DE102013109055A1

DE102013109055A1 - Ausrichteinrichtung und Handhabungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102013109055A1
Application number: DE102013109055.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Thurmaier
Original assignee: TURBODYNAMICS GmbH
Current assignee: TURBODYNAMICS GmbH
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2015-02-26
Also published as: WO2015025024A2; US20160202311A1; DE112014003832A5; CN105659101B; WO2015025024A3; US10416230B2; CN105659101A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausrichteinrichtung und eine Handhabungsvorrichtung und insbesondere eine Ausrichteinrichtung zum positionsgenauen Koppeln einer Handhabungsvorrichtung zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit an einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit und eine Handhabungsvorrichtung zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausrichteinrichtung und eine Handhabungsvorrichtung.
Testsysteme zum Testen von Halbleiterelementen umfassen in der Regel eine Testeinheit („Tester“) und eine Zuführeinrichtung („Handler“ bzw. „Prober“). Mittels derartiger Testsysteme können elektronische Bauelemente, wie zum Beispiel integrierte Schaltungen (werden mit Handler getestet) oder Wafer (werden mit Prober getestet), auf Ihre Funktionsfähigkeit überprüft werden.
Zudem weist ein Testsystem (Test Cell) eine Schnittstelleneinheit (Board), die in der Regel aus einer Adapterplatte ausgebildet ist, die in einem Versteifungsrahmen angeordnet ist. Die Adapterplatte weist eine Vielzahl von Kontaktelementen auf, die spezifisch für eine Art Halbleiterelement angeordnet sind, mit welcher die zu testenden Halbleiterelemente kontaktiert werden.
Die Schnittstelleneinheit ist im Bereich der Schnittstelle zwischen der Testeinheit und der Zuführeinrichtung angeordnet. Die Kontaktelemente sind jeweils in einem für die zu testenden Halbleiterelementen spezifischen Muster angeordnet, um die Kontaktstellen der Halbleiterelemente korrekt kontaktieren zu können. Die Schnittstelleneinheit ist je nach Testsystem entweder an der Testeinheit oder an der Zuführeinrichtung lösbar befestigt, so dass die Schnittstelleneinheit austauschbar ist, um unterschiedliche Halbleiterbauelemente testen zu können.
In der Fachwelt sind Schnittstelleneinheiten in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Die Schnittstelleneinheiten werden auch als Load-Boards oder Probe-Karten bezeichnet.
Die Zuführeinrichtung umfasst Elemente, mit welchen die zu testenden Halbleiterelemente aufeinanderfolgend einer Testeinheit zugeführt werden.
Im Folgenden werden die Testeinheit (Testkopf, Test-head) oder die Zuführeinrichtung (Handler, Prober-Maschine, Wafer-Probing-Maschine, Wafer-Prober) jeweils mit dem Begriff „Testeinrichtung“ bezeichnet. Beide Typen der Testeinrichtungen können zum Aufnehmen einer Schnittstelleneinheit ausgebildet sein.
Zum Positionieren von Schnittstelleneinheiten sind an Testeinrichtungen befestigte Schubladen- bzw. Gelenkmechanismen bekannt. Beispiele für Testsysteme, die derartige Schubladen- bzw. Gelenkmechanismen verwenden, werden im Folgenden kurz beschrieben.
Aus der JP 9 159 730 A geht eine Testvorrichtung zum Testen von Halbleiterbauelementen hervor, bei welcher eine Leistungsplatine (Performance Board) an einen Testkopf derart gekoppelt ist, dass sie ähnlich wie eine Schublade seitlich vom Testkopf herausgezogen werden kann. Die Leistungsplatine weist Führungslöcher auf, durch welche sich Führungsstifte des Testkopfes zur Positionierung derselben erstrecken. Durch das seitliche Herausziehen kann die Leistungsplatine einfach ausgetauscht werden.
Aus der EP 1 495 339 B1 bzw. US 2003/019 4821 A1 geht eine weitere Testvorrichtung zum Testen von Halbleiterbauelementen hervor, bei welcher eine Schnittstelleneinheit tragende Unteranordnung (sub-assembly) schwenkbar am Testsystem befestigt ist. Durch die schwenkbare Anordnung der Unteranordnung kann die Schnittstelleneinheit einfach vom Testsystem entfernt und ausgetauscht werden. Vorzugsweise ist an der Unteranordnung eine teleskopartige Auszieheinrichtung vorgesehen, mit welcher die Schnittstelleneinheit aus dem Bereich des Testsystems herausgezogen werden kann.
In der noch nicht veröffentlichten PCT/EP2013/059151 ist ein Modul zum Austauschen einer etwa ebenflächigen Schnittstelleneinheit in einem Testsystem zum Testen von Halbleiterelementen offenbart. Das Modul umfasst ein Basiselement, eine Halterung und Führungselemente. Die Führungselemente sind derart ausgebildet, dass die Schnittstelleneinheit durch eine geradlinige, translatorische Bewegung aus einer Endposition in eine Zwischenposition und von der Zwischenposition in eine Entnahmeposition verfahrbar ist, die außerhalb des Testsystems angeordnet ist. Der Mechanismus umfasst einen Hebelmechanismus, der von einer Kulisse gesteuert wird, die quer zur geradlinigen Translationsbewegung der Halterung beweglich gelagert ist.
Derartige Vorrichtungen sind auch aus der US 6,107,813 , der US 5,528,158 , der US 5,471,148 sowie der US 4,721,198 bekannt.
Schnittstelleneinheiten-Wechselsysteme sind somit in der Regel als integrierte Lösung in Testeinrichtungen bekannt. Mit diesen Systemen werden die Schnittstelleneinheiten halbautomatisch aus den Testeinrichtungen herausgefahren, um diese auszutauschen. Diese werden über das Öffnen von Klappen oder Türen aus der Testeinrichtung herausgefahren. Hierbei müssen die empfindlichen Schnittstelleneinheiten manuell von einem oder sogar zwei Benutzern aus den Schubladenmechanismen herausgenommen und in die Schubladenmechanismen eingelegt werden.
Testsysteme im Allgemeinen sind z.B. in der JP 9159730 A , EP 1 495 339 B1 , DE 102 05 115 B4 und der DE 197 52 229 A1 beschrieben.
Aus dem Stand der Technik sind zudem Vorrichtungen bekannt, um eine Testeinrichtung (Tester, Handler, Prober) bzgl. einer weiteren Testeinrichtung zu positionieren. Derartige Vorrichtungen werden als Manipulatoren bzw. Handhabungsvorrichtungen bezeichnet.
Es sind bspw. die folgenden Handhabungsvorrichtungen bekannt.
Die DE 40 07 011 C2 offenbart eine Handhabungsvorrichtung, die eine vertikal angeordnete Führungssäule in einem Gehäuse in Rechteckform mit seitlich angeordnetem Schlitz und Spreizfüßen zur Aufstellung auf dem Boden aufweist. Hierbei ist eine höhenverschiebbare angebrachte Verstelleinrichtung in Form eines Führungsschlittens mit einem Aufleger vorgesehen, der um eine vertikale Achse schwenkbar ist, in einer horizontalen Ebene frei schwenkbar und axial verfahrbar ist und sowohl die Höhe als auch die horizontalen Einstellungen durch Klemmen festlegbar sind. Weiterhin ist eine Testkopfhalterung vorgesehen. Der Ausleger weist eine Momentenabstützung auf, die mit der Führungssäule derart klemmbar verbunden ist, dass eine vertikale Feineinstellung durch ein zusätzliches Zahnradgetriebe und einer Handkurbel erfolgt. Insbesondere sind Gegengewichte in einer Flaschenzuganordnung vorgesehen, die über eine lose Rolle mit dem Ausleger in Wirkverbindung stehen, so dass die Gegengewichte durch das Flaschenzugprinzip kleiner werden.
In der DE 35 24 348 C2 ist eine Vorrichtung zum Positionieren von Testköpfen offenbart. Diese umfasst eine Testkopfaufnahme, die über eine Gelenkverbindung mit einer an Aufspreizstützen aufgestellten Standsäule höhenverstellbar verbunden ist, so dass die Testkopfaufnahme in einer Ebene beweglich ist. Die Testkopfaufnahme ist um eine horizontale Kippachse schwenkbar am freien Ende eines Paares von symmetrisch zu einer durch die Mittelachse der Standsäule verlaufenden Ebene angeordneten Gelenkarmpaaren angeordnet.
Aus der DE 101 32 489 B4 geht eine Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum Positionieren eines Testkopfes an einer Prüfeinrichtung hervor. Diese umfasst eine Halterung für einen Testkopf und eine Säule, an der mit der Halterung verbundene Positionierungsmittel in vertikaler Richtung verstellbar angeordnet sind. Die Positionierungsmittel weisen wenigstens ein Paar voneinander beabstandeter Gelenkarme auf, die um eine vertikale Achse schwenkbar an ihrem einen Ende an der Halterung angelenkt sind. Die Gelenkarme sind an ihren anderen Enden jeweils an einem in horizontaler Richtung verfahrbaren Schlitten angelenkt, wobei die Schlitten unabhängig voneinander an der Säule bewegbar angeordnet sind.
Zum Verbinden einer Schnittstelleneinheit bzw. des Versteifungsrahmens in dem die Schnittstelleneinheit angeordnet ist und einer Testeinrichtung ist häufig eine Verbindungseinrichtung mit Verriegelungsstiften und entsprechenden Verriegelungseinheiten vorgesehen. Diese Verbindungseinrichtung wird auch als Docking-Einrichtung bezeichnet und dient zum einen dem exakten Ausrichten der Schnittstelleneinheit bzgl. der Testeinrichtung und zum anderen zum mechanischen Fixieren der Schnittstelleneinheit an der Testeinrichtung.
Das Ausrichten der Schnittstelleneinheit muss daher derart erfolgen, dass Verrieglungsstifte in entsprechende Verriegelungseinheiten einführbar sind. Die Kontaktflächen einer Schnittstelleneinheit und einer Testeinrichtung müssen hierfür in geringem Abstand zueinander angeordnet werden und parallel ausgerichtet sein, so dass alle Verriegelungsstifte der Docking-Einrichtung in die entsprechenden Ausnehmungen eingreifen können. Insbesondere muss darauf geachtet werden, dass die empfindlichen, an der Schnittstelleneinheit etwas vorstehenden Kontaktelemente nicht beschädigt werden. Dies macht das Verbinden von Schnittstelleneinheit und Testeinrichtung mühsam.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Schubladen- bzw. Schwenkmechanismen muss eine Schnittstelleneinheit manuell, d.h. von einem Benutzer in den Mechanismus eingelegt werden. Hierbei kommt es immer wieder zu Beschädigungen der Kontaktelemente.
Weiterhin haben Schnittstelleneinheiten ein relativ hohes Eigengewicht von bis zu 100 kg und sind aufgrund Ihrer Kontaktelemente (i.d.R. Federkontaktstifte) äußerst empfindlich in der Handhabung. Zudem sind die Schnittstelleneinheiten teuer, da sie individuell gefertigt werden. Sie müssen regelmäßig ausgetauscht werden, um mit einem Testsystem unterschiedliche Typen von Prüflingen testen zu können.
Bisher erfolgte der Austausch einer Schnittstelleneinheit in einem Testsystem derart, dass zunächst eine Testeinrichtung, z.B. ein Testkopf, zusammen mit der Schnittstelleneinheit entfernt werden musste. Hierfür wurde die Testeinrichtung entweder in vertikaler Richtung nach oben oder komplett seitlich derart weggeschwenkt, dass die Schnittstelleneinheit gewechselt werden kann. Dadurch, dass die Schnittstelleneinheiten immer größer werden, können diese zumeist nicht mehr von einem Benutzer alleine eingelegt bzw. gewechselt werden, sondern es sind zwei Personen notwendig. Beim manuellen Einlegen der Schnittstelleneinheit besteht die Gefahr, dass diese nicht korrekt positioniert und dadurch beschädigt wird.
Das exakte Anordnen einer Schnittstelleneinheit bzgl. der Testeinrichtung ist somit sehr aufwendig und erfordert in der Regel zwei Bediener. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass oftmals auch Verriegelungsstifte in entsprechenden Ausnehmungen bzw. Verriegelungseinheiten nahezu spielfrei aufgenommen werden müssen. Dies bedeutet jedoch, dass eine Schnittstelleneinheit und eine Testeinrichtung, sowohl in ihrer Position als auch in ihrer linearen Flucht bzw. Richtung präzise zueinander angeordnet werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Ausrichteinrichtung und eine Handhabungsvorrichtung bereitzustellen, mittels denen eine Schnittstelleneinheit bzgl. einer Testeinrichtung positionierbar, einfach zuführbar und auch einfach entnehmbar ist und die sicher und zuverlässig funktioniert, ohne dass die Schnittstelleneinheit und insbesondere deren Kontaktelemente beschädigt werden.
Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe die in den Patentansprüchen 1 und 5 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den davon abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist eine Ausrichteinrichtung zum positionsgenauen Koppeln einer Handhabungsvorrichtung zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit an einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit vorgesehen. Die Ausrichtungseinrichtung ist nach dem Stecker-Buchse-Prinzip ausgebildet. Sie umfasst zumindest ein steckerartiges Zentrierelement, das einen Passabschnitt aufweist, und ein, entsprechend dem Zentrierelement ausgebildetes Buchsenelement zur Aufnahme des Zentrierelements. Die Ausrichteinrichtung ist derart ausgebildet, dass wenn das Zentrierelement im Buchsenelement angeordnet ist, eine positionsgenaue Kopplung der Handhabungsvorrichtung an einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit sichergestellt ist, und das Zentrierelement an einer der beiden Vorrichtungen und das Buchsenelement entsprechend an der anderen Vorrichtung fixierbar ist.
Die Ausrichteinrichtung ermöglicht ein Andocken einer Handhabungsvorrichtung zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit an einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit. Beim Andocken werden die Handhabungsvorrichtung und damit eine darin befindliche Schnittstelleneinheit bzgl. einer Testeinrichtung ausgerichtet und die Handhabungsvorrichtung an der Testeinrichtung fixiert bzw. verriegelt, so dass eine exakte Positionierung einer Schnittstelleneinheit und deren Austausch vorgenommen werden kann.
Somit ist es mit der, mit einer Ausrichteinrichtung versehenen, Handhabungsvorrichtung möglich eine Schnittstelleneinheit bzgl. einer Testeinrichtung zu positionieren und diese sicher und zuverlässig zuzuführen und aus dieser zu entnehmen.
Mit der erfindungsgemäßen Ausrichteinrichtung wird nun ein Mittel bereitgestellt, um eine Handhabungsvorrichtung an einer Testeinrichtung bzw. an einer Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit anzudocken. Mittels der Ausrichteinrichtung können eine die Schnittstelleneinheit aufnehmende Handhabungsvorrichtung und eine Testeinrichtung derart miteinander verbunden bzw. verrriegelt und zueinander im Raum ausgerichtet werden, dass nach dem Andocken die Verriegelungsstifte einer Schnittstelleneiheit zu den entsprechenden Ausnehmungen einer Testeinrichtung, sowohl in ihrer Position als auch in ihrer linearen Flucht bzw. Richtung präzise, positionsgenau und vorzugsweise nahezu spielfrei zueinander angeordnet sind.
Insbesondere wird die Gefahr vermieden, dass die hochempfindlichen Kontaktelemente (i.d.R. Federkontaktstifte) einer Schnittstelleneinheit beschädigt werden, da eine Schnittstelleneinheit bzgl. einer Testeinrichtung exakt ausgerichtet und an Ihr fixiert ist, so dass eine Schnittstelleneinheit äußerst sicher und zuverlässig an eine Testeinrichtung übergeben oder von dieser aufgenommen werden kann.
Mit der erfindungsgemäßen Testeinrichtung können Anwender, die Testsysteme ohne Wechselsysteme (Schubladen-, Gelenkmechanismen) besitzen, ihre bestehenden Vorrichtungen umrüsten, d.h. mit der Ausrichteinrichtung versehen. Somit können mit niedrigen Kosten Ausrichteinrichtungen nachgerüstet werden, um eine exakte Positionierung der Schnittstelleneinheit bzgl. der Testeinrichtung zu ermöglichen.
Der Passabschnitt kann als konusförmiger oder zylindrischer Abschnitt ausgebildet sein.
Die Ausrichteinrichtung kann zwei Zentrierelemente und zwei Buchsenelemente aufweisen.
Am Zentrierelement oder am Buchsenelement kann ein Zugelement vorgesehen sein, das ein Zusammenziehen des Zentrierelements und des Buchsenelements ermöglicht. Mittels eines derartigen Zugelements können ein Zentrierelement und ein Buchsenelement positionsgenau und spielfrei miteinander in Eingriff gebracht werden.
Das Zugelement kann derart ausgebildet sein, dass durch Drehen des Zugelements eine Rastnase des Zugelements entlang einer schräg zur Längsrichtung des Zentrierelements verlaufenden Rastausnehmung geführt wird und vorzugsweise in einer Endposition das Zentrierelement vollständig im Buchsenelement anordnet.
Mittels des Zugelements ist ein vollständiges Aneinanderziehen von Zentrierelement und Buchsenelement möglich. Weiterhin wird durch das Zugelement eine Verrastung des Zentrierelements mit dem Buchsenelement sichergestellt, die eine spielfreie positionsgenaue Verbindung zwischen Zentrierelement und Buchsenelement ausbildet.
Weiterhin ist erfindungsgemäß eine Handhabungsvorrichtung zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit vorgesehen. Die Handhabungsvorrichtung umfasst ein Fahrgestell, eine am Fahrgestell zumindest in vertikaler Z-Richtung verschiebbar angeordnete Handhabungseinheit, wobei die Handhabungseinheit eine linear aus- und einfahrbare Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen der Schnittstelleneinheit aufweist. Die Handhabungseinheit weist eine Ausrichteinrichtung zum positionsgenauen Koppeln der Handhabungseinheit an einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit auf.
Die Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen der Schnittstelleneinheit weist vorzugsweise Greifelemente auf, welche in korrespondierende Ausnehmungen oder Hinterschneidungen an der Schnittstelleneinheit eingreifen können, um so die Schnittstelleinheit an der Aufnahmeeinrichtung zu fixieren. In einer vereinfachten Ausführungsform kann die Aufnahmeeinrichtung durch bspw. vier Schrauben ausgebildet sein, die in die Schnittstelleneinheit eingeschraubt werden.
Unter einer Vorrichtung zum Aufnehmen einer Schnittstelleneinheit wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Testeinrichtung, wie z.B. ein Tester, ein Prober, ein Handler oder auch eine Aufnahmeeinrichtung, wie zum Beispiel ein Austauschtisch oder ein Regal zum Aufnehmen einer oder mehrerer Schnittstelleneinheiten verstanden.
Mit der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung muss lediglich eine Testeinrichtung eines Testsystems ein kleines Stück vertikal nach oben gefahren werden. Die Handhabungsvorrichtung wird dann zunächst an die Testeinrichtung mittels der Ausrichteinrichtung angedockt und ermöglicht dann eine exakte Positionierung sowie ein Entnehmen und Einsetzen einer Schnittstelleneinheit auf einfache Art und Weise.
Die erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit ermöglicht ein positionsgenaues Wechseln von Schnittstelleneinheiten und bietet eine variable und systemunabhängige Lösung zum Austauschen, Transportieren und insbesondere zum sicheren positionsgenauen Einsetzen und Entnehmen einer Schnittstelleinheit in eine und aus einer Testeinrichtung.
Mittels der Ausrichteinrichtung kann die Handhabungsvorrichtung zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit positionsgenau und spielfrei an einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit positionsgenau und spielfrei gekoppelt bzw. angedockt werden.
Mit der Handhabungsvorrichtung ist es somit möglich eine Schnittstelleneinheit, nahe an eine Vorrichtung zum Aufnehmen einer Schnittstelleneinheit, bspw. an eine Testeinrichtung heranfahren, um ein genaues und präzises Andocken der Handhabungsvorrichtung an die Testeinrichtung sicherzustellen, um dann eine Schnittstelleneinheit sicher und präzise bzgl. einer Testeinrichtung zu positionieren und diese zu entnehmen oder Einzusetzen.
Mittels der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung ist ein präzises und leichtgängiges Verfahren der Handhabungseinheit mit Schubladenmechanismus im Raum möglich. Zudem wird mit der Handhabungsvorrichtung sichergestellt, dass es beim Transport zu keinerlei Beschädigungen der darin aufgenommenen Schnittstelleneinheit kommt.
Mit einer erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung können in der Praxis etwa 25 Testsysteme bedient werden.
Die linear ein- und ausfahrbare Aufnahmeeinrichtung kann eine Sperreinrichtung aufweisen, so dass diese in bestimmten Positionen sperrbar ist.
Weiterhin ist die Handhabungsvorrichtung äußerst kompakt ausgebildet und lässt sich dadurch optimal im Bereich von Testsystemen verwenden, die in der Regel in Reinräumen verwendet werden.
Zudem sind die mit der Handhabungsvorrichtung durchgeführten Bewegungen der Schnittstelleneinheit äußerst leichtgängig ausführbar und exakt reproduzierbar.
Im Unterschied zum Stand der Technik kann die Handhabungseinheit der Handhabungsvorrichtung mittels der Ausrichteinrichtung positionsgenau und spielfrei an einer weiteren Vorrichtung angedockt und mit dieser verbunden werden.
Weiterhin kann die Handhabungsvorrichtung einen Hubmechanismus zum Anheben und Absenken der in horizontaler Richtung linear aus- und einfahrbaren Aufnahmeeinrichtung in Z-Richtung aufweisen, der vorzugsweise um eine vorbestimmte Höhe absenk- bzw. anhebbar ist, so dass er in einer Endposition eine vorbestimmte Stellung zum Aufnehmen bzw. Absenken einnimmt.
Die vorbestimmte Stellung bezeichnet eine Position in der die Aufnahmeeinrichtung bzgl. der Schnittstelleinheit derart positioniert ist, insbesondere in sehr geringem Abstand, dass diese nicht durch die Gewichtskraft der Aufnahmeeinrichtung belastet ist oder durch Kontakt mit der Aufnahmeeinrichtung beschädigt wird.
Der Hubmechanismus kann von einem Schwenkhebel derart betätigt werden, dass ein Verfahren der Aufnahmeeinrichtung um einen voreingestellten Hubweg erfolgt. Dies schließt Beschädigungen der Schnittstelleneinheit durch den Benutzer nahezu aus, da der Hubweg vorbestimmt ist. Auf diese Weise werden die Kontaktflächen der Schnittstelleneinheit vor Beschädigungen geschützt, da die Aufnahmeeinrichtung nicht mit der Schnittstelleinheit durch unsachgemäße Benutzung der Aufnahmeeinrichtung kontaktiert.
Zudem kann eine Verschiebeinrichtung zum Anheben und Absenken der Handhabungseinheit in Z-Richtung vorgesehen ist, um eine Höhenvoreinstellung der Handhabungseinheit bzgl. einer Vorrichtung zum Aufnehmen einer Schnittstelleinheit auszuführen, in der das Zentrierelement in das Buchsenelement einführbar ist.
Mittels der Verschiebeinrichtung erfolgt somit eine Voreinstellung der Handhabungsvorrichtung an verschiedene Vorrichtungen zum Aufnehmen einer Schnittstelleinheit.
Die Handhabungseinheit kann mit dem Fahrgestell über einen Gelenkmechanismus verbunden sein, der eine Relativbewegung der Handhabungseinheit in einer horizontalen Ebene erlaubt, wobei der Gelenkmechanismus vorzugsweise Torsionsfedern aufweist. Diese halten die Handhabungseinheit bezüglich des Fahrgestells in einer Ausgangsstellung.
Durch den Gelenkmechanismus ist eine Relativbewegung der Handhabungseinheit in einer horizontalen Ebene möglich. Durch die Relativbewegung in der horizontalen Ebene wird das positionsgenaue spielfreie Andocken mittels der Ausrichteinrichtung erleichtert, da ein kleinerer Versatz des Fahrgestells zum Buchsenelement und Zentrierelement in der horizontalen Ebene ausgeglichen wird, so dass die Handhabungseinheit exakt positioniert wird.
Die Handhabungseinheit kann bezüglich dem Fahrgestell in Z-Richtung federnd gelagert sein, um einen Höhenversatz zwischen der Aufnahmeeinrichtung und der Schnittstelleneinheit auszugleichen.
Durch diese federnde Lagerung ist es ebenfalls möglich, einen gewissen Versatz in Z-Richtung zwischen der Handhabungseinheit und einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit auszugleichen.
Die Aufnahmeeinrichtung kann eine Aufnahmeeinheit zum Fixieren der Schnittstelleneinheit aufweisen, die mit der Aufnahmeeinrichtung über Gummielemente verbunden sein. Dies bewirkt ebenfalls, dass Positionsungenauigkeiten ausgleichbar sind.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Schnittstelleneinheit unterseitig an der Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen der Schnittstelleneinheit fixierbar ist. Die Schnittstelleneinheit kann aber auch oberseitig an der Aufnahmeeinrichtung fixierbar sein.
Der Rahmen und die damit verbundene Aufnahmeeinrichtung im Schubladenmechanismus können um eine horizontale Achse drehbar gelagert sein. Hierdurch ist ein Drehen der Aufnahmeeinrichtung um 180° möglich. Diese gedrehte Stellung wird als Service-Stellung bezeichnet, da ein Arbeiter auf einfache Weise die Funktionsfähigkeit einer in der Aufnahmeeinrichtung angeordneten Schnittstelleneinheit überprüfen kann.
Der Gelenkmechanismus und/oder die federnde Lagerung und/oder die drehbare Lagerung und/oder die in horizontaler Richtung linear aus- und einfahrbare Aufnahmeeinrichtung und/oder die Verschiebeeinrichtung und/oder der Hubmechanismus können eine Verriegelungseinrichtung aufweisen, mit der die entsprechenden Freiheitsgrade blockierbar sind.
In einer Fahrstellung kann der Schubladenmechanismus vollständig eingefahren und mit der entsprechenden Verriegelungseinrichtung verriegelbar sein, so dass eine Schnittstelleneinheit mit der Handhabungsvorrichtung verfahrbar ist.
Weiterhin kann die Hubeinrichtung zum Anheben und Absenken der Handhabungseinheit in Z-Richtung vorgesehen sein. Diese ist derart ausgebildet, dass in einer Übergabestellung eine Bewegung in Z-Richtung nur möglich ist, wenn der Schubladenmechanismus vollständig ausgefahren und mit der entsprechenden Verriegelungseinrichtung gesperrt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in:
1 eine Handhabungsvorrichtung mit Ausrichteinrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
2 die Handhabungsvorrichtung aus 1 mit Ausrichteinrichtung in einer weiteren perspektivischen Ansicht,
3 die Handhabungsvorrichtung aus 1 mit Ausrichteinrichtung in einer weiteren perspektivischen Ansicht,
4 die Handhabungsvorrichtung aus 1 mit Ausrichteinrichtung in einer weiteren perspektivischen Ansicht,
5 die Handhabungsvorrichtung aus 1 mit Ausrichteinrichtung in einer weiteren perspektivischen Ansicht,
6 die Handhabungsvorrichtung aus 1 mit Ausrichteinrichtung in einer weiteren perspektivischen Ansicht,
7 eine Detailansicht einer drehbaren Lagerung eines Rahmens der Handhabungsvorrichtung,
8 die Handhabungsvorrichtung aus 1 in einer Servicestellung mit Ausrichteinrichtung in einer Draufsicht von oben,
9 die Handhabungsvorrichtung aus 1 in einer Docking-Stellung mit Ausrichteinrichtung in einer Draufsicht von oben,
10 die Handhabungsvorrichtung aus 1 in einer Fahrstellung mit Ausrichteinrichtung in einer Draufsicht von oben,
11 die Ausrichteinrichtung im nicht gekoppelten Zustand in einer Seitenansicht,
12 die Ausrichteinrichtung im nicht gekoppelten Zustand in einer Draufsicht,
13 die Ausrichteinrichtung im gekoppelten Zustand in einer Draufsicht,
14 die Handhabungsvorrichtung aus 1 in einer Docking-Stellung im angehobenen Zustand,
15 die Handhabungsvorrichtung aus 1 in einer Docking-Stellung im abgesenkten Zustand,
16 eine Testeinrichtung mit einer daran gekoppelten Handhabungsvorrichtung und einer Ausrichteinrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
17 die Ausrichteinrichtung aus 16 in einer Detailansicht,
18 ein Austauschtisch mit einer daran gekoppelten Handhabungsvorrichtung und einer Ausrichteinrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
19 die Ausrichteinrichtung aus 18 in einer Detailansicht,
20 der Austauschtisch aus 18 mit Buchsenelement in einer seitlichen Ansicht, und
21 der Austauschtisch aus 18 mit Buchsenelementen in einer Draufsicht.
Eine Handhabungsvorrichtung 1 ist zum Aufnehmen einer Schnittstelleneinheit ausgebildet (1 bis 10).
Die Handhabungseinrichtung 1 umfasst ein Fahrgestell 2 zum Verfahren der Handhabungsvorrichtung 1. Am Fahrgestell 2 ist eine in vertikaler Z-Richtung verschiebbare Handhabungseinheit 3 angeordnet. Die Handhabungseinheit 3 weist eine in horizontaler Richtung linear aus- und einfahrbare Aufnahmeeinrichtung 4 zum Aufnehmen einer Schnittstelleneinheit auf.
An der Handhabungseinheit 3 ist eine Ausrichteinrichtung 6 zum positionsgenauen Koppeln der Handhabungseinheit 3 an einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit vorgesehen.
Im Folgenden wird das Fahrgestell 2 näher beschrieben.
Das Fahrgestell 2 umfasst einen in etwa U-förmigen Rahmen 7. Am Rahmen 7 ist an den freien Schenkeln jeweils eine drehbare Rolle 8 angebracht. Gegenüberliegend der drehbaren Rollen 8 sind am Basisschenkel zwei weitere Rollen 9 vorgesehen. Diese Rollen 9 sind mittels einer Bremseinrichtung 10 blockierbar. Die Bremseinrichtung 10 umfasst zwei Druckfedern versehene Tellerfüße welche über eine Hebelmechanik auf den Boden absenkbar sind. Hierdurch ist die Handhabungsvorrichtung ortsfest positionierbar, so dass der Austausch einer Schnittstelleneinheit erfolgen kann.
Jeder Schenkel des U-förmigen Rahmens 7 ist mit einem Handlauf 12 versehen. Am Handlauf 12 kann die Handhabungsvorrichtung 1 von einem Benutzer verfahren werden.
Im Bereich zwischen den beiden nicht-drehbaren Rollen 9 ist am Basisschenkel des U-förmigen Rahmens 7 eine sich in vertikaler Richtung erstreckende Säuleneinheit 11 ausgebildet.
An der Säuleneinheit 11 ist die Handhabungseinheit 3 in vertikaler Z-Richtung verschiebbar angeordnet. Das Verschieben in Z-Richtung erfolgt mittels einer Verschiebeeinrichtung 13.
Zum Betätigen der Verschiebeeinrichtung 13 ist an einem der beiden Handläufe 12 ein Kurbelelement 14 vorgesehen. Am Kurbelelement 14 ist vorzugsweise eine Skala angebracht, um die richtige Höhenvoreinstellung der Handhabungseinheit bzgl. einer Vorrichtung zum Aufnehmen einer Schnittstelleinheit zu erleichtern.
Das Kurbelelement 14 steht mit der Verschiebeeinrichtung 13 derart in Wirkverbindung, dass eine Drehung des Kurbelelements 14 ein Verschieben der Handhabungseinheit 3 mittels der Verschiebeeinrichtung 13 bewirkt.
Die Verschiebeeinrichtung 13 umfasst ein Zahnrad, um die Drehbewegung des Kurbelelements 14 auf einen Schneckenantrieb zum Verfahren in Z-Richtung zu übertragen.
Die Verschiebeeinrichtung 13 weist ein plattenförmiges Verbindungselement 15 auf. Am plattenförmigen Verbindungselement ist eine schraubenartige Verriegelungseinrichtung 16 vorgesehen, mittels der die Verschiebeeinrichtung 13 in Z-Richtung blockierbar ist.
Im Folgenden wird die Handhabungseinheit 3 näher beschrieben. Das plattenförmige Verbindungselement 15 ist über jeweils zwei Hebelarme eines Gelenkmechanismus 17 mit einer äußeren Rahmeneinheit 18 der Handhabungseinheit 3 derart verbunden, dass die Handhabungseinheit 3 in der horizontalen Ebene eine Relativbewegung ausführen kann.
Die äußere Rahmeneinheit 18 ist über einen Hubmechanismus 19 mit einer inneren Hubrahmeneinheit 20 gekoppelt.
Der Hubmechanismus 19 weist zum Betätigen einen Schwenkhebel 21 auf. Mittels des Hubmechanismus 19 ist die Hubrahmeneinheit 20 über einen vorbestimmten Weg in vertikaler Z-Richtung heb- und senkbar ausgebildet. Der Hubmechanismus 19 ist derart ausgebildet, dass das Heben und Senken der Hubrahmeneinheit 20 über eine Hubkulisse erfolgt.
Der Schwenkhebel 21 ist mit einer Schwenkwelle verbunden. Die Schwenkwelle ist in der äußeren Rahmeneinheit 18 drehbar gelagert.
Die Schwenkwelle ist über Passfedern mit zwei Hubkulissenelementen verbunden. In den Hubkulissenelementen ist jeweils eine Kurvenbahn ausgebildet.
In der äußeren Rahmeneinheit 18 ist eine längliche, sich in Z-Richtung erstreckende, Führungsausnehmung ausgebildet.
An der Hubrahmeneinheit 20 sind zapfenartige Lager, z.B. Rillenkugellager, fixiert, die in den Kurvenbahnen der Hubkulissenelemente aufgenommen sind und sich derart durch die Kurvenbahnen hindurcherstrecken, dass sie in der Führungsausnehmung geführt sind.
Durch eine Schwenkbewegung des Schwenkhebels 21, wird die Hubwelle samt dem Hubkulissenelement derart geschwenkt bzw. gedreht, dass die mit der Hubrahmeneinheit 20 verbundenen Lager aufgrund der Führungsausnehmung in Z-Richtung verschoben werden.
Diese Verschiebung bewirkt das Heben bzw. Senken der Hubrahmeneinheit 20 in Z-Richtung. Der Hubweg H in Z-Richtung beträgt zwischen 50 mm und 200 mm, bzw. zwischen 100 mm und 150 mm und vorzugsweise 127 mm. Durch die Hubbewegung kann eine Schnittstelleneinheit in eine Testeinrichtung eingesetzt oder aus ihr entnommen werden. Vorzugsweise ist ein vorbestimmter Hubweg variabel einstellbar, so dass die Handhabungsvorrichtung an verschiedene Testsysteme anpassbar ist.
Dieser Hubweg erfolgt vorzugsweise bei einer Drehbewegung des Schwenkhebels um 90°. Alternativ kann an Stelle des Schwenkhebels 21 ein Kurbelelement oder eine elektrische Verfahreinrichtung vorgesehen sein.
Der Schwenkhebel 21 kann mit einer Rasteinrichtung zum Fixieren versehen sein, die zumindest zwei Rasteinstellungen aufweist. Eine abgesenkte Stellung und eine angehobene Stellung. Diese Stellungen werden als „Dockingstellung“ bzw. Zuführstellung bezeichnet.
Am in vertikaler Z-Richtung oberen Ende der Hubrahmeneinheit 20 ist die in horizontaler Richtung linear aus- und einfahrbare Aufnahmeeinrichtung 4 vorgesehen. Die in horizontaler Richtung linear aus- und einfahrbare Aufnahmeeinrichtung 4 kann als teleskopartig aus- und einfahrbarer Schubladenmechanismus 4 ausgebildet sein.
Der Schubladenmechanismus 4 umfasst zwei ein- und ausfahrbare Führungsschienen 22. Eine Ausfahrlänge des Schubladenmechanismus 4 ist variabel einstellbar, so dass die Handhabungsvorrichtung 1 an unterschiedliche Systeme angepasst werden kann.
Im Bereich zwischen den Führungsschienen 22 ist ein Rahmen 23 fixiert.
An Stelle des Schubladenmechanismus kann die linear aus- und einfahrbare Aufnahmeeinrichtung 4 auch als Linearverschiebeeinrichtung ausgebildet sein. Die Linearverschiebeeinrichtung umfasst bspw. eine Zahnstange und eine Führungseinrichtung mit einer Schiene oder Rollen.
Grundsätzlich ist die linear aus- und einfahrbare Aufnahmeeinrichtung 4 möglichst steif und kompakt ausgebildet, um den Anforderungen in Reinsträumen zu entsprechen aber auch deswegen, weil an den Testeinrichtungen häufig Dockingelemente den Platz beschränken. Eine hohe Steifigkeit ist erforderlich, um eine positionsgenaue Anordnung der Schnittstelleinheit zu ermöglichen.
Der Rahmen 23 ist über Gummielemente 24 mit den Führungsschienen 22 verbunden.
Im Rahmen 23 ist die Aufnahmeeinheit 5 angeordnet, die über eine drehbare Lagerung 25 mit dem Rahmen 23 gekoppelt ist (7). Die drehbare Lagerung 25 ermöglicht eine Drehung der Aufnahmeeinheit um eine horizontale Achse, um eine Schnittstelleneinheit überprüfen zu können. Die drehbare Lagerung 25 ist mittels einer Verriegelungseinrichtung 26 blockierbar.
Die Aufnahmeeinheit 5 zum Aufnehmen der Schnittstelleneinheit weist vorzugsweise Greifelemente (nicht dargestellt) auf, welche in korrespondierende Ausnehmungen oder Hinterschneidungen an der Schnittstelleneinheit eingreifen können, um so die Schnittstelleinheit an der Aufnahmeeinheit 5 zu fixieren. In einer vereinfachten Ausführungsform kann die Aufnahmeeinheit 5 bspw. vier Schrauben aufweisen, die in die Schnittstelleneinheit eingeschraubt werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform können die Greifelemente zusammen mit einem Spezialadapter auch an einer bekannten Handhabungsvorrichtung, wie sie bspw. in der DE 101 32 489 B4 offenbart ist, nachgerüstet werden, so dass mittels einer solchen Vorrichtung Schnittstelleneinheiten einer Testeinrichtung zuführbar und aus dieser entnehmbar sind. Die Ansteuerung der Greifeinrichtung kann bspw. dadurch erfolgen, dass der Spezialadapter zum Verbinden der Greifelemente mit der Vorrichtung mit einer Steuereinrichtung derselben derart verbunden wird, dass die Greifelemente von dieser Steuereinrichtung betätigbar sind.
Die Nachrüstung der Greifelemente erfolgt vorzugsweise in Verbindung mit dem Nachrüsten der Ausrichteinrichtung an einer solchen Vorrichtung.
Im Folgenden wird die Ausrichteinrichtung 6 näher beschrieben.
Die Ausrichteinrichtung 6 ist zum positionsgenauen Koppeln einer Handhabungsvorrichtung zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit an einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit vorgesehen (11 bis 13).
Die Ausrichteinrichtung 6 ist nach dem Stecker-Buchse-Prinzip ausgebildet und weist zumindest ein steckerartiges Zentrierelement 27 auf. Am Zentrierelement ist ein Passabschnitt 28 ausgebildet. Der Passabschnitt 28 ist vorzugsweise als konusförmiger Abschnitt ausgebildet. Auch eine zylindrischen Ausbildung oder jede andere Form, die eine exakte Positionierung erlaubt ist möglich.
Weiterhin umfasst die Ausrichteinrichtung 6 ein, entsprechend dem Zentrierelement 27 ausgebildetes, Buchsenelement 32 zur Aufnahme des Zentrierelements 27.
Wenn das Zentrierelement 27 im Buchsenelement 32 angeordnet ist, ist eine positionsgenaue Kopplung der Handhabungsvorrichtung 1 an einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit sichergestellt.
An der Handhabungsvorrichtung 1 sind an der äußeren Rahmeneinheit 18 zwei sich in horizontaler Richtung erstreckende Zentrierelemente 27 angebracht.
Das Zentrierelement 27 umfasst einen Verriegelungshebel 29, der einstückig am Zentrierelement angeformt ist, einen zylindrischen Lagerungsabschnitt 30 und einen konusförmigen Abschnitt 28. Weiterhin sind im Bereich des konusförmigen Abschnittes 26 radial umlaufend zwei, gleichbeabstandet voneinander angeordnete, Rastnasen bzw. Verriegelungszapfen 38 ausgebildet. Das Vorsehen zweier Verrieglungszapfen 38 gewährleistet eine gleichmäßige Zugkraft. Es können aber auch nur ein oder mehrere Verriegelungszapfen 38 vorgesehen sein.
Der Verriegelungshebel 29 kann auch entkoppelt von Zentrierelement und Buchsenelement an einer anderen geeigneten Position der Handhabungsvorrichtung angeordnet sein, sofern er ein vollständiges Einführen des Zentrierelements 27 in das Buchsenelement 32 bewirkt.
Am vorderen Ende des konusförmigen Abschnitts 28 ist vorzugsweise ein zylindrischer Abschnitt 43 mit drei radial gleichbeabstandet voneinander angeordneten Einführrollen 44 vorgesehen. An Stelle der Einführrollen kann auch ein Kugelelement oder eine andere geeignet Einführhilfe vorgesehen sein.
Der Lagerungsabschnitt 30 ist in einer entsprechenden, an der äußeren Rahmeneinheit 18 fixierten, Lagerungsbuchse 31 um seine Längsrichtung drehbar gelagert aufgenommen.
An der Lagerungsbuchse 31 ist ein Führungselement 39 mit einem Führungsarm 40 und einer Führungsrolle 41 befestigt. Der Führungsarm 40 erstreckt sich in etwa in horizontaler Richtung und unterstützt die Positionierung des Zentrierelementes 27 bzgl. eines Buchsenelementes 32 in der horizontalen Ebene. Dies erfolgt, indem die Führungsrolle 41 beim Andocken entlang einem horizontalen Abschnitt einer Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit rollt. Auf diese Weise ist das Zentrierelement in Z-Richtung bzgl. des Buchsenelementes ausrichtbar und erleichtert so das Einführen des Zentrierelements 32 in das Buchsenelement. Diese Ausrichtung wird durch die federnde Lagerung der Handhabungseinheit 3 zusätzlich unterstützt. Zudem bildet das Führungselement 39 einen Anschlag aus, der bei falscher Positionierung des Zentrierelements 27 bzgl. des Buchsenelementes 32 eine Beschädigung eines der beiden Teile verhindert.
An einer Vorrichtung zum Aufnehmen einer Schnittstelleneinheit kann eine vertikale Fläche, die über einen Fläche mit vorbestimmtem Radius in eine horizontale Fläche übergeht, vorgesehen sein (16, 17).
Diese Flächen haben in Verbindung mit dem Führungsarm 40 den Effekt, dass im Falle einer zu niedrigen Anordnung des Zentrierelements in horizontaler Richtung die Führungsrolle an der vertikalen Fläche anstößt, bevor ein Zentrierelement 27 in ein entsprechendes Buchsenelement eindringt.
Ist der Versatz nur geringfügig und kann von der Handhabungsvorrichtung 1, über die Federnde Lagerung ausgeglichen werden, dann gleitet die Führungsrolle 41 über die Fläche mit vorbestimmtem Radius auf die horizontale Fläche. Auf diese Weise wird das Zentrierelement 27 in Z-Richtung bezgl. des entsprechenden Buchsenelement 32 optimal ausgerichtet.
An einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit sind entsprechend zwei Buchsenelemente 32 fixiert. Die Buchsenelemente umfassen einen Befestigungsabschnitt 33 sowie einen konusförmigen Zentrierabschnitt 34 zum Aufnehmen des konusförmigen Abschnitts 28 des Zentrierelements 27.
Der Zentrierabschnitt 34 ist buchsenförmig ausgebildet und weist in seiner Mantelwandung zwei in etwa L-förmig ausgebildete Verriegelungs- und Anziehaufnehmung 35 bzw. Rastausnehmungen auf. Die Verriegelungs- und Anziehaufnehmungen 35 umfassen einen Einführabschnitt 36 sowie zwei als Hinterschnitt in der Verriegelungs-und Anziehaufnehmung 35 ausgebildete Verriegelungs- und Anziehabschnitte 37.
Zur Aufnahme des zylindrischen Abschnittes 43, mit den drei radial gleichbeabstandet voneinander angeordneten Einführrollen 44 des Zentrierelements, weist die Einführbuchse einen entsprechenden Aufnahmeabschnitt auf. Die Einführrollen 44 verhindern eine spanende Abtragung von Material während des Zusammenführens von Zentrierelement 27 und Buchsenelement 32, so dass die Ausrichteinrichtung 6 zum Einsatz in Reinsträumen geeignet ist.
Durch Betätigung des Zentrierelements 27 mittels des Verriegelungshebels 29 wird das Zentrierelement um seine Längsachse gedreht, wodurch die Verriegelungszapfen 38 bzw. die Rastnasen in den Verriegelungs- und Anziehabschnitten 37 anordbar sind. Dabei gleiteten die Verriegelungszapfen 38 entlang der Einführabschnitte und anschließend durch die Drehung des Verriegelungshebels 29 in die Verriegelungs- und Anziehabschnitte 37. Auf diese Weise wird das Zentrierelement 27 vollständig in das Buchsenelement 32 hineingezogen und fixiert.
Auf diese Weise ist eine positionsgenaue Kopplung der Handhabungsvorrichtung 1 an einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit sichergestellt.
Der Gelenkmechanismus und/oder die federnde Lagerung und/oder die drehbare Lagerung und/oder die in horizontaler Richtung linear aus- und einfahrbare Aufnahmeeinrichtung und/oder die Verschiebeeinrichtung und/oder der Hubmechanismus weisen eine Verriegelungseinrichtung auf, mit der die entsprechenden Freiheitsgrade blockierbar sind.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Ausrichteinrichtung 6 zum positionsgenauen Koppeln einer Handhabungsvorrichtung 1 zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit an einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit und der Handhabungsvorrichtung 1 zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit näher beschrieben.
Die Funktionsweise wird beispielhaft anhand der Entnahme einer Schnittstelleneinheit aus einer Testeinrichtung 42 beschrieben. Hierbei ist vorgesehen, dass die Schnittstelleneinheit von oben aus der Testeinrichtung 42 entnommen wird (14, 15).
Selbstverständlich ist mit der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung 1 auch eine Entnahme einer Schnittstelleinheit von unten möglich. Weiterhin ist es mit der Handhabungsvorrichtung auch möglich eine Schnittstelleneinheit auf einem Austauschtisch abzulegen oder von dort aufzunehmen (18 bis 21)
Zunächst erfolgt eine Voreinstellung der Höhe der Handhabungseinheit 3 in Z-Richtung durch Betätigen der Kurbel 14. Auf diese Weise wird eine Höheneinstellung der Zentrierelemente 27 bzgl. der Buchsenelemente 32 vorgenommen.
Dann wird die Handhabungsvorrichtung 1 an eine Testeinrichtung 42 herangeschoben.
Das Heranschieben erfolgt derart, dass die Zentrierelemente 27 der Handhabungsvorrichtung 1 in die an einer Testeinrichtung 42 angeordneten Buchsenelemente 32 eingeführt werden.
Die Führungsrolle 41 des Führungsarms rollt beim Andocken dabei zuerst entlang eines horizontalen Abschnittes einer Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit. Auf diese Weise ist das Zentrierelement 27 in Z-Richtung bzgl. des Buchsenelementes 32 ausgerichtet und erleichtert so das Einführen des Zentrierelements 27 in das Buchsenelement 32.
Wenn das Zentrierelement 27 vollständig in das Buchsenelement eingeführt ist, dann werden die Verriegelungshebel 29 um ihre Längsachse um 45° gedreht.
Durch Betätigung eines Verriegelungshebels 29 greift der entsprechende Verriegelungszapfen 38 in den Verriegelungs- und Anziehabschnitt 37 ein, so dass das Zentrierelement vollständig an das Buchsenelement 32 herangezogen und in diesem fixiert wird.
Auf diese Weise ist die Handhabungsvorrichtung 1 mit einer Testeinrichtung 42 positionsgenau, sowohl was den Abstand zur Testeinrichtung 42 als auch die Höhe der Handhabungseinheit 3 betrifft, verbunden.
Nun wird der Schubladenmechanismus 4 in einer Zuführstellung ausgefahren und mittels der entsprechenden Verriegelungseinrichtung im ausgefahren Zustand verriegelt (14).
Anschließend wird der Schwenkhebel 21 betätigt, um den ausfahrbaren Schubladenmechanismus 4 in derart abzusenken, dass die die Aufnahmeeinheit 5 geringfügig beabstandet von der Schnittstelleneinheit angeordnet ist (15). Ein Betätigen des Schwenkhebels 21 ist nur möglich wenn der Schubladenmechanismus 4 bzw. die linear ein- und ausfahrbare Aufnahmeeinrichtung in ihrer vorbestimmten Länge vollständig ausgefahren und verriegelt ist.
Anschließend wir die Aufnahmeeinheit 5 bzw. der Rahmen 23 des Schubladenmechanismus 4 mit der Schnittstelleneinheit über die Greifeinrichtung verbunden.
Dann wird der Schwenkhebel 21 erneut betätigt, um den Schubladenmechanismus 4 samt Schnittstelleneinheit anzuheben.
Der über den Schwenkhebel realisierte Hubweg ermöglicht beim Anordnen oder Entnehmen einer Schnittstelleneinheit in oder aus einer Testeinrichtung eine positionsgenaue Anordnung oder Entnahme und erleichtert auf diese Wiese die Handhabung für den Benutzer, da Beschädigungen der Schnittstelleinheit durch den vorbestimmten Hubweg ausgeschlossen sind.
Zum Verfahren der Handhabungsvorrichtung wird der Schubladenmechanismus in eine Transportstellung eingefahren und wieder verriegelt (10).
Es ist auch möglich den Schubladenmechanismus in Richtung Handlauf in eine Servicestellung zu verfahren (8). In der Servicestellung kann der Rahmen 23 um 180° geschwenkt werden, so dass die Kontaktelemente die unterseitig an der Schnittstelleneinheit angeordnet sind von einem Benutzer, bspw. mittels einer Lupe bzw. einem Mikroskop überprüft werden können.
Bezugszeichenliste

1: Handhabungsvorrichtung
2: Fahrgestell
3: Handhabungseinheit
4: in horizontaler Richtung linear aus- und einfahrbare Aufnahmeeinrichtung
5: Aufnahmeeinheit
6: Ausrichteinrichtung
7: U-förmiger Rahmen
8: drehbare Rolle
9: Rolle
10: Bremseinrichtung
11: Säuleneinheit
12: Handlauf
13: Verschiebeeinrichtung
14: Kurbelelement
15: plattenförmiges Verbindungselement
16: schraubenartige Verriegelungseinrichtung
17: Gelenkmechanismus
18: äußere Rahmeneinheit
19: Hubmechanismus
20: Hubrahmeneinheit
21: Schwenkhebel
22: Führungsschiene
23: Rahmen
24: Gummielement
25: drehbare Lagerung
26: Verriegelungseinrichtung
27: Zentrierelement
28: konusförmiger Abschnitt
29: Verriegelungshebel
30: Lagerungsabschnitt
31: Lagerungsbuchse
32: Buchsenelement
33: Befestigungsabschnitt
34: Zentrierabschnitt
35: Verriegelungs- und Anziehausnehmung
36: Einführabschnitt
37: Verriegelungs- und Anziehabschnitt
38: Verriegelungszapfen
39: Führungsarm
40: Führungselement
41: Führungsrolle
42: Testeinrichtung
43: Austauschtisch
44: zylindrischer Abschnitt
45: Einführrollen
H: Hubweg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 9159730 A [0009, 0014]
EP 1495339 B1 [0010, 0014]
US 2003/0194821 A1 [0010]
EP 2013/059151 [0011]
US 6107813 [0012]
US 5528158 [0012]
US 5471148 [0012]
US 4721198 [0012]
DE 10205115 B4 [0014]
DE 19752229 A1 [0014]
DE 4007011 C2 [0017]
DE 3524348 C2 [0018]
DE 10132489 B4 [0019, 0120]

Claims

Ausrichteinrichtung zum positionsgenauen Koppeln einer Handhabungsvorrichtung zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit an einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit, wobei die Ausrichteinrichtung nach dem Stecker-Buchse Prinzip ausgebildet ist und zumindest ein steckerartiges Zentrierelement, das einen Passabschnitt aufweist, und ein, entsprechend dem Zentrierelement ausgebildetes, Buchsenelement zur Aufnahme des Zentrierelements umfasst, wobei die Ausrichteinrichtung derart ausgebildet ist, dass wenn das Zentrierelement im Buchsenelement angeordnet ist eine positionsgenaue Kopplung der Handhabungsvorrichtung an einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit sichergestellt ist, und das Zentrierelement an einer der beiden Vorrichtungen und das Buchsenelement entsprechend an der anderen Vorrichtung fixierbar ist.
Ausrichteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Passabschnitt als konusförmiger oder zylindrischer Abschnitt ausgebildet ist.
Ausrichteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise zwei Zentrierelemente und zwei Buchsenelemente vorgesehen sind.
Ausrichteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zugelement vorgesehen ist, das ein Zusammenziehen des Zentrierelements und des Buchsenelementes ermöglicht, wobei insbesondere das Zugelement derart ausgebildet ist, dass durch Drehen des Zugelements eine Rastnase des Zugelements entlang einer schräg zur Längsrichtung des Zentrierelements verlaufenden Rastausnehmung geführt wird, und in einer Endposition das Zentrierelement vollständig im Buchsenelement angeordnet ist.
Handhabungsvorrichtung zum Austauschen einer Schnittstelleneinheit, umfassend ein Fahrgestell, eine am Fahrgestell zumindest in vertikaler Z-Richtung verschiebbar angeordnete Handhabungseinheit, wobei die Handhabungseinheit eine in horizontaler Richtung linear aus- und einfahrbare Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen der Schnittstelleneinheit aufweist, und die Handhabungseinheit eine Ausrichteinrichtung zum positionsgenauen Koppeln der Handhabungseinheit an einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit aufweist.
Handhabungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichteinrichtung zumindest ein steckerartiges Zentrierelement umfasst, das insbesondere einen zylindrischen oder konusförmigen Passabschnitt aufweist und welches in ein, an einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit angeordnetes, Buchsenelement einführbar ist, so dass die Handhabungseinheit in einem vorbestimmten Abstand und/oder in einer vorbestimmten Höhe bzgl. einer Vorrichtung zum Aufnehmen einer Schnittstelleeinheit angordnet ist, wobei vorzugsweise zwei Zentrierelemente vorgesehen sind.
Handhabungsvorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichteinrichtung ein Anziehelement aufweist, das eine Verriegelung des Zentrierelements in einem Buchsenelement einer weiteren Vorrichtung zum Aufnehmen zumindest einer Schnittstelleneinheit ermöglicht.
Handhabungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hubmechanismus zum Anheben und Absenken der in horizontaler Richtung linear aus- und einfahrbaren Aufnahmeeinrichtung in Z-Richtung vorgesehen ist, der vorzugsweise um eine vorbestimmte Höhe absenk- bzw. anhebbar ist, so dass er in einer Endposition eine vorbestimmte Stellung zum Aufnehmen bzw. Absenken einnimmt.
Handhabungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinheit bzgl. dem Fahrgestell in Z-Richtung federnd gelagert ist, um einen Höhenversatz zwischen der Aufnahmeeinrichtung und einer Vorrichtung zum Aufnehmen einer Schnittstelleneinheit auszugleichen.
Handhabungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungseinheit mit dem Fahrgestell über einen Gelenkmechanismus verbunden ist, der eine Relativbewegung der in horizontaler Richtung linear aus- und einfahrbaren Schnittstelleneinrichtung in einer horizontalen Ebene erlaubt, wobei der Gelenkmechanismus vorzugsweise Torsionsfedern aufweist, die die Handhabungseinheit bzgl. des Fahrgestells in einer Ausgangsstellung halten.
Handhabungsvorrichtung gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen und eine damit verbundene Aufnahmeeinheit im Schubladenmechanismus um eine horizontale Achse drehbar gelagert ist, wobei ein Drehen der Aufnahmeeinrichtung um 180° möglich ist und diese gedrehte Stellung als Servicestellung bezeichnet wird.
Handhabungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtung derart ausgebildet ist, dass eine Schnittstelleneinheit daran fixierbar ist.
Handhabungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschiebeinrichtung zum Anheben und Absenken der Handhabungseinheit in Z-Richtung vorgesehen ist, um eine Höhenvoreinstellung der Handhabungseinheit bzgl. einer Vorrichtung zum Aufnehmen einer Schnittstelleinheit auszuführen, in der das Zentrierelement in das Buchsenelement einführbar ist.
Handhabungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die in horizontaler Richtung linear aus- und einfahrbare Aufnahmeeinrichtung in einer Fahrstellung vollständig eingefahren und verriegelt ist, so dass eine Schnittstelleneinheit mit der Handhabungsvorrichtung verfahrbar ist.
Handhabungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkmechanismus und/oder die federnde Lagerung und/oder die drehbare Lagerung und/oder die in horizontaler Richtung linear aus- und einfahrbare Aufnahmeeinrichtung und/oder die Verschiebeeinrichtung und/oder der Hubmechanismus eine Verriegelungseinrichtung aufweisen, mit der die entsprechenden Freiheitsgrade blockierbar sind.