DE69824957T2

DE69824957T2 - Kabelanordnung für prüfvorrichtung

Info

Publication number: DE69824957T2
Application number: DE69824957T
Authority: DE
Inventors: Nabil Khater; A. David BAKER
Original assignee: Credence Systems Corp
Current assignee: Credence Systems Corp
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2018-05-01
Also published as: EP0979389A4; US5821440A; DE69824957D1; EP0979389A1; WO1998049526A1; EP0979389B1; KR20010020428A; JP2002512691A

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Prüfvorrichtungen für elektronische Bauteile. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein verbessertes Kabel-Handhabungssystem, das Kabelschalen enthält, welche Kabel abstützen, die sich durch einen Manipulator hindurch erstrecken und mit einem Prüfkopf zum Prüfen elektronischer Bauteile verbunden sind.
Technischer Hintergrund
Systeme des Stands der Technik zum Prüfen elektronischer Vorrichtungen und insbesondere zum Prüfen von Halbleiter-Vorrichtungen enthalten üblicherweise Elektronikschaltungen, einen Rahmen und eine Manipulator-Anordnung, an der ein Prüfkopf befestigt ist. Die Elektronikschaltungen zum Prüfen befinden sich in dem Prüfkopf selbst. Allerdings können sich einige Elektronikschaltungen zum Verarbeiten und Aufzeichnen der Prüfung innerhalb des Rahmens oder innerhalb eines gesonderten Rechners befinden. Eine Kabelanordnung, die aus mehreren Kabeln besteht, wird verwendet, um die Elektronikschaltungen des Prüfkopfes mit Energie zu versorgen und die Elektronikschaltungen in dem Prüfkopf mit Versorgungsnetzen, wie z.B. Stromquellen und anderen Vorrichtungen zu verbinden (z.B. Kühlsysteme etc.). Da der Prüfvorgang eine große Menge an Energie benötigt, werden große schwere Stromkabel benötigt, um die Energie von der Energiequelle zu dem Prüfkopf zu überführen. Prüfeinheiten, die auf pneumatischen Druck zurückgreifen, um elektrische Schnittstellenkontakte zu schlie ßen, enthalten pneumatische Leitungen und Schläuche, über welche Hochdruckluft von einer Quelle zu dem Prüfkopf geleitet wird. Aufgrund der durch die komplizierte Verarbeitungsschaltung in dem Prüfkopf erzeugten Wärme muss der Prüfkopf darüber hinaus auch gekühlt werden. Eine Art des Kühlens der elektronischen Bauteile in dem Prüfkopf besteht darin, dass man Kühlfluide durch den Prüfkopf zirkulieren lässt. Bei Prüfvorrichtungen, in denen Kühlfluide zirkuliert werden, leiten Kabel (Wasserleitungen) das Kühlfluid von einem Wärmetauscher zu dem Prüfkopf und führen das verbrauchte (erhitzte) Kühlfluid zu dem Wärmetauscher zurück.
Manipulator-Anordnungen des Stands der Technik verwenden Joche, die an gegenüberliegenden Seiten eines Prüfkopfes befestigt sind. Diese Manipulator-Anordnungen des Stands der Technik erlauben üblicherweise eine horizontale Bewegung, indem ein Arm an einer vertikalen Schiene befestigt wird. Der Arm ist an dem Prüfkopf befestigt, wobei ein Joch verwendet wird, das an gegenüberliegenden Seiten des Prüfkopfes befestigt ist. Der Arm ist an der vertikalen Schiene derart befestigt, dass sich der Arm entlang der vertikalen Schiene nach oben und nach unten bewegen kann. Der Arm ist üblicherweise so befestigt, dass der Arm innerhalb eines radialen Bogens verschwenkt werden kann, um eine Bewegung des Jochs innerhalb eines radialen Bogens um den Schwenkpunkt herum zu ermöglichen.
Aufgrund der Komplexität der bisherigen Prüfvorrichtungen enthalten die Kabelanordnungen üblicherweise eine große Anzahl schwerer, voluminöser Kabel. Üblicherweise sind die einzelnen Kabel der Kabelanordnung unter Verwendung eines Bandes oder einer Kabelabdeckung miteinander zusammengebunden. Dies hält zwar die Kabel zusammen, doch ist die dadurch entstehende Kabelanordnung recht schwer und voluminös, und die Kabelanordnung hat eine geringe Flexibilität. Bei Systemen des Stands der Technik lässt man das Kabel üblicherweise am Boden liegen, wenn es sich von dem Prüfkopf zu dem Rahmen erstreckt. Daher ist das Kabel mit seinen großen Abmessungen üblicherweise beim Positionieren des Prüfkopfes im Wege, wenn er mit einer Prüf-Ladevorrichtung zusammengebracht wird. Das Kabel kommt nicht nur den Vorgängen in den Weg, sondern das Kabel stört auch die Bewegung des Manipulators und stört die Bewegung des Prüfkopfes.
Neuere Konstruktionen enthalten Kabel-Handhabungssysteme, die einen Teil des Kabels vom Boden nach oben hin weghalten, wobei Kabelschlingen verwendet werden (siehe z.B. US-A-5450766). Obwohl die Position des Kabels durch die Kabelschlingen in einem gewissen Groß kontrolliert wird, gelangt das Kabel dennoch den Vorgängen in den Weg und stört die Bewegung des Arms und des Prüfkopfes während des Positionierens. Außerdem werden durch Versuche, die Arme des Stands der Technik innerhalb eines weiten Bogens zu bewegen, auf die Kabel Spannungen und Dehnungen ausgeübt, wodurch die Kabel beschädigt werden.
Dieses Problem zeigt sich besonders bei Konstruktionen des Stands der Technik, in denen das Kabel entweder am Boden oder innerhalb einer Schlinge angeordnet ist, so dass es entlang der Seite des Rahmens verläuft. Obwohl sich das Kabel über den Boden hinweg oder innerhalb der Schlinge bewegen kann, um eine Bewegung des Arms entlang eines Bogens zu der gegenüberliegenden Seite des Rahmens von der Seite zu ermöglichen, über die sich das Kabel erstreckt, wenn der Arm zu der Seite des Rahmens geschwenkt wird, über den sich das Kabel erstreckt, verhindern die Kabel eine vollständige Bewegung. Wenn der Bediener versucht, den Manipulator zu der Seite des Rahmens zu zwingen, über den sich das Kabel erstreckt, wird das Kabel zu einer Schleife verbogen und kann komprimiert werden, wodurch die Kabel beschädigt oder zerbrochen werden.
Andere Konstruktionen des Stands der Technik haben das Kabel durch die Mitte des Gehäuses angeordnet. Allerdings ist das Kabel groß und schwer und relativ unflexibel. Obwohl sich das Kabel innerhalb eines gleichen Bereichs zu jeder Seite hin bewegen kann, ist daher der Bewegungsbereich durch die Unfähigkeit der Kabel, sich zu biegen, begrenzt. Obwohl Konstruktionen, bei welchen sich das Kabel durch die Mitte der Prüfvorrichtung erstreckt, mehr Vielseitigkeit ermöglichen als Konstruktionen, welche das Kabel entlang der Seite des Rahmens verlaufen lassen, werden diese Konstruktionen daher den Bedürfnissen vieler Montageraum-Auslegungen nicht gerecht. Insbesondere prüfen einige Hersteller mit dem Prüfkopf in der Vorwärtsrichtung, was üblicherweise als DUT-Vorne bezeichnet wird. Andere Hersteller prüfen in der DUT-Oben-Position (bei der die zu prüfende Vorrichtung oberhalb des Prüfkopfes angeordnet ist) und in der DUT-Unten-Position (bei der die zu prüfende Vorrichtung unterhalb des Prüfkopfes angeordnet ist). Um all diesen Prüfpositionen und räumlichen Anforderungen vollständig gerecht zu werden, wird ein flexibles Kabel-Abstützsystem benötigt.
Eine weitere neuere Verbesserung war die Aufnahme der "Verdrillungs"-Bewegung in die Konstruktion des Manipulators. Konstruktionen des Stands der Technik, die eine "Verdrillung" ermöglichen, ermöglichen eine Drehbewegung zwischen dem Arm und dem Prüfkopf. Dies ermöglicht eine Drehung des Jochs und des Prüfkopfes. Allerdings erschweren die schweren Kabel der Kabelanordnung die Bewegung und Begrenzen den Verdrillungs-Bewegungsbereich.
Es wird daher ein Kabel-Handhabungssystem benötigt, das eine Anordnung der Kabel derart ermöglicht, dass sie dem Bediener nicht im Weg sind, und dass die Kabel die Bewegung des Manipulators und des Prüfkopfes nicht stören. Darüber hinaus wird ein Kabel-Handhabungssyttem benötigt, welches die Kompression und Spannung der Kabel begrenzt, die sich durch die Bewegung des Manipulators ergeben, um eine Beschädigung der Kabel zu verhindern. Benötigt wird daher eine Konstruktion einer Prüfvorrichtung, die einen Manipulator mit einem derartigen Kabel-Handhabungssystem enthält, das eine leichte und über den vollen Bereich durchführbare Bewegung ermöglicht. Die vorliegende Erfindung liefert eine Lösung für die oben genannten Bedürfnisse.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird den obigen Bedürfnissen mit einem verbesserten Kabel-Handhabungssystem gerecht, welches einem Manipulator ermöglicht, sich innerhalb eines vollen Bewegungsbereichs zu bewegen. Die Kabelwannen bzw. Kabelschalen der vorliegenden Erfindung sind innerhalb des Manipulators innerhalb eines Kabelgehäuses montiert und sind an jeweiligen Schienen montiert, die es ihnen ermöglichen, sich in Längsrichtung bezüglich des Kabelgehäuses hinein und heraus zu bewegen. Die Kabelwannen nehmen die Kabel auf, die von einem Rahmen eines Prüfsystems zu dem Prüfkopf verlaufen, und stützen sie ab. Wenn der Manipulator zum Positionieren des Prüfkopfes bewegt wird, bewirkt dies eine Bewegung der Kabel. Als Reakton hierauf bewegen sich die Kabelwannen unabhängig mit der Bewegung der Kabel, um einen vollständigen Bewegungsbereich des Manipulators zu ermöglichen, während gleichzeitig die Kompression und die Spannung innerhalb der Kabel gelockert wird, wodurch die langfristige Kabelbeschädigung verringert wird. Die Kabelwannen haben eine größere Höhe als Breite, so dass die Kabel sich leichter um eine Achse parallel zur Länge der Kabelwanne (ihre Hauptachse) biegen können. Die Kabelwannen enthalten auch einen Konturflansch am Boden jeder Kabelwanne, um einen Kabelabrieb zu verhindern. Außerdem sind die Enden der Kabelwannen in der Länge mit unter schiedlichem Winkel verjüngt, um die Kabelabstützung zu maximieren, während gleichzeitig die Kabelspannung während des Biegens verringert wird. In einem Fall werden drei Kabelwannen verwendet. Wenn die Kabel in einer Richtung zu der einen Kabelwanne gebogen werden, bewegt sie sich nach innen, um die Kompression zu lockern, wenn eine andere Kabelwanne auf einer gegenüberliegenden Seite sich nach außen bewegt, um die Spannung zu lockern.
Insbesondere erstrecken sich die Kabel durch den Rahmen und in die Kabelwannen hinein, die sich innerhalb eines Ausdehnungs-Verbindungsstücks befinden. Die Kabel erstrecken sich durch das Ausdehnungs-Verbindungsstück und entlang der Längsachse eines Schwenkarms, der sich durch einen großen Bereich einer Schwenkbewegung dreht. Das Ausdehnungs-Verbindungsstück ermöglicht das Ausfahren und Einfahren des Schwenkarms. Das Kabel erstreckt sich über eine Anordnung hinweg, die eine Kippdrehung ermöglicht, und durch einen Drehlager-Anordnung hindurch, die einen großen Bereich einer Verdrillungsbewegung ermöglicht. Die Kabelwannen bewegen sich in der Längsrichtung, um dem Manipulator zu ermöglichen, sich innerhalb eines vollen Bereichs der Bewegung ohne eine Beschädigung der Kabel zu bewegen. Die Bewegung der Kabelwannen in der Längsrichtung ermöglicht ein Ausfahren und Einfahren des Kabels je nach Bedarf durch die Bewegung des Manipulators. Das verbesserte Kabel-Handhabungssystem der vorliegenden Erfindung ermöglicht auch das Aufbewahren von überschüssigem Kabel.
Es sind drei Kabelwannen innerhalb des Kabelgehäuses angeordnet. Jede der Kabelwannen ist an einer in der Längsrichtung ausgerichteten Schiene befestigt, die innerhalb des Kabelgehäuses mittels einer Lageranordnung angeordnet ist, so dass sich jede Kabelwanne innerhalb des Kabelgehäuses hin- und herbewegen kann. Jede Kabelwanne enthält einen Konturflansch, der sich von dem einen Ende der Kabelwanne erstreckt, um ei nen Abrieb des Kabels zu verhindern, wenn sich das Kabel von dem Ende der Kabelwanne in eine Schleife erstreckt. Die Höhe und die Breite jeder der Kabelwannen sind derart ausgelegt, dass die Spannung und Kompression der Kabel minimiert wird, wenn sich die Kabel horizontal biegen. Außerdem hat das vordere Ende jeder Kabelwanne entweder ein gerades Profil oder ein abgewinkeltes Profil, um die Spannung und Kompression in dem Kabel zu minimieren, wenn das Kabel horizontal gebogen wird, und um den größtmöglichen Bereich der Kabelbewegung und der Manipulatorbewegung zu ermöglichen.
Das verbesserte Kabel-Handhabungssystem der vorliegenden Erfindung ermöglicht, dass sich die Kabel innerhalb des Manipulators bewegen, um einen Bewegungsbereich des Manipulators zu ermöglichen, der größer als derjenige der Manipulatoren des Stands der Technik ist. Insbesondere bewegt sich bei der vorliegenden Erfindung der Manipulator horizontal, vertikal und durch Kippen und Verdrillen. Das Kabel-Handhabungssystem ermöglicht alle diese Bewegungen und minimiert die Kompression und die Spannung in den Kabeln. Eine Prüfvorrichtung, welche einen Manipulator mit den Kabelwannen enthält, der einen vollen Bewegungsbereich ermöglicht, ist ebenfalls beschrieben.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die begleitende Zeichnung, die einen Teil dieser Beschreibung bildet, veranschaulicht Ausführungsbeispiele der Erfindung und dient zusammen mit der Beschreibung zum Erklären der Prinzipien der Erfindung:
1 ist eine vordere Perspektivansicht, die ein erfindungsgemäßes Prüfgerät mit einem Manipulator in einer DUT-Oben-Position zeigt, wobei ein Schwenkarm 0° Schwenkdrehung hat.
2 ist eine rechte Seitenansicht, die ein erfindungsgemäßes Prüfgerät mit einem Manipulator in einer DUT-Oben-Position zeigt, wobei ein Schwenkarm 0° Schwenkdrehung hat.
3 ist eine linke Seitenansicht, die eine erweiterte Ansicht eines erfindungsgemäßen Prüfgeräts zeigt mit einem Manipulator in einer DUT-Oben-Position, wobei ein Schwenkarm 0° Schwenkdrehung hat.
4 ist eine linke Querschnittsansicht entlang der Achse C-C von 3 und zeigt ein erfindungsgemäßes Prüfgerät mit einem Manipulator in einer DUT-Oben-Position, wobei ein Schwenkarm 0° Schwenkdrehung hat.
5a ist eine Querschnittsansicht entlang des Querschnitts I-I von 4, die ein erfindungsgemäßes Prüfgerät mit Kabelschalen und einem Kabel zeigt.
5b ist eine erweiterte Ansicht von Kabelschalen und einem Ausdehnungs-Verbindungsstück und horizontalen sowie vertikalen Schienenanordnungen gemäss der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt eine obere Querschnittsansicht entlang der Achse C-C von 4 zum Veranschaulichen einer erweiterten Ansicht eines erfindungsgemäßen Prüfgeräts mit Kabelschalen und Kabeln mit einem Manipulator in einer DUT-Oben-Position, wobei ein Schwenkarm 0° Schwenkdrehung hat und ein Ausdehnungs-Verbindungsstück in der vollständig eingefahrenen Position ist.
7 zeigt eine obere Querschnittsansicht entlang der Achse C-C von 4 zum Veranschaulichen einer erweiterten Ansicht eines erfindungsgemäßen Prüfgeräts mit Kabelschalen und Kabeln mit einem Manipulator in einer DUT-Oben-Position, wobei ein Schwenkarm 0° Schwenkdrehung hat und ein Ausdehnungs-Verbindungsstück in der vollständig ausgefahrenen Position ist.
8a zeigt eine obere Querschnittsansicht entlang der Achse C-C von 4 zum Veranschaulichen einer erweiterten Ansicht eines erfindungsgemäßen Prüfgeräts mit Kabelschalen und Kabeln mit einem Manipulator in einer DUT-Oben-Position, wobei ein Schwenkarm 90° Schwenkdrehung nach rechts hat und ein Ausdehnungs-Verbindungsstück in der vollständig ausgefahrenen Position ist.
8b zeigt eine obere Querschnittsansicht entlang der Achse C-C von 4 zum Veranschaulichen einer erweiterten Ansicht eines erfindungsgemäßen Prüfgeräts mit einer Kabelschale und Kabeln mit einem Manipulator in einer DUT-Oben-Position, wobei ein Schwenkarm 90° Schwenkdrehung nach links hat und ein Ausdehnungs-Verbindungsstück in der vollständig ausgefahrenen Position ist.
8c zeigt eine schematische seitliche Querschnittsansicht zum Veranschaulichen einer erweiterten Ansicht eines erfindungsgemäßen Prüfgeräts mit Kabelschalen und Kabeln mit einem Manipulator in einer DUT-Oben-Position, wobei ein Schwenkarm 90° Schwenkdrehung nach rechts hat und ein Ausdehnungs-Verbindungsstück in der vollständig ausgefahrenen Position ist.
9 ist eine Perspektivansicht zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Prüfgeräts mit einem Manipulator in einer DUT-Seitenposition, wobei ein Schwenkarm 0° Schwenkdrehung hat und ein Ausdehnungs-Verbindungsstück in der vollständig ausgefahrenen Position ist und eine Drehlager-Anordnung 90° Verdrillungs-Drehung hat.
10 ist eine Perspektivansicht zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Prüfgeräts mit einem Manipulator in einer DUT-Unten-Position, wobei ein Schwenkarm 0° Schwenkdrehung hat und ein Ausdehnungs-Verbindungsstück in der vollständig ausgefahrenen Position ist und eine Drehlager-Anordnung 180° Verdrillungs-Drehung hat.
11 ist eine Perspektivansicht zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Prüfgeräts mit einem Manipulator in einer DUT-Seitenposition, wobei ein Schwenkarm 90° Schwenkdrehung hat und ein Ausdehnungs-Verbindungsstück in der vollständig ausgefahrenen Position ist und eine Drehlager-Anordnung 90° Kippdrehung hat.
12 ist eine Perspektivansicht zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Prüfgeräts, wobei ein Schwenkarm 90° Schwenkdrehung nach links hat und ein Ausdehnungs-Verbindungsstück in der vollständig ausgefahrenen Position ist und eine Drehlager-Anordnung 45° Kippdrehung hat.
13 ist eine Seitenansicht zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Prüfgeräts mit 2,5° Aufwärtsdrehung der Kippanordnung.
14 ist eine Seitenansicht zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Prüfgeräts mit 2,5° Aufwärtsdrehung der Kippanordnung.
15 ist eine vordere Perspektivansicht zum Veranschauli chen eines erfindungsgemäßen Prüfgeräts mit einem Manipulator in einer DUT-Seitenposition, wobei ein Schwenkarm 90° Schwenkdrehung nach rechts hat und ein Ausdehnungs-Verbindungsstück in der vollständig ausgefahrenen Position ist und eine Drehlager-Anordnung 90° Kippdrehung mit 2,5° s Aufwärtsdrehung der Kippanordnung hat.
16 ist eine vordere Perspektivansicht zum Veranschaulichen eines erfindungsgemäßen Prüfgeräts mit einem Manipulator in einer DUT-Seitenposition, wobei ein Schwenkarm 90° Schwenkdrehung nach rechts hat und ein Ausdehungs-Verbindungsstück in einer vollständig ausgefahrenen Position ist und eine Drehlager-Anordnung 90° Kippdrehung mit 2,5° Abwärtsdrehung der Kippanordnung hat.
Beste Ausführung der Erfindung
Es wird nun auf bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung ausführlich Bezug genommen, wovon Beispiele in der begleitenden Zeichnung veranschaulicht sind. Die Erfindung wird zwar anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben, doch versteht es sich, dass diese nicht dazu dienen sollen, die Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele zu begrenzen, wobei die Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt ist. Außerdem werden in der nun folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung zahlreiche spezielle Einzelheiten dargelegt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Dem Fachmann ist es jedoch geläufig, dass die vorliegende Erfindung auch ohne diese speziellen Einzelheiten durchgeführt werden kann. An anderer Stelle wurden allgemein bekannte Verfahren, Vorgehensweisen, Bauteile und Schaltungen nicht ausführlich beschrieben, um die Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung nicht unnötig zu verschleiern.
1 zeigt ein Prüfgerät 100 mit einem Kabel 30, welches einen Prüfkopf 1 mit externen Vorrichtungen und mit Stromversorgungsquellen und mit Schläuchen bzw. Leitungen zum Kühlen und für die Druckprüfung verbindet. Das Prüfgerät 100 enthält einen Rahmen 2, an dem ein Manipulator 200 befestigt ist. Der Manipulator 200 ermöglicht, dass der Prüfkopf 1 innerhalb ei nes weiten Bewegungsbereichs derart bewegt werden kann, dass die Prüffläche 31 bewegt werden kann, um einen weiten Bereich von Prüfanordnungen aufzunehmen. Der Rahmen 2 enthält eine Kabelverbindung 51, welche das Kabel 30 an dem Rahmen 23 befestigt. Das Kabel 30 ist ausreichend lang und ist locker, um eine seitliche Ausweitung des Manipulators 200 aufzunehmen. Wenn der Manipulator in der eingefahrenen Position ist, wird überschüssiges Kabel des Kabels 30 in einer Schleife innerhalb des Rahmens 2 aufbewahrt. Diese Schleife ermöglicht es, dass der Manipulator 200 seitlich ausgefahren und eingefahren werden kann. Wenn der Manipulator 200 in der vollständig eingefahrenen Position ist, hat die Schleife ihre maximale Größe, wobei die Schleife kleiner wird, wenn der Manipulator 200 in die vollständig ausgefahrene Position bewegt wird. In der vollständig ausgefahrenen Position ist das Kabel 30 vollständig in den Manipulator 200 ausgefahren, und die Schleife ist beseitigt. Der Manipulator 200 enthält eine vertikale Schienenanordnung 500, um vertikale Schienen 10-11, die an dem Rahmen 2 befestigt sind, sowie vertikale Lageranordnungen 20-21. Die vertikale Schiene 10 nimmt die vertikale Lageranordnung 20 auf, und die vertikale Schiene 11 nimmt die vertikale Lageranordnung 21 auf, um zu ermöglichen, dass eine vertikale Schienenplatte 14 bezüglich des Rahmens sanft nach oben und nach unten bewegt werden kann. Eine horizontale Schienenanordnung 600 enthält horizontale Schienen 12-13, die mit der vertikalen Schienenplatte 14 verbunden sind. Die horizontale Schienenanordnung 600 enthält auch eine obere horizontale Lageranordnung 29 und eine untere horizontale Lageranordnung 23. Eine horizontale Bewegung wird ermöglicht durch den Eingriff der oberen horizontalen Lageranordnung 22 mit der horizontalen Schiene 12 und den Eingriff der unteren horizontalen Lageranordnung 23 mit der horizontalen Schiene 13. Die obere horizontale Lageranordnung 22 und die untere horizontale Lageranordnung 23 sind an einer horizontalen Schienenplatte 15 befestigt, um zu ermöglichen, dass die horizontale Schienen platte 15 bezüglich der vertikalen Schienenplatte 14 horizontal bewegt werden kann. Bei einem Ausführungsbeispiel haben die vertikalen Schienen 10-11 eine ausreichende Länge, um eine vertikale Bewegung über 73 Zoll (Inch) zu ermöglichen. Die obere horizontale Schiene 12 und die untere horizontale Schiene 13 haben ausreichend große Längen, um zu ermöglichen, dass die horizontale Schienenplatte 15 über insgesamt 8 Zoll (Inch) horizontal bewegt werden kann. Ein Stützkasten 170 ist an der horizontalen Schienenplatte 15 befestigt.
Ein Kabelgehäuse 26 von 1 ist an dem Stützkasten 170 mittels seitlicher Schienen 16-17 und seitlicher Lageranordnungen 18-19 befestigt (5a), um zu ermöglichen, dass das Kabelgehäuse 26 seitlich ausgefahren und eingefahren werden kann. Die seitlichen Schienen 16-17 sind ausreichend lang, um zu ermöglichen, dass das Kabelgehäuse 26 um insgesamt 6 Zoll ausgefahren werden kann. Von der oberen und der unteren Seite des Kabelgehäuses 26 erstrecken sich ein oberer Kabelgehäuse-Flansch 24 und ein unterer Kabelgehäuse-Flansch 25. Ein Schwenkarm 40 enthält einen oberen Schwenkverbindungs-Flansch 4 und einen unteren Schwenkverbindungs-Flansch 5. Ein Schwenkstift 8 ist mit einer Öffnung in dem oberen Kabelgehäuse-Flansch 24 und einer entsprechenden Öffnung in dem unteren Kabelverbindungs-Flansch 4 in Eingriff. Ein Schwenkstift 9 ist mit einer Öffnung in dem unteren Kabelgehäuse-Flansch 25 und einer entsprechenden Öffnung in dem unteren Schwenkverbindungs-Flansch 5 in Eingriff. Der Eingriff der Schwenkstifte 8-9 mit dem oberen Kabelgehäuse-Flansch 24 und dem unteren Kabelgehäuse-Flansch 25 sowie dem oberen Schwenkverbindungs-Flansch 4 und dem unteren Schwenkverbindungs-Flansch 5 befestigt das Kabelgehäuse 26 an dem Schwenkarm ⁴⁰ derart, dass sich der Schwenkarm 40 drehen kann.
Der Schwenkarm 40 von 1 kann sich bezüglich des Kabelgehäuses 26 um volle 90° zu jeder Seite frei drehen. Der Schwenkarm 40 ist mit einer Schwenkplatte 32 und Kippklammern 33-34 gezeigt. Der Schwenkarm 40 ist an einer Kippplatte 35 über Stifte 47-48 befestigt, welche Kippflansche 36-37 mit den Klammern 33-34 verbinden.
2 zeigt eine Seitenansicht der Prüfvorrichtung 100, wenn das Kabelgehäuse 26 in der vollständig eingefahrenen Position ist. Man sieht, dass das Profil des Manipulators 200 stromlinienförmig ausgebildet ist. Das heißt, die verschiedenen Bestandteile, die das Positionieren des Prüfkopfs 1 ermöglichen, fügen dem Prüfgerät 100 keine übermäßige Länge zu. Dies ist signifikant, da der Prüfkopf 1 sehr schwer ist. Je länger der Manipulator ist, desto mehr Gewicht muss daher in den Rahmen konstruiert werden, um das Gewicht des Kopfes 1 auszugleichen. Diese stromlinienförmig ausgebildete Länge beruht zum Teil auf der Konstruktion der vertikalen Schienenanordnung 500 und der horizontalen Schienenanordndung 600. Die horizontale Schienenanordnung 600 enthält horizontale Schienen 12-13 sowie horizontale Lageranordnungen 22-23. Die vertikale Schienenanordnung 500 enthält vertikale Schienen 10-11 sowie vertikale Lageranordnungen 20-21. Die Lager der horizontalen Lageranordnungen 22-23 und der vertikalen Lageranordnungen 20-21 sind mit den Seiten der horizontalen Schienen 12-13 und der vertikalen Schienen 10-11 in Eingriff. Diese Konstruktion minimiert die Länge der Bauteile. Vorzugsweise enthält jede Schienenanordnung 500, 600 die Verwendung von Akku-Gleitlagern für eine sanfte und gleichförmige Bewegung. Akku-Gleitlager werden verwendet, da sie höhere Geschwindigkeiten ermöglichen, einen geringeren Reibungskoeffizienten haben, eine gleichförmige Belastung der Lager ermöglichen und ein niedrigeres Profil als Lageranordnungen des Stands der Technik haben. Akku-Gleitlager werden von Thomson Bay Company, Inc. aus Port Washington, N.Y. hergestellt. Sowohl in die horizontale Schienenanordndung 600 als auch die vertikale Schienenanordnung 500 sind Verriegelungsschrauben eingebaut, um eine Verriegelung sowohl der horizontalen Schienenanordnung 600 als auch der vertikalen Schienenanordnung 500 an ihrem Ort zu ermöglichen, sobald sie richtig positioniert sind.
Das Kabelgehäuse 26 von 2 ist mit dem Stützkasten 170 derart verbunden, dass sich das Kabelgehäuse 26 seitlich bewegen kann. Das Kabelgehäuse 26 ist mit dem Schwenkarm 40 durch Schwenkstifte 8-9 derart verbunden, dass der Schwenkarm 40 über volle 90° zu jeder Seite um die Achse A-A geschwenkt werden kann.
Wenn der Schwenkarm 40 von 2 in der Schwenkposition 0° ist, wird eine Kippbewegung durch eine Bewegung der Kippanordnung 700 erzeugt, welche die Schwenkstifte 47-48 und die Kippsteuerungsschraube 41 enthält. Eine Drehung um die Mittellinie der Stifte 47-48, die in 3 als Drehung um die Kippachse B-B gekennzeichnet ist, wird durch die Kippsteuerungsschraube 41 von 2 gesteuert, die durch manuelle Bewegung des Kippsteuerungs-Schraubengriffs 42 betätigt wird. Der Kippsteuerungs-Schraubengriff 42 betätigt ein Getriebe 39, welches die Kippsteuerungsschraube 42 dreht, um die Kippplatte 35 zu bewegen.
Wenn der Schwenkarm 40 von 2 in der Schwenkposition 0° ist und wenn die Kippdrehung 0° ist, wird eine Verdrillungs-Drehung durch Drehung einer Drehlager-Anordnung erreicht. Die Drehlager-Anordnung 300 enthält einen Kopfflansch 46 von 3 sowie einen Verdrillungsflansch 53. Der Verdrillungsflansch 53 ist an einem Befestigungsflansch 58 befestigt. Der Kopfflansch 46 von 3 ist mit dem Prüfkopf 1 und dem Prüfkopfrahmen 62 verbunden. Drehlager 54 von 4 verbinden den Kopfflansch 46 mit dem Verdrillungsflansch 53 derart, dass sich der Kopfflansch 46 bezüglich des Verdrillungsflansches 53 um die Achse C-C von 3 frei drehen kann, welche durch die Mitte der Drehlager-Anordnung 300 verläuft. Der Prüfkopf 1 enthält einen Prüfkopfrahmen 62, der an dem Kopfflansch 46 derart befestigt ist, dass der Prüfkopf 1 sich mit der Drehung des Kopfflansches 46 dreht. Ein Verdrillungs-Steuerungsmotor 44 dreht das Getriebe in dem Getriebegehäuse 56, so dass der Welle 57 eine Drehung verliehen wird. Der Verdrillungs-Steuerungsmotor 44 ist mit dem Getriebe 56 über eine Riemenanordnung 59 verbunden. Die Welle 57 dreht ein Ritzel 61, welches eine Kette 52 dreht. Die Kette 52 erstreckt sich um den Kopfflansch 46 herum, um den Kopfflansch 46 zu drehen. Der Kopfflansch 46 ist mit dem Prüfkopfrahmen 62 derart verbunden, dass der Prüf kopfrahmen 62 und der Prüfkopf 1 sich mit der Drehung des Kopfflansches 46 drehen. Der Verdrillungs-Steuerungsmotor 44 ist ein Elektromotor, der mit zwei Geschwindigkeiten langsam und schnell betrieben werden kann und der durch eine Steuerungstafel betätigt wird, die mit dem Verdrillungs-Steuerungsmotor 44 verbunden ist. Zusätzlich zu dem motorangetriebenen Verdrillungs-Betrieb lässt sich eine manuelle Betätigung erzielen, indem man das Rad 55 dreht, um das Getriebe 56 zu betätigen. Dies ermöglich eine Einstellung der Position des Kopfes 1 sowohl manuell als auch elektrisch, um den Prüfkopf 1 wie benötigt richtig zu positionieren. Die Prüffläche 31 wird mit dem Prüfkopfrahmen 62 derart verbunden, dass er sich innerhalb eines schmalen Bereichs drehen kann.
Die Bereiche der durch den Manipulator 200 von 3 erzeugten Drehbewegung enthalten eine Drehung um die Achse A-A, die Achse B-B, die Achse C-C und die Achse D-D. Der Schwenkarm 40 lässt sich um die Achse A-A verschwenken, um eine Schwenkbewegung zu ermöglichen, wie durch den Pfeil 204 dargestellt ist. Wenn der Schwenkarm 40 eine Drehung von 0° um die Achse A-A hat, wird für eine Kippbewegung durch eine Bewegung der Kippanordnung 700 um die Achse B-B gesorgt, wie durch den Pfeil 207 gezeigt ist. Wenn der Schwenkarm 40 eine Drehung von 0° um die Achse A-A hat, drehen sich der Kopfflansch 46 und der Prüfkopf 1 um die Achse C-C, um eine Verdrillungsbewegung zu erzeugen, wie durch den Pfeil 205 gezeigt ist. Eine weitere Steuerung wird durch eine Theta-Bewegung erzeugt, die sich aus der Drehung der Prüffläche 31 entlang der Achse D-D ergibt, wie dies durch den Pfeil 206 gezeigt ist. Eine lineare Bewegung des Prüfkopfs 1 wird erzeugt durch eine vertikale Bewegung, wie durch den Pfeil 201 gezeigt, eine horizontale Bewegung, wie durch den Pfeil 202 gezeigt, und eine seitliche Bewegung, wie durch den Pfeil 203 gezeigt.
4 zeigt Kabel 30, die sich durch den Manipulator 200 und in den Kopf 1 hinein erstrecken. Innerhalb des Kopfes 1 sind die Kabel 30 an elektronische Schaltungen 52 angeschlossen, die mit der Prüffläche 31 verbunden sind. Einige der Kabel 30 werden durch eine Kabelschale 102 abgestützt, die einen Konturflansch 111 enthält. Ein Gegengewichtsystem 70 enthält ein Gewicht 73 sowie ein Kabel/Riemenscheibe-System 72, das mit der vertikalen Schienenplatte 14 verbunden ist. Das Gegengewichtsystem 70 überträgt eine Kraft auf die vertikale Schienenplatte 14, um das schwere Gewicht des Kabels 30, des Manipulators 200 und des Prüfkopfes 1 auszugleichen, um eine leichte vertikale Bewegung des Manipulators 200 zu ermöglichen.
9-12 veranschaulichen den durch die vorliegende Erfindung bereitgestellten Bewegungsbereich anhand eines standardmäßigen x-y-z-Koordinatensystems. Die Bewegungsfreiheit der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine ausgeweitete Bewegung bezüglich der horizontalen, der vertikalen, der Verdrillungs- und der Kippbewegung. Das Ausdehnen und Zusammenziehen des Ausdehnungs-Verbindungsstücks 400 stellt eine Bewegung entlang der x-Achse dar. Eine Bewegung der vertikalen Schienenanordnung 500 ermöglicht eine Bewegung entlang der y-Achse, und eine Bewegung der horizontalen Schienenanordnung 600 ermöglicht eine Bewegung entlang der z-Achse.
9 bis 10 zeigen Positionen, welche den Schwenkarm 40 darstellen, der um 0° Verschwenkung derart gedreht ist, dass die Längsachse des Schwenkarms 40 sich entlang der x-Achse erstreckt. In dieser Position erzeugt eine Drehung der Drehlager-Anordnung 300 eine Drehung um die x-Achse, was üblicherweise als "Verdrillungs"-Drehung bezeichnet wird, und eine Drehung der Kippanordnung 700 erzeugt eine Drehung um die z-Achse, die üblicherweise als "Kipp"-Drehung bezeichnet wird.
9 zeigt die Prüfvorrichtung 100 in einer Position, die für eine DUT-Seitenprüfung geeignet ist. Diese DUT-Seitenprüfposition kann erzielt werden, indem man die Drehlager-Anordnung 300 derart dreht, dass man der Drehlager-Anordnung 300 eine Drehung und 90° verleiht. 10 zeigt die Prüfvorrichtung 100 in einer Position, die für eine DUT-Unten-Prüfung geeignet ist. Diese DUT-Unten-Prüfposition kann erreicht werden, indem man die Drehlager-Anordnung 300 dreht, um der Drehlager-Anordnung 300 eine Drehung von 180° zu verleihen. In 9-10 ermöglicht die Bewegung der Kippanordnung 700 eine Bewegung entlang der z-Achse und entlang der y-Achse, so dass der Benutzer durch eine Bewegung der Kippanordnung 700 einen Durchhang vollständig ausgleichen kann.
Eine Drehung des Schwenkarms 40 bildet eine Bewegung entlang der x-Achse und entlang der z-Achse und ändert die Bewegung bezüglich des x-y-z-Koordinatensystems durch eine Bewegung der Kippanordnung 700 und eine Bewegung der Drehlager-Anordnung 300. 11-12 zeigen eine Bewegung der x-y-z-Achse zu einem neuen Ursprung der x-y-z-Achsen, was der Bewegung des Schwenkarms 40 entspricht. Durch Bewegen des Schwenkarms 40 in eine Position mit 90° Verschwenkung, wie dies in 11-12 gezeigt ist, bildet eine Drehung der Drehlager-Anordnung 300 eine Drehung um die z-Achse, und eine Be wegung der Kippanordnung 700 bildet eine Drehung um die x-Achse.
11 zeigt die Prüfvorrichtung 100 in einer Position, die für die DUT-Seitenprüfung geeignet ist. Diese DUT-Seitenprüfposition kann erreicht werden, indem man an der Drehlager-Anordnung 300 eine Verdrillungs-Drehung um 90° durchführt und indem man den Schwenkarm 40 vollständig nach links verschwenkt, so dass er um 90° nach links gedreht wird. 12 zeigt die Prüfvorrichtung 100 in einer Position, bei der die Drehlager-Anordnung 300 um 45° einer Verdrillungs-Drehung gedreht ist und der Schwenkarm 40 um 90° nach links gedreht ist.
Da in 11-12 der Schwenkarm 40 in eine Position mit 90° Drehung gedreht wird, erzielt eine Drehung der Drehlager-Anordnung 300 tatsächlich eine Kippdrehung (z.B. ist dieselbe Bewegung möglich durch Bewegen der Kippanordnung 700, wenn der Schwenkarm 40 eine Verschwenkung von 0° hat). Ähnlich bewirkt eine Drehung der Kippanordnung 700 tatsächlich eine Verdrillungsdrehung (z.B. ist dieselbe Bewegung möglich durch Bewegen der Drehlager-Anordnung 300, wenn der Schwenkarm 40 eine Verschwenkung von 0° hat).
Wie in 9-12 gezeigt, kann eine Kippbewegung (Drehung um die z-Achse) erreicht werden, indem man entweder die Kippanordnung 700 oder die Drehlager-Anordnung 300 bewegt, und eine Verdrillungsbewegung (Drehung um die x-Achse) kann erzielt werden, indem man entweder die Kippanordnung 700 oder die Drehlager-Anordnung 300 bewegt. Unabhängig von der Bewegung des Schwenkarms 40 hat jedoch die Bewegung der Kippanordnung 700 eine Komponente ihrer Bewegung, die eine Bewegung entlang der y-Achse bildet. Diese Bewegung entlang der y-Achse ermöglicht die vollständige Kompensation des Durchhangs.
Das Rusdehnungs-Verbindungsstück 400 von 5a und 5b enthält seitliche Schienen 16-17, seitliche Lageranordnungen 18-19 und ein Kabelgehäuse 26. Die seitliche Schiene 16 und die seitliche Schiene 17 liegen an entgegengesetzten Seiten des Kabelgehäuses 26 und sind an dem Kabelgehäuse 26 befestigt. Die seitlichen Lageranordnungen 18-19 sind an entgegengesetzten Seiten des Stützkastens 170 befestigt. Die seitliche Schiene 16 ist mit der seitlichen Lageranordnung 19 in Eingriff, um die seitliche Bewegung des Kabelgehäuses 26 zu ermöglichen. Ähnlich ist die seitliche Lageranordnung 18 mit der seitlichen Schiene 17 in Eingriff, um die seitliche Bewegung des Kabelgehäuses 26 zu ermöglichen.
Der Konturflansch 110 von 5a erstreckt sich von der Kabelschale 101, um die Kabel 130-131 abzustützen. Der Konturflansch 111 erstreckt sich von der Kabelschale 102, um die Kabel 132-133 abzustützen. Ähnlich erstreckt sich der Konturflansch 112 von der Kabelschale 103, um die Kabel 134-135 abzustützen. Zusätzlich zur Abstützung der Kabel 130-135 verhindern die Konturflansche 110-112, dass die Kabel 130-135 durch Reiben an den Kabelschalen 101-103 beschädigt werden, wenn sich die Kabelschalen 101-103 nach innen und nach außen bewegen.
Wie man Außerdem in 5a und 5b sieht, ist die Kabelschale 101 an dem Kabelgehäuse 26 durch die Schiene 120 und die Lageranordnung 123 derart befestigt, dass sich die Kabelschale 101 innerhalb des Kabelgehäuses 26 seitlich nach innen und nach außen bewegen kann. Die Kabelschale 102 ist an dem Kabelgehäuse 26 durch die Schiene 121 und die Lageranordnung 124 derart befestigt, dass sich die Kabelschale 102 innerhalb des Gehäuses 26 seitlich bewegen kann. Ähnlich ist die Kabelschale 103 an dem Kabelgehäuse 26 durch die Schiene 122 und die Lageranordnung 125 derart befestigt, dass sich die Kabelschale 103 innerhalb des Kabelgehäuses seitlich bewegen kann.
Die Kabelschale 101 von 5a und 5b enthält eine obere Tafel 153 und eine untere Tafel 150 sowie seitliche Tafeln 140-141. Die Höhe der seitlichen Tafeln 140-141 ist größer als die Breite der oberen Tafel 153 und die Breite der unteren Tafel 150. Die Kabelschale 120 enthält eine obere Tafel 154 und eine untere Tafel 151 sowie seitliche Tafeln 142-143. Die Höhe der seitlichen Tafeln 142-143 ist größer als die Breite der oberen Tafel 154 und die Breite der unteren Tafel 151. Ähnlich enthält die Kabelschale 103 eine obere Tafel 155 und eine untere Tafel 152 sowie seitliche Tafeln 144-145, und die Höhe der seitlichen Tafeln 144-145 ist größer als die Breite der oberen Tafel 154 und die Breite der unteren Tafel 152. Die Kabelschalen 101-103 stützen die Kabel 130-135 ab, und die Kabel 130-131 sind innerhalb der Kabelschale 101 angeordnet, die Kabel 132-133 sind innerhalb der Kabelschale 102 angeordnet, und die Kabel 134-135 sind innerhalb der Kabelschale 103 angeordnet. Da sich die Kabel 130-135 horizontal biegen müssen, um die Krümmung des Schwenkarms 40 aufzunehmen (nicht gezeigt), sind die Kabelschalen 101-103 so ausgelegt, dass sie eine horizontale Biegung und Drehung ermöglichen. Somit ist die Höhe der seitlichen Tafel 140-145 größer als die Breite der oberen Tafel 153-155 und die Breite der unteren Tafel 155-152, so dass die Kabel 130-135 derart aufgegeben werden, dass sie innerhalb der Kabelschalen 101-103 mehr vertikal als horizontal liegen. Somit werden die seitlichen Profile der Kabel 130-135 verringert, wodurch ermöglicht wird, das sich die Kabel 130-135 horizontal nach rechts oder nach links biegen, wobei eine verringerte Spannung und Kompression an den Kabeln 130-135 vorliegt. Das Ausgeben der Kabel in die Kabelschalen derart, dass die Kabel 130-135 mehr vertikal als horizontal angeordnet sind, verhindert Außerdem, dass die Kabel nach oben gebunden werden, wodurch ermöglicht wird, dass sich die Kabel um mehr biegen können als der Biegebereich bei Kabelanordnungen des Stands der Technik.
Das Ausgeben der Kabel in die einzelnen Kabelschalen von 5a beruht auf dem Gewicht jedes einzelnen Kabels und der Biegsamkeit des einzelnen Kabels. Die Kabel werden so verteilt, dass sie das Gewicht in jeder Kabelschale ungefähr ausgleichen. Die mittlere Kabelschale 102 bewegt sich nicht so sehr wie die Kabelschalen 101 und 103. Die Kabel 132-133, die steifer und größer und brüchiger als die anderen Kabel sind, sind daher in der Kabelschale 102 angeordnet, um ihre Bewegung zu minimieren. Die vorliegende Erfindung wurde zwar anhand der Verwendung zweier Kabelschalen beschrieben, doch könnten auch weniger oder mehr Kabelschalen ebenfalls verwendet werden. In einem Ausführungsbeispiel mit mehr als drei Kabelschalen könnten die Kabel weiter ausgegeben werden, wodurch eine erhöhte Drehbewegung ermöglicht wird, wobei jedoch die Kosten und die Komplexität der Manipulator-Konstruktion erhöht werden.
6 ist eine aufgeschnittene Draufsicht der Kabelschalen 101-103 der vorliegenden Erfindung und zeigt, dass die Länge der äußeren seitlichen Tafel 140 größer als die Länge der inneren seitlichen Tafel 141 ist, so dass die vordere Fläche 104 der Kabelschale 101 ein abgewinkeltes Profil hat. Die seitlichen Tafeln 142-143 haben eine gleiche Länge, so dass das Profil der Oberfläche 105 flach ist. Die Länge der äußeren seitlichen Tafel 145 ist größer als die Länge der inneren seitlichen Tafel 144, so dass die vordere Fläche 106 der Kabelschale 101 ein abgewinkeltes Profil hat. Die abgewinkelten Profile der vorderen Fläche 104 und 106 ermöglichen das Biegen der Kabel 130-131 und 134 und 135, so dass der Schenkarm 40 (nicht gezeigt) innerhalb eines Bewegungsbereichs von vollständigen 90° gedreht werden kann, wobei das abgewinkelte Profil die Spannung verringert und ermöglich, dass die Kabel 130-131 vollständig gebogen werden können, ohne einer Biegespannung von den seitlichen Tafeln 141 und 144 ausgesetzt zu werden, während sie die maximal mögliche Kabelschalen-Länge für eine verstärkte Kabelsteuerung bzw. Kabelführung ermöglichen.
7 zeigt den Aufbau der 6 nach dem Ausfahren des Ausdehnungs-Verbindungsstücks 400 in die vollständig ausgefahrene Position. Die Kabel 130-135 bewegen die Kabelschalen 101-103 vorwärts, um die Bewegung des Ausdehnungs-Verbindungsstücks 400 aufzunehmen.
8a zeigt den Aufbau von 7, nachdem der Schwenkarm 40 in eine Position mit 90° Verschwenkung nach rechts bewegt worden ist. Wenn sich der Schwenkarm 40 bewegt, bewegt sich die Kabelschale 101 rückwärts, um die Kompressionskraft auf die Kabel 130-131 zu lockern, die von der Biegung der Kabel 130-131 herrührt. Ähnlich bewegt sich die Kabelschale 102 rückwärts, um die Kompressionskraft auf die Kabel 132-133 zu lockern, die aus der Biegung der Kabel 132-133 herrührt. Wenn der Schwenkarm 40 von der Kabelschale 103 weggeschwenkt wird, werden die Kabel 134-135 unter Spannung gesetzt, und die Kabelschale 103 bewegt sich vorwärts, um die Spannung auf den Kabeln 134-135 zu verringern. Das abgewinkelte Profil der vorderen Fläche 106 ermöglicht, dass sich die Kabel 134-135 frei biegen, wenn der Schwenkarm 40 nach rechts gedreht wird. Das abgewinkelte Profil der vorderen Fläche 106 verringert nicht nur die Spannung in den Kabeln 134-135, sondern das abgewinkelte Profil ermöglicht auch, dass sich der Schwenkarm 40 innerhalb eines erweiterten Bewegungsbereichs bewegt. Aufgrund der Verringerung der Spannung und Kompression in den Kabeln 130-135 kann sich der Schwenkarm 40 innerhalb eines Bogens von 90° ohne Beschädigung der Kabel 130-135 bewegen, ohne dabei ein übermäßiges Ausmaß an Kompression oder Spannung auf die Kabel 130-135 einzutragen. Bei einem Ausführungsbeispiel bewegt sich die Kabelschale um 6,18 Zoll rückwärts, wenn der Schwenkarm eine volle Drehung um 90° nach rechts durchführt, und die Kabelschale 102 bewegt sich um insgesamt 1,96 Zoll rückwärts, während sich die Kabelschale 103 um insgesamt 2,26 Zoll vorwärts bewegt.
Eine Bewegung des Schwenkarms 40 in eine Position mit einer Verschwenkung um 90° nach links bewegt die Kabelschale 103 rückwärts, wie in 8b gezeigt, und bewegt die Kabelschale 102 rückwärts und vorwärts und bewegt die Kabelschale 101 vorwärts, um die Spannung und Kompression an den Kabeln 130-135 zu verringern. Das abgewinkelte Profil der vorderen Fläche 104 ermöglicht, dass sich die Kabel 134-135 frei biegen können, wenn der Schwenkarm 40 nach links gedreht wird.
8c zeigt ein aufgeweitetes Seitenprofil der Kabelschalen 101-103, wenn der Schwenkarm 40 in eine Position mit einer Verschwenkung um 90° nach links bewegt wird. Der Konturflansch 110 (nicht gezeigt) ist in der Kabelschale 101 ausgebildet, um die Kabel 130-131 abzustützen. Der Konturflansch 111 (nicht gezeigt) ist innerhalb der Kabelschale 102 ausgebildet, um die Kabel 132, 133 abzustützen. Ähnlich ist der Konturflansch 112 innerhalb der Kabelschale 103 ausgebildet, um die Kabel 132-135 abzustützen. Außer der Abstützung der Kabel 130-135 verhindern die Konturflansche 110-112 auch, dass die Kabel 130-135 beschädigt werden, wenn sie an den Kabelschalen 101-103 reiben, wenn sich die Kabelschalen 101-103 hin- und herbewegen.
13-16 zeigen eine Bewegung der Kippanordnung 700 nach oben und nach unten. Diese Bewegung ermöglicht die vollständige Kompensation des Durchhangs. Somit ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Bewegung des Prüfkopfs in einem vollen Positionsbereich. Die Komponentensysteme arbeiten zusammen, um eine sanfte Bewegung und einfache Steuerung des Kopfes zu bewirken, so dass die Prüfung in den Positionen DUT-Oben, DUT-Unten und DUT-Vorne unter Verwendung derselben Prüfvorrichtung durchgeführt werden können. Daher sind keine kostspieligen und zeitraubenden Veränderungen notwenig, um verschiedenen Prüfbedingungen gerecht zu werden. Außerdem ist kein Joch vorhanden, welches die Bewegung des Prüfkopfs blockiert und begrenzt. Durch Ermöglichen eines vollen Bereichs der Durchhangbewegung ermöglicht die vorliegende Erfindung darüber hinaus eine Prüfung in Situationen, bei denen die Prüfvorrichtungen des Stands der Technik den Durchhang nicht kompensieren können.
Die vorgenannten Beschreibungen spezieller Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden für Veranschaulichungs- und Beschreibungszwecke präsentiert. Sie beabsichtigen keine erschöpfende Beschreibung der Erfindung oder eine Einschränkung der Erfindung auf die speziellen Ausführungsformen, sondern vielmehr sind zahlreiche Veränderungen und Abwandlungen im Lichte der obigen Lehre möglich. Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung bestmöglich zu erklären, um dadurch andere Fachleute in die Lage zu versetzen, die Erfindung und verschiedenen Ausführungsbeispiele mit verschiedenen Abwandlungen je nach Bedarf für die spezielle Nutzung bestmöglich anzuwenden. Der Schutzbereich der Erfindung bestimmt sich durch die beigefügten Ansprüche.

Claims

Kabel-Handhabungssystem zum Handhaben von Kabeln eines Prüfgeräts, wobei das Prüfgerät einen Rahmen, einen Manipulator und einen mit den Kabeln verbundenen Prüfkopf enthält, wobei das Kabel-Handhabungssystem aufweist: ein Kabelgehäuse, das eine Länge hat und mit dem Rahmen verbunden ist; eine erste Schiene, die an dem Kabelgehäuse derart angebracht ist, dass sich die erste Schiene in Längsrichtung über die Länge des Kabelgehäuses erstreckt; eine erste Lageranordnung, die an der ersten Schiene derart angebracht ist, dass die erste Lageranordnung in Längsrichtung entlang der ersten Schiene gleitet; und eine erste Kabelwanne, die an der ersten Lageranordnung derart angebracht ist, dass die erste Kabelwanne innerhalb des Kabelgehäuses in Längsrichtung entlang der Länge des Kabelgehäuses herein- und herausgleitet, wobei die erste Kabelwanne zum derartigen Aufnehmen eines ersten Abschnitts der Kabel bestimmt ist, dass der erste Abschnitt der Kabel durch die erste Kabelwanne abgestützt wird, wodurch die erste Kabelwanne in Längsrichtung herein- und herausgleitet als Reaktion auf eine Bewegung des ersten Abschnitts der Kabel, um eine Druckbelastung und Zugbelastung in dem ersten Abschnitt der Kabel zu beseitigen, wenn der erste Abschnitt als Reaktion auf eine Bewegung des Manipulators in die eine und die andere Richtung gebogen wird.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kabelwanne ein erstes Ende und ein zweites Ende hat und wobei der erste Abschnitt der Kabel mit dem Rahmen bei einem Verbindungspunkt derart verbunden ist, dass, wenn der Manipulator vollständig zurückgezogen ist, der erste Abschnitt der Kabel eine Schleife bildet, die sich von dem ersten Ende der Kabelwanne zu dem Verbindungspunkt erstreckt, wobei die erste Kabelwanne einen mit einer Kontur versehenen Flansch aufweist, der innerhalb des ersten Endes der ersten Kabelwanne gebildet ist zum Abstützen und Verhindern eines Scheuerns des ersten Abschnitts der Kabel.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 1, welches außerdem aufweist: eine zweite Schiene, die neben der ersten Schiene angeordnet ist und an dem Kabelgehäuse derart angebracht ist, dass sich die zweite Schiene in Längsrichtung über die Länge des Kabelgehäuses erstreckt; eine zweite Lageranordnung, die mit der zweiten Schiene derart verbunden ist, dass die zweite Lageranordnung in Längsrichtung entlang der zweiten Schiene gleitet; und eine zweite Kabelwanne, die mit der zweiten Lageranordnung derart verbunden ist, dass die zweite Kabelwanne innerhalb des Kabelgehäuses entlang der Länge des Kabelgehäuses herein- und herausgleitet, wobei die zweite Kabelwanne zur Aufnahme eines zweiten Abschnitts der Kabel bestimmt ist, wobei die zweite Kabelwanne unabhängig von der ersten Kabelwanne in Längsrichtung herein- und herausgleitet als Reaktion auf eine Bewegung des zweiten Abschnitts der Kabel, um eine Druckbelastung und Zugbelastung in dem zweiten Abschnitt der Kabel zu beseitigen, wenn der zweite Abschnitt als Reaktion auf eine Bewegung des Manipulators in die eine und die andere Richtung gebogen wird.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 3, welches außerdem aufweist: eine dritte Schiene, die neben der zweiten Schiene angeordnet ist und an dem Kabelgehäuse derart angebracht ist, dass sich die dritte Schiene in Längsrichtung über die Länge des Kabelgehäuses erstreckt; eine dritte Lageranordnung, die mit der dritten Schiene derart verbunden ist, dass die dritte Lageranordnung in Längsrichtung entlang der dritten Schiene gleitet; und eine dritte Kabelwanne die mit der dritten Lageranordnung derart verbunden ist, dass die dritte Kabelwanne innerhalb des Kabelgehäuses entlang der Länge des Kabelgehäuses in Längsrichtung herein- und herausgleitet, wobei die dritte Kabelwanne zur Aufnahme eines dritten Abschnitts der Kabel bestimmt ist, wobei die dritte Kabelwanne unabhängig von der ersten und der zweiten Kabelwanne in Längsrichtung herein- und herausgleitet als Reaktion auf eine Bewegung des dritten Abschnitts der Kabel, um eine Druckbelastung und Zugbelastung in dem dritten Abschnitt der Kabel zu beseitigen, wenn der dritte Abschnitt als Reaktion auf eine Bewegung des Manipulators in der einen und der anderen Richtung gebogen wird.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kabelwanne und die dritte Kabelwanne jeweils ein erstes und ein zweites Ende haben und wobei der zweite und der dritte Abschnitt der Kabel mit dem Rahmen bei Verbindungspunkten derart verbunden sind, dass, wenn der Manipulator vollständig zurückgezogen ist, der zweite und der dritte Abschnitt der Kabel eine Schleife bilden, die sich von den ersten Enden der zweiten und der dritten Kabelwanne zu den Verbindungspunkten erstreckt, wobei die zweite und die dritte Kabelwanne jeweils einen sich von dem ersten Ende der zweiten und der dritten Kabelwanne erstreckenden mit einer Kontur versehenen Flansch haben zum Abstützen und Verhindern eines Scheuerns des zweiten bzw. dritten Abschnitts der Kabel.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kabelwanne rechteckförmig ist und außerdem eine äußere Seite, eine innere Seite, eine obere Seite und eine untere Seite aufweist, wobei die äußere Seite und die innere Seite eine Höhe haben und die obere Seite und die untere Seite eine Breite haben, wobei die Höhe größer als die Breite ist, so dass der erste Abschnitt der Kabel mehr vertikal als horizontal innerhalb der ersten Kabelwanne angeordnet ist, um eine Spannung und Druckbelastung an dem ersten Abschnitt der Kabel zu verringern, wenn die Kabel um eine Achse parallel zu der Höhe gebogen werden.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass: die zweite Kabelwanne rechteckförmig ist und eine erste innere Seite, eine zweite innere Seite, eine obere Seite und eine untere Seite aufweist, wobei die erste innere Seite und die zweite innere Seite eine Höhe haben, die obere Seite und die untere Seite eine Breite haben, wobei die Höhe größer als die Breite ist, so dass der zweite Abschnitt der Kabel mehr vertikal als horizontal in der zweiten Kabelwanne angeordnet ist, um eine Zugbelastung und Druckbelastung an dem zweiten Abschnitt der Kabel zu verringern, wenn die Kabel um die Achse gebogen werden; und wobei die dritte Kabelwanne rechteckförmig ist und eine äußere Seite, eine innere Seite, eine obere Seite und eine untere Seite aufweist, wobei die äußere Seite und die innere Seite eine Höhe haben, die obere Seite und die untere Seite eine Breite haben, wobei die Höhe größer als die Breite ist, so dass der dritte Abschnitt der Kabel mehr vertikal als horizontal in der dritten Kabelwanne angeordnet ist, um eine Zugbelastung und Druckbelastung an dem dritten Abschnitt der Kabel zu verhindern, wenn die Kabel um die Achse gebogen werden.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Seite und die innere Seite eine jeweilige Länge haben und wobei die Länge der äußeren Seite der ersten Kabelwanne größer als die Länge der inneren Seite der ersten Kabelwanne ist, so dass die innere Seite der ersten Kabelwanne die Bewegung des ersten Abschnitts der Kabel nicht einschränkt, wenn der erste Abschnitt der Kabel um die Achse in einer von der äußeren Seite der ersten Kabelwanne weggerichteten Richtung gebogen wird.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass: die erste Seite und die zweite Seite der zweiten Kabelwanne jeweils eine Länge haben und wobei die Länge der ersten Seite der zweiten Kabelwanne gleich groß wie die Länge der zweiten Seite der zweiten Kabelwanne ist; und wobei die äußere Seite und die innere Seite der dritten Kabelwanne eine jeweilige Länge haben und wobei die Länge der äußeren Seite der zweiten Kabelwanne gleich groß wie die Länge der zweiten Seite der zweiten Kabelwanne ist; und wobei die äußere Seite und die innere Seite der dritten Kabelwanne eine jeweilige Länge haben und wobei die Länge der äußeren Seite der dritten Kabelwanne größer als die Länge der inneren Seite der dritten Kabelwanne ist, so dass die innere Seite der dritten Kabelwanne die Bewegung des dritten Abschnitts der Kabel nicht einschränkt, wenn die Kabel in einer von der äußeren Seite der dritten Kabelwanne weggerichteten Richtung um die Achse gebogen werden.
Kabel-Handhabungssystem für einen Manipulator mit Kabeln, die zwischen einem Rahmen und einem Prüfkopf angeschlossen sind, wobei das Kabel-Handhabungssystem aufweist: ein Kabelgehäuse, das mit dem Rahmen verbunden ist; eine Vielzahl von Schienen, die an einer Bodenfläche des Kabelgehäuses in Längsrichtung angeordnet sind; eine Vielzahl von Lageranordnungen, die mit der Vielzahl von Schienen derart verbunden sind, dass die jeweiligen Lageranordnungen entlang der jeweiligen Schienen in Längsrichtung gleiten können; und eine Vielzahl von Kabelwannen zum Aufnehmen und Abstützen der Kabel, wobei die jeweiligen Kabelwannen innerhalb des Kabelgehäuses angeordnet und mit jeweiligen Lageranordnungen derart verbunden sind, dass die Vielzahl der Kabelwannen sich innerhalb des Kabelgehäuses in Längsrichtung bewegen können; wobei die Kabelgehäuse bezüglich des Kabelgehäuses in Längsrichtung unabhängig herein- und herausgleiten als Reaktion auf eine Bewegung der Kabel, um eine Druckbelastung und Zugbelastung der Kabel zu beseitigen, wenn die Kabel als Reaktion auf eine Bewegung des Manipulators in die eine oder die andere Richtung gebogen werden.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Kabelwannen aufweisen: eine erste äußere Kabelwanne, die an einer ersten Seite des Kabelgehäuses angeordnet ist; eine zweite äußere Kabelwanne, die an einer zweiten Seite des Kabelgehäuses gegenüber von der ersten Seite angeordnet ist; und eine mittlere Kabelwanne, die zwischen der ersten und der äußeren Kabelwanne angeordnet ist.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste äußere Kabelwanne nach innen gleitet und die zweite äußere Kabelwanne nach außen gleitet, wenn die Kabel in einer Richtung der äußeren Kabelwanne gebogen werden, um eine Zugbelastung in Kabeln innerhalb der zweiten äußeren Kabelwanne zu lösen und um eine Druckbelastung in Kabeln in der ersten äußeren Kabelwanne zu lösen.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste äußere Kabelwanne nach außen gleitet und die zweite äußere Kabelwanne nach innen gleitet, wenn die Kabel in einer Richtung zu der zweiten äußeren Kabelwanne gebogen werden, um eine Zugbelastung in Kabeln innerhalb der ersten äußeren Kabelwanne zu lösen und um eine Druckbelastung in Kabeln in der zweiten äußeren Kabelwanne zu lösen.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kabelwanne der Vielzahl von Kabelwannen ein jeweiliges erstes Ende, ein jeweiliges zweites Ende und eine jeweilige untere Seite hat, wobei die jeweilige untere Seite an dem jeweiligen ersten Ende einen mit einer Kontur versehenen Flansch an jeder Kabelwanne enthält zum Abstützen der Kabel und Verhindern eines Scheuerns der Kabel an jeder Kabelwanne.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mit einer Kontur versehene Flansch jeder Kabelwanne sich entlang des Kabelgehäuses derart erstreckt, dass sich die Kabel von dem mit einer Kontur versehenen Flansch erstrecken und zwischen dem Rahmen und dem mit einer Kontur versehenen Flansch eine Schleife aus lockerem Kabel bilden, wobei die Schleife aus lockerem Kabel sich verkleinert und vergrößert, wenn der Manipulator bezüglich des Rahmens ausgefahren oder eingefahren wird.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabelgehäuse innerhalb eines Ausdehnungsgelenks des Manipulators angebracht ist und wobei die Kabel von dem Rahmen zu dem Prüfkopf durch den Manipulator hindurch verlaufen.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Vielzahl der Kabelwannen einen jeweiligen Oberteil mit einer Breite, einen jeweiligen Unterteil mit einer Breite und jeweilige Seiten mit einer Höhe hat, wobei die Höhe größer als die Breite ist, so dass die Vielzahl der Kabel mehr vertikal als horizontal innerhalb jeder Kabelwanne angeordnet sind, um die Zugbelastung und Druckbelastung auf die Kabel zu verringern, wenn die Kabel um eine Achse parallel zu der Höhe gebogen werden.
Kabel-Handhabungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Lageranordnungen Accu-Glide-Lager aufweist.
Manipulator zum Positionieren eines Prüfkopfes, wobei der Manipulator aufweist: ein Ausdehnungsgelenk, das an einem Rahmen montiert ist und innerhalb einer Ebene vertikal und horizontal bewegbar ist und orthogonal zu der Ebene zwischen einer vollständig ausgefahrenen Position und einer vollständig eingefahrenen Position bewegbar ist; einen Schwenkarm mit einem ersten Ende, einem zweiten Ende und einer Längsachse, wobei das erste Ende mit dem Ausdehnungsgelenk schwenkbar verbunden ist, so dass der Schwenkarm um eine erste Achse geschwenkt werden kann; eine Drehlageranordnung, die zwischen dem Prüfkopf und dem Schwenkarm angeschlossen ist, wobei die Drehlageranordnung eine Drehung des Prüfkopfs um eine zweite Achse ermöglicht, die durch den Mittelpunkt der Drehlageranordnung verläuft; Kabel, die mit dem Prüfkopf und dem Rahmen verbunden sind, wobei die Kabel durch das Ausdehnungsgelenk, durch den Schwenkarm und durch die Drehlageranordnung verlaufen; und eine Vielzahl von Kabelwannen, die innerhalb des Ausdehnungsgelenks angeordnet sind, wobei die Vielzahl der Kabelwannen zum Aufnehmen und Abstützen der Kabel dienen, wobei jeweilige Kabelwannen innerhalb eines Kabelgehäuses angeordnet sind und mit jeweiligen Lageranordnungen derart verbunden sind, dass die Vielzahl der Kabelwannen sich innerhalb des Kabelgehäuses in Längsrichtung bewegen können; wobei die Kabelwannen bezüglich des Kabelgehäuses in Längsrichtung unabhängig herein- und herausgleiten als Reaktion auf eine Bewegung der Kabel, um eine Druckbelastung und Zugbelastung in den Kabeln zu beseitigen, wenn die Kabel als Reaktion auf eine Bewegung des Prüfkopfes in die eine und die andere Richtung gebogen werden.
Manipulator nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Kabelwannen aufweisen: eine erste äußere Kabelwanne, die an einer ersten Seite des Kabelgehäuses angeordnet ist; eine zweite äußere Kabelwanne, die an einer zweiten Seite des Kabelgehäuses gegenüber von der ersten Seite angeordnet ist; und eine mittlere Kabelwanne, die zwischen der ersten und der zweiten äußeren Kabelwanne angeordnet ist.
Manipulator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die erste äußere Kabelwanne nach innen gleitet und die zweite äußere Kabelwanne nach außen gleitet, wenn die Kabel in einer Richtung zu der ersten äußeren Kabelwanne gebogen werden, und wobei die erste äußere Kabelwanne nach außen gleitet und die zweite äußere Kabelwanne nach innen gleitet, wenn die Kabel in einer Richtung zu der zweiten äußeren Kabelwanne gebogen werden.
Manipulator nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kabelwanne der Vielzahl von Kabelwannen ein jeweiliges erstes Ende, ein jeweiliges zweites Ende und eine jeweilige untere Seite enthält, wobei die jeweilige untere Seite bei dem jeweiligen ersten Ende einen mit einer Kontur ver sehenen Flansch an jeder Kabelwanne zum Abstützen der Kabel enthält, um ein Scheuren der Kabel an jeder Kabelwanne zu verhindern.
Manipulator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der mit einer Kontur versehene Flansch jeder Kabelwanne sich an dem Kabelgehäuse vorbei erstreckt, so dass sich die Kabel von dem mit einer Kontur versehenen Flansch erstrecken und zwischen dem Rahmen und dem mit einer Kontur versehenen Flansch eine Schleife aus lockerem Kabel bilden, wobei sich die Schleife aus lockerem Kabel verkleinert und vergrößert, wenn der Manipulator bezüglich des Rahmens ausgefahren und eingefahren wird.
Manipulator nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kabelwanne der Vielzahl von Kabelwannen einen jeweiligen Oberteil mit einer Breite, einen jeweiligen Unterteil mit einer Breite und jeweilige Seiten mit einer Höhe hat, wobei die Höhe größer als die Breite ist, so dass die Vielzahl der Kabel mehr vertikal als horizontal innerhalb jeder Kabelwanne angeordnet sind, um eine Zugbelastung und Druckbelastung auf die Kabel zu verringern, wenn die Kabel um eine Achse parallel zu der Höhe gebogen werden.