DE102007011700B4

DE102007011700B4 - Handhabungsvorrichtung zum Positionieren eines Testkopfs, insbesondere an einer Prüfeinrichtung

Info

Publication number: DE102007011700B4
Application number: DE102007011700A
Authority: DE
Inventors: Helmuth Dr. Heigl; Hubertus Heigl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2009-03-26
Anticipated expiration: 2027-03-10
Also published as: US8159242B2; US20080219814A1; DE102007011700A1

Abstract

Handhabungsvorrichtung zum Positionieren eines Testkopfs (40), insbesondere an einer Prüfeinrichtung, mit
einem Positionierungsmittel (20), durch das der Testkopf (40) im Raum positionierbar ist;
einer Halterung (30), an welcher der Testkopf (40) befestigbar ist und die mit dem Positionierungsmittel (20) verbunden ist;
einer Befestigungsplatte (50), die an der Halterung (30) bewegbar gelagert ist, und
einem Nachgiebigkeitsmodul (60), mittels dem die Befestigungsplatte (50) entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft zwischen einer Ausgangsstellung (I) und einer Endstellung (II, III) bewegbar ist,
wobei das Nachgiebigkeitsmodul (60) umfasst:
ein Gehäuse (61, 80), das mit der Befestigungsplatte (50) verbunden ist,
eine Achse (70), die sich in einer axialen Richtung in dem Gehäuse (61, 80) erstreckt und in der axialen Richtung relativ zur Halterung (30) bewegbar ist,
eine erste Gleithülse (63a) und eine zweite Gleithülse (63b), die zwischen einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag verschiebbar auf der Achse...

Description

Die Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung, die insbesondere zum Positionieren eines Testkopfs an einer Prüfeinrichtung dient und mit einem Positionierungsmittel versehen ist, durch das der Testkopf im Raum positionierbar ist. Die Handhabungsvorrichtung ist ferner mit einer Halterung versehen, an welcher der Testkopf befestigbar ist und die mit dem Positionierungsmittel verbunden ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Nachgiebigkeitsmodul, das insbesondere für eine solche Handhabungsvorrichtung Anwendung findet.
Eine Handhabungsvorrichtung oder Manipulator zum Positionieren eines Messkopfs verfügt üblicherweise über mehrere Translations- und Rotationsfreiheitsgrade, die es ermöglichen, 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 oder Qualität der elektronischen Bauelemente testen zu können, ist es erforderlich, den verhältnismäßig schweren Testkopf präzise an eine Prüfeinrichtung heranzufahren. Die Prüfeinrichtung, beispielsweise ein so genannter Handler, 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 Prüfeinrich tung voraus. Aus diesem Grund ist eine präzise und leichtgängige Verstellung der den Testkopf positionierenden Handhabungsvorrichtung unerlässlich.
Eine Handhabungsvorrichtung, die sich durch eine exakt wiederholbare Bewegung des Testkopfs auszeichnet, wird in der DE 101 32 489 B4 beschrieben. Die Handhabungsvorrichtung weist ein den Testkopf im Raum positionierendes Positionierungsmittel auf, das in einer horizontalen Ebene schwenkbare Gelenkarme aufweist. 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 des Positionierungsmittels, die eine zuverlässige Positionierung des Testkopfs sicherstellt.
Neben der für eine reproduzierbare Verstellung erforderlichen Präzision des Positionierungsmittels hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Position des Testkopfs beim Andocken an eine Prüfeinrichtung durch ein geringfügiges Hin- und Herbewegen zu korrigieren. Eine derartige Korrektur der Position des Testkopfs, die das Andocken erleichtert, erfordert eine gewisse Nachgiebigkeit des Positionierungsmittels oder der Halterung.
Eine Handhabungsvorrichtung, die eine solche Nachgiebigkeit oder Compliance ermöglicht, wird in der DE 10 2004 008 487 B4 beschrieben. Die Handhabungsvorrichtung weist ein Nachgiebigkeitsmodul auf, mittels dem eine bewegbar gelagerte Befestigungsplatte sich entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung hin- und herbewegen lässt, um der Befestigungsplatte eine gewisse Nachgiebigkeit zu verleihen. Die durch ein Federelement hervorgerufene Rückstellkraft bewirkt, dass trotz der Nachgiebigkeit der beispielsweise den Testkopf hal tenden Befestigungsplatte eine präzise und reproduzierbare Bewegung des Testkopfs gewährleistet ist.
Das Nachgiebigkeitsmodul weist ein Gehäuse auf, in dem eine durch das Federelement in einer axialen Richtung beaufschlagte Innenhülse verschiebbar gelagert ist. Das Nachgiebigkeitsmodul weist ferner einen mit einem Gewindeabschnitt versehenen Bolzen auf, der in ein Innengewinde der Innenhülse eingreift. Der Bolzen hat einen Kopf, der die Innenhülse entgegen der Wirkung des Federelements in dem Gehäuse positioniert und einen Anschlag in axialer Richtung bildet. Die Innenhülse weist ein freies Ende auf, das an die Befestigungsplatte angrenzt. Wird die Befestigungsplatte von einer Ausgangsstellung in eine Endstellung bewegt, so wird die Innenhülse entgegen der Wirkung des Federelements in axialer Richtung verschoben, wodurch die Rückstellkraft hervorgerufen wird, die gewährleistet, dass die Befestigungsplatte von der Endstellung selbsttätig in die Ausgangsstellung zurückkehrt.
Das Nachgiebigkeitsmodul der bekannten Handhabungsvorrichtung wirkt in einer Richtung. Um eine bidirektionale Nachgiebigkeit zu erreichen, ist es demzufolge erforderlich, zwei Nachgiebigkeitsmodule gegensinnig an der Befestigungsplatte angreifen zu lassen.
Weiterhin ist aus der DE 10 2005 019 564 A1 eine Handhabungsvorrichtung zum Positionieren eines Testkopfs bekannt, die eine Halterung aufweist, an welcher der Testkopf befestigbar ist. Die Halterung ist mit einer Platte verbunden, die zumindest einen ersten Abstützpunkt aufweist. Die Platte ist an dem Abstützpunkt um eine Achse schwenkbar gelagert. Um einerseits eine präzise Verstellung und andererseits eine gewisse Nachgiebigkeit zu erzielen, kann der Abstützpunkt entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft zwischen einer Ausgangsstellung und einer Endstellung relativ zu dem Auflager bewegt werden.
Darüber hinaus ist es aus der DE 34 07 551 C2 bekannt, bei einer Anordnung zum automatischen Fügen von Teilen in Werkstücke einen Zentralkörper vorzusehen, der in Axialführungen von Gleithülsen verschiebbar ist. Die Gleithülsen weisen Kopfstücke auf, die in Lagerringen schwenkbar gelagert sind. Die Lagerringe sind durch Axiallager schwimmend und spielfrei in einem Gehäuse angeordnet. Die zwei Pendellager in dem Gehäuse bildenden Axialführungen werden durch eine Druckfeder beaufschlagt, welche die axiale Lagerluft der Pendellager beseitigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Handhabungsvorrichtung zu schaffen, bei der sich eine bidirektionale Nachgiebigkeit auf einfache Weise erreichen lässt.
Diese Aufgabe wird durch eine Handhabungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Nachgiebigkeitsmodul gemäß Anspruch 20 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung werden in den Ansprüchen 2 bis 19 definiert.
Die erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung beruht auf der Erkenntnis, eine bidirektionale Nachgiebigkeit durch ein einziges Nachgiebigkeitsmodul zu erreichen, das mit der Befestigungsplatte gekoppelt ist und ein Gehäuse, eine Achse, zwei Gleithülsen und ein Federelement umfasst. Das Gehäuse ist mit der Befestigungsplatte verbunden, die an dem Positionierungsmittel oder der Halterung angeordnet sein kann. Die Gleithülsen sind zwischen zwei Anschlägen verschiebbar auf der sich in einer axialen Richtung in dem Gehäuse erstreckenden Achse angeordnet. Das Federelement ist zwischen den relativ zu dem Gehäuse bewegbaren Gleithülsen angeordnet und beaufschlagt diese in der axialen Richtung. Das Nachgiebigkeitsmodul ermöglicht es, die Befestigungsplatte entgegen der Wirkung einer durch das Federelement hervorgerufenen Rückstellkraft zwischen sowohl einer Ausgangsstellung und einer ersten Endstellung als auch der Ausgangsstellung und einer zweiten Endstellung zu bewegen und damit die bidirektionale Nachgiebigkeit zu schaffen.
Dies ist darauf zurückzuführen, dass in der Ausgangsstellung die Gleithülsen durch das zweckmäßigerweise als Druckfeder ausgestaltete Federelement gegen die Anschläge gedrückt werden. Wird die Befestigungsplatte von der Ausgangsstellung in eine der Endstellungen bewegt, dann wird das mit der Befestigungsplatte verbundene Gehäuse über die in Bewegungsrichtung vordere Gleithülse geschoben und zugleich die in Bewegungsrichtung hintere Gleithülse in Richtung auf die vordere Gleithülse bewegt. Das zwischen den Gleithülsen eingespannte Federelement wird dabei zusammengedrückt. Wird die Befestigungsplatte von der diese in die Endstellung bewegenden und beispielsweise manuell erzeugten Kraft entlastet, dann kehrt die hintere Gleithülse und das Gehäuse sowie die mit dem Gehäuse verbundene Befestigungsplatte aufgrund der durch das Zusammendrücken des Federelements hervorgerufenen Rückstellkraft selbsttätig in die Ausgangsstellung zurück. Wird die Befestigungsplatte in die andere Endstellung bewegt, dann wird das Gehäuse über die bislang hintere und nun in Bewegungsrichtung vordere Gleithülse geschoben und zugleich die bislang vordere und nun hintere Gleithülse in Richtung auf die nun vordere Gleithülse bewegt. Das zwischen den Gleithülsen eingespannte Federelement wird aufgrund der Bewegung der hinteren Gleithülse in Richtung auf die an dem Anschlag anliegende und damit feststehende vordere Gleithülse zusammengedrückt und erzeugt damit die Rückstellkraft, durch welche die Befestigungsplatte selbsttätig in die Ausgangsstellung zurückkehren kann.
Bevorzugt ist das Gehäuse durch wenigstens einen Gehäusedeckel verschlossen. Der vorzugsweise an einer Stirnseite des Gehäuses lösbar befestigte Gehäusedeckel ist zweckmäßigerweise mit einer Öffnung versehen, durch die sich die Achse hindurch erstreckt. Die lösbare Befestigung des Gehäusedeckels ermöglicht es, auf einfache Weise die Gleithülsen in dem Gehäuse anzuordnen. Der Gehäusedeckel dient bei der Bewegung von der Ausgangsstellung in die Endstellung als Mitnehmer, der sicherstellt, dass die in Bewegungsrichtung hintere Gleithülse zusammen mit dem Gehäuse bewegt wird. Je nach Anwendungsfall kann die Funktion des Mitnehmers auch durch einen Absatz des Gehäuses verwirklicht werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn wenigstens eine der Gleithülsen, vorzugsweise beide Gleithülsen, mit einem Absatz versehen ist, an dem das Federelement abgestützt ist. Der Absatz ermöglicht ein zuverlässiges Einspannen des Federelements zwischen den Gleithülsen. Darüber hinaus kann der Absatz einen Anschlag bilden, an dem die beiden Gleithülsen in der Endstellung aneinanderstoßen, um zu vermeiden, dass das Federelement übermäßig zusammengedrückt wird.
Bevorzugt ist wenigstens eine der Gleithülsen, vorzugsweise beide Gleithülsen, mit einer Gleitfläche versehen, die an dem Gehäuse abgestützt ist. Die Gleitfläche stellt eine reibungsarme Relativbewegung von Gleithülse und Gehäuse sicher. In diesem Zusammenhang hat es sich ferner als zweckmä ßig erwiesen, die Achse mit einem Gleitabschnitt zu versehen, auf dem die Gleithülsen verschiebbar angeordnet sind.
Bevorzugt ist die Achse mit einem Ansatz versehen, der den ersten Anschlag bildet. Der Ansatz weist zweckmäßigerweise einen Durchmesser auf, der geringer ist als der Durchmesser der Öffnung des Gehäusedeckels. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass bei der Bewegung von der Ausgangsstellung in die Endstellung das Gehäuse über den Anschlag hinaus bewegt werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung ist die Achse mit einem ersten Gewindeabschnitt versehen, auf dem eine Einstellmutter angeordnet ist. Die vorzugsweise den zweiten Anschlag bildende und von einer Kontermutter fixierte Einstellmutter ermöglicht es, den Abstand zwischen dem ersten Anschlag und dem zweiten Anschlag zu justieren. Der Abstand zwischen den Anschlägen wird zweckmäßigerweise so eingestellt, dass in der Ausgangsstellung die der Gleithülse zugewandte Fläche der Einstellmutter mit der Innenfläche des Gehäusedeckels fluchtet, so dass die dem Federelement abgewandte Fläche der Gleithülse in der Ausgangsstellung zugleich an der Innenfläche des Gehäusedeckels und an der Einstellmutter anliegt. Auf diese Weise wird ein axiales Spiel zwischen dem Gehäuse und der Achse vermieden und damit eine präzise Funktionsweise des Nachgiebigkeitsmoduls sichergestellt. Der Durchmesser von sowohl der Einstellmutter als auch der Kontermutter ist zweckmäßigerweise geringer als der Durchmesser der Öffnung des Gehäusedeckels, so dass sichergestellt ist, dass bei der Bewegung von der Ausgangsstellung in die Endstellung das Gehäuse über die Einstellmutter und die Kontermutter hinaus bewegt werden kann.
Eine besonders praxisgerechte Ausgestaltung ergibt sich, wenn das zwischen den Gleithülsen eingespannte Federelement vorgespannt ist. Denn die Vorspannung des Federelements bietet den Vorteil, dass die Bewegung von der Ausgangsstellung in die Endstellung nur dann möglich ist, wenn an der Befestigungsplatte eine die Vorspannung übersteigende Kraft angreift.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die Achse mit einem zweiten Gewindeabschnitt zu versehen, der in eine Spindelmutter eingreift. Der zweckmäßigerweise auf der dem Gleitabschnitt abgewandten Seite des Ansatzes der Achse angeordnete Gewindeabschnitt ermöglicht es, die Achse relativ zu der Spindelmutter zu bewegen und damit die Lage des Nachgiebigkeitsmoduls zu justieren. Um die für eine Relativbewegung von Achse und Spindelmutter erforderliche Drehung der Achse zu erreichen, ist die Achse zweckmäßigerweise mit einem Betätigungsabschnitt versehen, der beispielsweise in Form eines Sechskants ausgestaltet ist, um mittels eines Schraubenschlüssels die Achse drehen zu können.
Bevorzugt ist die Befestigungsplatte linear verschiebbar angeordnet. Auf diese Weise kann zum Beispiel die Position des an der Befestigungsplatte befestigten Testkopfs durch ein geradliniges Hin- und Herbewegen korrigiert werden. Alternativ kann die Befestigungsplatte um eine Rotationsachse schwenkbar angeordnet sein.
Die Befestigungsplatte und das Gehäuse sind zweckmäßigerweise starr miteinander verbunden, um die Bewegung der Befestigungsplatte auf das Nachgiebigkeitsmodul zu übertragen. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Befestigungsplatte und das Gehäuse einteilig auszugestalten, um auf einfache Weise eine starre Verbindung zu erreichen. Die Befestigungsplatte und das Gehäuse können in Anhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall jedoch auch gelenkig miteinander verbunden sein. Eine solche Ausgestaltung bietet sich insbesondere dann an, wenn die Befestigungsplatte um eine Rotationsachse schwenkbar angeordnet ist. In diesem Zusammenhang hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das Gehäuse und/oder die Achse mit einer Öse zu versehen, die eine gelenkige Verbindung ermöglicht. Um bei Bedarf die Befestigungsplatte feststellen zu können, ist es zweckmäßig, wenn die Befestigungsplatte mittels eines Arretierungsmittels in einer vorgegebenen Stellung arretiert werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung weist die Halterung zwei Seitenarme auf, zwischen denen der Testkopf eingespannt werden kann. Die Seitenarme gewährleisten eine sichere Befestigung des Testkopfs, und zwar auch dann, wenn dieser verhältnismäßig schwer ist. Bevorzugt ist die Befestigungsplatte an wenigstens einem der Seitenarme angeordnet, so dass der Testkopf an der Befestigungsplatte befestigt werden kann und damit die durch das Nachgiebigkeitsmodul erzeugte bidirektionale Nachgiebigkeit erhält.
Einzelheiten und weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen. In den die Ausführungsbeispiele lediglich schematisch darstellenden Zeichnungen veranschaulichen im Einzelnen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Handhabungsvorrichtung, die eine Halterung aufweist, an der ein Testkopf angeordnet ist;
2 eine perspektivische Ansicht eines Seitenarms der Halterung, an dem eine mit einem Nachgiebigkeitsmodul verbundene Befestigungsplatte angeordnet ist;
3 eine Seitenansicht der Befestigungsplatte und des Nachgiebigkeitsmoduls;
4 eine Explosionsdarstellung der Befestigungsplatte und des Nachgiebigkeitsmoduls;
5a einen Schnitt gemäß der Linie V-V in 3, der das Nachgiebigkeitsmodul in einer Ausgangsstellung zeigt;
5b einen Schnitt gemäß 5a, der das Nachgiebigkeitsmodul in einer ersten Endstellung zeigt;
5c einen Schnitt gemäß 5a, der das Nachgiebigkeitsmodul in einer zweiten Endstellung zeigt;
6a einen Schnitt gemäß 5a durch eine zweite Ausführungsform des Nachgiebigkeitsmoduls, der das Nachgiebigkeitsmodul in der Ausgangstellung zeigt;
6b einen Schnitt gemäß 5b, der das Nachgiebigkeitsmodul in der ersten Endstellung zeigt, und
6c einen Schnitt gemäß 5c, der das Nachgiebigkeitsmodul in der zweiten Endstellung zeigt.
Die in 1 dargestellte Handhabungsvorrichtung dient zum Positionieren eines Testkopfs 40 an einer nicht dargestellten Prüfeinrichtung für elektronische Bauelemente, wie zum Beispiel integrierte Schaltungen oder Wafer. Zu diesem Zweck weist die Handhabungsvorrichtung ein Positionierungsmittel 20 auf, das auf einem Untergestell 10 abgestützt und mit einer Halterung 30 verbunden ist. Das Positionierungsmittel 20 umfasst eine sich in der vertikalen Richtung z erstreckende Säule 21, an der ein Vertikalschlitten 22 angeordnet ist. Der Vertikalschlitten 22 lässt sich in der vertikalen Richtung z linear bewegen und kann zu diesem Zweck von Antriebsmitteln angetrieben sein. Die Säule 21 ist auf einem Horizontalschlitten 23 angeordnet, der in einer horizontalen Richtung y auf dem Untergestell 10 linear verschoben werden kann. Je nach Anwendungsfall kann auf dem Horizontalschlitten 23 eine Drehplatte angeordnet sein, die es ermöglicht, die Säule 21 um eine sich in der vertikalen Richtung z erstreckenden Rotationsachse zu drehen, wie es aus der DE 101 32 489 B4 bekannt ist.
Das Untergestell 10 weist zwei sich in der horizontalen Richtung y erstreckende Tragbalken 11 auf, die von zwei Traversen 12, die sich in einer horizontalen Richtung x orthogonal zu den Tragbalken 11 erstrecken, abgestützt werden. Um eine ausreichende Standfestigkeit der Handhabungsvorrichtung auch bei einem unebenen Boden sicherzustellen, sind die Tragbalken 11 und die Traversen 12 auf höhenverstellbaren Tellerfüßen 13 gelagert. Auf den Tragbalken 11 sind Führungsschienen 14 angeordnet, die dazu dienen, den Horizontalschlitten 23 in der horizontalen Richtung y zu führen.
Die Halterung 30 ist mit dem Vertikalschlitten 22 verbunden. Je nach Anwendungsfall kann die Halterung 30 drehbar an dem Vertikalschlitten 22 angeordnet sein, um eine so genannte Twist-Bewegung φ des Testkopfs 40 zu ermöglichen. Die Halterung 30 weist zwei Seitenarme 31 auf, zwischen denen der Testkopf eingespannt ist. Zu diesem Zweck ist an jedem der Seitenarme 31 eine Befestigungsplatte 50 angeordnet, die mittels Schlitten 51 und Führungsschienen 52 linear verschiebbar gelagert ist, wie insbesondere 2 zu erkennen gibt. Die Befestigungsplatte 50 ist außerdem mit einer Drehführung 53 versehen, die eine so genannte Tumble-Bewegung α des Testkopfs 40 ermöglicht.
Wie insbesondere die 3 und 4 zu erkennen geben, ist die Befestigungsplatte 50 mit einem Nachgiebigkeitsmodul 60 gekoppelt. Die Koppelung wird im vorliegenden Fall durch eine starre Verbindung von Befestigungsplatte 50 und Nachgiebigkeitsmodul 60 erreicht. Die starre Verbindung ergibt sich durch eine einteilige Ausgestaltung der Befestigungsplatte 50 und eines Gehäuses 61 des Nachgiebigkeitsmoduls 60. Je nach Anwendungsfall können die Befestigungsplatte 50 und das Nachgiebigkeitsmodul 60 jedoch auch gelenkig miteinander verbunden sein.
Das Nachgiebigkeitsmodul 60 umfasst neben dem Gehäuse 61 eine Achse 70, die sich in einer axialen Richtung in dem Gehäuse 61 erstreckt. Die Achse 70 ist mit einem Gleitabschnitt 71 versehen, auf dem zwei Gleithülsen 63a, 63b verschiebbar angeordnet sind. Die Bewegung der Gleithülsen 63a, 63b wird durch zwei Anschläge in der axialen Richtung begrenzt. Der erste Anschlag wird durch einen Ansatz 74 der Achse 70 gebildet. Der zweite Anschlag wird durch eine Einstellmutter 67 gebildet, die auf einem Gewindeabschnitt 75 der Achse 70 verstellbar angeordnet ist, wie insbesondere 5a zuverkennen gibt. Der Gewindeabschnitt 75 schließt sich auf der dem Ansatz 74 abgewandten Seite des Gleitabschnitts 71 an diesen an. Auf dem Gewindeabschnitt 75 ist außerdem eine Kontermutter 68 angeordnet, mittels der die Einstellmutter 67 und damit der zweite Anschlag in einer vorgegebenen Position fixiert werden kann.
Zwischen den Gleithülsen 63a, 63b ist ein als Druckfeder ausgestaltetes Federelement 62 angeordnet, das die Gleithülsen 63a, 63b in der axialen Richtung beaufschlagt. Die Gleithülsen 63a, 63b sind jeweils mit einem Absatz 64 versehen, an dem das Federelement 62 abgestützt ist. Das Federelement 62 ist vorgespannt. Die Vorspannung wird zum einen durch die Federsteifigkeit des Federelements 62 und zum anderen durch den Abstand zwischen dem Ansatz 74 und der Einstellmutter 67 vorgegeben und lässt sich bei Bedarf durch ein Verändern der Position der Einstellmutter 67 auf dem Gewindeabschnitt 75 einstellen.
Die Gleithülsen 63a, 63b sind relativ zu dem Gehäuse 61 bewegbar. Um eine reibungsarme Relativbewegung von Gleithülsen 63a, 63b und dem Gehäuse 61 sicherzustellen, kann die sich an dem Gehäuse 61 abstützende Fläche der Gleithülsen 63a, 63b als Gleitfläche ausgestaltet sein. Die Bewegung der Gleithülsen 63a, 63b auf dem Gleitabschnitt 71 findet im Inneren des Gehäuses 61 statt. Zu diesem Zweck ist das Gehäuse 61 an seinen Stirnseiten durch jeweils einen Gehäusedeckel 65 verschlossen, der mit Hilfe von beispielsweise Schrauben lösbar an dem Gehäuse 61 befestigt ist. Die Einstellmutter 67 ist zweckmäßigerweise so auf dem Gewindeabschnitt 75 positioniert, dass in einer Ausgangstellung I des Nachgiebigkeitsmoduls 60 die der Gleithülse 63b zugewandte Fläche der Einstellmutter 67 mit der Innenfläche des der Gleithülse 63b zugeordneten Gehäusedeckels 65 fluchet. Die Gehäusedeckel 65 weisen jeweils eine Öffnung 66 auf, durch die sich die Achse 70 hindurch erstreckt. Der Durchmesser der Öffnung 66 ist so bemessen, dass einerseits sowohl der Ansatz 74 als auch die Einstellmutter 67 und die Kontermutter 68 bei einer Relativbewegung von Gehäuse 61 und Achse 70 in das Innere des Gehäuses 61 gelangen können. Der Durchmesser der Öffnung 66 ist ferner so bemessen, dass andererseits die Gleithülsen 63a, 63b nicht aus dem Gehäuse 61 gelangen können. Bei einer Relativbewegung von Gehäuse 61 und Achse 70 stellen die Gehäusedeckel 65 damit einen Mitnehmer dar, der es ermöglicht, die Gleithülsen 63a, 63b zusammen mit dem Gehäuse 61 zu bewegen.
Die Achse 70 ist auf der dem Gleitabschnitt 71 abgewandten Seite des Ansatzes 74 mit einem weiteren Gewindeabschnitt 72 versehen, der in eine Spindelmutter 69 eingreift. Die Spindelmutter 69 ist an dem Seitenarm 31 befestigt und in Bezug auf die bewegbar gelagerte Befestigungsplatte 50 stationär angeordnet. Der Gewindeabschnitt 72 ermöglicht es, die Achse 70 relativ zu der Spindelmutter 69 zu bewegen und damit die Lage des Nachgiebigkeitsmoduls 60 in Bezug auf den Seitenarm 31 zu justieren. Die für eine Relativbewegung von Achse 70 und Spindelmutter 69 erforderliche Drehung des Gewindeabschnitts 72 wird durch einen Betätigungsabschnitt 73 der Achse 70 erleichtert, der in Form eines Sechskants ausgestaltet ist, so dass die Achse 70 mit Hilfe von einem Schraubenschlüssel gedreht werden kann.
Die zuvor beschriebene Handhabungsvorrichtung zeichnet sich durch das Nachgiebigkeitsmodul 60 aus, das es ermöglicht, die Befestigungsplatte 50 entgegen der Wirkung einer durch das Federelement 62 hervorgerufenen Rückstellkraft zwischen der Ausgangsstellung I und zwei, durch den Ansatz 74 einerseits und die Einstellmutter 67 andererseits bestimmten Endstellungen II, III zu bewegen. Im Unterschied zum Stand der Technik gewährleistet das Nachgiebigkeitsmodul 60 somit eine bidirektionale Nachgiebigkeit für den an der Befestigungsplatte 50 befestigten Testkopf 40.
Wie die 5a bis 5c zu erkennen geben, werden in der Ausgangsstellung I die Gleithülsen 63a, 63b durch das Federelement 62 gegen die durch den Ansatz 74 und die Einstellmutter 67 gebildeten Anschläge gedrückt. Wird, wie in 5b gezeigt, die Befestigungsplatte 50 und damit das Gehäuse 61 von der Ausgangsstellung I in die erste Endstellung II bewegt, dann wird das Gehäuse 61 über die in Bewegungsrichtung vordere Gleithülse 63b geschoben, wohingegen die in Bewegungsrichtung hintere Gleithülse 63a auf Grund des als Mitnehmer fungierenden Gehäusedeckels 65 in Richtung auf die Gleithülse 63b bewegt wird. Das zwischen den Gleithülsen 63a, 63b eingespannte Federelement 62 wird dabei zusammengedrückt, und zwar so lange, bis die Absätze 64 der Gleithülsen 63a, 63b aneinander stoßen. Die demzufolge einen Anschlag bildenden Absätze 64 vermeiden, dass das Federelement 62 übermäßig zusammengedrückt wird. Wird die Befestigungsplatte 50 von der diese in die Endstellung II bewegenden Kraft entlastet, dann kehrt die Gleithülse 63a und infolge des erneut als Mitnehmer fungierenden Gehäusedeckels 65 das Gehäuse 61 und damit die mit dem Gehäuse 61 gekoppelte Befestigungsplatte 50 selbsttätig in die Ausgangsstellung I zurück. Dies ist auf die Rückstellkraft zurückzuführen, die durch das Zusammendrücken des Federelements 62 beim Bewegen in die erste Endstellung II erzeugt wird.
Wird, wie in 5c gezeigt, die Befestigungsplatte 50 und damit das Gehäuse 61 in die zweite Endstellung III bewegt, dann wird das Gehäuse 61 über die an dem Ansatz 74 anliegende Gleithülse 63a geschoben und zugleich die nun in Bewegungsrichtung hintere Gleithülse 63b in Richtung auf die Gleithülse 63a bewegt. Das zwischen den Gleithülsen 63a, 63b eingespannte Federelement 62 wird auf Grund der Bewegung der Gleithülse 63b in Richtung auf die Gleithülse 63a erneut zusammengedrückt und erzeugt damit die Rückstellkraft, durch welche das Gehäuse 61 und damit die Befestigungsplatte 50 selbsttätig in die Ausgangsstellung I zurückkehren können.
Das in den 6a bis 6c gezeigte Nachgiebigkeitsmodul unterscheidet sich von der insbesondere in den 5a bis 5c gezeigten Ausführungsform vornehmlich in einer gelenkigen Verbindung mit der nicht dargestellten Befestigungsplatte 50. Zu diesem Zweck weist das Nachgiebigkeitsmodul 60 ein Gehäuse 80 auf, das mit einer Öse 83 versehen ist. Außerdem weist die Achse 70 an dem dem Gehäuse 80 abgewandten Ende eine Öse 76 auf. Die Öse 83 wird gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von einem Hebel mit der Befestigungsplatte 50 verbunden, wohingegen die Öse 76 gelenkig an dem Seitenarm 31 befestigt sein kann. Wie die 6a bis 6c ferner zu erkennen geben, ist die Öse 83 an einer der Stirnseiten des Gehäuses 80 angeordnet. Im Unterschied zu dem insbesondere in den 5a bis 5c gezeigten Gehäuse 61 ist das Gehäuse 80 demzufolge nur an der der Öse 83 abgewandten Seite mit dem Gehäusedeckel 65 verschlossen. Die Funktion des Mitnehmers, der sicherstellt, dass beispielsweise bei der Bewegung des Gehäuses 80 von der Ausgangsstellung I in die zweite Endstellung III die in Bewegungsrichtung hintere Gleithülse 63b in Richtung auf die Gleithülse 63a bewegt wird, übernimmt ein Absatz 81 des Gehäuses 80. Der an der Innenfläche des Gehäuses 80 angeordnete Absatz 81 ist so dimensioniert, dass eine Öffnung 66 verbleibt, deren lichte Weite größer ist als der Durchmesser der Einstellmutter 67 und der Kontermutter 68, so dass diese bei einer Relativbewegung von Gehäuse 80 und Achse 70 durch die Öffnung 66 gelangen können, wie insbesondere 6b zu erkennen gibt. Zwischen dem Absatz 81 und der Öse 83 befindet sich ein Hohlraum 82, der dazu dient, bei der Bewegung des Gehäuses 80 von der Ausgangstellung I in die zweite Endstellung III einen Teil der Achse 70 aufzunehmen, wie insbesondere 6c zu erkennen gibt.
Die durch das Nachgiebigkeitsmodul 60 gewährleistete bidirektionale Nachgiebigkeit ermöglicht es, die Position des Testkopfs 40 durch ein geringfügiges Hin- und Herbewegen zu korrigieren. Die durch das Nachgiebigkeitsmo dul 60 erzeugte Rückstellkraft stellt sicher, dass die Befestigungsplatten 50, an denen der Testkopf 40 befestigt ist, stets in die Ausgangsstellung I zurückkehren. Eine exakte und zuverlässige Positionierung des Testkopfs 40 wird daher nicht durch die auf Grund der durch das Nachgiebigkeitsmodul 60 erzeugten Nachgiebigkeit beeinträchtigt. Hierzu trägt auch bei, dass das Federelement 62 vorgespannt ist, so dass eine Bewegung der Befestigungsplatten 50 nur dann möglich ist, wenn die an den Befestigungsplatten 50 angreifende Kraft die Vorspannung übersteigt.
Die durch die insbesondere in den 5a bis 5c gezeigte erste Ausführungsform des Nachgiebigkeitsmoduls 60 erzeugte Nachgiebigkeit ermöglicht ein geradliniges Hin- und Herbewegen des Testkopfs 40. Dies ist auf die linear verschiebbare Anordnung der Befestigungsplatte 50 an dem Seitenarm 31 zurückzuführen. Wird die Befestigungsplatte 50 hingegen drehbar an dem Seitenarm 31 angeordnet und nicht starr, sondern gelenkig mit dem Gehäuse 80 verbunden, wie es die in den 6a bis 6c gezeigte zweite Ausführungsform des Nachgiebigkeitsmoduls 60 ermöglicht, dann lässt sich eine bidirektionale Nachgiebigkeit für beispielsweise die Tumble-Bewegung α des Testkopfs 40 verwirklichen. Nicht zuletzt verfügt das Nachgiebigkeitsmodul 60 somit über eine universelle Ausgestaltung, die eine bidirektionale Nachgiebigkeit in sowohl geradlinigen als auch gekrümmten Bewegungsrichtungen ermöglicht.

10: Untergestell
11: Tragbalken
12: Traverse
13: Tellerfuß
14: Führungsschiene
20: Positionierungsmittel
21: Säule
22: Vertikalschlitten
23: Horizontalschlitten
30: Halterung
31: Seitenarm
40: Testkopf
50: Befestigungsplatte
51: Schlitten
52: Führungsschiene
53: Drehführung
60: Nachgiebigkeitsmodul
61: Gehäuse
62: Federelement
63a: Gleithülse
63b: Gleithülse
64: Absatz
65: Gehäusedeckel
66: Öffnung
67: Einstellmutter
68: Kontermutter
69: Spindelmutter
70: Achse
71: Gleitabschnitt
72: Gewindeabschnitt
73: Betätigungsabschnitt
74: Ansatz
75: Gewindeabschnitt
76: Öse
80: Gehäuse
81: Absatz
82: Hohlraum
83: Öse
x: erste horizontale Richtung
y: zweite horizontale Richtung
z: vertikale Richtung
φ: Twist-Bewegung
α: Tumble-Bewegung
I: Ausgangsstellung
II: erste Endstellung
III: zweite Endstellung

Claims

Handhabungsvorrichtung zum Positionieren eines Testkopfs (40), insbesondere an einer Prüfeinrichtung, mit einem Positionierungsmittel (20), durch das der Testkopf (40) im Raum positionierbar ist; einer Halterung (30), an welcher der Testkopf (40) befestigbar ist und die mit dem Positionierungsmittel (20) verbunden ist; einer Befestigungsplatte (50), die an der Halterung (30) bewegbar gelagert ist, und einem Nachgiebigkeitsmodul (60), mittels dem die Befestigungsplatte (50) entgegen der Wirkung einer Rückstellkraft zwischen einer Ausgangsstellung (I) und einer Endstellung (II, III) bewegbar ist, wobei das Nachgiebigkeitsmodul (60) umfasst: ein Gehäuse (61, 80), das mit der Befestigungsplatte (50) verbunden ist, eine Achse (70), die sich in einer axialen Richtung in dem Gehäuse (61, 80) erstreckt und in der axialen Richtung relativ zur Halterung (30) bewegbar ist, eine erste Gleithülse (63a) und eine zweite Gleithülse (63b), die zwischen einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag verschiebbar auf der Achse (70) angeordnet sind, und ein Federelement (62), das zwischen der ersten Gleithülse (63a) und der zweiten Gleithülse (63b) angeordnet ist und die Gleithülsen (63a, 63b) in der axialen Richtung beaufschlagt, wobei die Gleithülsen (63a, 63b) relativ zu dem Gehäuse (61, 80) bewegbar sind.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (61, 80) durch wenigstens einen Gehäusedeckel (65) verschlossen ist, wobei vorzugsweise der Gehäusedeckel (65) an einer Stirnseite des Gehäuses (61, 80) lösbar befestigt ist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (65) mit einer Öffnung (66) versehen ist, durch die sich die Achse (70) hindurch erstreckt.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Gleithülsen (63a, 63b) mit einem Absatz (64) versehen ist, an dem das Federelement (62) abgestützt ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Gleithülsen (63a, 63b) mit einer Gleitfläche versehen ist, die an dem Gehäuse (61, 80) abgestützt ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (70) mit einem Gleitabschnitt (71) versehen ist, auf dem die Gleithülsen (63a, 63b) verschiebbar angeordnet sind.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (70) mit einem Ansatz (74) versehen ist, der den ersten Anschlag bildet.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (70) mit einem ersten Gewindeabschnitt (75) versehen ist, auf dem eine Einstellmutter (67) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Einstellmutter (67) den zweiten Anschlag bildet.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (62) vorgespannt ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (70) mit einem zweiten Gewindeabschnitt (72) versehen ist, der in eine mit der Halterung (30) verbundene Spindelmutter (69) eingreift.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte (50) linear verschiebbar angeordnet ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte (50) um eine Rotationsachse schwenkbar angeordnet ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte (50) und das Gehäuse (61) starr miteinander verbunden sind.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte (50) und das Gehäuse (61) einteilig ausgestaltet sind.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte (50) und das Gehäuse (80) gelenkig miteinander verbunden sind.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (80) und/oder die Achse (70) mit einer Öse (83, 76) versehen sind.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte (50) mittels eines Arretierungsmittels in einer vorgegebenen Stellung arretierbar ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (30) zwei Seitenarme (31) aufweist, zwischen denen der Testkopf (40) einspannbar ist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte (50) an wenigstens einem der Seitenarme (31) angeordnet ist, wobei der Testkopf (40) an der Befestigungsplatte (50) befestigbar ist.
Nachgiebigkeitsmodul für eine Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, die eine bewegbar gelagerte Befestigungsplatte (50) aufweist, mit einem Gehäuse (61, 80), das mit der Befestigungsplatte (50) verbindbar ist; einer Achse (70), die sich in einer axialen Richtung in dem Gehäuse (61, 80) erstreckt; einer ersten Gleithülse (63a) und einer zweiten Gleithülse (63b), die zwischen einem ersten Anschlag (74) und einem zweiten Anschlag (67) verschiebbar auf der Achse (70) angeordnet sind, und einem Federelement (62), das zwischen der ersten Gleithülse (63a) und der zweiten Gleithülse (63b) angeordnet ist und die Gleithülsen (63a, 63b) in der axialen Richtung beaufschlagt; wobei die Gleithülsen (63a, 63b) relativ zu dem Gehäuse (61, 80) bewegbar sind.