Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Prüfsysteme und insbesondere einen Sondenkopfhalter für eine Meßsonde, der an einem Prüfarm eines Prüfsystems befestigt werden kann.

In der Hand gehaltene Meßsonden werden verwendet, um elektrische Signale von Bauteilzuleitungen und Testpunkten eines getesteten Bauelements zu erfassen und diese Signale mit einem Messinstrument wie z.B. einem Oszilloskop, einem Logikanalysator und dergleichen zu koppeln. Diese Sonden werden auch in Verbindung mit Prüfstationen verwendet, um Signale von integrierten Schaltungswafern und -gehäusen, an der Oberfläche montierten Bauteilen und Testpunkten zu erfassen. Die Prüfstation weist einen Sondenarm auf, an dem drehbar ein Sondenkopfhalter befestigt ist. Der Sondenkopfhalter umfaßt eine Sondenkopfhalterung und zugehörige Befestigungsbaueinheiten, um den Sondenkopf an der Sondenkopfhalterung zu befestigen. Der Sondenkopf der Meßsonde wird am Halter befestigt und der Arm wird über dem getesteten Bauelement derart positioniert, daß die Sondenspitze oder -spitzen der Meßsonde an dem elektrischen Kontakt des getesteten Bauelements angeordnet wird/werden. Die Positionierung des Sondenarms und die Anordnung der Sonde an dem getesteten Bauelement wird am häufigsten durch einen Benutzer unter Verwendung einer Vergrößerungsvorrichtung durchgeführt.

Es gibt eine Anzahl von verschiedenen Weisen, in denen ein Sondenkopf am Sondenkopfhalter befestigt wird. Der Sondenkopfhalter des EZ Probe Arm, der von Cascade Microtech, Beaverton, OR, hergestellt und vertrieben wird, weist eine Sondenkopfhalterung mit einem gerillten Block und Anschraubklemmen auf. Der Sondenkopf wird in der Nut angeordnet und die Metallklemmen werden über dem Sondenkopf angeordnet und in die Halterung geschraubt. Der EZ Probe Arm umfaßt einen Steuerhebel in einer Basis, der die Sonde an dem getesteten Bauelement positioniert. Der Sondenkopfhalter für den PPM203B Articulated Arm, der von Tektronix, Inc., Beaverton, OR, vertrieben wird, weist einen Sondenkopfhalter mit einem geschlitzten Loch auf, das den Sondenkopf aufnimmt. Eine Seite des Schlitzes weist eine Gewindeöffnung auf, die eine Schraube aufnimmt, die durch eine zweite Öffnung eingeführt wird, die in der anderen Seite des Schlitzes ausgebildet ist. Der Sondenkopf wird im Sondenkopfhalterungsloch durch Festziehen der Schraube im Schlitz befestigt. Sondenkopfhalter mit verschiedenen Lochgrößen und -formen können am gelenkigen Arm befestigt werden, um Sondenköpfe mit verschiedenen Größen und Formen aufzunehmen.

Benutzer haben die existierenden Sondenkopfhalter unter Verwendung von Bindeklemmen, wie sie z.B. von Acco USA, Inc., Wheeling, IL, hergestellt werden, angepaßt, um die Sondeköpfe an den Sondenkopfhalterungen zu befestigen, ohne die Befestigungsvorrichtungen der Halter zu verwenden. Diese Anpassung ermöglicht, daß der Sondenkopf schnell und sicher an der Sondenkopfhalterung befestigt wird. Benutzer haben auch Reißverschlußbindeglieder verwendet, um den Sondenkopf an existierenden Sondenkopfhaltern zu befestigen. Ein Nachteil bei der Verwendung von Reißverschlußbindegliedern besteht darin, daß die Bindeglieder geschnitten werden müssen, um die Sonde vom Halter zu befreien. Es ist auch möglich, Gummibänder zu verwenden, um Sondenköpfe an Sondenkopfhalterungen zu befestigen, aber aufgrund der geringen Umfangsfestigkeit von Gummibändern würde es eine große Anzahl von Gummibändern erfordern, um einen Sondenkopf angemessen an einer Sondenkopfhalterung zu befestigen. Das Wickeln eines großen Gummibandes mehrere Male um einen Sondenkopf und eine Sondenkopfhalterung ist auch möglich, aber der Benutzer läuft Gefahr, die Sondenspitzen mit jeder Schleife des Gummibandes zu beschädigen und sich mit den Sondenspitzen zu stechen. Außerdem würde das Entfernen des Sondenkopfs von der Sondenkopfhalterung das Entfernen von mehreren Gummibändern oder mehreren Schleifen eines großen Gummibandes mit der zugehörigen Möglichkeit der Beschädigung der Sonde oder des Benutzers nach sich ziehen.

Ein Nachteil an den existierenden Sondenkopfhaltern und den durch Benutzer vorgenommenen Anpassungen ist die Steifigkeit der Sondenköpfe in den Sondenkopfhalterungen Dies ist ein besonderer Nachteil, wenn Sonden mit eng beabstandeten Signal- und Erdungsprüfspitzen und Differentialsonden verwendet werden. Der Prüfarm von existierenden Prüfstationen ist in den X-Y-Z-Richtungen beweglich, kann jedoch eine Drehbewegung in der vertikalen Ebene benötigen, um die beiden Sondenspitzen am getesteten Bauelement anzuordnen. Dies wird durch Lockern des Sondenkopfhalters am Ende des Sondenarms und Drehen desselben, um die Sondenspitzen parallel zum getesteten Bauelement anzuordnen, bewerkstelligt. Da eine sehr geringfügige Bewegung des Prüfarms eine Umpositionierung des Sondenkopfs erfordert, verursacht die Dreheinstellung des Sondenkopfhalters, daß zusätzliche Zeit für die Durchführung von Messungen aufgewendet wird.

Was erforderlich ist, ist ein Sondenkopfhalter für einen Sondenarm, der eine Drehbewegung des Sondenkopfs ermöglicht, ohne daß die Position des Sondenarmhalters nachgestellt werden muß. Ferner muß der Sondenkopfhalter leicht mit verschiedenen Arten von Sondenköpfen konfigurierbar sein.

Folglich ist die vorliegende Erfindung ein Sondenkopfhalter nach Anspruch 1. Im nachstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Halter mit einem Prüfarm einer Prüfstation verwendbar und weist eine Sondenkopfhalterung mit einer ersten Oberfläche, die dazu ausgelegt ist, den Meßsondenkopf aufzunehmen, und einer zweiten Oberfläche, die sich von der ersten Oberfläche erstreckt und in der mindestens eine erste Nut ausgebildet ist, die zur ersten Oberfläche senkrecht ist, auf. Mindestens ein erstes hochelastisches Halteelement mit hoher Umfangsfestigkeit ist um die Sondenkopfhalterung und den Meßsondenkopf angeordnet, wobei ein erster Teil innerhalb der ersten Nut in der Sondenkopfhalterung angeordnet ist und ein zweiter Teil am Meßsondenkopf angeordnet ist, um den Sondenkopf flexibel an der Halterung zu befestigen.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die erste Oberfläche der Sondenkopfhalterung im Wesentlichen flach und die zweite Oberfläche ist im Wesentlichen rund. Die Sondenkopfhalterhalterung weist ein nahes und ein fernes Ende auf, wobei sich die zweite Oberfläche über die erste Oberfläche am nahen Ende erstreckt, was einen Übergang bildet, der sich von der und senkrecht zur ersten Oberfläche nach oben erstreckt, und sich die erste und die zweite Oberfläche von einer ersten Abmessung zu einer kleineren, zweiten Abmessung am fernern Ende verjüngen. Die Sondenkopfhalterung ist durch ein Befestigungselement, das am nahen Ende der Sondenkopfhalterung angeordnet ist, in einem Prüfarm aufnehmbar. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Befestigungselement eine Welle mit einer Öffnung, die durch diese hindurch ausgebildet ist, auf, die in einer Bohrung aufgenommen ist, die im nahen Ende der Sondenkopfhalterung ausgebildet ist und zu den Enden der Halterung parallel ist. Schlitze sind auf beiden Seiten der Sondenkopfhalterung ausgebildet, die die Bohrung schneiden. Eine Feder ist innerhalb der Bohrung angeordnet, die mit der Welle in Eingriff steht, um eine axiale Federkraft für die Halterung vorzusehen. Ein Stift ist in der Wellenöffnung angeordnet, der mit den Schlitzen in Eingriff steht, um das Befestigungselement an der Halterung zu befestigen.

Das hochelastische Halteelement mit hoher Umfangsfestigkeit ist vorzugsweise ein Elastomerring und insbesondere ein Kastrationsring, der in der Rinder- und Schafindustrie verwendet wird. Mehr als eine Nut kann in der zur ersten Oberfläche senkrechten zweiten Oberfläche zum Aufnehmen von mehr als einem hochelastischen Halteelement mit hoher Umfangsfestigkeit ausgebildet sein. Ferner kann die erste Oberfläche der Sondenkopfhalterung Winkeloberflächen aufweisen, die eine Nut bilden, die den Sondenkopf aufnimmt, und die zweite Oberfläche kann andere Formen annehmen, wie z.B. oval, rechteckig, quadratisch oder dergleichen.

Die Aufgaben, Vorteile und neuen Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Meßsonde, die am erfindungsgemäßen Sondenkopfhalter montiert ist.

2 ist eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Sondenkopfhalters.

3 ist eine perspektivische Ansicht eines alternativen erfindungsgemäßen Sondenkopfhalters.

4 ist eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Sondenkopfhalters in auseinandergezogener Anordnung.

Mit Bezug auf 1 ist eine perspektivische Ansicht des Sondenkopfhalters 10 der vorliegenden Erfindung mit einem Meßsondenkopf 12, der flexibel an einer Sondenkopfhalterung 14 des Halters 10 befestigt ist, gezeigt. Der Sondenkopfhalter 10 ist dazu ausgelegt, an einem Prüfarm eines Prüfsystems unter Verwendung eines Befestigungselements 16, das sich von einem Ende einer Sondenkopfhalterung 14 erstreckt, befestigt zu werden. Ein hochelastisches Halteelement 18 mit hoher Umfangsfestigkeit wird über der Sondenkopfhalterung 14 und dem Sondenkopf 12 angeordnet, um die Sonde flexibel an der Halterung zu befestigen.

Der Sondenkopfhalter 10 kann mit einer Vielzahl von Sondenköpfen verwendet werden. Als Beispiel stellt 1 einen Sondenkopf mit einem Signalprüfpunkt 20 zum Erfassen von Signalen von einem getesteten Bauelement und einem Erdungsprüfpunkt 22, der eng benachbart zum Signalprüfpunkt angeordnet ist, dar. Die Prüfpunkte 20, 22 erstrecken sich von einem Sondenspitzenhalter 24, der an einem Ende des Sondenkopfs 12 angeordnet ist. Der Sondenkopf 12 weist eine im Wesentlichen rechteckige Form mit einer verjüngten Übertragungskabel-Zugentlastung 26 auf, die sich vom anderen Ende des Halters 10 erstreckt. Der Sondenkopf 12 ist mit parallelen erhabenen Rippen 28 gestaltet, die auf die lange Achse des Sondenkopfs 12 ausgerichtet sind. Der Sondenkopf 12 kann auch eine Sonde vom Differentialtyp mit zwei eng beabstandeten Signalprüfspitzen, die sich vom Sondenspitzenhalter erstrecken, sein. Der Sondenkopfhalter 10 kann auch mit nicht-rechteckförmigen Sondenköpfen verwendet werden, wie z.B. runden, elliptisch geformten Sondenköpfen oder dergleichen.

2 ist eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Sondenkopfhalters 10 der vorliegenden Erfindung. Die Sondenkopfhalterung 14 weist eine im Wesentlichen flache, erste Oberfläche 40, die einen Sondenkopf mit einer entsprechenden flachen Oberfläche aufnimmt, auf. In der flachen Oberfläche 40 der Sondenkopfhalterung 14, die in 2 dargestellt ist, ist eine Aussparung ausgebildet, die die Rippen 28 aufnimmt, die am Sondenkopf 12 von 1 ausgebildet sind. Die Aussparung in der flachen Oberfläche ist kein wesentliches Element der Sondenkopfhalterung 14 und sie kann aus der Halterung ausgeschlossen sein oder modifiziert sein, wie z.B. eine konkave Aussparung oder dergleichen, um sie an eine spezielle Art von Sondenkopfkonstruktion anzupassen. Von der flachen Oberfläche 40 erstreckt sich eine im Wesentlichen runde zweite Oberfläche 42 mit mindestens einer ersten Nut 44, die in der Oberfläche ausgebildet ist. Die Nut weist vorzugsweise eine konkave Form auf und ist bemessen, um das hochelastische Halteelement 18 mit hoher Umfangsfestigkeit aufzunehmen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine zweite Nut in der zweiten Oberfläche 42 ausgebildet, um ein zweites Halteelement 18 aufzunehmen. Eine Verjüngung 46 ist in der ersten und der zweiten Oberfläche 40, 42 an einem Ende der Sondenkopfhalterung ausgebildet. Am anderen Ende der Halterung 14 erstreckt sich die zweite abgerundete Oberfläche 42 über die erste flache Oberfläche 40, was einen sich nach oben erstreckenden Übergang 48 von der flachen Oberfläche 40 und ein abgerundetes Ende 50 an der Halterung 14 bildet. Eine Bohrung 52 ist in der Halterung 14 vom abgerundeten Ende 50 ausgebildet, die das Befestigungselement 16 aufnimmt. Entgegengesetzte Schlitze 54 sind auf beiden Seiten der Sondenkopfhalterung 14 ausgebildet, die die Bohrung 52 schneiden. Das Befestigungselement 16 umfaßt eine Feder 56 und eine Welle 58, die in die Bohrung 52 eingesetzt sind. Die Welle 58 weist eine Öffnung 60 auf, die durch diese hindurch ausgebildet ist und die einen Stift 62 aufnimmt, der durch die Schlitze 54 eingesetzt wird, um das Befestigungselement 16 an der Sondenkopfhalterung 14 zu befestigen.

In dem Ausführungsbeispiel von 2 ist das andere Ende der Welle 58, das sich von der Sondenkopfhalterung 14 erstreckt, in einem im Wesentlichen kugelförmigen Element 64 beendet. Das kugelförmige Element 64 ist in einem komplementären Halter 66 aufgenommen, der am Ende des Prüfarms 68 angeordnet ist. Verriegelungseinrichtungen sind im Prüfarm vorgesehen, die den Sondenkopfhalter 10 im Prüfarm 68 verriegeln.

Mit Bezug auf 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Sondenkopfhalters 10 der vorliegenden Erfindung dargestellt. Gleiche Elemente in 3 sind gleich wie diejenigen in 1 und 2 bezeichnet. Die erste Oberfläche 40 der Sondenkopfhalterung 14 weist abgewinkelte Oberflächen 80 und 82 auf, die eine Nut 84 in der ersten Oberfläche 40 bilden. Der Sondenkopf 12 wird in der Nut 84 angeordnet, wobei zwei der flachen Oberflächen des rechteckigen Sondenkopfs an den Winkeloberflächen 80 und 82 angeordnet werden. Die im Wesentlichen runde zweite Oberfläche 42 erstreckt sich von der ersten Oberfläche 40 und weist Nuten 44 auf, die in der Oberfläche ausgebildet sind. Die Nuten nehmen das hochelastische Halteelement 18 mit hoher Umfangsfestigkeit auf. Die Sondenkopfhalterung umfaßt die Verjüngung 46, wobei sich die gerillte erste Oberfläche zum Ende der Verjüngung erstreckt. Der sich nach oben erstreckende Übergang 48 ist durch die zweite abgerundete Oberfläche ausgebildet, die sich über die erste Oberfläche 40 erstreckt. Die Bohrung 52 (nicht dargestellt) ist in der Halterung 14 vom abgerundeten Ende 50 ausgebildet, das das Befestigungselement 16 aufnimmt. Entgegengesetzte Schlitze 54 sind auf beiden Seiten der Sondenkopfhalterung 14 ausgebildet, die die Bohrung 52 schneiden. Das Befestigungselement 16 umfaßt die vorher beschriebene Feder 56 und Welle 58, die in die Bohrung 52 eingesetzt sind. Das Befestigungselement 16 ist an der Sondenkopfhalterung 14 durch den Stift 62 befestigt, der durch die Schlitze 54 und in die Wellenöffnung 60 eingesetzt ist.

In dem Ausführungsbeispiel von 3 ist das andere Ende der Welle 58, das sich von der Sondenkopfhalterung 14 erstreckt, in einem länglichen röhrenförmigen Element 86 beendet. Das röhrenförmige Element 86 ist in einem Klemmelement 88 aufgenommen, das am Ende des Prüfarms 68 angeordnet ist. Das Klemmelement weist ein erstes und ein zweites Klemmelement 90 und 92 auf, wobei die Klemmelemente 90 und 92 ausgerichtete Gewindeöffnungen aufweisen. Schrauben 94 sind in die Öffnungen geschraubt, wobei die Schrauben die Klemmelemente zusammenspannen, um das röhrenförmige Element 86 des Befestigungselements 16 am Prüfarm 68 zu befestigen.

Mit Bezug auf 4 ist eine perspektivische Ansicht des Sondenkopfhalters der vorliegenden Erfindung in auseinandergezogener Anordnung gezeigt. Gleiche Elemente in 4 sind gleich wie in den vorherigen Zeichnungsfiguren bezeichnet. Die Sondenkopfhalterung 14 ist vorzugsweise aus einem starren Material wie z.B. ABS-Kunststoff, Aluminium oder dergleichen ausgebildet. Die Sondenkopfhalterung weist eine Gesamtlänge von ungefähr 2,00 Inch und einen Durchmesser am kreisförmigen Ende 50 von 0,400 Inch auf. Die erste Oberfläche weist eine ungefähre Länge von 1,600 Inch und eine Breite von 0,400 Inch auf. Der sich nach oben erstreckende Übergang weist eine Höhe von 0,150 Inch auf. Die in der Halterung 14 ausgebildeten Schlitze 54 weisen eine Gesamtlänge von 0,250 Inch und eine Höhe von 0,100 Inch auf. Das verjüngte Ende der Halterung 14 weist eine Länge von ungefähr 0,200 Inch und einen Durchmesser von ungefähr 0,350 Inch am großen Ende und einen Durchmesser von 0,200 Inch am kleineren Ende auf. Die Nuten 44, die in der zweiten Oberfläche 42 ausgebildet sind, weisen eine Breite von ungefähr 0,170 Inch und eine Höhe von ungefähr 0,050 Inch auf. In dem Ausführungsbeispiel, in dem mehr als ein Halteelement 18 verwendet wird, ist der Abstand der Nuten von Zentrum zu Zentrum 0,400 Inch.

Das hochelastische Halteelement 18 mit hoher Umfangsfestigkeit ist aus einem Elastomermaterial wie z.B. Latexkautschuk oder dergleichen ausgebildet. Das Halteelement 18 ist vorzugsweise ein Kastrationsring, der zum Kastrieren von Rind oder Schaf verwendet wird. Solche Ringe werden von Livestock Supply, Aurora, CO, vertrieben. Kastrationsringe sind hochelastisch, was ermöglicht, daß sie leicht über der Sondenkopfhalterung und dem Sondenkopf unter Verwendung eines Aufweitungswerkzeugs, das in der Rinder- und Schafindustrie gut bekannt ist, angeordnet werden. Die vernetzten Latexkautschukketten sehen die hohe Umfangsfestigkeit für die Kastrationsringe vor, die ermöglicht, daß sie in ihre ursprüngliche Form zurückkehren, ohne ihre Elastizität zu verlieren. Diese Eigenschaft ist von regulären Kautschukbändern und dergleichen verschieden, die einiges ihrer Elastizität verlieren, wenn sie gedehnt werden. Der Kastrationsring 18 ermöglicht, daß sich der Sondenkopf 12 in der Ebene der ersten Oberfläche 40 dreht, um die Prüfspitzen 20, 22 an dem getesteten Bauelement anzuordnen. Die hohe Umfangsfestigkeit des Kastrationsrings 18 bringt einen ausreichenden Druck auf den Sondenkopf auf, um ihn fest an der Sondenkopfhalterung zu halten.

Die Bohrung 52 in der Sondenkopfhalterung 14 weist eine ungefähre Länge von 1,400 Inch und einen Durchmesser von 0,150 Inch auf. Die Feder 56 weist eine Länge von ungefähr 1,00 Inch auf. Die Länge der Welle 58 ist ungefähr 1,00 Inch, wobei sich ungefähr 0,40 Inch vom Ende der Sondenkopfhalterung 14 erstrecken. Der Durchmesser der Welle 58 ist ungefähr 0,140 Inch, wobei die Wellenöffnung 60 einen Durchmesser von 0,10 Inch aufweist. Der Stift 62 weist eine Länge von ungefähr 0,30 Inch auf. Die für den Sondenkopfhalter 10 gegebenen Abmessungen sind beispielhaft und andere Abmessungen können verwendet werden, ohne vom Schutzbereich der Erfindung, wie in den Ansprüchen dargelegt, abzuweichen.

Ein Sondenkopfhalter für einen Meßsondenkopf wurde beschrieben, welcher eine Sondenkopfhalterung und ein Befestigungselement, das sich von der Halterung erstreckt, zur Befestigung an einem Prüfarm eines Prüfsystems aufweist. Ein hochelastisches Halteelement mit hoher Umfangsfestigkeit wird über der Sondenkopfhalterung und dem Meßsondenkopf angeordnet, um den Sondekopf flexibel an der Halterung zu befestigen. Das Halteelement ist vorzugsweise ein Kastrationsring, wie er in der Rinder- und Schafindustrie verwendet wird.

Für Fachleute ist es offensichtlich, daß viele Änderungen an den Einzelheiten der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele dieser Erfindung vorgenommen werden können, ohne von deren zugrundeliegenden Prinzipien abzuweichen. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung sollte daher nur durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden.