DE4007011C2

DE4007011C2 - Positioniervorrichtung

Info

Publication number: DE4007011C2
Application number: DE4007011A
Authority: DE
Inventors: Helmuth Heigl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1990-03-06
Publication date: 1999-11-18
Anticipated expiration: 2010-03-07
Also published as: DE4007011A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Positioniervorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Positioniervorrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 werden vorzugs weise zur Handhabung und Positionierung von Testköpfen verwendet. Diese Test köpfe sind in vollautomatischen Prüfanlagen zur Prüfung und Klassifizierung von elektronischen Bauelementen, wie z. B. integrierten Schaltungen in DIL-, PLLC-, CLLC-, SO- oder SMD- Bauweise eingesetzt.

Ferner werden solche Positioniervorrichtungen auch zur Positionierung von Testköpfen bei sog. Waferprobern eingesetzt, bei denen die noch nicht aufge trennten Bauelemente auf großen Silizium-Wafern getestet werden.

Allen diesen Anwendungsfällen ist gemeinsam, daß die Testköpfe sehr genau ein gerichtet werden müssen, wobei sowohl eine schnelle als auch eine sehr genaue Höheneinstellung erforderlich ist, ferner ist der Testkopf auch in einer hori zontalen Ebene genau zu justieren. Eine Kippbewegung um eine horizontale Achse ist ebenfalls erforderlich. Weiterhin soll sich der Testkopf schnell von der Prüfeinrichtung wegschwenken lassen. In vielen Fällen ist eine schnelle und genau reproduzierbare Abhebebewegung des Testkopfes von der Prüfeinrichtung erwünscht.

Eine bekannte Positioniervorrichtung ist in der US 45 27 942 beschrieben. Zur Höheneinstellung ist dort in einem einseitig offenen, im Querschnitt C-förmi gen Gehäuse an einer Rundsäule ein klemmbar höhenverschiebbarer Testkopfträger vorgesehen. Zur Gewichtsentlastung wird die Gewichtskraft des Testkopfes über eine Umlenkrolle und Gegengewichte aufgefangen. Eine feinfühlige Höheneinstel lung ist nicht vorgesehen. Beim Lösen der Höhenklemmschraube geht zusätzlich die Justierung in der horizontalen Ebene verloren.

Eine weitere bekannte Vorrichtung zum Entkoppeln eines Testkopfes ist so gestaltet, daß in einer auf Spreizstützen aufgestell ten Standsäule in Rechteckhohlkastenbauweise eine Parallelführung mit zwei Rundsäulen und eine Gewindespindel zur Höheneinstellung der Positioniervor richtung vorsehen sind. Die Gewindespindel ist dabei mit einem Querhaupt der Vorrichtung so verbunden, daß zwischen dem Querhaupt und der Gewindespindel eine Feder eingebaut ist, mit der die Gewichtskräfte des Testkopfes abgefangen werden können. Gleichzeitig werden z. B. Kräfte, die vertikal auf den Testkopf wirken, abgefangen. Eine Höhenregulierung mit der Gewindespindel ist dabei möglich. Die Einstellung des Gewichtsausgleichs erfolgt durch Verdrehen einer Stellmutter.

Eine ähnliche bekannte Ausführung einer Handhabungsvorrichtung gemäß der DE 36 17 741 A1 ermöglicht den Ausgleich des Testkopfgewichts durch die An ordnung einer Flaschenzuganordnung mit Gewichtsstücken, die in dem Standgehäu se angeordnet sind. Dadurch ist eine Gewichtsersparnis möglich, die z. B. ein sehr standfestes Gehäuse erlaubt, da dieses kräftiger bzw. dickwandiger aufge baut sein kann (bei gleichem Gesamtgewicht). Die Drehbewegung der festangeord neten Flaschenzugrolle ist mit einer Klemmvorrichtung sperrbar. Die beweglich angeordnete Flaschenzugrolle ist mit einer Gewindespindel mit dem Querhaupt der Aufnahmeeinrichtung auf der Oberseite der Standsäule verbunden. Hiermit ist eine vertikale Feinverstellung des Testkopfes möglich. Als sonstige Vor teile ergeben sich aus der kompakten Bauweise eine tiefe Schwerpunktlage, was die Standsicherheit der Anordnung erhöht, weiterhin ist es möglich, die Auf nahmeeinrichtung über der Standsäule in der horizontalen Ebene um 360° zu ver schwenken, wodurch sich der Testkopf z. B. für Reparaturzwecke leicht von der Anschlußstelle wegschwenken läßt und dadurch sehr gut zugänglich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, eine Positioniervorrich tung so zu entwerfen, daß ein Testkopf in drei Achsenrichtungen und Winkella gen einstellbar ist, wobei eine Dockbewegung gewichtsentlastet in einer verti kalen oder horizontalen Achse durchgeführt werden kann, ohne daß die übrigen Achsenfixierungen dejustiert werden.

Diese Aufgabe wird mit einer Positioniervorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes nach Anspruch 1 angegeben.

Im Unterschied zu der Positioniereinrichtung aus dem Stand der Technik nach der US- Schrift wird anmeldungsgemäß die seitliche Führung des Führungsschlit tens durch eine zusätzliche Momentenabstützung über eine Rolle und Führungs leisten im Standgehäuse vorgenommen. Damit ist nach dem Lösen der Höhenklem mung die seitliche Justierung in horizontaler Ebene nicht verloren. Der Ausle ger, der mittels einer Hohlwelle auf dem Führungsschlitten über der Führungs säule angeordnet ist, kann deshalb in der Höhe verschoben werden, ohne daß die seitliche Justierung verloren geht.

Die schnelle Höhenverstellung ist in bekannter Weise über eine Flaschenzugan ordnung realisiert. Als Kraftübertragungselement findet dabei eine Rollenkette in paralleler Doppelanordnung Verwendung. Denkbar ist auch die Verwendung von Zahnriemen. Dabei können die Zahnriemen, sofern deren Elastizität zuviel Hö henspiel ergibt, durch Stahleinlagen verstärkt werden.

Eine Feineinstellung ist durch ein einrastbares Zahnradgetriebe an der festen Rolle der Flaschenzuganordnung möglich.

Zur Herstellung einer genauen Neigungseinstellung des Testkopfes um eine hori zontale Achse ist unmittelbar an der Testkopfhalterung ein Exzentergetriebe angebracht. Das Nachgeben der Anordnung, das aufgrund der vom Testkopf hervor gerufenen Gewichtsbelastung erfolgt, kann hierdurch ausgeglichen werden. Dies ist deshalb wichtig, da einerseits der Testkopf bis zu 4000 N Gewicht auf weist, andererseits eine Einstellgenauigkeit bis zu wenigen 1/10 mm Genauig keit gefordert wird.

Zwischen der Anlenkung der Mehrfachgelenkarme und der Drehplatte ist ferner eine Vorrichtung zur Axialverschiebung vorgesehen, mit der eine Verschiebung des Testkopfes in Richtung der Kontaktierung als Schnellverstellung möglich ist. Die Vorrichtung zur Axialverschiebung kann z. B. eine Linearführung mit Kugelumlaufbuchsen auf zylindrischen Wellen sein oder auch ähnlich einer Schubladenführung mit paarweise angeordneten Kugelführungen oder Gleitführun gen aufgebaut sein.

Weitere Einzelheiten einer solchen erfindungsgemäßen Positioniervorrichtung werden anhand der beigefügten Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel erläu tert:

Folgende Einzelheiten sind schematisch dargestellt:

Fig. 1: Räumliche Darstellung der Positioniervorrichtung,

Fig. 2: Draufsicht der Flaschenzuganordnung mit Kettentrieb, Gegengewicht, Mo mentenabstützung und einrastbarer Feineinstellung,

Fig. 3: Vereinfachte Ansicht der Flaschenzuganordnung in der Standsäule,

Fig. 4: Führung des Auslegers an der Führungssäule mit dem Führungsschlitten,

Fig. 5: Ausleger mit Mehrfachgelenkarmen und Axialeinstellung des Testkopfes,

Fig. 6: Neigungseinstellung mit Exzenter,

Fig. 7: Variante zur Axialeinstellung nach Fig. 5.

Aufbau

Ein Standgehäuse 1 ist mit Auslegerfüßen 2 auf dem Boden aufgestellt. Eine Seite des Standgehäuses 1 ist mit einer vertikalen Öffnung versehen, in der ein Führungsschlitten 4 läuft. Vor der Öffnung ist eine Führungssäule 3 an beiden Enden an der Boden- bzw. Kopfplatte 1a, 1b des Standgehäuses 1 verschraubt. An der Führungssäule 3 ist der Führungsschlitten 4 mit einer klemmbaren Hohlwelle 5 eines Auslegers 6 angebracht. Stellringe 7 befinden sich auf der Führungssäule 3 ober- bzw. unterhalb des Führungsschlittens 4.

Der Führungsschlitten 4 ist über eine Achse 8 mit dem als Doppelzahnrad ausgebildeten losen Rolle 10 einer Flaschenzuganordnung 11 verbunden. Auf der verlängerten Achse 8 sitzt eine Rolle 12 der Momentenabstützung 13, wobei die Rolle 12 an vertikal im Standgehäuse 1 angeschraubten, einstellbaren Führungsleisten 14 abgestützt ist. Eine als Rollenkette ausgebildete Doppelkette 15 der Flaschenzuganordnung 11 ist an einer Standgehäusewand be festigt. Die Doppelkette 15 führt unter der losen Rolle 10 hindurch über die fe ste Rolle 16 der Flaschenzuganordnung 11 zu der Gegengewichtsanordnung 17. Die feste Rolle 16 ist durch eine Klemmeinrichtung 18 festlegbar. An der Welle 19 der festen Rolle 16 befindet sich das Rad 20 eines Zahnradgetriebes 22 zur Fein einstellung der Höhe des Auslegerarms 6. Das Ritzel 21 des Zahnradgetriebes 22 ist ein- und ausrückbar. Mit einer Handkurbel 23 wird das Zahnradgetriebe 22 betä tigt.

Die Gegengewichtsanordnung 17, die in dem Standgehäuse 1 untergebracht ist, ist durch eine (nicht dargestellte) Öffnung im Standgehäuse 1 zugänglich. Die Hohlwelle des Auslegers 6 ist mit Radiallagern 24 spielfrei auf dem Füh rungsschlitten 4 verspannt. Eine Gleitlagerung wäre ebenfalls möglich. Der Füh rungsschlitten 4 ist auf der Führungssäule 3 mittels Kugelumlaufbuchsen 25 gela gert. Auch hier kann eine Gleitlagerung, z. B. mit Teflon-Buchsen, erfolgen. Auf dem waagerecht angeordneten Ausleger 6 sind Mehrfachgelenkarme 26 klemmbar (Klemmen 27) befestigt. Diese Mehrfachgelenkarme 26 tragen eine mit Welle 28 und Kugelumlaufbuchsen 29 axial beweglich aufgehängte Trägerplatte 30, die zudem noch um eine senkrecht dazu angeordnete Achse Y drehbar ist. Die Trägerplatte 30 kann um diese Achse Y als Ringplatte ausgebildet sein. Durch die dann vorhandene Bohrung 31 der Ringplatte sind dann die Kabelanschlüsse des Testkopfes 32 ge führt.

Ein Neigungsausgleich zwischen der Anlenkung der Mehrfachgelenkarme 26 an der Li nearführung für die Axialbewegung und der Trägerplatte 30 ist durch ein Exzenter getriebe 33 gegeben.

Funktion

Ein Testkopf 32 ist auf der Trägerplatte 30 befestigt. Die Kontaktierung 34 des Testkopfes 32 ist z. B. an eine IC-Prüfanlage anzuschließen.

Das Gewicht des Testkopfes 32 samt den mitbeweglichen Vorrichtungsteilen wird mittels der Gegengewichte 17 austariert.

Der Testkopf 32 wird in der Höhe per Hand verschoben, eine Feineinstellung ist mittels der Handkurbel 23 des Zahnradgetriebes 22 möglich. Die Höheneinstel lung ist mit einer Klemmung 18 fixierbar. Steilringe 7 begrenzen den Weg des Führungsschlittens 4 auf der Führungssäule 3. Die Winkellage in einer horizon talen Ebene ist mit den Mehrfachgelenkarmen 26 einstellbar und durch Klem men 27 fixierbar. Die weitere Winkellage in der dazu senkrechten Ebene ist mittels des Exzentergetriebes 33 einstellbar.

Mittels der axialen Beweglichkeit der Trägerplatte 30 kann die Kontaktie rung 34 des Testkopfes 32 schnell an eine IC-Prüfmaschine angedockt werden (ankoppeln oder entfernen). Sofern die Kontaktierung 34 des Testkopfes 32 kon struktiv bedingt an einer anderen Stelle des Testkopfes 32 angebracht ist, kann auch eine Variante der Axialeinstellung nach z. B. Fig. 7 mit einer Linearlage rung 35 verwendet werden.

Claims

1. Positioniervorrichtung mit Gewichtsausgleich durch Gegenge wichte, die eine vertikal angeordnete Führungssäule in einem Gehäuse in Rechteckform mit seitlich angeordnetem Schlitz und Spreizfüßen zur Aufstellung auf den Boden aufweist, wobei eine höhenverschiebbar angebrachte Verstelleinrichtung in Form eines Führungsschlittens mit einem Ausleger, der um eine vertikale Achse schwenkbar ist, in einer horizontalen Ebene freischwenk bar und axial verfahrbar ist und sowohl die Höhe als auch die horizontalen Einstellungen durch Klemmen festlegbar sind, sowie mit einer Testkopfhalterung, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausleger (6) mit einer zusätzlichen Momentenabstützung (13) horizontal gegen Verdrehen gesichert und mittels einer Hohlwelle (5) auf der Führungssäule (3) klemmbar angebracht ist, daß eine vertikale Feineinstellung durch ein zusätzliches einrastbares Zahnradgetriebe (22) und eine Handkurbel (23) erfolgt und daß die Gegengewichte (17) in einer Flaschenzuganordnung (11) über eine lose Rolle (10) mit dem Ausleger (6) in Wirkverbindung stehen, so daß die Gegengewichte (17) durch das Flaschenzug prinzip kleiner werden.

2. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß eine genaue Neigungseinstellung der Testkopfhalterung durch ein Exzentergetriebe (33) erfolgt.

3. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß für die Flaschenzuganordnung (11) eine Rollenket te (15) mit Doppelradanordnung (10, 16) vorgesehen ist.

4. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß für die Flaschenzuganordnung (11) ein Zahnriemen mit Doppelradanordnung (10, 16) vorgesehen ist.

5. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Höheneinstellung der Flaschenzuganordnung (11) an der Welle (19) der festen Flaschenzugrolle (16) klemm bar ist.

6. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Momentenabstützung (13) in horizontaler Rich tung mit einer Rolle (12) an der verlängerten Achse (8) des Füh rungsschlittens (4) über Führungsleisten (14) erfolgt.

7. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Führungsschlitten (4) auf der Führungssäule (3) durch Stellringe (7) in der Höhenbewegung begrenzbar ist.

8. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der Führungsschlitten (4) mittels Kugelumlauf buchsen (25) auf der Führungsssäule (3) spielfrei längsgelagert ist.

9. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ausleger (6) mittels Radiallagern (24) vorge spannt auf dem Führungsschlitten (4) spielfrei gelagert ist.

10. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ausleger (6) wenigstens zwei Mehrfachge lenkarme (26) aufweist, und daß die Mehrfachgelenkarme (26) eine mittels einer Welle (28) und Buchsen (29) axial beweglich gelagerte Trägerplatte (30) tragen.