DE102005019564B4

DE102005019564B4 - Handhabungsvorrichtung zum Positionieren eines Testkopfs, insbesondere an einer Prüfeinrichtung

Info

Publication number: DE102005019564B4
Application number: DE102005019564A
Authority: DE
Inventors: Hubertus Heigl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2025-04-28
Also published as: DE102005019564A1; US7421916B2; US20060272901A1

Abstract

Handhabungsvorrichtung zum Positionieren eines Testkopfs (80), insbesondere an einer Prüfeinrichtung, mit
Positionierungsmitteln (20), durch die der Testkopf (80) im Raum positionierbar ist und die ein Auflager (40) bilden, und
einer Halterung (30), an welcher der Testkopf (80) befestigbar ist und die mit den Positionierungsmitteln (20) verbunden ist,
wobei die Halterung (30) mit einer Platte (50) verbunden ist, die zumindest einen ersten Abstützpunkt (51) und einen zweiten Abstützpunkt (52), der im Abstand zu dem ersten Abstützpunkt (51) angeordnet ist, aufweist;
wobei die Platte (50) an dem ersten Abstützpunkt (51) um eine erste Achse (53) und an dem zweiten Abstützpunkt (52) um eine zweite Achse (54), die parallel zu der ersten Achse (53) verläuft, schwenkbar gelagert ist;
wobei der erste Abstützpunkt (51) und der zweite Abstützpunkt (52) entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft zwischen einer Ausgangsstellung (I) und einer Endstellung (II, III) relativ zu dem Auflager (40) bewegbar...

Description

Die Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung, die insbesondere zum Positionieren eines Testkopfs an einer Prüfeinrichtung dient. Die Handhabungsvorrichtung ist mit Positionierungsmitteln versehen, durch die der Testkopf im Raum positionierbar ist und die ein Auflager bilden. Zudem ist die Handhabungsvorrichtung mit einer Halterung versehen, die mit den Positionierungsmitteln verbunden ist und an welcher der Testkopf befestigbar ist. Die Halterung ist mit einer Platte verbunden, die zumindest einen ersten Abstützpunkt aufweist. Die Platte ist an dem ersten Abstützpunkt um eine erste Achse schwenkbar gelagert.
Eine Handhabungsvorrichtung oder Manipulator zum Positionieren eines Testkopfs verfügt üblicherweise über mehrere Translations- und Rotationsfreiheitsgrade und ist insofern geeignet, den Testkopf exakt im Raum zu positionieren. Anwendung findet eine solche Handhabungsvorrichtung daher in der Regel bei der Prüfung von elektronischen Bauelementen, wie beispielsweise integrierte Schaltungen (IC) oder Wafer. Um die Funktionsfähigkeit der elektronischen Bauelemente testen zu können, ist es erforderlich, den verhältnismässig schweren Testkopf präzise an eine Prüfeinrichtung heranzufahren. Die Prüfeinrichtung, beispielsweise ein sogenannter Devicehandler oder Waferprober, stellt die durch den Testkopf zu prüfenden elektronischen Bauelemente bereit. Ein unverfälschtes Messergebnis bei der Prüfung der elektronischen Bauelemente setzt ein genaues Andocken des Testkopfs an der Prüfeinrichtung voraus. Aus diesem Grund ist eine präzise und leicht gängige Verstellung der den Testkopf positionierenden Handhabungsvorrichtung unerlässlich.
Die DE 101 32 489 A1 beschreibt eine Handhabungsvorrichtung, die sich durch eine exakt wiederholbare Bewegung des Testkopfs auszeichnet. Dies ist vornehmlich darauf zurückzuführen, dass die Handhabungsvorrichtung mit den Testkopf im Raum positionierenden Positionierungsmitteln versehen ist, die in einer horizontalen Ebene schwenkbare Gelenkarme aufweisen. Die Gelenkarme sind mit in horizontaler Richtung verfahrbaren Schlitten gekoppelt, so dass sich eine beliebige Bewegung des Testkopfs in eine Translationsbewegung der Schlitten und eine Rotationsbewegung der Gelenkarme aufteilen lässt. Auf diese Weise ergibt sich eine reproduzierbare Verstellung der Positionierungsmittel, die eine zuverlässige Positionierung des Testkopfs sicherstellt.
Weiterhin beschreibt die DE 40 07 011 C2 eine Handhabungsvorrichtung, die mit einen Testkopf im Raum positionierenden Doppelgelenkarmen versehen ist. Die Doppelgelenkarme sind an einem ersten Ende gelenkig mit einer den Testkopf befestigenden Halterung verbunden. An einem zweiten Ende sind die Doppelgelenkarme gelenkig mit einem Schwenkarm verbunden, der um eine sich in vertikaler Richtung erstreckende Achse geschwenkt werden kann. Der Schwenkarm ist an einer Säule angeordnet, die es ermöglicht, den Schwenkarm zudem in vertikaler Richtung linear zu verstellen. Wenngleich die bekannte Handhabungsvorrichtung auf. Grund der überlagerbaren Rotationsbewegungen des Schwenkarms und der Doppelgelenkarme über eine mannigfaltige Verstellbarkeit in horizontaler Richtung verfügt, ist eine reproduzierbare Verstellung nur mit einem verhältnismässig grossen Aufwand möglich.
Eine Handhabungsvorrichtung, die zum Positionieren eines Testkopfs dient und mit einer eine Bewegungseinheit aufweisenden Halterung versehen ist, wird in der WO 03/089834 A2 beschrieben. Die Bewegungseinheit ermöglicht es, einen an der Halterung befestigten Testkopf eine In/Out-Bewegung entlang einer ersten Achse, eine Tumble-Bewegung um eine zu der ersten Achse orthogonalen zweiten Achse und eine Theta-Bewegung um eine sowohl zu der ersten Achse als auch zu der zweiten Achse orthogonalen dritten Achse durchführen zu lassen. Die Bewegungseinheit weist zu diesem Zweck einen Gleitarm auf, der die horizontale Bewegung entlang der ersten Achse durchführt. Die Bewegungseinheit weist zudem Mitnehmer auf, die in einer gekrümmten Nut geführt sind, um die Tumble-Bewegung um die zweite Achse zu ermöglichen. Darüber hinaus weist die Bewegungseinheit einen Arm auf, der drehbar an einem Lager gelagert ist und auf diese Weise die Theta-Bewegung um die dritte Achse gewährleistet. Die Handhabungsvorrichtung ist überdies mit Arretierungsmitteln versehen, die es ermöglichen, die Bewegungseinheit in drei Freiheitsgraden zu arretieren.
Darüber hinaus offenbart die WO 02/24400 A2 eine Halterung für einen Testkopf, die es ermöglicht, den Testkopf zu nivellieren. Die Halterung weist zu diesem Zweck einen verschiebbar angeordneten Schlitten auf, durch den die relative Lage von Testkopf und Halterung veränderbar ist.
Neben der für eine reproduzierbare Verstellung erforderlichen Präzision der Positionierungsmittel hat es sich als zweckmässig erwiesen, die Position des Testkopfs beim Andocken an eine Prüfeinrichtung durch ein manuelles Hin- und Herbewegen zu korrigieren. Eine derartige Korrektur der Position des Testkopfs, die das Andocken erleichtert, erfordert eine gewisse Nachgiebigkeit der Positionierungsmittel oder der Halterung.
Eine Handhabungsvorrichtung zum Positionieren eines Testkopfs, die mit einer Halterung für den Testkopf versehen ist, die eine gewisse Nachgiebigkeit erzeugt, wird in der WO 2004/070400 A1 beschrieben. Die Halterung kann mittels eines oberen Gelenkarms und eines unteren Gelenkarms an einer Lagerplatte schwenkbar gelagert sein. Die Nachgiebigkeit der Halterung wird durch eine Verstelleinheit erzeugt, die mit Federelementen ver sehen ist. Die Federelemente sind so angeordnet, dass die Halterung entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft relativ zu der Lagerplatte verstellt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Handhabungsvorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass sich einerseits eine präzise Verstellung und andererseits eine gewisse Nachgiebigkeit erzielen lassen.
Diese Aufgabe wird durch eine Handhabungsvorrichtung mit den Merkmalen gemäss Anspruch 1, 2 oder 3 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Ansprüchen 4 bis 14 definiert.
Die erfindungsgemässe Handhabungsvorrichtung beruht auf der Erkenntnis, den ersten Abstützpunkt bewegbar anzuordnen, und zwar derart, dass sich der erste Abstützpunkt entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung relativ zu dem Auflager bewegen lässt. Der Abstützpunkt stellt auf diese Weise ein bewegbares Stützgelenk dar, das eine gewisse Nachgiebigkeit der Platte gegenüber dem Auflager ermöglicht. Trotz der durch die Relativbewegung von Abstützpunkt und Auflager hervorgerufenen Nachgiebigkeit oder Compliance ist eine präzise Verstellung des Testkopfs sichergestellt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Abstützpunkt entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung bewegbar ist. Die Rückstellkraft wirkt somit der Relativbewegung von Abstützpunkt und Auflager entgegen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemässen Handhabungsvorrichtung verläuft die erste Achse horizontal. Der Abstützpunkt ist in diesem Fall zweckmässigerweise in einer vertikalen oder schrägen, das heißt zumindest eine vertikale Komponente aufweisenden Richtung relativ zu dem Auflager bewegbar, so dass die Relativbewegung von Abstützpunkt und Auflager eine Tumble-Bewegung des Testkopfs ermöglicht.
Die Platte der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung weist einen zweiten Abstützpunkt auf, der im Abstand zu dem ersten Abstützpunkt angeordnet ist. Die Platte ist an dem zweiten Abstützpunkt um eine zweite Achse, die parallel zu der ersten Achse verläuft, schwenkbar gelagert. Der zweite Abstützpunkt stellt auf diese Weise ebenfalls ein Stützgelenk dar, das dazu beiträgt, den in der Regel vergleichsweise schweren Testkopf zuverlässig abzustützen. Bevorzugt ist auch der zweite Abstützpunkt als bewegbares Stützgelenk ausgestaltet, in dem der zweite Abstützpunkt entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung relativ zu dem Auflager bewegbar ist.
Vor allem dann, wenn die erste Achse horizontal verläuft, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Auflager einen oberen Auflagerbereich, an dem sich der erste Abstützpunkt abstützt, und einen unteren Auflagerbereich, an dem sich der zweite Abstützpunkt abstützt, aufweist. Der obere Auflagerbereich ist zweckmässigerweise mit einer oberen Stützfläche versehen, die sich in einem ersten Winkel zu der Vertikalen erstreckt. Alternativ oder zusätzlich kann auch der untere Auflagerbereich eine untere Stützfläche aufweisen, die sich in einem zweiten Winkel zu der Vertikalen erstreckt. Vorteilhafterweise sind der erste Winkel und der zweite Winkel zwar entgegengesetzt orientiert, haben aber das gleiche Winkelmass, so dass die sich auf den Stützflächen abstützenden Abstützpunkte bei einer Bewegung von der Ausgangsstellung in die Endstellung und zurück annähernd einem Kreisbogen folgen, der eine rotatorische Tumble-Bewegung des Testkopfs gewährleistet. Das Winkelmass beträgt in diesem Fall zweckmässigerweise zwischen 0° und 25°. In diesen Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den oberen Auflagerbereich und den unteren Auflagerbereich als separate Bauteile auszugestalten, so dass sich eine modulare Bauweise ergibt, die es ermöglicht, durch Auswechseln der Auflagerbereiche die Neigung der Stützfläche an den jeweiligen Anwendungsfall anzupassen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, an der oberen Stützfläche eine Linearführung für den ersten Abstützpunkt anzuordnen und/oder an der unteren Stützfläche eine Linearführung für den zweiten Abstützpunkt anzuordnen. Die Linearführung gewährleistet eine präzise Relativbewegung von Abstützpunkt und Auflager. Darüber hinaus bietet die Linearführung den Vorteil, dass auftretende Querkräfte und Momente aufgenommen werden.
Weiterhin können der erste Abstützpunkt mit einer Stützrolle, die an der oberen Stützfläche abgestützt ist, und/oder der zweite Abstützpunkt mit einer Stützrolle, die an der unteren Stützfläche abgestützt ist, versehen sein. Die Stützrolle nimmt zwar im Unterschied zu einer Linearführung keine Querkräfte und Momente auf, trägt aber zu einer vergleichsweise einfachen und kostengünstigen Herstellung bei.
Des weiteren kann an dem oberen Auflagerbereich und/oder an dem unteren Auflagerbereich ein Gelenkarm angeordnet sein. Der Gelenkarm ist an einem ersten Ende um eine dritte Achse, die parallel zu der ersten Achse oder der zweiten Achse verläuft, schwenkbar gelagert und an einem zweiten Ende gelenkig mit dem ersten Abstützpunkt oder dem zweiten Abstützpunkt verbunden. Der Gelenkarm ermöglicht auf diese Weise eine Relativbewegung zwischen dem Abstützpunkt und dem Auflager.
In Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall kann es zweckmässig sein, den ersten Abstützpunkt und den zweiten Abstützpunkt durch unterschiedliche Mittel bewegbar an dem Auflager abzustützen. So können zum Beispiel der obere Abstützpunkt durch einen Gelenkarm und der untere Abstützpunkt durch ein Linearlager oder eine Stützrolle an dem Auflager abgestützt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemässen Handhabungsvorrichtung ist eine Verstellvorrichtung vorgesehen, durch welche die Ausgangsstellung veränderbar ist. Die Veränderung der Ausgangsstellung ermöglicht es, die Platte und damit den Testkopf zu nivellieren, wodurch sich ein betriebssicheres Andocken des Testkopfs an beispielsweise eine Prüfeinrichtung erreichen lässt.
Die Verstellvorrichtung umfasst bevorzugt eine Spindel, die in einem Spindellager ortsfest gelagert ist, ein Gehäuse, in dem eine mit der Spindel verbundene Spindelmutter verschiebbar geführt ist, ein erstes Federelement, das die Spindelmutter in einer ersten axialen Richtung beaufschlagt, und ein zweites Federelement, das die Spindelmutter in einer zweiten axialen Richtung, die entgegen der ersten axialen Richtung orientiert ist, beaufschlagt. Das Gehäuse ist gelenkig mit dem ersten Abstützpunkt oder dem zweiten Abstützpunkt verbunden. Die in dem Gehäuse angeordneten Federelemente stützen sich an der zwar durch die Spindel verstellbaren, aber ansonsten ortsfesten Spindelmutter ab und rufen auf diese Weise die Rückstellkraft hervor, die einer Bewegung des Abstützpunkts von der Ausgangsstellung in die Endstellung entgegenwirkt. Die entgegengesetzte Orientierung von erstem Federelement und zweitem Federelement gewährleistet, dass der Abstützpunkt um die Ausgangsstellung pendelt und demnach sowohl eine oberhalb als auch eine unterhalb der Ausgangsstellung befindliche Endstellung einnehmen kann. Ist das Federelement beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgestaltet, dann wird im ersteren Fall das erste Federelement und im letzteren Fall das zweite Federelement auf Druck beansprucht. Die gelenkige Verbindung des Gehäuses mit einem der Abstützpunkte stellt sicher, dass bei einer Relativbewegung von Platte und Auflager die Position des Gehäuses in Bezug auf die Schraubenmutter verändert und damit die Rückstellkraft durch das erste Federelement oder das zweite Federelement hervorgerufen wird.
Das Gehäuse muss nicht zwangsläufig unmittelbar mit einem der Abstützpunkte verbunden sein, sondern kann in Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall auch an anderer Stelle gelenkig mit der Platte verbunden sein. Um auf vergleichsweise einfache Weise eine gelenkige Verbindung zu erreichen, ist das Gehäuse vorteilhafterweise mit einer Lagerbuchse versehen, die es ermöglicht, die erste Achse oder die zweite Achse aufzunehmen.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Gehäuse mit einem Langloch versehen ist und die Spindelmutter einen Vorsprung aufweist, der in das Langloch eingreift. Der in dem Langloch geführte Vorsprung gewährleistet eine drehfeste Anordnung der Spindelmutter, so dass die Spindelmut ter bei einer Drehung der Spindel in axialer Richtung der Spindel verschoben wird. Die Länge des Langlochs bestimmt die Strecke, um welche die Spindelmutter in dem Gehäuse verschiebbar ist.
Bevorzugt sind das erste Federelement und/oder das zweite Federelement vorgespannt. Aufgrund der Vorspannung ist sichergestellt, dass eine Relativbewegung von Abstützpunkt und Auflager nur dann eintritt, wenn an der Platte eine die Vorspannung übersteigende Kraft angreift. Die sich aufgrund der Relativbewegung von Abstützpunkt und Auflager ergebende Nachgiebigkeit steht auf diese Weise einer präzisen Verstellung des Testkopfs nicht entgegen.
Vorteilhaft ist ferner, das Spindellager an dem Auflager zu befestigen, wodurch sich eine definierte Lage der Spindel und damit der Spindelmutter in Bezug auf das Auflager erreichen lässt. Vor allem dann, wenn sich die obere Stützfläche oder die untere Stützfläche nicht in axialer Richtung der Spindel erstreckt, hat es sich als zweckmässig erwiesen, das Spindellager um eine orthogonal zu der ersten axialen Richtung der Spindel verlaufenden Schwenkachse schwenkbar an dem Auflager anzuordnen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das Gehäuse und damit die Spindel der Bewegung des Abstützpunkts nicht entgegensteht.
Um auf einfache Weise die Spindelmutter in axialer Richtung der Spindel zu verschieben, ist die Spindel zweckmässigerweise von einer Kurbel oder von einem Motor antreibbar.
Einzelheiten und weitere Vorteile der erfindungsgemässen Handhabungsvorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. In den die Ausführungsbeispiele lediglich schematisch darstellenden Zeichnungen veranschaulichen im einzelnen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Handhabungsvorrichtung, an der ein Testkopf angeordnet ist;
2 eine Seitenansicht der Handhabungsvorrichtung gemäss 1;
3 eine perspektivische Ansicht einer mit Abstützpunkten versehenen Platte und eines Auflagers in einer ersten Ausführungsform;
4 eine Seitenansicht einer Verstellvorrichtung;
5 einen Schnitt gemäss der Linie V-V in 4;
6 eine Seitenansicht der Platte und des Auflagers, das die Abstützpunkte in einer oberen Endstellung zeigt;
7 eine Seitenansicht gemäss 6, die die Abstützpunkte in einer Ausgangsstellung zeigt;
8 eine Seitenansicht gemäss 6, die die Abstützpunkte in einer unteren Endstellung zeigt;
9 eine Seitenansicht der Platte und des Auflagers in einer zweiten Ausführungsform;
10 eine Seitenansicht der Platte und des Auflagers in einer dritten Ausführungsform;
11 eine Seitenansicht der Platte und des Auflagers in einer vierten Ausführungsform und
12 eine perspektivische Ansicht der Platte und des Auflagers gemäss 11.
Die in 1 dargestellte Handhabungsvorrichtung dient zum Positionieren eines Testkopfs 80 an einer nicht dargestellten Prüfeinrichtung für elektronische Bauelemente, wie zum Beispiel integrierte Schaltungen oder Wafer. Zu diesem Zweck weist die Handhabungsvorrichtung eine Halterung 30 auf, an welcher der Testkopf 80 befestigt ist. Darüber hinaus ist die Handhabungsvorrichtung mit Positionierungsmitteln versehen, die mit der Halterung 30 verbunden sind und die unter anderem eine sich in vertikaler Richtung erstreckende Säule 20 und einen Vertikalschlitten 22 aufweisen. Der Vertikalschlitten 22 lässt sich auf zwei parallel zueinander verlaufenden Füh rungsschienen 21, die an der Säule 20 angeordnet sind, in der vertikalen Richtung linear bewegen und kann zu diesem Zweck von Antriebsmitteln angetrieben sein. Mittels eines Feststellhebels kann der Vertikalschlitten 22 in einer vorgegebenen Stellung an der Säule 20 arretiert werden. Darüber hinaus können an dem Vertikalschlitten 22 weitere Positionierungsmittel, zum Beispiel ein Horizontalschlitten oder in einer horizontalen Ebene schwenkbare Gelenkarme, angeordnet sein, wie es beispielsweise aus der DE 101 32 489 A1 bekannt ist.
Wie 1 ferner zu erkennen gibt, ist die Säule 20 an einem Untergestell 10 angeordnet. Das Untergestell 10 weist zwei horizontal verlaufende Tragbalken 11 auf, die von zwei Traversen 12, die sich orthogonal zu den Tragbalken 11 erstrecken, abgestützt werden. Um eine ausreichende Standfestigkeit der Handhabungsvorrichtung auch bei einem unebenen Boden sicherzustellen, können die Tragbalken 11 und die Traversen 12 auf nicht dargestellten, höhenverstellbaren Tellerfüssen gelagert sein. Das Untergestell kann ferner mit einer Drehplatte versehen sein, die eine Drehung der Säule 20 um eine vertikale Achse ermöglicht, wie es ebenfalls aus der DE 101 32 489 A1 bekannt ist.
Wie insbesondere 2 zu erkennen gibt, ist die Halterung 30 mit einer Platte 50 verbunden, die sich an einem Auflager 40 abstützt, das zumindest mittelbar mit dem Vertikalschlitten 22 verbunden ist. Die Platte 50 weist einen ersten Abstützpunkt 51 und einen im Abstand zu diesem angeordneten zweiten Abstützpunkt 52 auf. An dem ersten Abstützpunkt 51 ist die Platte 50 um eine erste Achse 53, die horizontal verläuft, schwenkbar gelagert. Die Platte 50 ist ferner an dem zweiten Abstützpunkt 52 um eine zweite Achse 54, die ebenfalls horizontal verläuft, schwenkbar gelagert. Die Abstützpunkte 51, 52 stellen demzufolge jeweils ein Stützgelenk dar, das die Platte 50 an dem Auflager 40 abstützt.
Das Auflager 40 weist einen oberen Auflagerbereich 41, an dem sich der ersten Abstützpunkt 51 abstützt, und einen unteren Auflagerbereich 43, an dem sich der zweite Abstützpunkt 52 abstützt, auf. Der obere Auflagerbereich 41 weist in einem ersten Ausführungsbeispiel eine obere Stützfläche 42 auf, die sich in einem Winkel α zu der Vertikalen erstreckt. Der unter Auflagerbereich 43 weist eine untere Stützfläche 44 auf, die sich in einem Winkel β zu der Vertikalen erstreckt. Wie 2 zu erkennen gibt, sind der Winkel α und der Winkel β zwar entgegengesetzt orientiert, weisen aber das gleiche Winkelmass auf, das im vorliegenden Fall ca. 15° beträgt. Sowohl an der oberen Stützfläche 42 als auch an der unteren Stützfläche 44 ist jeweils eine Linearführung 45 angeordnet, durch welche die Abstützpunkte 51, 52 entlang der Stützflächen 42, 44 verschieblich gelagert werden. Die Abstützpunkte 51, 52 können auf diese Weise relativ zu dem Auflager 40 bewegt werden.
Weiterhin ist an dem Auflager 40 eine Verstellvorrichtung 60 angeordnet. Wie insbesondere die 3 bis 5 zu erkennen geben, weist die Verstellvorrichtung 60 eine Spindel 61 auf, die in einem Spindellager 62 ortsfest gelagert ist und von einer Kurbel 63 angetrieben werden kann. Die Verstellvorrichtung 60 weist zudem ein zylindrisches Gehäuse 64 auf, das an einer Stirnseite mit einer Öffnung 65 versehen ist, durch die sich die Spindel 61 erstreckt. In dem Gehäuse 64 ist eine mit der Spindel 61 verbundene Spindelmutter 70 verschiebbar geführt. Die Spindelmutter 70 ist zu diesem Zweck mit einem Vorsprung 71 versehen, der in ein Langloch 68 des Gehäuses 64 eingreift. Die Verstellvorrichtung 60 weist überdies Federelemente 72, 73 auf, die als Schraubendruckfeder ausgestaltet sind. Das Federelement 72 stützt sich an einer die Öffnung 65 umgebenden Anlagefläche 66 ab und beaufschlagt die Spindelmutter 70 in einer ersten axialen Richtung R₁. Das Federelement 73 stützt sich an einer Anlagefläche 67 ab und beaufschlagt die Spindelmutter 70 in einer zweiten axialen Richtung R₂, die entgegengesetzt der ersten axialen Richtung R₁ orientiert ist. Die Federelemente 72, 73 sind vorgespannt.
Das Gehäuse 64 ist ferner mit einer Lagerbuchse 69 versehen, in der die Achse 54 gelagert ist, wie insbesondere aus 3 ersichtlich ist. Das Gehäuse 64 ist auf diese Weise gelenkig mit dem Abstützpunkt 52 verbunden. Darüber hinaus ist das Spindellager 62 gelenkig mit dem Auflager 40 verbunden, und zwar derart, dass das Spindellager 62 um eine zu der axialen Richtung R₁ oder R₂ orthogonal verlaufenden Schwenkachse 74 schwenkbar ist. Die gelenkige Verbindung des Gehäuses 64 mit dem Abstützpunkt 52 und damit der Platte 50 hat zur Folge, dass bei einer Relativbewegung von Platte 50 und Auflager 40, die zu einer Tumble-Bewegung des Testkopfs 80 führt, die Abstützpunkte 51, 52 entgegen der Wirkung einer von den Federelementen 72, 73 hervorgerufenen Rückstellkraft zwischen einer Ausgangsstellung I und einer Endstellung II, III bewegbar sind, wie die 6 bis 8 zu erkennen geben. Die maximale Endstellung II, III, welche die Abstützpunkte 51, 52 einnehmen können, wird durch die Grösse des Langlochs 68 vorgegeben, wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist. Denn der obere Rand und der untere Rand des Langlochs 68 stellen jeweils einen Anschlag für den Vorsprung 71 dar, der eine fortgesetzte Relativbewegung von Gehäuse 64 und Spindelmutter 70 in der ersten axialen Richtung R₁ oder der zweiten axialen Richtung R₂ unterbindet. Aufgrund der Kopplung des Gehäuses 40 mit der Platte 50 wird auf diese Weise auch die Relativbewegung von Platte 50 und Auflager 40 gestoppt.
Die Ausgangsstellung I hängt von der relativen Lage der Spindelmutter 70 zu dem Auflager 40 ab. Die Spindel 61 ermöglicht es, diese relative Lage zu verändern. Mittels der Verstellvorrichtung 60 kann daher die Ausgangsstellung I verändert werden, um beispielsweise den Testkopf 80 zu nivellieren.
Die in den 9 bis 12 gezeigten Ausführungsformen unterscheiden sich von der zuvor beschriebenen Handhabungsvorrichtung vornehmlich in der Art, wie die Abstützpunkte 51, 52 bewegbar an dem Auflager 40 angeordnet sind. Die in 9 gezeigte Ausführungsform ist mit einem an dem oberen Auflagerbereich 41 angeordneten Gelenkarm 46 versehen, der an einem ers ten Ende 47 um eine Achse 49, die parallel zu der Achse 53 verläuft, schwenkbar gelagert ist und an einem zweiten Ende 48 gelenkig mit dem Abstützpunkt 51 verbunden ist. Im Unterschied zu der Linearführung 45, die eine geradlinige Führung der Abstützpunkte 51, 52 bewirkt, ermöglicht der Gelenkarm 46, dass der Abstützpunkt 51 einer gekrümmten Bewegungsbahn folgt.
Bei der in 10 dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die untere Stützfläche 44 in vertikaler Richtung, das heisst der Winkel β beträgt 0°. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, das Spindellager 62 schwenkbar an dem Auflager 40 anzuordnen, da das Gehäuse 64 ausschliesslich in vertikaler Richtung bewegt wird.
Die in den 11 und 12 gezeigte Ausführungsform weist eine Stützrolle 55 auf, die an der unteren Stützfläche 44 abgestützt ist, um auf diese Weise den bewegbaren Abstützpunkt 52 zu bilden.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen einer Handhabungsvorrichtung haben gemein, dass einerseits eine präzise Verstellung des Testkopfs 80 gewährleistet ist und andererseits eine gewisse Nachgiebigkeit, die das Andocken des Testkopfs 80 an beispielsweise eine Prüfeinrichtung erleichtert, vorhanden ist. Grund hierfür ist, dass die Abstützpunkte 51, 52 relativ zu dem Auflager 40 bewegbar sind, so dass die Platte 50 gekippt und der Testkopf 80 auf diese Weise eine Tumble-Bewegung durchführen kann. Die sich aufgrund der Relativbewegung von Platte 50 und Auflager 40 ergebende Nachgiebigkeit lässt sich durch Vorspannen der Federelemente 72, 73 variieren und damit an den jeweiligen Anwendungsfall anpassen. Die Vorspannung stellt zugleich sicher, dass die Relativbewegung von Platte 50 und Auflager 40 entgegen der von den Federelementen 72, 73 hervorgerufenen Rückstellkraft nur bei einer an der Platte 50 angreifenden Kraft möglich ist, welche die Vorspannung übersteigt, so dass trotz der Nachgiebigkeit eine präzise Verstellung des Testkopfs 80 gewährleistet ist. Nicht zuletzt ermöglicht die Ver stellvorrichtung 60, die Ausgangsstellung I, um die die Abstützpunkte 51, 52 entgegen der Wirkung der von den Federelementen 72, 73 hervorgerufenen Rückstellkraft pendeln, zu verändern, um auf diese Weise den Testkopf 80 zu nivellieren.

10: Untergestell
11: Tragbalken
12: Traverse
20: Säule
21: Führungsschiene
22: Vertikalschlitten
30: Halterung
40: Auflager
41: oberer Auflagerbereich
42: obere Stützfläche
43: unterer Auflagerbereich
44: untere Stützfläche
45: Linearführung
46: Gelenkarm
47: erstes Ende
48: zweites Ende
49: dritte Achse
50: Platte
51: erster Abstützpunkt
52: zweiter Abstützpunkt
53: erste Achse
54: zweite Achse
55: Stützrolle
60: Verstellvorrichtung
61: Spindel
62: Spindellager
63: Kurbel
64: Gehäuse
65: Öffnung
66: Anlagefläche
67: Anlagefläche
68: Langloch
69: Lagerbuchse
70: Spindelmutter
71: Vorsprung
72: erstes Federelement
73: zweites Federelement
74: Schwenkachse
80: Testkopf
I: Ausgangsstellung
II: Endstellung
III: Endstellung
R₁: erste axiale Richtung
R₂: zweite axiale Richtung
S: Schwerpunkt
α: erster Winkel
β: zweiter Winkel

Claims

Handhabungsvorrichtung zum Positionieren eines Testkopfs (80), insbesondere an einer Prüfeinrichtung, mit Positionierungsmitteln (20), durch die der Testkopf (80) im Raum positionierbar ist und die ein Auflager (40) bilden, und einer Halterung (30), an welcher der Testkopf (80) befestigbar ist und die mit den Positionierungsmitteln (20) verbunden ist, wobei die Halterung (30) mit einer Platte (50) verbunden ist, die zumindest einen ersten Abstützpunkt (51) und einen zweiten Abstützpunkt (52), der im Abstand zu dem ersten Abstützpunkt (51) angeordnet ist, aufweist; wobei die Platte (50) an dem ersten Abstützpunkt (51) um eine erste Achse (53) und an dem zweiten Abstützpunkt (52) um eine zweite Achse (54), die parallel zu der ersten Achse (53) verläuft, schwenkbar gelagert ist; wobei der erste Abstützpunkt (51) und der zweite Abstützpunkt (52) entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft zwischen einer Ausgangsstellung (I) und einer Endstellung (II, III) relativ zu dem Auflager (40) bewegbar sind; wobei das Auflager (40) einen oberen Auflagerbereich (41), an dem sich der erste Abstützpunkt (51) abstützt, und einen unteren Auflagerbereich (43), an dem sich der zweite Abstützpunkt (52) abstützt, aufweist; wobei der obere Auflagerbereich (41) mit einer oberen Stützfläche (42) und der untere Auflagerbereich (43) mit einer unteren Stützfläche (44) versehen sind; wobei an der oberen Stützfläche (42) eine Linearführung (45) angeordnet ist, durch welche der erste Abstützpunkt (51) entlang der oberen Stützfläche (42) bewegbar gelagert ist, und wobei an der unteren Stützfläche (44) eine Linearführung (45) angeordnet ist, durch welche der zweite Abstützpunkt (52) entlang der unteren Stützfläche (44) bewegbar gelagert ist.
Handhabungsvorrichtung zum Positionieren eines Testkopfs (80), insbesondere an einer Prüfeinrichtung, mit Positionierungsmitteln (20), durch die der Testkopf (80) im Raum positionierbar ist und die ein Auflager (40) bilden, und einer Halterung (30), an welcher der Testkopf (80) befestigbar ist und die mit den Positionierungsmitteln (20) verbunden ist, wobei die Halterung (30) mit einer Platte (50) verbunden ist, die zumindest einen ersten Abstützpunkt (51) und einen zweiten Abstützpunkt (52), der im Abstand zu dem ersten Abstützpunkt (51) angeordnet ist, aufweist; wobei die Platte (50) an dem ersten Abstützpunkt (51) um eine erste Achse (53) und an dem zweiten Abstützpunkt (52) um eine zweite Achse (54), die parallel zu der ersten Achse (53) verläuft, schwenkbar gelagert ist; wobei der erste Abstützpunkt (51) und der zweite Abstützpunkt (52) entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft zwischen einer Ausgangsstellung (I) und einer Endstellung (II, III) relativ zu dem Auflager (40) bewegbar sind; wobei das Auflager (40) einen oberen Auflagerbereich (41), an dem sich der erste Abstützpunkt (51) abstützt, und einen unteren Auflagerbereich (43), an dem sich der zweite Abstützpunkt (52) abstützt, aufweist; wobei an dem oberen Auflagerbereich (41) ein Gelenkarm (46) angeordnet ist; wobei der Gelenkarm (46) an einem ersten Ende (47) um eine dritte Achse (49), die parallel zu der ersten Achse (53) oder der zweiten Achse (54) verläuft, schwenkbar gelagert ist und an einem zweiten Ende (48) gelenkig mit dem ersten Abstützpunkt (51) verbunden ist; wobei der untere Auflagerbereich (43) mit einer unteren Stützfläche (44) versehen ist und wobei an der unteren Stützfläche (44) eine Linearführung (45) angeordnet ist, durch welche der zweite Abstützpunkt (52) entlang der unteren Stützfläche (44) bewegbar gelagert ist.
Handhabungsvorrichtung zum Positionieren eines Testkopfs (80), insbesondere an einer Prüfeinrichtung, mit Positionierungsmitteln (20), durch die der Testkopf (80) im Raum positionierbar ist und die ein Auflager (40) bilden, und einer Halterung (30), an welcher der Testkopf (80) befestigbar ist und die mit den Positionierungsmitteln (20) verbunden ist, wobei die Halterung (30) mit einer Platte (50) verbunden ist, die zumindest einen ersten Abstützpunkt (51) und einen zweiten Abstützpunkt (52), der im Abstand zu dem ersten Abstützpunkt (51) angeordnet ist, aufweist; wobei die Platte (50) an dem ersten Abstützpunkt (51) um eine erste Achse (53) und an dem zweiten Abstützpunkt (52) um eine zweite Achse (54), die parallel zu der ersten Achse (53) verläuft, schwenkbar gelagert ist; wobei der erste Abstützpunkt (51) und der zweite Abstützpunkt (52) entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft zwischen einer Ausgangsstellung (I) und einer Endstellung (II, III) relativ zu dem Auflager (40) bewegbar sind; wobei das Auflager (40) einen oberen Auflagerbereich (41), an dem sich der erste Abstützpunkt (51) abstützt, und einen unteren Auflagerbereich (43), an dem sich der zweite Abstützpunkt (52) abstützt, aufweist; wobei an dem oberen Auflagerbereich (41) ein Gelenkarm (46) angeordnet ist; wobei der Gelenkarm (46) an einem ersten Ende (47) um eine dritte Achse (49), die parallel zu der ersten Achse (53) oder der zwei- ten Achse (54) verläuft, schwenkbar gelagert ist und an einem. zweiten Ende (48) gelenkig mit dem ersten Abstützpunkt (51) verbunden ist; wobei der untere Auflagerbereich (43) mit einer unteren Stützfläche (44) versehen ist und wobei der zweite Abstützpunkt (52) mit einer Stützrolle (55) versehen ist, durch welche der zweite Abstützpunkt (52) entlang der unteren Stützfläche (44) bewegbar gelagert ist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die obere Stützfläche (42) in einem ersten Winkel (α) zu der Vertikalen erstreckt.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (53) horizontal verläuft.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die untere Stützfläche (44) in einem zweiten Winkel (β) zu der Vertikalen erstreckt.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (α) und der zweite Winkel (β) entgegengesetzt orientiert sind und das gleiche Winkelmass haben, wobei das Winkelmass vorzugsweise zwischen 0° und 25° beträgt.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Verstellvorrichtung (60), durch welche die Ausgangstellung (I) veränderbar ist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung (60) umfasst: eine Spindel (61), die in einem Spindellager (62) ortsfest gelagert ist; ein Gehäuse (64), in dem eine mit der Spindel (61) verbundene Spindelmutter (70) verschiebbar geführt ist; ein erstes Federelement (72), das die Spindelmutter (70) in einer ersten axialen Richtung (R₁) beaufschlagt; ein zweites Federelement (73), das die Spindelmutter (70) in einer zweiten axialen Richtung (R₂), die entgegen der ersten axialen Richtung (R₁) orientiert ist, beaufschlagt; wobei das Gehäuse (64) gelenkig mit dem ersten Abstützpunkt (51) oder dem zweiten Abstützpunkt (52) verbunden ist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (64) mit einer Lagerbuchse (69) versehen ist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (64) mit einem Langloch (68) versehen ist und die Spindelmutter (70) einen Vorsprung (71) aufweist, der in das Langloch (68) eingreift.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Federelement (72) oder das zweite Federelement (73) vorgespannt sind.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindellager (62) an dem Auflager (40) befestigt ist, wobei vorzugsweise das Spindellager (62) um eine zu der ersten axialen Richtung (R₁) orthogonal verlaufenden Schwenkachse (74) schwenkbar an dem Auflager (40) angeordnet ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (61) von einer Kurbel (63) oder von einem Motor antreibbar ist.