DE2608430C3 - Halterung für programmierbare Sonden zum Anschluß an ein in einer elektrischen Prüfung befindliches Bauteil - Google Patents
Halterung für programmierbare Sonden zum Anschluß an ein in einer elektrischen Prüfung befindliches BauteilInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Halterung für programmierbare Sonden zum Anschluß an ein in einer
elektrischen Prüfung befindliches Bauteil, wobei jede einzelne Sonde unabhängig von den übrigen Sonden
zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung durch einen auf dem Schaft der Sonde angebrachten, in einem
Zylinder mit FIuid-Drjck beaufschlagbaren Kolben hin
und her bewegbar ist, wobei der Schaft der Sonde durch das dem Bauteil zugewandte Ende des Zylinders geführt
ist und wobei über die Sonde in der zweiten Stellung eine elektrische Verbindung zwischen dem Bauteil und
einer Prüfeinrichtung hergestellt ist.
Eine solche Halterung ist aus der US-PS 37 14 572 w
bekannt.
Zur Durchführung solcher Prüfungen ist es erforderlich, eine oder mehrere Sonden in elektrischen Kontakt
mit einer oder mehreren Klemmen einer Leiterplatte zu bringen. Dann ist es beispielsweise mögüch, die v>
Schaltungen auf der Platte oder einer anderen Anordnung funktionell und diagnostisch zu prüfen,
indem selektiv elektrische Signale an eine oder mehrere der Kontaktklemmen geführt werden, und zwar durch
die Sonden, wonach die Signaleigenschaften an anderen ω Kontaktklemmen durch die Sonden abgenommen und
ausgewertet werden.
Eine Funktionsprüfung besteht üblicherweise darin, daß die Sollwerte einer Schaltung überprüft werden. Es
kann jedoch auch erwünscht sein, eine Diagnose-Prüfung durchzuführen, bei welcher ein in in einer
Schaltung vorhandene Fehler zu ermitteln ist.
Bei der aus der US-PS 37 14 572 bekannten Einrichtung besteht die Gefahr, daß aufgmnd einer nicht
hinreichend exakten Führung der Ronde keine ausreichend exakte und zuverlässige Signalüibeiiragung zu
erreichen ist Die Sonde wird nämlich außer durch den Kolben in ihrem vorderen Bereich lediglich durch den
Rand einer öffnung geführt welche den Schaft der Sonde an der vorderen Seite des Zylinders umgibt
Wem. diese bekannte Sonde weiter ausgefahren wird, nimmt der Abstand zwischen dem Kolben und dem
Führungsrand ab, so daß dann, wenn der Kolben verhältnismäßig nahe an diesen Führungsrand herangebracht
ist die Spitze der Sonde verhältnismäßig starke Abweichungen von einer exakt linear geführten
Bewegung ausführen kann. Dadurch besteht die Gefahr, daß sowohl der Abgriff als auch die Übertragung von
elektrischen Signalen nicht in hinreichend exakt reproduzierbarer Weise erfolgen können.
Weiterhin ist aus der DE-OS 20 13 070 eine Vorrichtung zur Prüfung von unbestückten, gedruckten
Schaltungsplatten bekannt Diese bekannte Anordnung ist jedoch in ihrer Funktion darauf beschränkt den
Durchgangswiderstand der Leiterbahnen und die Isolation zwischen den Leiterbahnen zu prüfen.
Weiterhin ist aus der DE-OS 19 03 088 eine Kontaktvorrichtung bekannt welche dazu dient, eine
Anzahl von in geringem Abstand voneinander angeordneten, vorzugsweise aus metallisierten Bohrungen
bestehenden Kontakten an elektrische Prüfgeräte anzuschließen. Diese bekannte Vorrichtung zeichnet
sich dadurch aus, daß die auf die Kontakte zu pressenden Enden von Kontaktnadeln kugelförmig
ausgebildet sind und daß die Kontaktnadeln aus einem elastischen Werkstoff bestehen. Die Kontaktnadeln
können in elektrisch isolierenden Lagerbuchsen gleiten. Diese bekannte Vorrichtung ist speziell dafür bestimmt,
auf einer gedruckten Schaltungsplatte in einem Rasterabstand angeordnete Kontakte abzutasten. Die
Handhabung dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch verhältnismäßig aufwendig, außerdem ist sie auf Grund
der einfachen Gestaltung der Führungen für die Sonden nicht dazu geeignet, besonders hohe Ansprüche an die
Genauigkeit der Signalübertragung zu erfüllen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halterung für programmierbare Sonden zum Anschluß
an ein in einer elektrischen Prüfung befindliches Bauteil der eingangs näher genannten Art zu schaffen, welche
insbesondere durch eine besonders exakte Führung der Sonde eine außerordentlich zuverlässige Signalübertragung
gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß jede Sonde auf der mit dem Fluid-Druck
beaufschlagbaren Seite des Kolbens einen ersten langgestreckten Ansatz aufweist, der einen gegenüber
dem Kolben geringeren Durchmesser hat und in einer an der Halterung angeordneten Führung bewegbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß die Führungsgenauigkeit über den
gesamten Verschiebeweg der Sonde konstant bleibt. Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß die Prüfspitze
bei mehreren Messungen in exakt reproduzierbarer Weise stets auf denselben Punkt der Schaltung
aufgesetzt wird, so daß sich entsprechend reproduzierbare Meßergebnisse erreichen lassen. Die konstruktive
Ausbildung der erfindungsgemäßen Halterung gewährleistet weiterhin eine besonders zuverlässige Signal-
übertragung, so daß dadurch unter Vermeidung von elektrischen Störungen das von der Prüfspitze abgetastete
Signal praktisch ohne Beeinträchtigung einer Prüfeinrichtung zugeführt werden kann.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung können auch komplexe Schaltungen geprüft werden, bei denen eine
außerordentlich große Anzahl von Prüfpunkten vorhanden sind, die voneinander stark unterschiedliche Signale
aufweisen. Es können weiterhin auch komplizierte Funktionsprüfungen oder Diagnoseprüfungen an größeren
Baugruppen wie Pufferverstärkern oder Detektorschaltungen ausgeführt werden.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
werden nachfolgend an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Explosionsdarstcüung
einer Gleichspannungssonde, welche gemäß der Erfindung ausgebildet ist,
F i g. 2 einen Vertikalteilschnitt durch die in der F i g. 1 dargestellte Sonde, wobei sich die Sonde in der
zurückgezogenen Stellung befindet,
F i g. 2A einen Vertikalschnitt welcher die erfindungsgemäße Sonde darstellt, wie sie mit der in der Prüfung
befindlichen gedruckten Leiterplatte in Berührung gebracht ist,
F i g. 3 eine Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Sonde gemäß F i g. 1 von vorne,
F i g. 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Hochfrequenzsonde,
F i g. 5 einen Vertikalteilschnitt der in der F i g. 4 dargestellten Sonde, wobei die Sonde sich in der
zurückgezogenen Stellung befindet,
F i g. 6 einen Vertikalteilschnitt, welcher die in der F i g. 5 dargestellte Sonde einschließlich einer damit
verbundenen Erdsonde in der ausgefahrenen Stellung veranschaulicht,
F i g. 7 einen Grundriß der in der F i g. 6 dargestellten Sonde,
F i g. 8 einen Vertikalteilschnitt einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Sonde einschließlich einer Elektronikschaltungsplatte, welche in der
Sonde angeordnet ist,
F i g. 9 ein Blockdiagramm, welches die unabhängig betäiigbaren Sonden gemäß der Erfindung als Teil eines
vollständigen Systems veranschaulicht, bei welchem die Sonden dazu verwendet werden, die in der Prüfung
befindliche Platte mit einem elektrischen Prüfungsanpaßgerät zu verbinden, und
Fig. 10 ein Schaltschema, welches die Steuerschaltung
zum Betreiben des Sondentreibersystems gemäß F i g. 9 darstellt.
Es sei darauf hingewiesen, daß in der Zeichnung an manchen Stellen dieselben Bezugszeichen verwendet
werden, um auf dieselben Bauteile in verschiedenen Figuren hinzuweisen.
In den F i g. 1 und 2 i?,t eine erfindungsgemäße Gleichspannungssonde in einer Halterung 10 dargestellt,
in welcher eine öffnung 12 angeordnet ist Während in der Halterung 10 nur eine einzige öffnung
gezeichnet ist, sei darauf hingewiesen, daß die Halterung eine Mehrzahl von öffnungen aufweist,
wobei in jeder öffnung jeweils eine einzige Sonde angeordnet ist Die Öffnung 12 dient als eine
zylindrische öffnung und als eine Führungseinrichtung, in welcher die Sonde hin und her bewegt werden kann,
wie es unten im einzelnen näher erläutert ist Die Sonde wird mit Hilfe der öffnung 12 derart gehalten bzw.
geführt, daß sie in einer vorgegebenen Ebene beweglich ist, und zwar fluchtend mit einer Klemme auf der in der
Prüfung befindlichen gedruckten Leiterplatte, wie es in der F i g. 2A dargestellt ist. Bei der Ausführungsforrn
gemäß F i g. 1 und 2 ist die Halterung 10 aus einem nichtleitenden Material hergestellt. Gemäß weiteren
Ausführungsformen kann die Halterung jedoch aus einem leitenden Material bestehen. Die öffnung 12 hat
an ihrem unteren Ende einen Abschnitt mit einem erweiterten Durchmesser 14, der ein Gewinde aufweist.
ίο Gemäß F i g. 2a kann die in der Prüfung befindliche
Einheit eine typische gedruckte Schaltungsplatte oder Leiterplatte sein, wie sie an sich bekannt ist.
Beispielsweise sind Platten in der Größe von 4,44 cm χ 6,35 cm (IVV χ ^h") bis 10,16 cm χ 20,32 cm
(4" χ 8") hinreichend bekannt und werden üblicherweise verwendet. Die erfindungsgemäße Anordnung, welche
unabhängig betätigbare Sonden verwendet, kann jedoch in Verbindung mit Platten beliebiger Größe
verwendet werden, indem einfach die Platte neben der Halterung 10 angeordnet wird, wo sie mit den Sonden in
Berührung gebracht werden kann, wenn diese ausgefahren werden, wobei so viele öffnungen 12 und Sonden 20
vorgesehen sein können, wie es erforderlich ist, um die gewünschte Prüfungskapazität bereitzustellen, welche
in der Sondenbefestigung und der entsprechender Prüfeinrichtung vorgesehen werden soll. Demgemäß isl
die Sondenbefestigung gemäß der Erfindung eine tatsächlich universelle Prüfungsbefestigung.
Gemäß F i g. 1 weist die Sonde 20 eine Kolbeneinrichtung 21 auf, die einen vergrößerten Durchmesser hat
und in dem Zylinder 12 derart hin und her bewegbar ist, daß seine eine Seite verschlossen werden kann. Die
Kolbeneinrichtung 21 weist einen langgestreckten zweiten Ansatz 22 aus leitendem Materia! auf, wobei an
einem Ende eine als Ausnehmung ausgebildete öffnung 23 vorgesehen ist. Eine Spitze 24 wird von der öffnung
23 aufgenommen und darin im Reibsitz gehalten. Die Spitze kann in der öffnung 23 durch eine beliebige
bekannte Einrichtung gehalten sein, oder sie kann einen integralen Bestandteil des Ansatzes 22 darstellen. Die
Kolbeneinrichtung 21 weist weiterhin ein integrales nach unten stehendes Kontakteiement 25 auf, welches
aus leitendem Material besteht und sich unterhalb des Kolbenabschnittes 21 mit vergrößertem Durchmesser
erstreckt und einen Bund oder Kragen aufweist, der eine Mehrzahl von nach unten stehenden Fingern hat, die
leicht nach außen vorgespannt sind, um den Zylinderboden 30 zu berühren, wie es unten im einzelnen näher
erläutert wird.
Das andere Ende der Zylinderwand 12 unter derr vergrößerten Kolben 21 ist durch einen Zylinderboder
30 abgeschlossen, welcher in den Abschnitt 14 mil vergrößerter öffnung des Zylinders eingepaßt ist Dei
Zylinderboden 30 kann in Verbindung mit dem Zylindei durch eine beliebige bekannte Einrichtung wie durch eir
Gewinde 31 angebracht sein. Der Zylinderboden 30 hai eine zentrale Führungsöffnung 32, welche durch da;
Stück hindurchgeführt ist und derart ausgebildet ist da£ sie einen Abschnitt 33 mit vermindertem Durchmessei
hat welcher Erhebungen oder Tüllen 34 aufweist urr einen Schlauch 35 aufzunehmen, der dazu dient, der
Eintritt und den Austritt von unter Druck stehenden Fluid zu ermöglichen. Der Zylinderboden 30 ist au«
leitendem Material hergestellt und nimmt nach Anbringung auf der Halterung 10 gleitbar Finger 25 auf, und
zwar in der zentralen Führungsöffnung 32, so daß eir vollständiger elektrischer Pfad zwischen der bewegbaren
Kolbeneinrichtung 20 und dem Zylinderboden 3C
gebildet wird.
Die Zylinderwände 12 unter dem vergrößerten Abschnitt des Kolbens 21, der Kolben 21 und der
Zylinderboden 30 einschließlich seiner zentralen Führungsöffnung 32 legen eine expandierbare Kammer fest,
die eine Einrichtung aufweist, welche dazu dient, in selektiver Weise jede Sonde aus einer ersten zurückgezogenen
Stellung in eine zweite ausgefahrene Stellung zu bringen, und zwar in Reaktion auf einen ersten
vorgegebenen Druck in der Kammer, und um weiterhin jede Sonde in der anderen Richtung aus der
ausgefahrenen Stellung in die zurückgezogene Stellung zurückzuführen, und zwar in Reaktion auf einen zweiten
vorgegebenen Druck in der Kammer, wobei diese Vorgänge insgesamt durch ein vorgegebenes Programm
gesteuert werden, wie es unten im einzelnen näher erläutert wird, so daß dieses Programm festlegt,
welche der Sonden bewegt werden sollen, wobei auch die zeitliche Steuerung von diesem Programm erfolgt.
Da gemäß den obigen Ausführungen jede Sonde ihre eigene Bewegungseinrichtung hat. ist somit jede Sonde
unabhängig von anderen Sonden zwischen den oben beschriebenen Stellungen bewegbar. In dieser bevorzugten
Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes arbeitet die Fluiddruck-Antriebseinrichtung mit Luft, es
kann jedoch auch eine hydraulische Einrichtung verwendet werden.
Die Kammer weist eine Dichtungseinrichtung auf, die einen O-Ring 40 hat, der auf dem Abschnitt 26 mit
vermindertem Durchmesser der Kolbeneinrichtung 21 angebracht ist Das andere Ende der Kammer ist durch
den Zylinderboden 30 abgedichtet, mit Ausnahme des Durchganges 36, welcher die Einrichtung aufweist,
welche dazu ditnt, das Fluid unter Druck in die Kammer einzuleiten.
Der langgestreckte zweite Ansatz 22, die Spitze 24 und die nach unten stehenden Finger 25 weisen eine
erste leitende Einrichtung auf, die auf der Kolbeneinrichtung 21 angebracht ist, und mit derselben mit der in
der Prüfung befindlichen Einheit in Berührung zu bringen ist wenn sich der Kolben in der zweiten oder
ausgefahrenen Stellung befindet (s. F i g. 2A), während die Anordnung aus der Berührung mit der Einheit, die
gerade in der Prüfung ist, gelöst werden kann, wenn sich der Kolben in der ersten oder zurückgezogenen
Stellung befindet (s. F i g. 2). Der Zylinderboden 30 weist eine zweite leitende Einrichtung auf, die elektrisch mit
der ersten leitenden Einrichtung verbunden ist, mit welcher sie einen kontinuierlichen leitenden Pfad durch
den Kolben und den Zylinder bildet so daß eine Leitung zum Durchgang von elektrischen Signalen entsteht
Der Zylinderboden 30 ist zum Anschluß an die elektrische Anpaßeinrichtung über eine Leitung 51 und
eine Kontaktklemme 50 vorgesehen, die ein leitendes Element darstellt, welches im Reibsitz auf dem äußeren
zylindrischen Abschnitt 37 des Zyünderbodens 30 angebracht ist wodurch Signale zwischen der in der
Prüfung befindlichen Einheit und der elektrischen Anpaßeinrichtung übertragen werden können, wenn
sich der Kolben in der zweiten Stellung befindet Jede Sonde 20 hat ihre zugehörige Leitung 51 mit dem
elektrischen Anpaßgerät verbunden. An dem elektrischen Anpaßgerät wird eine Verbindung mit der
elektronischen Erregungseinrichtung hergestellt um der in der Prüfung befindlichen Einheit über die
ausgewählte Sonde entsprechende Signale zuzuführen oder um einer elektronischen Meßeinrichtung Signale
zuzuführen, so daß die Signale ausgewertet werden können, welche von der ausgewählten Sonde von der in
der Prüfung befindlichen Einheit empfangen werden.
Die Kolbeneinrichtung 21 ist weiterhin durch eine Buchse 60 geführt, die eine zentrale Bohrung 61
aufweist in welcher der langgestreckte zweite Ansatz 22 des Kolbens gleiten kann. Die Buchse wird innerhalb
der Zylinderwand 12 gehalten, und zwar durch den Verschluß 63, der an der Halterung 10 mit Hilfe von
Schrauben 64 angeordnet ist (s. Fig.4). Sowohl die
κι Buchse 60 als auch die Abdeckung 63 können aus einem
nichtleitenden Material hergestellt sein.
Die Einrichtung, welche dazu dient, den Kolben aus der ausgefahrenen Stellung in die zurückgezogene
Stellung vorzuspannen, wird durch eine Feder 65 gebildet, welche konzentrisch über dem zweiten Ansatz
22 angeordnet ist, wobei ein Ende der Feder an der Buchse 60 und das andere Ende an der Oberseite des
Kolbens 21 anliegt
Wenn der Kolben aus der ersten Stellung in die zweite ausgefahrene Stellung bewegt wird, erstrecken
sich der zweite Ansatz 22 und die Spitze 24 über die Enden der Halterung 10 und der Abdeckung 63 hinaus,
um die in der Prüfung befindliche Einheit zu berühren. In dieser Stellung wird die Bewegung des Kolbens durch
die Buchse 60 begrenzt, gegen welche die Feder 65 gedrückt wird. Wenn der Kolben unter der Wirkung der
Feder 65 in die erste Stellung zurückgezogen wird, ist er im wesentlichen in die Halterung 10 bis zu dem Punkt
eingezogen, an welchem die Bewegung dadurch begrenzt wird, daß der Kolben 21 an dem Zylinderboden
30 anliegt.
Eine Berührung zwischen der Spitze 24 und der zuvor entsprechend ausgerichteten Verbindung der in der
Prüfung befindlichen Einheit erfolgt, wenn der Kolben sich in der ausgefahrenen Stellung befindet, wie es in der
F i g. 2A dargestellt ist.
In der Fig.3 ist eine alternative Konstruktion der
Sonde dargestellt bei welcher der nach unten stehende erste Ansatz 25 aus einem kreuzförmigen Metallelement
ausgestanzt ist, welches getrennt von der Kolbeneinrichtung hergestellt ist, jedoch daran befestigt
ist indem die Lasche 27 umgebogen wird, so daß der erste Ansatz 25 mit der Kolbeneinrichtung 21 einen
integralen Bestandteil bildet
Gemäß der obigen Beschreibung ist somit die in den F i g. 1 bis 3 dargestellte Sonde eine programmierbare
Sonde, welche insbesondere dazu gut geeignet ist niederfrequente Signale wie Gleichspannungssignale
zwischen der elektrischen Anpaßeinrichtung und der in
so der Prüfung befindlichen Einheit zu übertragen. Da die einzigen Sonden, welche nach oben in Berührung mit
der Einheit bewegt werden, die gerade in der Prüfung ist, diejenigen Sonden sind, welche für die Prüfung
erforderlich sind, die eine statische, eine dynamische, eine funktioneile oder eine diagnostische Prüfung sein
kann, verwendet die erfindungsgemäße Sondenhalterung immer eine minimale Anzahl von Sonden, und mit
der unten beschriebenen Abschirmung können die Streukapazitäten und -induktivitäten, welche in die in
der Prüfung befindliche Einheit als Störungen eingekuppelt werden, und zwar infolge der Frequenzcharakteristik
der Sonden selbst auf einem Minimum gehalten werden. Somit können diejenigen Signale, welche zu der
in der Prüfung befindlichen Einheit übertragen werden oder von dieser Einheit empfangen werden, ein
Höchstmaß an Genauigkeit aufweisen und die vorgegebenen Eigenschaften oder die Betriebseigenschaften der
in der Prüfung befindlichen Schaltung besonders
naturgetreu wiedergeben.
In den Fig.4 bis 7 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegensiandes veranschaulicht,
welche eine Hochfrequenzsonde darstellt. Bei dieser Ausführungsform, wie sie in den F i g. 4 und 5 dargestellt
ist, weist die Kolbeneinrichtung 21 einen zweiten Ansatz 22 auf, der sich über den vergrößerten Durchmesser des
Kolbens 21 hinaus erstreckt, und hat einen zweiten Schaftabschnitt 22a, der sich unterhalb des vergrößerten
Kolbenabschnittes des Kolbens 21 erstreckt. Eine Zentrale Bohrung 29 erstreckt sich durch den gesamten
Kolben hindurch und auch über die langgestreckten Schaftabschnitte, und sie hat eine als Ausnehmung
ausgebildete vergrößerte öffnung 23 am oberen Ende. Der Zylinder 12 hat eine öffnung 16 mit vermindertem
Durchmesser, welcher gleitbar den zweiten Schaftabschnitt 22a aufnimmt, um die Bewegung des Kolbens zu
führen.
Koaxial in der zentralen Bohrung 29 der Kolbeneinrichtung ist eine Anordnung 70 eines abgeschirmten
Kabels angeordnet. Die Anordnung weist einen Mittelleiter 71 auf, sie hat weiterhin eine Schicht aus
einem Isoliermaterial 72, welches den Mittelleiter 71 umgibt, und sie hat weiterhin ein leitendes Abschirmmaterial
73, welches das Isoliermaterial 72 umgibt, sowie eine isolierende Abdeckung 72a, welche das Abschirmmaterial
73 umgibt. Eine leitende Erdungsbuchse 74 umgibt das obere Ende des Abschirmmaterials 73, von
welchem die isolierende Abdeckung 73a abgeschält wurde, um eine Verbindung mit der Innenwand der
äußeren Hülle 76 herzustellen, die auch aus einem leitenden Material besteht. Im Inneren der äußeren
Hülle 76 ist eine isolierende Buchse 76a an der Hülle angebracht, die eine zentrale Bohrung 766 aufweist, um
das innere Spitzengehäuse 75 aufzunehmen, welches einen ringförmigen Flansch 75a hat, der an der Buchse
76a anliegt und von den leitenden Elementen 73,74 und 76 elektrisch isoliert ist. Das obere Ende des
Mittelleiters 71 ist durch die zentrale Bohrung des inneren Spitzengehäuses 75 hindurchgeführt und über
dessen oberes Ende umgebogen. Die Spitze 24 ist an dem Spitzengehäuse 75 befestigt, und zwar in der Weise,
daß ein Kontakt mit dem Mittelleiter 71 hergestellt ist. Es können auch andere bekannte Einrichtungen dazu
verwendet werden, den Leiter 71 mit dem Gehäuse 24a zu verbinden, und die Spitze 24 kann auch als integraler
Bestandteil des Gehäuses 75 ausgebildet sein. Sobald der Zusammenbau erfolgt ist, wird die Anordnung 70
des abgeschirmten Kabels seitlich umgebogen oder gegrimmt, und zwar in dem Bereich, welcher zu der
Erdungsbuchse 74 benachbart ist, und dann wird das Ende um die Spitze 24 herum mit Epoxymaterial 77
ausgefüllt Die gesamte Anordnung 70 wird dann fest in der als Ausnehmung ausgebildeten öffnung 23 des
Kolbens 21 angebracht Das zylindrische Element 76 und die gesamte Kabelanordnung kann weiterhin an
dem Kolben 21 durch eine Lötverbindung 78 befestigt werden, wenn die Kolbeneinrichtung 21 und der zweite
Ansatz 22 aus Metall bestehen. Ein Abschnitt der Spitze 24 bleibt frei, und zwar jenseits der Zylinderschale 76,
um die in der Prüfung befindliche Einheit anzuschließen, wie es in den Fig.5 und 6 veranschaulicht ist Somit
bildet gemäß dieser Ausführungsform die Anordnung 70 des abgeschirmten Kabels eine einzige Einheit, unabhängig
von der verwendeten Kolbeneinrichtung 21 und dem Zylinderboden 30, wie sie in den Ausführungsformen
gemäß F i g. 1 bis 3 vorgesehen sind, wobei hier nämlich eine erste leitende Einrichtung 24,75 und eine
zweite leitende Einrichtung 71 miteinander vereinigt sind, um somit einen kontinuierlichen Leitungspfad
zwischen der in der Prüfung befindlichen Einheit und der elektrischen Anpaßeinrichtung zu bilden, wenn die
Sonde in der zweiten ausgefahrenen Stellung ist. Die Kabelanordnung 70 stellt eine dritte Leitende Einrichtung
73, 74, 76 dar, und zwar für Erdungsstreusignale oder zum Anschluß an eine Erdungsklemme auf der in
der Prüfung befindlichen Platte, wie es in der F i g. 6
ίο dargestellt ist und unten im einzelnen näher erläutert
wird. Es können andere bekannte abgeschirmte koaxiale Kabelanordnungen hergestellt werden, indem die
obigen Prinzipien angewandt werden. Solche Anordnungen sind im Handel erhältlich.
Die Fluiddruckkammer in der in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsform wird wiederum durch
die Zylinderwände 12, die Unterseite des Kolbens 21, die Oberfläche des Schaftabschnittes 22a mit vermindertem
Durchmesser, die obere Fläche 12a benachbart zu dem Abschnitt 16 des Zylinders mit vermindertem Durchmesser
und weiterhin durch den Zylinderboden 30 und dem Durchgang 38 gebildet, welcher den Durchgang 36
und die zentrale Führungsöffnung 32 des Zylinderbodens 30 mit der Zylinderwand 12 verbindet, um unter
Druck stehendes Fluid einzuleiten und abzuleiten. Um zu gewährleisten, daß um den zweiten Ansatz 22 mit
vermindertem Durchmesser kein Fluidieck auftritt, ist dieser Abschnitt des Zylinders durch ein zweites
Verschlußstück 80 abgeschlossen, welches konzentrisch zu dem Schaft 22£ angeordnet ist, wodurch der zur
Dichtung dienende O-Ring 81 dichtend gegen den Schaft 22a angedrückt wird. Das Verschlußstück 80 wird
durch die Schulter 82 an Ort und Stelle gehalten, welche durch die Scheibe 84 und den Zylinderboden 30 an der
Halterung 10 angebracht ist. Das andere Ende des Zylinders ist natürlich durch den O-Ring 40 abgedichtet,
der auf dem Hals 26 des Kolbens 21 sitzt. Eine Vorspannung wird wiederum durch eine Feder 65
aufgebracht, wie es bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 bis 3 der Fall ist. Es kann jedoch auch eine andere
Vorspannungseinrichtung verwendet werden.
In dieser Ausführungsform kann der Kolben 21 aus einem nichtleitenden Material bestehen, da das Koaxialkabel
70 vollständig isoliert und abgeschirmt ist
Die Kolbenbewegung wird in der oberen Stellung durch die Buchse 60 und die Feder 65 begrenzt, und in
der unteren Stellung wird die Kolbenbewegung durch eine Schulter 82 begrenzt. Gemäß der obigen
Beschreibung liefert die Ausführur.gsform gemäß F i g. 4
so und 5 somit eine programmierbare Sonde zur
Übertragung von Hochfrequenzsignalen im Megahertzbereich. Die Abschirmung liefert eine ausgezeichnete
Isolierung gegen äußere Stör- und Rauschsignale.
In der Fig.6 ist die Sonde gemäß Fig.5 in der
In der Fig.6 ist die Sonde gemäß Fig.5 in der
ausgefahrenen Stellung dargestellt und zwar in der Weise modifiziert, daß sie eine Erdungssonde 90 und
eine Befestigungsklammer 91 aufweist, welche die Erdungssonde an der leitenden zylindrischen äußeren
Hülle 76 befestigt, welche über die leitende Erdungsbuchse 74 mit dem Abschirmmaterial 73 des Koaxialkabels
verbunden ist Die Erdungssonde 90 läßt sich mit der Anordnung 70 des abgeschirmten Kabels hin und
her bewegen, um eine Erdungssondenverbindung mit der in der Prüfung befindlichen gedruckten Leiterplatte
herzustellen, und zwar unmittelbar benachbart zu der
Klemme, welche mit der Spitze 24 in Verbindung steht, so daß die Anordnung für außerordentlich hohe
Frequenzen geeignet ist Somit läßt sich eine Impedanz-
anpassung erreichen, wenn hohe Frequenzen zwischen der in der Prüfung befindlichen Einheit und der
Prüfeinrichtung übertragen werden. Der Wellenwiderstand wird bei etwa 50 Ohm vorgegeben Eine
Ausrichtung der Sonde 90 wird aufrechterhalten, wenn der Kolben 21 hin und her bewegt wird, indem die
Halterung 10 in der Weise abgewandelt wird, daß sie eine öffnung 92 und einen Führungsstab 93 aufweist, der
an dem Anschluß 91 angebracht ist und in der öffnung 92 gleitbar geführt ist.
Die Fig.8 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform
einer programmierbaren Sondenbefestigung, weiche gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Wiederum
werden identische Bezugszahlen wiederholt, wenn sie sich auf dieselben oder auf ähnliche Teile beziehen, die
oben bereits beschrieben wurden. In der A-issführungsform
gemäß Fig.8 ist ein äußeres hohles zylindrische,?
Gehäuse 100 im Reibsitz an dem Kolben 21 angebracht, so daß es mit diesem bewegbar ist. In dem äußeren
Hohlzylinder 100 ist ein inneres zylindrisches Gehäuse
110 angeordnet, durch welches eine zentrale Bohrung
111 hindurchgeführt ist, in welcher die abgeschirmte
Kabelanordnung 70 fest angebracht ist, und zwar durch einen Abschlußstopfer:! 18. Die abgeschirmte Kabelanordnung
70 weist eine elektronische Schaltungsplatte
112 auf einem Substrat auf, so daß ein Anschluß mit der
Spitze 24 an einem Klemmenende gebildet wird, wobei weiterhin Drähte 113 vorhanden sind, welche sich von
dem anderen Klemmenende aus erstrecken und eine Verbindung mit der elektrischen Anpaßeinrichtung
herstellen. Die Anordnung 70 wird in dem Gehäuse 110
durch eine bekannte beliebige Einrichtung gehalten, beispielsweise dadurch, daß der Flansch 115 des
Gehäuses 110 umgebogen wird. Eine Feder 116 ist zwischen der Schulter 117 des äußeren zylindrischen
Gehäuses 100 und der Schulter 114 des inneren zylindrischen Gehäuses 100 angeordnet, um eine
Einrichtung zu bilden, die dazu dient, das Aufschlagen des Punktes 24 weicher zu gestalten, wenn er die damit
fluchtende Klemme der in der Prüfung befindlichen Platte berührt, um die empfindliche elektronische
Schaltung 112 durch den Aufschlagstoß nicht zu beschädigen. Die oben beschriebene Anordnung liefert
eine gute Flexibilität, um in der Sonde 20 eine große Vielfalt von elektronischen Schaltungen anzubringen,
die dazu in der Lage sind, zahlreiche Funktionen auszuführen, und zwar in Verbindung mit der in der
Prüfung befindlichen Einheit und der Prüfeinrichtung, wobei eine entsprechende Anpaßeinrichtung verwendet
wird. Beispielsweise kann die Schaltung 112 Pufferschaltungen
oder eine Detektoreinrichtung aufnehmen.
In der F i g. 9 ist ein programmierbares Sondenbefestigungssystem veranschaulicht, welches gemäß der
Erfindung ausgebildet ist Die Halterung 10 enthält die Vielzahl von Zylinderwänden 12 und eine Vielzahl von
Sonden 120, wobei jeweils eine Sonde in Verbindung mit jeder Zylinderwand derart gehalten ist, daß sie eine
Bewegung in der vorgegebenen Ebene ausführen kann, und zwar von einer ersten zurückgezogenen Stellung in
die zweite ausgefahrene Stellung, in welcher sie mit der in der Prüfung befindlichen Einheit 121 in Berührung
steht Jede Sonde hat einen Draht 122, welcher die leitende Einrichtung in der Sonde mit der elektrischen
Anpaßeinrichtung verbindet. Jede Sonde hat einen Schlauch 35, welcher das Verschlußstück mit einem
Ende eines individuellen Durchgangs 123a in einem Anschlußblock 123 verbindet. Ausgewählte Exemplare
der Sonden 120a, 1206, 120c und 120c/ können ihre Schläuche 35 an eine gemeinsame Luftverteilereinrichtung
124 angeschlossen haben. Die Verteilereinrichtung 124 ist mit einem individuellen Durchgang 123a im
Anschlußblock 123 durch einen Schlauch 36 verbunden.
ίο Das andere Ende jedes individuellen Durchgangs 122a
in Verbindung mit dem Block 123 ist an einen Schlauch 35a des Sondentreibersystems 130 angeschlossen. Ein
Sondentreibersystem oder ein System 130 dient dazu, die Sondenbewegungseinrichtung jeder Sonde 120 in
der Sondenhalterung einzeln zu betätigen oder auch dazu, die einzelne Sondenbewegungseinrichtung der
Sonden 120a, 1206, 120c und 120c/ in Reaktion auf
Steuersignale kollektiv, jedoch unabhängig, zu bewegen, welche von einer Steuereinrichtung 140 empfangen
werden.
Die Steuereinrichtung 140 liefert Steuerausgangssignale, welche einem vorgegebenen Programm entsprechen,
wobei diese Signale der Sondentreibereinrichtung 130 über einen Anschlußkasten 141 und
elektrische Treiberleitungen 142 zugeführt werden, wobei nur eine solche Leitung zur Vereinfachung
dargestellt ist. Die Steuereinrichtung 140 kann ein Computer oder eine andere programmierbare Steuereinrichtung
sein, wie sie grundsätzlich bekannt ist.
Die Sondentreibereinrichtung 130 ist in der bevorzugten
Ausführungsform eine Fluidtreibereinrichtung, beispielsweise ein Lufttreibersystem, welches Energie- und
Luftdruckeingänge aufweist und eine Mehrzahl von Ausgangsdurchgängen hat, wobei jeder Durchgang mit
einem Schlauch 35a verbunden ist und wobei weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, welche dazu dient, den
Fluiddruck an jedem Ausgangsdurchgang: in Reaktion auf die Steuersignale von der Steuereinrichtung 140 zu
steuern.
Die spezielle Einrichtung zur Steuerung des Fluiddruckes
an jedem Ausgangsdurchgang des Sondentreibersystems 130 ist in der Fig. 10 dargestellt und weist
ein durch eine Spule betätigtes Ventil 131 zwischen der Luftverteilereinrichtung 132 und dem Schlauch 35a auf,
welcher zu jedem Sondenzylinder führt, und zwar durch einen Durchgang 123a in Verbindung mit dem Kasten
123. Eine Ausgangsklemme der Spule ist mit einer Gleichspannungsquelle 133 verbunden, und die andere
Ausgangsklemme ist bei 134 über einen elektronischen Schalter 136 an Erde geführt, der in einer ersten Stellung
die Spulenschaltung in Reaktion auf ein Signal an Erde legt, welches an einer Steuerklemme 135 empfangen
wird, und weiterhin in der Weise betrieben werden kann, daß in einer zweiten Stellung die elektrische
Schaltung mit der Spule verbunden ist, wenn kein Steuersignal an der Steuerklemme 135 anliegt Die
Steuerklemme 135 ist in jedem Fall mit der Steuereinrichtung 140 durch eine Leitung 142 und den
Anschlußkasten 141 verbunden und empfängt die Steuersignaie von der Steuereinrichtung 140, welche
programmiert, welche der Sonden zu einer vorgebbaren
Zeit zu bewegen ist
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (18)
1. Halterung für programmierbare Sonden zum Anschluß an ein in einer elektrischen Prüfung
befindliches Bauteil, wobei jede einzelne Sonde unabhängig von den übrigen Sonden zwischen einer
ersten und einer zweiten Stellung durch einen auf dem Schaft der Sonde angebrachten, in einem
Zylinder mit Fluid-Druck beaufschlagbaren Kolben hin und her bewegbar ist, wobei der Schaft der
Sonde durch das dem Bauteil zugewandte Ende des Zylinders geführt ist und wobei über die Sonde in der
zweiten Stellung eine elektrische Verbindung zwischen dem Bauteil und einer Prüfeinrichtung
hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Sonde (20) auf der mit dem Fluid-Druck
beaufschlagbaren Seite des Kolbens (21) einen ersten langgestreckten Ansatz (25,22a,/aufweist, der
einen gegenüber dem Kolben (21) geringeren Durchmesser hat und in einer an der Halterung
angeordneten Führung (32,16) bewegbar ist
2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste langgestreckte Ansatz (2S) in
einem bestimmten Abstand von dem Kolben (21) eine an der Zylinderwand gleitend geführte Verbreiterung
aufweist
3. Halterung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste langgestreckte Ansatz, (25,
22a,/ im Zylinderboden (16, 30, 80) gleitbar geführt
ist, durch welchen eine Zuführung für das Druck-Fluid hindurchgeleitet ist
4. Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderboden
(30) und der erste langgestreckte Ansatz (25) jeweils aus einem elektrisch leitendem
Material bestehen und miteinander im Gleitkontakt stehen und daß die Zylinderwand (12) aus einem
Isoliermaterial besteht.
5. Halterung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben au:; einem elektrisch
leitendem Material besteht, daß die elektrische Verbindung zwischen dem Bauteil und einer
Prüfeinrichtung über einen zweiten langgestreckten Ansatz (22), aus elektrisch leitendem Material
geführt ist, welcher an dem Kolben auf der dem Bauteil zugewandten Seite angebracht ist, daß der
Zylinderboden eine zentrale Führungsöffnung (32) für den auf der mit dem Fluid-Druckbeaufschlagbaren
Seite des Kolbens (21) angeordneten ersten Ansatz (25) aufweist, welcher einen Teil des r>
<> elektrischen Leitungspfades bildet.
6. Halterung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ansatz (25) eine Mehrzahl
von sich in axialer Richtung erstreckenden elastischen Fingern aufweist, welche radial nach außen
vorgespannt sind.
7. Halterung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ansatz (25) als Blechstanzteil
ausgebildet ist, welches derart gebogen ist, daß eine Mehrzahl von sich in axialer Richtung erstreckenden
elastischen Fingern gebildet sind, welche radial nach außen vorgespannt sind.
8. Halterung nach einem der Anspruches—7,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung den Kolben und den aus einem elektrisch
leitendem Material bestehenden zweiten Ansatz (22) umfaßt, welcher mit dem Kolben verbunden ist, und
eine Buchse (60) aufweist, welche in der Führung angeordnet ist und eine zentrale Bohrung (61)
aufweist, in welcher der zweite Ansatz (22) gleitbar geführt ist, daß weiterhin eine den Kolben im
Zylinder abdichtende Dichtung (40) vorgesehen ist und daß eine Feder (65) konzentrisch zu dem
zweiten Ansatz angeordnet ist, durch welche der Kolben in die zweite Stellung vorgespannt ist
9. Halterung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenhub
in der ersten und zweiten Stellung jeweils durch einen Anschlag begrenzt ist und daß der
Anschlag für die erste Stellung im wesentlichen durch den Zylinderboden gebildet ist.
10. Halterung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Ansatz (22) mit dem Kolben verbunden ist daß der erste (25) und der zweite (22)
Ansatz eine durchgehende zentrale Bohrung (29) aufweisen und daß die elektrische Verbindung zwei
getrennte gegeneinander isolierte Leiter (24,75 und 71,76,73) aufweist, welche innerhalb einer zentralen
Bohrung in dem langgestreckten Ansatz und dem Kolben angeordnet ist.
11. Halterung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet
daß der Zylinder durch ein erstes Verschlußstück (80) im Bereich des Zylinderbodens
verschlossen ist welches den ersten Ansatz konzentrisen umgibt, und daß zur Abdichtung eine erste
Dichtung (40) auf dem Kolben angeordnet ist und eine zweite Dichtung (81) zwischen dem ersten
Verschlußstück und der Halterung vorgesehen ist.
12. Halterung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder durch ein zweites
Verschlußstück (30) verschlossen ist, welches eine zentrale Bohrung aufweist, die über einen Durchgang
(38) mit dem Fluid-Druckraum im Zylinder verbunden ist.
13. Halterung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Schulter (82) an der Führung vorgesehen ist, welche für den Kolben in seiner ersten Stellung als Anschlag
dient.
14. Halterung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste und der zweite Ansatz einen äußeren Hohlzylinder (100) aufweisen, welcher an
dem Kolben befestigt und mit diesem hin und her bewegbar ist, daß die leitende Verbindung eine
elektronische Schaltungsplatte (112) auf einem Substrat aufweist, welche in dem Hohlzylinder
angeordnet ist, und daß eine Stoßdämpfereinrichtung (110, 116, 117, 114, 115) für die Sonde
vorgesehen ist.
15. Halterung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stoßdämpfereinrichtung (UO, 116,
117,114,115) folgende Teile aufweist: Einen äußeren
Hohlzylinder (100), dessen Innenraum sich ar. einem Ende über eine Schulter (117) erweitert, ein inneres
zylindrisches Gehäuse (110), durch welches eine zentrale Bohrung (111) hindurchgeführt ist, in der die
leitende Einrichtung angeordnet ist, welche ein über den äußeren Zylinder hinausragendes Stück aufweist,
welches mit dem in der Prüfung befindlichen Bauteil in Berührung bringbar ist, weiterhin dadurch
gekennzeichnet, daß das innere zylindrische Gehäuse (HO) in dem verbreiterten Ende des äußeren
Hohlzylinders (100) angeordnet und relativ zu diesem bewegbar ist, daß weiterhin ein zur
Begrenzung der Relativbewegung zwischen dem inneren zylindrischen Gehäuse (110) und dem
äußerem Hohlzylinder (100) dienender Flansch (115)
vorhanden ist und daß das innere zylindrische Gehäuse (110) in bezug auf den äußeren Hohlzylinder
(100) durch eine Feder (116) nach außen vorgespannt ist, wodurch eine geringere Einwärtsbewegung
des inneren zylindrischen Gehäuses (110) in bezug auf den äußeren Hohlzylinder (100) gegen
die Kraft der Feder (116) auftritt, wenn der Kolben
in die zweite Stellung gebracht ist
16. Halterung nach einem der Ansprüche 10—15, ]0
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben sowie der erste und der zweite Ansatz aus einem elektrisch
nichtleitenden Material bestehen.
17. Halterung nach einem der Ansprüche 10—16, dadurch gekennzeichnet, daß der eine elektrische
Leiter eine elektrisch leitende Spitze (24) aufweist, welche auf dem äußeren Ende des zweiten Ansatzes
angebracht ist und mit diesem bewegbar und mit dem Bauteil in Berührung zu bringen ist, wenn der
Kolben in seiner zweiten Stellung ist, und daß der andere elektrische Leiter eine Abschirmung (73, 76)
um die Spitze (24) und um den einen Leiter bildet.
18. Halterung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß ein abgeschirmtes Kabel vorgesehen ist, welches einen mit der Spitze (24) verbundenen
Mittelleiter (71) und eine diesen die Spitze (24) umgebende leitende Abschirmung (73, 76) hat und
dazwischen eine Isolierung (72,76a, 77) aufweist, daß
eine Einrichtung (23) zur Befestigung des Kabels in der zentralen Bohrung (29) des Kabels und des jo
zweiten Ansatzes vorhanden ist, und daß ein Teil der Spitze (24) sich über die Abschirmung hinaus
erstreckt.
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