arten solcher Vorrichtungen Bezug zu nehmen. Das elektronische Testen selbst wird durch ein großes und teures ATE-System geschaffen. Die DUT erfordert Präzisionssignale mit hoher Geschwindigkeit zum wirksamen Testen; folglich befindet sich die "Testelektronik" innerhalb der ATE, die zum Testen der DUT verwendet wird, typischerweise in einem Testkopf, der so nahe wie möglich an der DUT angeordnet werden muss. Der Testkopf ist äußerst schwer; die Größe und das Gewicht von Testköpfen sind über die Jahre von einigen hundert Pfund auf nicht weniger als drei- bis viertausend Pfund angewachsen.
Um einen Testkopf zu verwenden, um integrierte Schaltungen zu testen, wird der Testkopf typischerweise mit einem Peripheriegerät "gekoppelt". Wenn er gekoppelt ist, muss der Testkopf so nahe wie möglich an der Teststelle des Peripheriegeräts liegen, um die Signalverschlechterung zu minimieren. Ein Testkopf-Positionierungssystem kann verwendet werden, um den Testkopf in Bezug auf das Peripheriegerät zu positionieren, und kann dazu ausgelegt sein, ein flexibles Kop peln und Abkoppeln eines Testkopfs mit mehreren Peripheriegeräten zu erleichtern. Ein Testkopf-Positionierungssystem kann auch als Testkopf-Positionierungseinrichtung oder als Testkopf-Manipulator bezeichnet werden. Testkopf-Positionierungssysteme wurden in zahlreichen Patenten beschrieben.
Beim gewöhnlichen Betrieb eines Testkopf-Positionierungssystems bringt ein ausbalancierter Arm den Testkopf in eine gewünschte Position und hält ihn dort. Sobald sich der Testkopf in der gewünschten Position befindet, kann der Arm an der Stelle verriegelt werden. Wenn bei solchen Systemen die Gleichgewichtsbedingung verloren geht, während der Arm an der Stelle verriegelt ist, und diese Tatsache der Bedienperson des Positionierungssystems unbekannt ist, bewegen sich beim Lösen des Verriegelungsmechanismus bewegliche Teile des Positionierungssystems in einer schnellen und unkontrollierten Weise.
Das Risiko eines Ungleichgewichts entsteht normalerweise beim Installieren, Entfernen oder Wechseln von Testköpfen. Wenn das Positionierungssystem verriegelt ist und dann der Testkopf vom Arm entfernt wird, aber vergessen würde, die Ausbalancierungsquelle (z. B. Gewichte) zu entfernen, bevor der Hauptarm entriegelt wird, würde der Hauptarm nach oben fliegen. Wenn hingegen das Positionierungssystem verriegelt ist und die Gewichte entfernt werden, ohne den Testkopf zu entfernen, bevor die Verriegelung gelöst wird, fällt der Testkopf herab.
Wenn zu viele Gewichte vor der Entriegelung des Arms hinzugefügt oder entfernt werden, dann besteht ein Ungleichgewicht, das verursachen kann, dass der Testkopf nach oben oder nach unten fliegt, nachdem die Verriegelung gelöst ist.
Obwohl ein Bruch des Kabels, das den Arm mit dem ausbalancierten System koppelt, unwahrscheinlich ist, ist schließlich ein solcher Bruch nicht unmöglich.
Das US-Patent Nr. 4 715 574 schafft ein Sicherheitsverriegelungssystem für ein Materialhandhabungssystem wie z. B. ein Testkopf-Positionierungssystem. Dieses Sicherheitsverriegelungssystem arbeitet in einer Weise, so dass, wenn eine Gleichgewichtsbedingung verloren geht, während das System verriegelt ist, das System nicht entriegelt werden kann. Insbesondere besitzt dieses System eine Sicherheitsverriegelung, die sich mit dem Hauptarm bewegt. Ein Griff wird zur Verriegelung des Hauptarms an der Stelle verwendet. Die Sicherheitsverriegelung verhindert die Drehung des Griffs bei einer vorgewählten Bewegung des Arms, die durch einen Verlust der Gleichgewichtsbedingung verursacht wird. Wenn der Griff nicht gedreht werden kann, dann kann die Verriegelung nicht gelöst werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Sicherheitsverriegelung umfasst ein Verriegelungselement, das mit einem Träger in Eingriff steht. Ein Griff besitzt eine innere Verriegelungswelle, die das Verriegelungselement betätigt, wobei die innere Verriegelungswelle eine erste Kopplungsfläche an einem Ende davon aufweist. Eine äußere Verriegelungswelle besitzt eine zweite Kopplungsfläche, die mit der ersten Kopplungsfläche in Eingriff gelangt, wenn die innere Verriegelungswelle und die äußere Verriegelungswelle in jeweiligen Eingriffspositionen relativ zueinander liegen. Eine Kopplungsstruktur bewegt sich, um den Eingriff der ersten Kopplungsfläche mit der zweiten Kopplungsfläche zu verhindern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Schnittdraufsicht auf eine erste beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Gleichgewichtszustandes eines Verriegelungskranzes, eines Reibungsblocks und eines Kopplungskastens, wenn die positionierte Einheit in einem im Wesentlichen gewichtslosen Zustand durch die Gegengewichte gehalten wird.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Ungleichgewichtszustandes des Verriegelungsblocks, des Plattenblocks und des Kopplungskastens, wenn sich die positionierte Einheit in einem Ungleichgewichtszustand befindet.
5A ist ein vertikaler Schnitt entlang der Linie 5A-5A von 3.
5B ist ein vertikaler Schnitt entlang der Linie 5B-5B von 4.
6A ist ein vertikaler Schnitt entlang der Linie 6A-6A von 3.
6B ist ein vertikaler Schnitt entlang der Linie 6B-6B von 4.
7A ist eine Seitenansicht des Kopplungskastens.
7B ist ein vertikaler Schnitt entlang der Linie 7B-7B von 3.
7C ist ein vertikaler Schnitt entlang der Linie 7C-7C von 4.
8 ist eine erste perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, die die Lasttrageinheit zeigt.
9 ist eine zweite perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ohne die Lasttrageinheit.
10 ist eine Schnittdraufsicht auf 8.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit erneutem Bezug auf die Sicherheitsverriegelung, die im US-Patent Nr. 4 715 574 offenbart ist, verhinderte bei einer vorgewählten Bewegung des Arms, die durch einen Ausbalancierungsverlust am Arm verursacht wird, die Sicherheitsverriegelung die Drehung des Griffs, der die Verriegelung löste. Es war den Erfindern jedoch bekannt, dass bestimmte Benutzer der Sicherheitsverriegelung ihren Zweck vergessen haben. Wenn diese Benutzer den Griff nicht mit der Hand drehen könnten, würden sie folglich den Griff drücken, was folglich die inneren Zähne bricht, die verhindern würden, dass die Verriegelung gelöst wird.
Folglich bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein neues und verbessertes Materialhandhabungssystem. Ferner wird ein Sicherheitsmechanismus für ein Materialhandhabungssystem für eine Last wie z. B. einen Testkopf (oder eine andere elektronische Testvorrichtung) offenbart. Wenn ein Gleichgewichtszustand verloren geht, während das System verriegelt ist, kann das System folglich nicht entriegelt werden und die Last kann nicht bewegt werden.
Mit Bezug auf 1 und 2 umfasst eine erste Ausführungsform eines Materialhandhabungssystem, das gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, einen Träger, der im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 identifiziert ist und der eine vertikale Stützwelle 12 umfasst. Der Träger 10 kann auch eine Säule 14 in Form eines H-förmigen Balkens (nicht dargestellt) umfassen, die sich von einer Basisplatte (nicht dargestellt) nach oben erstreckt. Zusätzliche Details über den Träger 10, den H-förmigen Balken und die Basisplatte können durch Bezugnahme auf das US-Patent Nr. 4 527 942 und US-Patent Nr. 4 715 574 erhalten werden. Die Lasttrageinheit 16 ist dazu ausgelegt, eine Last aufzunehmen, die in einer gewünschten Höhe entlang der Welle 12 angeordnet werden soll. Die Lasttrageinheit 16 umfasst einen I-Balken (nicht dargestellt), der zur Bewegung entlang der Welle 12 mittels eines Paars von Lagerblöcken (nicht dargestellt) montiert ist. Zusätzliche Details über die Lasttrageinheit 16 und die Weise, in der die Lasttrageinheit eine Last zum Positionieren entlang der Welle 12 aufnimmt, können durch Bezugnahme auf das US-Patent Nr. 4 527 942 und US-Patent Nr. 4 715 574 erhalten werden.
Das in den 1 und 2 dargestellte Materialhandhabungssystem umfasst ferner Ausbalancierungsmittel, die mit der Lasttrageinheit 16 gekoppelt sind, um die Lasttrageinheit und die Last in einen im Wesentlichen gewichtslosen Zustand zu bringen. Nur ein Kabel 21 der Ausbalancierungsmittel ist in 1 gezeigt.
Ein Verriegelungskranz 24 mit einer Bohrung 25, durch die sich die Welle 12 erstreckt, ist entlang der Welle 12 beweglich. Ein Verriegelungselementsystem innerhalb des Verriegelungskranzes 24 mit zwei Verriegelungselementen (z. B. Keilen) 26 und 28 steht durch die Wand der Bohrung 25 im Verriegelungskranz 24 vor und steht mit der Welle 12 in Eingriff, um den Verriegelungskranz 24 gegen eine vertikale Bewegung entlang der Welle 12 zu verriegeln. Dies wird durch einen drehbaren Griff 30 durchgeführt, der mit Keilen 26 und 28 gekoppelt ist. Der Keil 26 besitzt eine Gewindebohrung 26a. Der Keil 29 besitzt eine Bohrung 28a, die nicht mit Gewinde versehen ist. Die Keile 26 und 28 besitzen abgewinkelte Flächen 26b bzw. 28b, von denen jede zur Bohrung 25 und zur Welle 12 tangential sein kann.
Der Verriegelungskranz 24 besitzt eine Bohrung 24a, die die Keile 26 und 28 und die innere Verriegelungswelle 30a des Griffs 30 aufnimmt. Ein Gewindeende 30f der inneren Verriegelungswelle 30a steht mit der Gewindebohrung 26a im Keil 26 in Eingriff. Der Keil 28 ist an der inneren Verriegelungswelle 30a mittels eines Nadellagers 32 montiert und dreht sich frei um die innere Verriegelungswelle. Die Wechselwirkung zwischen den Gewinden an der inneren Verriegelungswelle 30a und der Gewindebohrung während der Drehung der inneren Verriegelungswelle 30a betätigt die Bewegung des Keils 26. Eine Drehung der inneren Verriegelungswelle 30a im Uhrzeigersinn bewegt den Keil 26 in Richtung des Keils 28. Wenn die Keile 26 und 28 eng zusammen gehalten werden, verriegeln sie den Verriegelungskranz 24 an der Welle 12. Die Drehung der inneren Verriegelungswelle 30a gegen den Uhrzeigersinn bewegt den Keil 26 vom Keil 28 weg. Wenn sich der Keil 26 in einem ausreichenden Abstand vom Keil 28 befindet, ist der Verriegelungskranz 24 nicht mehr an der Welle 12 verriegelt, was ermöglicht, dass sich der Verriegelungskranz vertikal entlang der Welle bewegt. Das von den Gewinden 30f entfernte Ende der inneren Verriegelungswelle 30a besitzt eine Kopplungsfläche 35a mit Klauenzähnen daran.
Ein zweiter Teil des Griffs 30 ist eine äußere Verriegelungswelle 30b. Ein Ende 30c der äußeren Verriegelungswelle 30b besitzt einen Griff 40, der verwendet werden kann, um die äußere Verriegelungswelle 30b zu drehen. Das andere Ende der äußeren Verriegelungswelle 30b besitzt eine Kopplungsfläche 35b mit Klauenzähnen daran. Wenn Klauenzahnkopplungen 35a und 35b miteinander in Eingriff stehen, verursacht die Drehung des Griffs 30 in einer Richtung, dass die Keile 26 und 28 mit der Welle 12 in Eingriff kommen und die Position des Verriegelungskranzes 24 an der Welle 12 fixieren. Ansonsten verursacht die Drehung des Griffs 30 in einer entgegengesetzten Richtung, dass die Keile 26 und 28 von der Welle 12 gelöst werden, wodurch ermöglicht wird, dass der Verriegelungskranz 24 entlang der Welle bewegt wird.
Wenn die innere Verriegelungswelle 30a und die äußere Verriegelungswelle 30b ausgerichtet sind, können die Klauenzähne an den Kopplungsflächen 35a und 35b miteinander in Eingriff gebracht werden. Wenn die zwei Klauenzahnkopplungen in Eingriff stehen, verursacht die Drehung der äußeren Verriegelungswelle 30b, dass sich die innere Verriegelungswelle 30a ebenso dreht, was den Keil 26 betätigt.
Eine Kopplungsstruktur 18 ist mit der Lasttrageinheit 16 und mit dem Reibungsblock 34 mittels vier Bolzen verbunden, die sich von der Kopplungsstruktur in den Reibungsblock 34 erstrecken. Einige der Bolzen sind in 1–4 gezeigt. Die Kopplungsstruktur 18 besitzt eine erste Fläche 18a und eine zweite Fläche 18b.
Eine längliche Bohrung 18c befindet sich innerhalb der Fläche 18a. Es sind zwei konzentrische Bohrungen 18d und 18e in der Fläche 18b vorhanden. Der Durchmesser der Bohrung 18d ist kleiner als der Durchmesser der Bohrung 18e. Die Tiefe der Bohrung 18e innerhalb der Kopplungsstruktur 18 ist geringer als die Tiefe der Bohrung 18d. Die Bohrung 18d erstreckt sich von der Innenseite der Bohrung 18e, bis sie auf die Bohrung 18c trifft.
Die Klauenzahnkopplungen 35a und 35b können sich innerhalb der Bohrung 18c der Kopplungsstruktur 18 befinden. Die Bohrung 18c ist groß genug, um die Klauenzahnkopplungen 35a und 35b zu halten. Die Bohrung 18d ist groß genug, um den Eintritt und die Drehung der äußeren Verriegelungswelle 30b zu ermöglichen.
Die äußere Verriegelungswelle 30b ist ein einziges Stück, das zu zwei separaten Abschnitten 30c und 30d maschinell bearbeitet ist, wobei der Durchmesser des Abschnitts 30d geringer ist als der Durchmesser des Abschnitts 30c. Die Verbindung der Abschnitte 30c und 30d bildet eine Lippe. Eine Druckfeder 31 befindet sich zwischen der ringförmigen Wand der Bohrung 18e innerhalb der Kopplungsstruktur 18 und der Lippe, die durch die Verbindung der Abschnitte 30c und 30d gebildet ist. Die Druckfeder 31 bringt eine horizontale Kraft gegen den äußeren Griffabschnitt 30b auf, um ihn von der Fläche 18b wegzudrücken, wodurch gewöhnlich die Klauenzahnkopplungen 35a und 35b auseinander gedrückt werden. Selbst wenn die innere Verriegelungswelle 30a und die äußere Verriegelungswelle 30b ausgerichtet sind, können daher die Klauenzahnkopplungen 35a und 35b auf Grund der Auswärtskraft, die durch die Druckfeder 31 an der äußeren Verriegelungswelle 30b ausgeübt wird, nicht miteinander in Eingriff stehen. Die Klauenzahnkopplungen 35a und 35b können miteinander in Eingriff stehen, wenn eine Bedienperson die äußere Verriegelungswelle 30b in Richtung der inneren Verriegelungswelle 30a gegen die Druckkraft der Feder 31 drückt.
Im normalen Betrieb sind die Lasttrageinheit 16 und die Last (nicht dargestellt), die von der Lasttrageinheit getragen wird, ausbalanciert, um eine leichte Bewegung entlang der Welle 12 zu ermöglichen, um die Last in einer gewünschten Höhe zu positionieren. Als nächstes wird der Verriegelungskranz 24 an der Stelle entlang der Welle 12 verriegelt, indem der Griff 30 im Uhrzeigersinn gedreht wird, um zu bewirken, dass die Keile 26 und 28 mit der Welle in Eingriff kommen. Wenn die Lasttrageinheit 16 und ihre Last umpositioniert werden sollen, wird der Griff 30 gegen den Uhrzeigersinn gedreht, um die Keile 26 und 28 von der Welle 12 zu lösen.
Wenn das ausgeglichene System ins Ungleichgewicht kommt, während der Verriegelungskranz 24 an der Welle 12 verriegelt ist, und diese Tatsache der Person, die den Verriegelungskranz von der Welle entriegelt, unbekannt ist, existiert eine unerwünschte Bedingung. Ein Verlust der Gegengewichte verursacht, dass sich die Lasttrageinheit 16 und ihre Last plötzlich nach unten bewegen, während die Entfernung der Last verursacht, dass sich die Einheit 16 plötzlich nach oben bewegt.
Folglich umfasst die vorliegende Erfindung einen Verhinderungsmechanismus, der verhindert, dass die Klauenzahnkopplungen 35a und 35b bei einer vorgewählten Bewegung der Lasttrageinheit relativ zum Verriegelungskranz 24 in Eingriff kommen. Der Verhinderungsmechanismus umfasst einen Reibungsblock 34 und seine Beziehung zur Kopplungsstruktur 18 und zur äußeren Verriegelungswelle 30b. Der Reibungsblock 34 drückt gegen und ist am I-Balken und am Verriegelungskranz 24 befestigt. Wie in 5A gezeigt, besitzt der Reibungsblock 34 eine Bohrung 38, durch die sich die innere Verriegelungswelle 30a erstrecken kann. Eine Reihe von Löchern 36 ermöglichen, dass Bolzen wie z. B. Bolzen 19, 20 und 21 den Reibungsblock 34 mit der Kopplungsstruktur 18 verbinden.
Die Kopplung des Reibungsblocks 34 mit dem Verriegelungskranz 24 und der äußeren Verriegelungswelle 30b reagiert auf die Beziehung zwischen dem Gewicht und dem Gegengewicht, um entweder eine Ausrichtung oder eine Nicht-Ausrichtung der inneren Verriegelungswelle 30a und der äußeren Verriegelungswelle 30b zu bewirken. Die zwei Wellen sind ausgerichtet, wenn die Last im Wesentlichen gewichtslos ist. Wenn die Last zu viel ihrer gewichtslosen Eigenschaft verliert, verursacht die vorgewählte Menge an relativer Bewegung zwischen der Last und dem Gegengewicht, dass die innere Verriegelungswelle und die äußere Verriegelungswelle fehlausgerichtet werden, wodurch verhindert wird, dass die äußere Welle die innere Verriegelungswelle 30a dreht, und die Bewegung des Keils 26 verhindert wird.
Mit Bezug auf 5A wird die Bestimmung einer solchen relative Bewegung teilweise durch mehrere Sechskantschrauben 44 durchgeführt, bei denen die Unterseiten ihrer Köpfe gegen die Unterseiten einer entsprechenden Anzahl von länglichen Senkbohrungen 46, die in dieser Fläche des Reibungsblocks 34 vorgesehen sind, durch Gleiten passen. Die Schrauben 44 erstrecken sich durch Bohrungen 47 im Reibungsblock 34 in den Verriegelungskranz 24. Die entgegengesetzte Fläche des Reibungsblocks 34 liegt am Verriegelungskranz 24 an.
Die Bohrungen 47 sind länglich und relativ zu den Durchmessern der Schrauben 44 bemessen, um eine vorgewählte vertikale Bewegung der Lasttrageinheit 16 relativ zum Verriegelungskranz 24 zu ermöglichen, während der Verriegelungskranz an der Welle 12 verriegelt ist. Der Zwischenraum, damit sich die Schrauben 44 vertikal innerhalb der Bohrungen 47 bewegen, ist in 5A gezeigt. Der Reibungsblock 34 kann relativ zum Verriegelungskranz 24 für eine vertikale Bewegung der Lasttrageinheit 16 gleiten, während der Verriegelungskranz an der Welle 12 verriegelt ist.
Die 3, 4, 5A, 6A und 6B zeigen, wie die Vorrichtung verwendet werden kann, um eine relative Bewegung zwischen der Lasttrageinheit 16 und dem Verriegelungskranz 24 zu erfassen, wenn ein Ungleichgewicht von dem im Wesentlichen gewichtslosen Zustand besteht. Vier Blattfedern sind alle am Verriegelungskranz befestigt. Die Blattfedern 50 und 52 sind an der Oberseite des Verriegelungskranzes 24 über eine Platte 66 und Befestigungsvorrichtungen 60 und 62 befestigt. Die Blattfedern 54 und 56 sind ebenso an der Unterseite des Verriegelungskranzes befestigt. Wenn die Oberseiten des Verriegelungskranzes 24 und des Reibungsblocks 34 auf im Wesentlichen derselben Höhe liegen, erstrecken sich die Blattfedern 50 und 52, wie in 3 gezeigt, von der Oberseite des Verriegelungskranzes und liegen an der Oberseite des Reibungsblocks 34 während dem im Wesentlichen gewichtslosen Zustand der Lasttrageinheit 16 an. Ebenso erstrecken sich die Blattfedern 54 und 56 von der Unterseite des Verriegelungskranzes und liegen an der Unterseite des Reibungsblocks 34 während des im Wesentlichen gewichtslosen Zustandes der Lasttrageinheit an. Bis der Widerstand der Blattfedern 50 und 52 gegen die Aufwärtsbewegung des Reibungsblocks 34 überschritten ist oder bis der Widerstand der Blattfedern 54 und 56 gegen die Abwärtsbewegung des Reibungsblocks 34 überschritten ist, bleibt der Reibungsblock 34 an der Stelle und die Zähne der Klauenzahnkopplungen können in Eingriff gebracht werden.
Mit Bezug auf 7A ist die Fläche 18a der Kopplungsstruktur 18 gezeigt. Löcher 37 sind dazu ausgelegt, Bolzen wie z. B. Bolzen 19, 20 und 21 aufzunehmen, die den Kopplungskasten mit der Lasttrageinheit 16, dem Verriegelungskranz 24 und dem Reibungsblock 34 verbinden. 3 zeigt auch die Zähne der Klauenzahnkopplung 35b innerhalb der Bohrung 18e. 7B zeigt die Seite der Klauenzahnkopplung 35a, die mit der inneren Verriegelungswelle 30a gekoppelt ist. Da die Lasttrageinheit im Wesentlichen gewichtslos ist, ist die Klauenzahnkopplung 35a auf die Klauenzahnkopplung 35b ausgerichtet, wodurch verhindert ist, dass die Klauenzahnkopplung 35b in 7A zu sehen ist.
Wenn die Lasttrageinheit im Wesentlichen gewichtslos ist, sind die relativen Positionen anderer Teile der Vorrichtung in 3, 5A und 6A gezeigt. Wie in 3 gezeigt, sind die Bolzen 19, 20 und 21 alle im Wesentlichen parallel zur inneren Verriegelungswelle 30a. Da die innere und die äußere Verriegelungswelle ausgerichtet sind, sind die Bolzen 19, 20 und 21 auch alle im Wesentlichen parallel zur äußeren Verriegelungswelle 30b. Wie in 5A gezeigt, sind die Schrauben 44 innerhalb der Bohrungen 47 zentriert. Wie in 6A gezeigt, erstrecken sich die Blattfedern 52 und 56 in einer flachen Weise vom Verriegelungskranz 24 zum und gegen die Oberseite des Reibungsblocks 34. Diese Orientierung der Blattfedern zum Verriegelungskranz und zum Reibungsblock 34 bedeutet, dass der Reibungsblock sich nicht relativ zum Verriegelungskranz bewegt hat. Folglich sind die Klauenzahnkopplungen 35a und 35b ausgerichtet und können in Eingriff gebracht werden. Auf Grund der Ausrichtung der Klauenzahnkopplungen 35a und 35b kann der Griff 30 gedreht werden, um die Keile 26 und 28 von der Welle 12 zu lösen.
Die 4, 5B, 6B und 7C zeigen die Orientierung der Elemente der Erfindung, wenn die Lasttrageinheit nicht im Wesentlichen gewichtslos ist. Wenn der Widerstand der Blattfedern 50 und 52 gegen die Aufwärtsbewegung des Reibungsblocks 34 überschritten wird, bewegt sich der Reibungsblock 34 unter diesem Umstand nach oben, wobei die Blattfedern 50 und 52 nach oben gedrückt werden. Der Effekt der Aufwärtsbewegung der Kopplungsstruktur 18 ist in 7B und 7C gezeigt. Ein Vergleich zwischen 5A und 5B zeigt, dass die relativen Positionen der Schrauben 44 und Bohrungen 46 sich geändert haben. In 5A befinden sich die Schrauben 44 in der Mitte der Bohrungen 47, die Oberseiten der Bolzen in den oberen Löchern 36 sind im Wesentlichen auf einer Ebene mit den Oberseiten der oberen Schrauben 44 und die Unterseiten der Bolzen in den unteren Löchern 36 liegen unter den Unterseiten der unteren Schrauben 44. In 5B haben sich die Bohrungen 47 zusammen mit dem Reibungsblock 34 nach oben bewegt, was dazu führt, dass die Schrauben 44 an der Unterseite der Bohrungen 47 liegen. Folglich sind die Oberseiten der Bolzen in den oberen Löchern 36 nicht mehr im Wesentlichen auf einer Höhe mit den Oberseiten der oberen Schrauben 44. Statt dessen liegen die Oberseiten der oberen Schrauben 44 unter den Oberseiten der Bolzen in den oberen Löchern 36. Ebenso sind die Unterseiten der Bolzen in den unteren Löchern 36 nun im Wesentlichen auf einer Höhe mit den Unterseiten der unteren Schrauben 44.
Der Effekt der relativen Bewegung zwischen dem Verriegelungskranz 24 und dem Reibungsblock 34 ist in 6B und 7C gezeigt. Wenn sich der Reibungsblock 34 nach oben bewegt, verursacht dies mit Bezug auf 6B, dass sich die vier Bolzen, einschließlich der Bolzen 19 und 20, auch nach oben bewegen. Es ist selbstverständlich, dass die anderen zwei Bolzen, wie z. B. der Bolzen 21, der in 4 gezeigt ist, auch nach oben bewegt wird. Die innere Verriegelungswelle 30a bewegt sich nicht relativ zum Verriegelungskranz 24, da die innere Verriegelungswelle 30a mit dem Keil 28 gekoppelt ist und kein Teil des Keils 28 innerhalb des Reibungsblocks 34 liegt. Daher bleibt die innere Verriegelungswelle 30a stationär, wenn sich der Reibungsblock 34 bewegt. Wie in 5B, 6B und 7A gezeigt, sind die Bolzen 19 und 20 mit der Kopplungsstruktur 18 über Löcher 37 gekoppelt. Wie in 6B gezeigt, verursacht die Aufwärtsbewegung der Bolzen 19 und 20, dass die Kopplungsstruktur 18 auch nach oben bewegt wird. Da die äußere Verriegelungswelle 30b eng innerhalb einer kleinen Bohrung in der Kopplungsstruktur 18 liegt, ist die äußere Verriegelungswelle 30b relativ zur inneren Verriegelungswelle 30a fehlausgerichtet, wodurch der Eingriff der Klauenzahnkopplungen 35a und 35b verhindert wird und ferner verhindert wird, dass die Drehung des Griffs 10 die Keile 26 und 28 öffnet. Die Beziehung zwischen den Klauenzahnkopplungen 35a und 35b während der Fehlausrichtung der inneren und der äußeren Verriegelungswelle ist auch in 7C gezeigt, wobei die Klauenzahnkopplung 35b oberhalb der Klauenzahnkopplung 35a liegt und nicht auf diese ausgerichtet ist oder mit dieser in Eingriff steht.
8–10 zeigen eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Erfindung. Mit Bezug auf 8 und 9 umfasst eine zweite Ausführungsform eines Materialhandhabungssystems, das gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist, einen Träger, der im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 110 identifiziert ist und der eine vertikale Stützschiene 112 umfasst. Der Träger 110 kann auch eine Säule 114 umfassen, die sich von einer Basisplatte 115 erstreckt. Die Lasttrageinheit 116 ist dazu ausgelegt, eine Last aufzunehmen, die in einer gewünschten Höhe entlang der Schiene 112 angeordnet werden soll. Die Lasttrageinheit 116 ist für eine Bewegung entlang der Schiene 112 montiert.
Das in 8–10 dargestellte Materialhandhabungssystem umfasst ferner Ausbalancierungsmittel, die mit der Lasttrageinheit 116 gekoppelt sind, um die Lasttrageinheit und die Last in einen im Wesentlichen gewichtslosen Zustand zu bringen.
Ein Verriegelungskranz 124 mit einer Öffnung 125, durch die sich die Schiene 112 erstreckt, ist entlang der Schiene 112 beweglich. Ein Bremssattel-Verriegelungssystem innerhalb des Verriegelungskranzes 124 mit zwei Bremssätteln 126 und 128 steht durch die Wand der Öffnung 125 im Verriegelungskranz 124 vor und steht mit der Schiene 112 in Eingriff, um den Verriegelungskranz gegen eine vertikale Bewegung entlang der Welle zu verriegeln. Dies wird durch einen drehbaren Griff 130 durchgeführt, der mit den Bremssätteln 126 und 128 gekoppelt ist. Der Bremssattel 126 besitzt ein Gewindeloch 126a. Der Bremssattel 128 ist nicht mit Gewinde versehen.
Ein Gewindeende 130f der inneren Verriegelungswelle 130a steht mit den Gewinden am Bremssattel 126 in Eingriff. Der Bremssattel 128 ist auch an der inneren Welle 130a mittels eines Nadellagers (nicht dargestellt) montiert und dreht sich frei um die innere Verriegelungswelle. Die Wechselwirkung zwischen den Gewinden an der inneren Verriegelungswelle 130a und den Gewinden am Bremssattel 126 während der Drehung der inneren Verriegelungswelle 130a betätigt die Bewegung des Bremssattels 126. Die Drehung der inneren Verriegelungswelle 130a im Uhrzeigersinn bewegt den Bremssattel 126 in Richtung des Bremssattels 128. Wenn die Bremssättel 126 und 128 eng an der Schiene 126 angeordnet sind, verriegeln sie den Verriegelungskranz 124 an der Schiene 112. Die Drehung der inneren Verriegelungswelle 130a gegen den Uhrzeigersinn bewegt den Bremssattel 126 vom Bremssattel 128 weg. Wenn sich der Bremssattel 126 in einem ausreichenden Abstand vom Bremssattel 128 befindet, ist der Verriegelungskranz 124 nicht mehr an der Schiene 112 verriegelt, was ermöglicht, dass sich der Verriegelungskranz vertikal entlang der Schiene bewegt. Das von den Gewinden 130f entfernte Ende der inneren Verriegelungswelle 130a besitzt eine Kopplungsfläche 135a mit Klauenzähnen daran.
Ein Reibungsblock 134 drückt gegen und ist am Verriegelungskranz 124 befestigt.
Ein zweiter Teil des Griffs 130 ist eine äußere Verriegelungswelle 130b. Ein Ende der äußeren Verriegelungswelle 130b besitzt einen Griff 140, der verwendet werden kann, um die äußere Verriegelungswelle 130b zu drehen. Der Durchmesser des Griffs 140 ist größer als der Durchmesser der äußeren Verriegelungswelle 130b. Die Verbindung des Griffs 140 und der äußeren Verriegelungswelle 130b bildet eine Lippe. Eine Druckfeder 131 befindet sich zwischen der Fläche 134a des Reibungsblocks 134 und der durch die Verbindung des Griffs 140 und der äußeren Verriegelungswelle 130b gebildeten Lippe. Das andere Ende der äußeren Verriegelungswelle 130b besitzt eine Kopplungsfläche 135b mit Klauenzähnen daran. Die äußere Verriegelungswelle 130b und die Kopplungsfläche 135b befinden sich innerhalb einer Bohrung im Reibungsblock 134. Wenn die Klauenzahnkopplungen 135a und 135b miteinander in Eingriff stehen, verursacht die Drehung des Griffs 130 in einer Richtung, dass die Bremssättel 126 und 128 mit der Schiene 112 in Eingriff kommen und die Position des Verriegelungskranzes 124 an der Schiene 112 fixieren. Ansonsten verursacht die Drehung des Griffs 130 in einer entgegengesetzten Richtung, dass die Bremssättel 126 und 128 von der Schiene 112 gelöst werden, wodurch ermöglicht wird, dass der Verriegelungskranz 124 entlang der Schiene bewegt wird.
Wen die innere Verriegelungswelle 130a und die äußere Verriegelungswelle 130b ausgerichtet sind, können die Klauenzähne an den Kopplungsflächen 135a und 135b miteinander in Eingriff gebracht werden. Wenn die zwei Klauenzahnkopplungen in Eingriff stehen, verursacht die Drehung der äußeren Verriegelungswelle 130b, dass sich die innere Verriegelungswelle 130a ebenso dreht, was den Bremssattel 126 betätigt.
Wie vorstehend beschrieben, kann sich die Klauenzahnkopplung 135a innerhalb des Verriegelungskranzes 124 befinden und die Klauenzahnkopplung 135b kann sich innerhalb des Reibungsblocks 124 befinden. Die Druckfeder 131 bringt eine horizontale Kraft gegen den Griff 140 und folglich gegen die äußere Verriegelungswelle 130b auf. Diese Kraft schiebt die äußere Verriegelungswelle 130b von der inneren Verriegelungswelle 130a weg, wodurch gewöhnlich die Klauenzahnkopplungen 135a und 135b auseinander geschoben werden. Selbst wenn die innere Verriegelungswelle 130a und die äußere Verriegelungswelle 130b ausgerichtet sind, können daher die Klauenzahnkopplungen 135a und 135b auf Grund der Auswärtskraft, die durch die Druckfeder 131 an der äußeren Verriegelungswelle 130b ausgeübt wird, nicht in Eingriff gebracht werden. Die Klauenzahn kopplungen 135a und 135b können in Eingriff gebracht werden, wenn eine Bedienperson die äußere Verriegelungswelle 130b in Richtung der inneren Verriegelungswelle 130a gegen die Druckkraft der Feder 131 drückt.
Die zweite beispielhafte Ausführungsform der Erfindung verhindert, dass die Klauenzahnkopplungen 135a und 135b bei einer vorgewählten Bewegung der Lasttrageinheit relativ zum Verriegelungskranz 124 in Eingriff kommen. Der Verhinderungsmechanismus umfasst einen Reibungsblock 134 und seine Beziehung zum Verriegelungskranz 124. Die in 8 und 9 gezeigte zweite Ausführungsform besitzt dieselben Mechanismen, wie in 5A gezeigt, zum Feststellen einer Fehlausrichtung zwischen der Last und dem Gegengewicht. Diese Mechanismen sind im Allgemeinen als Bohrungen 147 in 8 und 9 gezeigt.
Blattfedern 150 und 152 sind an der Oberseite des Reibungsblocks 134 über eine Klemme 166 befestigt. Zwei zusätzliche Blattfedern (nicht dargestellt) sind ebenso an der Unterseite des Reibungsblocks 134 befestigt. Wenn die Oberseiten des Verriegelungskranzes 124 und des Reibungsblocks 134 auf im Wesentlichen derselben Höhe liegen, erstrecken sich die Blattfedern 150 und 152 von der Oberseite des Reibungsblocks 134 und liegen an der Oberseite des Verriegelungskranzes 124 während des im Wesentlichen gewichtslosen Zustandes der Lasttrageinheit 116 an. Ebenso erstrecken sich die Blattfedern (nicht dargestellt), die an die Unterseite des Reibungsblocks 134 geklemmt sind, von der Unterseite des Verriegelungskranzes und liegen an der Unterseite des Reibungsblocks 134 während des im Wesentlichen gewichtslosen Zustandes der Lasttrageinheit an. Bis der Widerstand der Blattfedern 150 und 152 gegen die Aufwärtsbewegung des Reibungsblocks 134 überschritten ist oder bis der Widerstand der Blattfedern, die an die Unterseite des Reibungsblocks 134 geklemmt sind, überschritten ist, bleibt der Reibungsblock 134 an der Stelle und die Zähne der Klauenzahnkopplungen können in Eingriff gebracht werden.
Wenn die Lasttrageinheit im Wesentlichen gewichtslos ist, ist die innere Verriegelungswelle 130a auf die äußere Verriegelungswelle 130b ausgerichtet und die Klauenzahnkopplungen 135a und 135b können in Eingriff gebracht werden. Auf Grund des Eingriffs der Klauenzahnkopplungen 135a und 135b kann der Griff 130 gedreht werden, um die Bremssättel 126 und 128 von der Schiene 112 zu lösen.
Wenn die Lasttrageinheit nicht im Wesentlichen gewichtslos ist und wenn der Widerstand der Blattfedern 150 und 152 gegen die Aufwärtsbewegung des Reibungsblocks 134 überschritten ist, bewegt sich der Reibungsblock nach oben, was die Blattfedern 150 und 152 nach oben drückt. Wenn eine relative Bewegung zwischen dem Verriegelungskranz 124 und dem Reibungsblock 134 besteht, bleibt die innere Verriegelungswelle 130a stationär, da sie sich innerhalb des Verriegelungskranzes 124 befindet. Da die äußere Verriegelungswelle 130b eng innerhalb einer kleinen Bohrung im Reibungsblock 134 liegt, ist die äußere Verriegelungswelle 130b relativ zur inneren Verriegelungswelle 130a fehlausgerichtet. Die Fehlausrichtung der zwei Verriegelungswellen verhindert den Eingriff der Klauenzahnkopplungen 135a und 135b, wodurch verhindert wird, dass die äußere Welle die innere Welle dreht, und die Bewegung des Bremssattels 126 verhindert wird.

Claims

Sicherheitsverriegelung, die umfasst: ein Verriegelungselement, das mit einem Träger (10; 110) in Eingriff ist; einen Griff (30), der eine innere Verriegelungswelle (30a; 130a) zum Betätigen des Verriegelungselements und eine äußere Verriegelungswelle (30b; 130b) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Verriegelungswelle (30a; 130a) an einem ihrer Enden eine erste Kopplungsfläche (35a; 135a) besitzt; und die äußere Verriegelungswelle (30b; 130b) eine zweite Kopplungsfläche (35b; 135b) besitzt, die mit der ersten Kopplungsfläche (35a; 135a) in Eingriff gelangt, wenn die innere Verriegelungswelle (30a; 130a) und die äußere Verriegelungswelle (30b; 130b) in ihren jeweiligen Eingriffpositionen relativ zueinander sind; wobei das Sicherheitsverriegelung ferner umfasst: eine Kopplungsstruktur (18), die sich bewegt, um einen Eingriff der ersten Kopplungsfläche (35a; 135a) mit der zweiten Kopplungsfläche (35b; 135b) zu verhindern.
Sicherheitsverriegelung nach Anspruch 1, bei der das Verriegelungselement ein Keil (26; 28) oder ein Bremssattel (126; 128) ist.
Sicherheitsverriegelung nach Anspruch 1, die ferner einen Verriegelungskranz (24; 124) umfasst, in dem sich das Verriegelungselement befindet, wobei eine Betätigung des Verriegelungselements eine Bewegung des Verriegelungskranzes (24; 124) längs des Trägers (10; 110) verhindert.
Sicherheitsverriegelung nach Anspruch 3, die ferner einen Kopplungskasten umfasst, der an dem Verriegelungskranz (24; 124) befestigt und zu diesem hin beweglich ist, wobei die innere Verriegelungswelle (30a; 130a) durch den Verriegelungskranz (24; 124) gehalten wird und die äußere Verriegelungswelle (30b; 130b) durch den Kopplungskasten gehalten wird.
Sicherheitsverriegelung nach Anspruch 3, bei der mit dem Verriegelungskranz (24; 124) eine ausbalancierte Last gekoppelt ist.
Sicherheitsverriegelung nach Anspruch 4, bei der flexible Elemente den Kopplungskasten mit dem Verriegelungskranz (24; 124) koppeln.
Sicherheitsverriegelung nach Anspruch 5, bei der der Kopplungskasten an dem Verriegelungskranz (24; 124) über einen Reibungsblock (34) befestigt ist, der an dem Kopplungskasten starr befestigt ist, wobei sich die Last zwischen dem Reibungsblock (34) und dem Kopplungskasten befindet.
Sicherheitsverriegelung nach Anspruch 1, das ferner einen federbelasteten Griff umfasst, der mit der äußeren Verriegelungswelle (30b; 130b) gekoppelt ist, wobei die Feder die erste Kopplungsfläche (35a; 135a) und die zweite Kopplungsfläche (35b; 135b) voneinander weg drängt.
Sicherheitsverriegelung nach Anspruch 4, bei der die äußere Verriegelungswelle (30b; 130b) in Bezug auf den Kopplungskasten linear stationär ist.
Sicherheitsverriegelung nach Anspruch 5, bei der die Last ein Testkopf ist.
Verfahren zum Verriegeln einer Last, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: Betätigen eines Griffs (30), der eine innere Verriegelungswelle (30a; 130a) und eine äußere Verriegelungswelle (30b; 130b) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfasst: Betätigen der äußeren Verriegelungswelle (30b; 130b) und dadurch Veranlassen, dass die innere Verriegelungswelle (30a; 130a) ein Verriegelungselement dazu veranlasst, mit einem Träger (10; 110) in Eingriff zu gelangen, wenn eine erste bzw. eine zweite Kopplungsfläche (35a; 135a; 35b; 135b) der inneren Verriegelungswelle (30a; 130a) bzw. der äußeren Verriegelungswelle (30b; 130b) so positioniert sind, dass sie in gegenseitigen Eingriff gelangen können; und Betätigen der äußeren Verriegelungswelle (30b; 130b), ohne dass die innere Verriegelungswelle (30a; 130a) dazu veranlasst wird, den Eingriff zwischen dem Verriegelungselement und dem Träger (10; 110) zu lösen, wenn die erste bzw. die zweite Kopplungsfläche (35a; 135a; 35b; 135b) der inneren Verriegelungswelle (30a; 130a) bzw. der äußeren Verriegelungswelle (30b; 130b) außerhalb eines gegenseitigen Eingriffs positioniert sind.
Verfahren zum Verriegeln einer Last nach Anspruch 11, bei dem das Verriegelungselement ein Keil (26; 28) oder ein Bremssattel (126; 128), der mit dem Träger (10; 110) in Eingriff ist, ist.
Verfahren zum Verriegeln einer Last nach Anspruch 11, bei dem sich das Verriegelungselement in einem Verriegelungskranz (24; 124) befindet, an dem Verriegelungskranz (24; 124) ein Kopplungskasten befestigt ist und zu diesem hin beweglich ist, die innere Verriegelungswelle (30a; 130a) durch den Verriegelungskranz (24; 124) gehalten wird und die äußere Verriegelungswelle (30b; 130b) durch den Kopplungskasten gehalten wird, wobei die innere Verriegelungswelle (30a; 130a) und die äußere Verriegelungswelle (30b; 130b) außerhalb eines gegenseitigen Eingriffs sind, wenn sich der Kopplungskasten in Bezug auf den Verriegelungskranz (24; 124) bewegt.
Verfahren zum Verriegeln einer Last nach Anspruch 13, bei dem sich der Kopplungskasten relativ zu dem Verriegelungskranz (24; 124) bewegt, wenn sich die Ausbalancierung einer mit dem Kopplungskasten gekoppelten Last ändert.
Verfahren zum Verriegeln einer Last nach Anspruch 11, bei der eine Feder die erste Kopplungsfläche (35a; 135a) und die zweite Kopplungsfläche (35b; 135b) voneinander weg drängt.