JP2003525433A - 駆動垂直軸テストヘッドマニピュレータにおける平衡化された垂直方向のドッキング動作 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 半導体ウエハやデバイステスタ用のテストヘッドキャリアなどのポジショナーが、テストヘッドを支持するための垂直支持体及びメインアームを有する。メインアームは、カウンタウェイトなどの平衡力の使用によりバーニヤ動作用に懸架される。上記メインアームの懸架は機械的倍率で行われ、その結果、軽減された平衡力及び平衡側のそれに対応した大きさの動作が、バーニヤ動作をもたらすために用いられる。垂直支持体は、ボールねじ機構などの非コンプライアント駆動で調整され得る。バーニヤ動作が、また、衝突及び他の位置エラーを検出するために用いられてもよく、また、上記垂直支持体用の駆動の作動が制御されてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、電子テストヘッドポジショナーの技術分野に関する。

【０００２】 集積回路（ＩＣ）及び他の電子デバイスの自動テストでは、デバイスを適切な
温度に設定し、それがテストされるべき所定の位置に配置させるために、特別な
装置が用いられる。電子テストは、それ自体、テストヘッドを含む大規模でまた
精巧なテストシステムにより実施される。テストヘッドは、精巧なデバイスの正
確な高速テストを実現するために、電子回路とあわせて、しばしば密にパッケー
ジされる。テストヘッドを備えたテストシステムは、電子デバイスをサポートす
るために、デバイスハンドラー又は他の装置に接続し、ドッキングすることが必
要であるとされている。テストヘッドの位置決めシステムは、半導体デバイスの
自動テストの分野でよく知られている。

【０００３】 かかるテストシステムでは、およそ４０−５００キログラムといったように、
テストヘッドが非常に重い。近年では、１０００キログラム以上のテストヘッド
を用いるテスト装置が用いられるようになってきている。こうした重くなる原因
は、テストヘッドが、電子回路が被検デバイスに対して出来るだけ近接して配置
されるように、高精度の周波数正業及びデータ信号を用いることである。

【０００４】 この説明に関して、被検ユニット（ＵＵＴ：unit under test）とは、テスト
を受ける回路回路又はサブアッセンブリなどのデバイスである。被検デバイス（
ＤＵＴ：device under test）とは、テストを受けるデバイス（ＩＣ）そのもの
である。ＤＵＴは、特定のタイプの被検ユニット（ＵＵＴ）である。テストステ
ーション装置（ＴＳＡ：test station apparatus）は、ウエハプロバ（wafer pr
ober），デバイスハンドラ及び手動テストステーションをひとまとめにあらわす
。テストヘッドは、テスト用に特別に設計された作動ヘッドである。

【０００５】 半導体産業における近年の進歩により、次のような結果がもたらされている。 １．ＤＵＴが一層複雑化されている。すなわち、デバイス当たりのトランジス
タの数は、数千から数百万までと着実に増大している。 ２．ＤＵＴが、デジタル回路構成，アナログ回路構成及び合成信号回路構成の
一層複雑な混合体となってきている。 ３．デバイス当たりのＩ／Ｏ，電源供給及び信号接地基準用のピンの数が百未
満から数百に増大している。 ４．ＤＵＴのクロック速度が、数十メガヘルツから少なくとも１ギガヘルツま
で大きくなってきている。 ５．その結果、データ，アドレス及び制御信号が、少なくとも数百メガｂｐｓ
の範囲にある。 ６．ピン当たりの周波数帯域の条件は、少なくとも数十ギガヘルツの範囲にあ
る。

【０００６】 結果として、次の要件（consideration）に対応すべく、テストシステムの設
計変更がなされることが望ましい。 １．テストヘッドがより速くかつより複雑なピン電子回路（pin-electronics
circuit）を有する。 ２．より高速なスイッチング速度により、テストヘッドにおけるピン回路当た
りより大きな電力損失が予想され得る。 ３．循環水を用いた水冷システムがテストヘッドに加えられ、これにより、そ
れらの重量が増え、テストヘッドケーブルに含まれるべき可撓性のある配管系統
が必要になる。 ４．より大きな径をなすより多くの電源供給及び接地用導体が、相互接続する
テストヘッドケーブル内に存在する。 ５．回路構成が、ケーブル内での信号架線の数及びそれに関連した遅延を抑制
するために、システムキャビネットからテストヘッドへ再配置される。

【０００７】 これらの要因は、テストヘッドのサイズや重量を著しく増大させることになる
。 １．テストヘッドがＤＵＴに近接させられるという要求が極めて重要になる。 ２．テストヘッドからテスタキャビネットへのケーブルが、同時により太く堅
くなる一方で、出来るだけ短く確保されるべきである。 このように、テストヘッド及びそれに連結したケーブルは、著しく大きくまた
重くなる。

【０００８】 テストヘッド位置決めシステムは、オペレータが数百ポンド（１ポンド当たり
４５３．５９２３７グラム）の重量を有する自動テスト装置のテストヘッドを、
デバイスハンドラ，ウエハプロバ又は他のテストステーション装置（ＴＳＡ）と
近接するように導くことを可能とし、また、テストヘッドがＴＳＡとドッキング
されることを可能とする機械デバイスである。半導体チップがより高速にかつ複
雑になるにつれ、テストヘッドのサイズ及び重量は一層大きくなる。加えて、テ
ストヘッドを自動テスト装置キャビネットへ接続させるケーブルのサイズ及び重
量が、それに対応して増大する。これらの要因によって、大きな耐負荷能及び大
きな動作範囲の両方を備えたテストヘッド位置決めシステムの必要が生じてきて
いる。全般的には、数百ポンドに近い負荷を自在に移動させることができ、また
、支持構造上に１０００００インチポンド（約１１３００ニュートンメートル（
Nm））の範囲のモーメントをはたらかせる装置を設計することは、非常に困難な
ことである。

【０００９】 テストヘッド位置決めシステムは、デバイスハンドラ又は他のテストステーシ
ョン装置（ＴＳＡ）に対して、テストヘッドを位置決めするために用いられても
よい。テストヘッドがＴＳＡに対して正確に位置決めされると、テストヘッド及
びＴＳＡは位置合わせされたといえる。テストヘッド及びＴＳＡが位置合わせさ
れると、脆性をもつテストヘッド及びＴＳＡ電気コネクタが共働させられ（つま
りドッキングされ）、テストヘッドとＴＳＡとの間のテスト信号の伝送が可能と
なる。ドッキングの前に、脆性をもつテストヘッド及びＴＳＡ電気コネクタは、
脆性をもつ電気コネクタへのダメージを回避すべく、正確に位置合わせされる。

【００１０】 テストヘッド位置決めシステムは、テストヘッドポジショナー又はテストヘッ
ドマニピュレータと呼ばれることもある。この技術は、例えば、インテスト・ハ
ンドブック（inTest Handbook），インテスト・コーポレーション（inTest Corp
oration）において記述されている。この技術は、また、例えば米国特許第６０
５７６９５号，５９００７３７号，５６０８３３４号，５４５０７６６号，５０
３０８６９号，４８９３０７４号及び４７１５５７４号に記述されており、これ
らは全て、テストヘッドポジショナーシステムの分野での開示について、引用す
ることにより組み込まれる。

【００１１】 テストヘッド及びそれらの各ポジショナーは、しばしば、クリーンルームの環
境で用いられる。クリーンルームの環境を提供するには、しばしば、コストがか
さみ、そのため、使用できる空間は、珍重されて用いられる。種々のテストヘッ
ド位置決めシステムは、クリーンルームの環境での使用に難なく有用である。こ
れらのテストヘッド位置決めシステムのいくつかが種々の望ましい特徴を有して
いても、これらのテストヘッド位置決めシステムの各々が適切な作動に必要とす
る空間の大きさは望ましくない惧れがある。デバイステストが、更に一層複雑化
された作業を制御するために発展させられるにつれ、テストヘッドはサイズ及び
重量に関して増大し続ける。テストヘッドが大きくなればなるほど、完全に手動
のまた完全に安定した方法は、ハードウェアで実際に実行することは難しくなり
、また、更なる改良が求められる。

【００１２】 理想的には、重いテストヘッドなどの重い負荷は、適切な動作に関して、実質
的に重量のない条件においてサポートされる。「実質的に重量のない」とは、重
い負荷を位置決めするのに必要とされる力が、実質的に負荷を持ち上げるのに必
要とされる力よりも小さいことを意味する。

【００１３】 米国特許出願ＰＣＴ／ＵＳ００／００７０４（引用によりここに組み込まれる
）に開示されるテストヘッド位置決めシステムの新機軸は、多くの状況において
有用であることが分かっている。これらの新機軸は、６度の動作自由度をもつ完
全に平衡化されたマニピュレータを提供するものである。テストヘッドが小さな
力で全６つの自由度で容易く動作させられるように、システムが平衡化され、テ
ストヘッドケーブルが管理される。このことは、オペレータが容易くテストヘッ
ドを位置決めすることを可能とし、また、テストヘッドのドッキング機構がテス
トヘッドをＴＳＡ又はウエハプロバのテスト位置に正確に位置合わせするように
引き出すことを可能とする。また、各自由度における独立した動作が容易となる
。

【００１４】 テストヘッドが動作する場合、動作する主要部分は、テストヘッド，カウンタ
ウェイト（counter weight）、及び、マニピュレータの全ての可動部を有する。
慣性，運動量及び運動エネルギーは、対応して非常に高い。オペレータは、どっ
しりとした物体や装置を手動で操作することに、たとえそれらが十分に平衡化さ
れ、僅かな大きさの力のみ必要とするものであっても、脅かされ恐れをなすこと
があり得る。動力を備えた軸の遠隔制御との組合せは、所望の特徴となっている
。しかし、ドッキングの間に、ドッキング作動機構がマニピュレータの制御を引
き受ける（take over）。そのため、マニピュレータを、全ての軸において同時
に僅かな力で自由に移動する状態にすることが好ましい。また、多くのユーザは
、テスト操作自動化装置からの振動を吸収するために、テストの間に、マニピュ
レータを、自在に可動であり平衡化された状態にすることを望んでいる。

【００１５】 また、大きな構造上の要求と組合せされる大きな動作範囲の要求は、マニピュ
レータが都合よく運送されるには大きすぎる状況を招くこととなる。特に、運送
用のコンテナ及びスキッドを備えたパレットの最大高さが、既存のトレーラート
ラック及び最も大きな商業上の貨物航空機（ボーイング７４７’）により、約１
０９インチ（およそ９フィート又は２７６．８６センチメートル）に限定される
。全般的には、垂直な動作の要求は、今や４８インチに近付きつつある。ベース
及びコラムに関する構造上の要求との組合せが行なわれ、また、一定の高さの垂
直方向のコラムを仮定した場合、このことは、便宜的に運送されるには背の高す
ぎるシステムを招来することとなる。

【００１６】 高さの問題に対する１つの解決策は、折り畳まれる，折り重ねられる若しくは
入れ子式とされる、２又はそれ以上の部分からなるコラムを採用することである
。入れ子式の垂直方向のコラムを備えたマニピュレータが、数年間知られている
。例えば、共にスミス（Smith）に対する米国特許第５１４９０２９号及び４７
０５４４７号は、可動部が効果的に気圧ピストンである、気圧作用で作動させら
れる入れ子式の垂直方向のコラムを開示している。この構成では、一定気圧を維
持することが、テストヘッド及びケーブルの重量に対して、平衡力を提供する。
このアプローチは、大きなテストヘッドにとって、経済的でないとされる。確か
に、最近までは、入れ子式の垂直方向のコラムを構築する追加費用も正当である
とされなかった。更により最近では、スローカム（Slocum）等に対する米国特許
第５９３１０４８号、及び、オールデン（Alden）に対する第５９４９００２号
は、モータ駆動の入れ子式のコラムを有するマニピュレータを開示している。米
国特許第５９３１０４８号では、ドッキングに際して垂直方向の軸のコンプライ
アンス（compliance）を提供すべく、気圧式機構が採用される。第５９４９００
２号は、自動制御システムのフィードバックループにおけるセンサとして、負荷
セル（load cell）を用いることにより、このような解決策が制限を有し、コン
プライアンスを向上させるようと要求することを観察する。この動的なコンプラ
イアンスの技術は、特に、故障時の安全動作および動作に対する予期せぬ妨害が
考慮された場合に、システムのコスト及び複雑さを増す。より所望な構成は、ド
ッキング及びテスト動作に際して、本質的に重さをもたない平衡化された動作を
可能とする形のカウンタウェイトを有する、モータ駆動式の垂直方向の軸である
。この軸は、システムの要求に依存して入れ子式のものであってもなくてもよい
。

【００１７】 カウンタウェイトを典型的に用いる現在のマニピュレータは、カウンタウェイ
トの全重量が負荷とほぼ等しくなるように構成される。その負荷は、テストヘッ
ド，その可動な支持装置、及び、ケーブルの一部から構成される。その結果、カ
ウンタウェイトは、テストヘッド自体よりも大きく重たいものであってもよい。
テストヘッドが重くなるにつれ、次のような所望でない状態が招かれる。 − 重りをマニピュレータ内に収納するのに必要とされるボリュームが扱いにく
くなる。 − 未使用の重りの格納とともに、新たなテストヘッドの組込みにて操作されな
ければならない重りの総量が、同様に扱いにくくなる。 − システムの慣性および特定の制止摩擦力もまた、テストヘッドの重量と可動
であるマニピュレータの構成要素の重量との合計の約２倍に変化する。 − コラム，プラットフォーム，ケーブルプーリ及び他のサブアッセンブリにお
ける負荷の影響（loading effect）は、テストヘッドの重量の増大比の２倍に増
大する。これらの負荷の影響は、また、全体のシステムの摩擦に、つまり、結果
としては、テストヘッドを位置決めしドッキングさせるのに必要な力にとっての
悪影響となる。 − 可動プレート及び可動ベースユニットの他の装置は、テストヘッドの重量と
ともに大きくなり、また、総システム慣性に相当に寄与する主要部分を有する。

【００１８】 重量の大きいテストヘッドを位置決めする上での、また、一般的に、重量の大
きい物体を位置決めする上での１つの問題は、操作が全体的に非常に難しい。重
量の大きい物体の操作は、典型的には、サーボ機構によりまた負荷バランシング
により、動力化で行なわれる。これらの技術の各々は、不都合を有している。特
に、もし重量の大きい物体を操作する装置のオペレータが、関係した動作を完全
に制御できなければ、深刻な本体又は装置のダメージがもたらされることになる
。

【００１９】 いくつかの場合には、負荷が僅かな偏りを有しており、その結果、負荷の全重
量のほんの一部のみが、負荷の位置を調整するのに必要な力に反映される。その
結果、３００キログラムの負荷を位置決めしようとする場合、機械化又は動力化
なしでは、負荷を移動させることが非常に困難である。もし３００キログラムの
負荷を移動させるのに必要な力が５キログラムであれば、負荷を操作することは
より簡単である。加えて、負荷と他の物体との間にとらわれる機械のオペレータ
に対するダメージが実質的に減少される。５キログラムが３００キログラムに対
して僅かであるため、負荷は「実質的に重量のない」状態に吊るされていると考
えられる。

【００２０】 支持構造に沿って移動可能なポジショナーは、テストヘッドを、それがデバイ
スハンドラ又は他のテストステーション装置（ＴＳＡ）に接続しドッキングすべ
く位置させられる所望の位置に搬送する。テストヘッドは、それが、６度の動作
自由度、すなわちＸ，Ｙ，Ｚ，θＸ，θＹ，θＺまで実現するように、ポジショ
ナーに取り付けられる。

【００２１】 先行技術におけるテストヘッド位置決めシステムの記載と一致させるべく、図
２及び３に示される座標系１００が用いられ、ここでは、 Ｙ＝垂直，上下方向の軸１０２ Ｘ＝水平，横方向つまり左右方向の軸１０４ Ｚ＝水平，出入方向の軸１０６ である。 マニピュレータの前方からみた場合、これはデカルト座標系をなす。

【００２２】 軸まわりの回転は、次のようにあらわされる。 θＹ(シータＹ)＝Ｙ軸まわりの回転(以下「揺動」又は「ヨー(yaw)」という)１
０８ θＺ(シータＺ)＝出入方向の軸まわりの回転(以下「回転」又は「旋回」という)
１１０ θＸ（シータＸ）＝Ｘ軸まわりの回転（以下「タンブル(tumble)」又は「ピッチ
角」という）１１２

【００２３】 本願の好適な形態で用いられるテストヘッドは、１つの面上にテスト界面を有
する。テスト界面は、典型的に、テスト界面ボードを保持し、該テスト界面ボー
ドは、他の機能に加え、プロバ，ハンドラ，手動テストステーションにおけるテ
スト装置、若しくは、他のテストステーション装置（ＴＳＡ）への接続ポイント
を提供する。以下、テスト界面を有する表面を、「界面」（ＩＳ）３１０と称す
る。ＩＳは、平面および方向の両方を規定する。すなわち、方向は、ＩＳ平面に
垂直なベクトルによりあらわされ、テストヘッドから離れる向きを指すものであ
る。図４は、水平の平面にて上向きとなったＩＳ３１０を示している。使用に際
し、テストヘッドの向きは、それが異なるタイプの装置とドッキングされるよう
に変更される。したがって、ＩＳ３１０の平面及び方向もまた変更されることと
なる。

【００２４】 使用に際して、テストヘッドは、ＴＳＡ内では、ＤＵＴと接触するように上方
へ移動させられることがある。この場合、界面は上向きである（ＩＳ ＵＰ）。
他の例では、テストヘッドが、プロバ内で、デバイスと接触するように下方へ移
動させられる。この場合には、界面は下向きである（ＩＳ ＤＯＷＮ）。３つ目
に、ＤＵＴ及びＩＳの両方が、垂直平面内で方向付けられることがある（ＩＳ
ｖｅｒｔｉｃａｌ）。４つ目に、ＤＵＴ及びＩＳの両方が、上記ＩＳ ＵＰとＩ
Ｓ ＤＯＷＮとの間である角度で方向付けられることがある。テストヘッドが１
つの装置から他へ移動させられる再に、テストヘッドが、ＩＳ ＵＰ，ＩＳ ＤＯ
ＷＮ及びＩＳ ｖｅｒｔｉｃａｌの位置の間で回転させられる必要があることは
明らかである。このことは、マニピュレータに依存して、タンブル（ピッチ）又
は回転（旋回）座標のいずれかにおける回転（rotation）によって行なわれるこ
とになる。

【００２５】 テストヘッドは、大きく太い束状のケーブルにより、テストキャビネットに連
結される。ケーブル，サイズ，重量、及び、曲げ及びねじれに対する抵抗は、す
べて、テストヘッド動作に干渉し、また、それを抑制する。テストヘッド動作は
、好ましくは、例えば米国特許第５６０８３３４号で記述されるように幾つかの
要素からケーブルを保護するようにして実行される。

【００２６】 多くのテストヘッドで、特に大きいものは、ケーブル回転装置（cable-pivot
apparatus）を用いるマニピュレータに取り付けられる。ケーブル回転装置では
、ケーブルが回転中心におけるテストヘッドから移動させられ、回転の軸（通常
では、回転又は旋回軸）と平行になる。このことは、例えば米国特許第５０３０
８６９号，５４５０７６６号及び５６０８３３４号に記述されている。ケーブル
を支持する機構は、例えば米国特許第４８９３０７４号に記述されている。

【００２７】 幾つかのマニピュレータは、それらのベースにおいて２つの動作を呈する。テ
ラダイン（Teradyne）により製造され、上述した米国特許第５９３１０４８号及
び５９４９００２号に記述されるマニピュレータは、かかる動作を用いるもので
ある。テラダインデバイスは、底部における揺動機構を用いて、そのベースでの
揺動回転及び横動作を呈する。このマニピュレータにおける出入方向の動作は、
アーム及びクレードル（cradle）のアッセンブリにて提供される。レイド−アッ
シュマン・エム・エフ・ジー・インク（Reid-Ashman MFG, Inc.）により製造さ
れる別のマニピュレータは、コラムに取り付けられたシャフトまわりのアームの
回転によりもたらされる揺動を用いて、ベースにおける横及び出入動作をもたら
すものである。シュランバーガー（Schlumberger）により製造されるマニピュレ
ータは、横気候の上部における揺動機構を用いて、ベースにおける横動作及び揺
動回転動作をもたらすものである。出入及び回転動作は、アームアッセンブリに
おいて提供される。このマニピュレータは、ケーブルが、テストヘッドにて末端
をなすべく、キャビネットから回転の中心上方のコラムの中心を通過するという
点でユニークである。また、共にシュランバーガーに譲渡された米国特許第４９
４３０２０号及び４９７３０１５号に最初に記述されたカウンタバランスとして
作用するスプリング機構が、このマニピュレータについてはユニークである。最
後に、またレイド−アッシュマン・エム・エフ・ジー・インクにより製造される
別のマニピュレータは、底部における揺動回転機構を用いて、そのベースでの全
３つの動作を呈する。

【００２８】 モータ及び他の作動装置等の駆動機構は、駆動機構を移動させるための、駆動
される物体における力の傾向によって、「コンプライアント（compliant）」及
び「非コンプライアント（non-compliant）」に分類され得る。かかる分類のた
めに、駆動される物体における力が、駆動機構を容易く移動させることができれ
ば、駆動機構は、「コンプライアント」と考えられる。もし駆動される物体にお
ける力が駆動機構を移動させるために通常有用でなければ、駆動機構は、「非コ
ンプライアント」と考えられる

【００２９】 通常では、もし駆動モータがその出力における駆動される物体に力を作用させ
ることにより前又は後ろに容易く駆動されれば、駆動モータは「コンプライアン
ト」である。もし駆動される物体への力の作用が駆動機構をこわすことになれば
、若しくは、もし駆動される物体によって駆動モータに力を加えるために過度の
力が必要となれば、その駆動モータは「非コンプライアント」である。通常、非
コンプライアントの駆動機構は大きな駆動力の低下をもたらし、例えば、モータ
の１０００回転は、駆動ギアの１回転となることがある。駆動機構の非コンプラ
イアントの性質は、通常、ギアの低下をもたらし、これによって、僅かな摩擦力
又は潜在的な磁力が機構のバックドライビングを妨害することになる。また、バ
ルブ又はブレーキを用いた非コンプライアントの駆動を行なうことが可能である
。

【００３０】 全６つの動作自由度で完全に平衡化されたマニピュレータの長所をもたらすた
めに、テストヘッドマニピュレータにおけるテストヘッドのドッキングのために
、完全に平衡化され、本質的に重量がなく、変位の独立した垂直方向の動作を可
能とすることが望ましい。また、テストヘッドマニピュレータが、ねじ又は他の
非コンプライアント機構を介して駆動される、その主要な垂直方向の動作を有す
ることが望ましい。更に、垂直なコラム上のまたそのベース上の負荷を軽減する
には、カウンタウェイトの総重量が、テストヘッド，ケーブル負荷及び支持装置
が組合せられた重量よりも相当に小さくあるべきである。本発明は、主要な垂直
方向の動作が、テストヘッドが一定高さのコラムに沿って移動させられる固定さ
れたコラムのマニピュレータに対するのと同様に、入れ子式のコラムによりもた
らされるマニピュレータと併用されてもよい。正確なテストヘッドのドッキング
には、全６つの動作自由度における同時動作が必要とされることから、動作自由
度は、垂直方向とともに、他の５つの動作自由度にて確保されることが求められ
る。

【００３１】 動作及び動作の平衡化を制御するための特定の手段にかかわらず、偶発的な衝
突が回避され、もし偶発的な衝突が発生されれば、動力を備えた機構は、衝突の
影響を最小限に抑制すべく対応し得ることが望ましい。偶発的な衝突を検出し、
対応することは、複数の駆動機構が一方向の動作を実現するために用いられた場
合に、特に問題となる。

【００３２】 更なる目的は、オペレータ及びテストヘッドの両方について、安全な特性を提
供することである。安全な見地から、テストヘッドに関して適切な構造上の支持
体を提供し、平衡化機構が作用しない、若しくは、平衡でなくなったときに、そ
れが、床に対して、若しくは、約２インチ（約５．０８センチメートル）より大
きい距離を通じて落下できないようにすることが好ましい。また別の安全面での
目的は、装置の別部品との若しくは人との衝突を含む原因からの垂直動作に対す
る過度の抵抗，不適切な人の相互影響，ドッキング機構との衝突又は干渉等を検
出する能力を有することである。

【００３３】 テストヘッドポジショナーは、他の重量の大きい機械類と同様に、それらの設
計に固有の安全性についての考慮を伴い、構成される。大きく重量のあるテスト
ヘッドによって、他のテストフロア（test floor）装置の計画されたテストヘッ
ドの動作範囲内への予期しない物理的な変位，人が不意に動作の経路に侵入する
こと，オペレータのエラー，制御システムの機能不全、及び、その同様の事項に
よる偶発的な衝突の可能性は非常に大きくなる。より重く、より高価なテストヘ
ッドを用いた場合には、事故により引き起こされ得る道具，装置及び人へのダメ
ージは相当に大きく、致命的なものとなる。手動で動力を与える動作の場合には
、人であるオペレータが典型的に障害を感じ取ると、動作を停止させ若しくは逆
にして、ダメージを回避する。オペレータ又は自動制御システムのいずれかによ
って遠隔に操作される動力を備えたマニピュレータ軸を用いた場合には、障害又
は衝突を検出し、大きなダメージを回避するために、特別な手段が採用される必
要がある。米国特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ００／００７０４号では、動作を生じさ
せるのに必要とされる力が極めて小さい力のみとされるように、制御軸が平衡化
された場合に、電流が制限されるＤＣモータが効果的に使用され得ることが開示
される。障害は、軽いものでさえ、動作に必要とされる力を増大させるので、モ
ータは減速し、障害に伝わる力は、安全量に制限されることになる。

【００３４】 メインの垂直動作が平衡化しなければ、垂直駆動が、テストヘッド及びそれを
支持する装置の全重量を持ち上げる必要がある。駆動モータは、障害により課せ
られる付加力を必ずしも認識するわけでない。したがって、マニピュレータが、
平衡化されない駆動式のメインの垂直動作を、また別の、つまり、ドッキングの
ための、バーニヤの（vernier）垂直な動作と合成させるためのものであれば、
メインの垂直駆動がなされる間に、障害及び衝突を検出するための手段を有する
ことが極めて望ましいこととなる。この記載で用いられるように、「バーニヤの
（vernier）」とは、良好な調整を実現するために、メインデバイスと併用され
る小型の補助的なデバイスをあらわす。

【００３５】 発明の概要 負荷が、第１の位置調整をなす駆動機構と第２の位置調整をなす連結機構とに
より支持される。上記連結機構は、１つよりも優れた機械的倍率を有し、これに
より、連結機構の入力部に付与される平衡力は、負荷に付与されるより大きな合
成力を提供するために、機械的倍率の結果として、一層増大させられる。

【００３６】 発明の詳細な説明 テストヘッドは、マニピュレータのメインアームに取り付けられる装置により
保持され支持される。メインアームは、リニアレール及び軸受の組合せ等のスラ
イド機構を用いて、モータ駆動又は手動クランク駆動ねじなどの非コンプライア
ントの駆動機構により、上下方向に駆動される垂直アーム支持体に取り付けられ
ている。垂直アーム支持体に関係したメインアームの垂直動作の量は、物理的に
、テストヘッドのドッキングを可能とするに十分な量に制限される。この量は、
典型的には、プラス又はマイナス１インチである。このことは、バーニヤの垂直
動作と呼ばれる。１つよりも大きい機械的倍率を有する連結機構は、垂直アーム
支持体に対してメインアームを連結する場合に用いられる。このデバイスは、垂
直アーム支持体に直接に接続された固定部（例えばレバーの場合には支点），メ
インアームに連結された負荷軸受部、及び、カウンタウェイトが取り付けられる
入力部を有している。もし機械的倍率がＭＡであれば、カウンタウェイトの重量
は、ＭＡにより分離される負荷の重量（テストヘッド，メインアーム及び機械的
支持部、及び、ケーブル重量のテストヘッドの持ち分）である。これにより、メ
インアーム及びその負荷が、その垂直なバーニヤ動作において、垂直に、重量な
く、移動することが可能になる。すなわち、上記のバーニヤの垂直動作に対する
抵抗は、連結機構における摩擦によるもの，スライド機構における摩擦によるも
の、及び、ケーブルの動作から生じる力のみである。もしケーブルが水平平面に
おいてテストヘッドの重心とほぼ同じ高さに位置決めされれば、ケーブル位置の
変化による力は、垂直なテストヘッドの走行のプラス又はマイナス１インチ（２
．５４センチメートル）と比較して、取るに足らないものとなる。米国特許出願
第ＰＣＴ／ＵＳ００／００７０４号に記述された水平平準化デバイスを備えた入
れ子式のケーブル支持アームが、この機能を呈する。

【００３７】 好適な連結デバイスは、高ピッチ，低摩擦，後方駆動可能な（back-drivable
）ボールねじである。かかるデバイスは、適切な機械的倍率を容易に提供するリ
ニア動作に対する回転の、小型でかつ非常に効率的な変換機として知られている
。かかるデバイスに基づく例示的な実施形態については後述する。ボールねじは
、メインアームを駆動させることによりメインアームの動作をもたらすべく用い
られるが、ボールねじは、そのカウンタウェイトがボールねじを駆動させ、また
、メインアームがボールねじを後方駆動させるという意味で、駆動機構であるこ
とに注意すべきである。したがって、ボールねじに適用される場合には、用語「
駆動」の使用は、力がボールねじを通じて伝送されること、また、ボールネジが
機械的倍率のデバイスとして用いられることを意味する。ボールねじを通じて伝
わる駆動力は，典型的には、トルク制限モータ，手から加えられる力，外部の力
、若しくは、カウンタウェイトからのものである。

【００３８】 メインアームが取り付けられる垂直アーム支持体は、入れ子式のコラムの末端
の可動部であってもよい。あるいは、それは、一定高さのコラムに取り付けられ
た１つ又はそれ以上のシャフト、若しくは、一定高さのコラムに取り付けられた
１つ又はそれ以上のリニアレールに沿ってスライドする構造であってもよい。こ
のように、垂直なコラムは、入れ子式のタイプ若しくは一定高さのタイプのもの
のいずれであってもよい。

【００３９】 １つ又はそれ以上のリニア作動装置が、垂直アーム支持体及びその負荷（以下
、「システム負荷」という）の垂直動作を駆動させるべく用いられる。そのリニ
ア作動装置は、メインアーム，テストヘッド支持装置，テストヘッド，ケーブル
及びケーブル支持体の重量のテストヘッドの持ち分、及び、カウンタウェイトを
有する。上記作動装置は、典型的には、全負荷のもとでの後方駆動を防止するの
に十分なねじピッチ及び内部摩擦を有するモータ駆動ねじ機構を有する。このよ
うに、ねじは、システムの範囲内のいかなる高さで、全システム負荷を支持する
のに十分なものである。更に、ねじ機構が、壊れることなく、システム負荷のほ
ぼ３．５倍より大きい総負荷量を有するように選択される。また、垂直アーム支
持体用の下側の物理的な停止部は、それが少なくとも約５つの安全因子を備えて
全システム負荷を支えることができるように設計される。これらの特徴の組合せ
によって、第１の安全な目的、すなわち、カウンタバランス機構が作動しない若
しくは平衡でなくなった場合に、床に対して若しくは約２インチ（約５．０８セ
ンチメートル）より大きい距離を通じて落下できないように、テストヘッドに関
して適切な構造上の支持体を提供することが合理的に実現されることが保証され
る。

【００４０】 負荷が適切に平衡化されると、メインアームは、典型的には、ドッキング及び
ドッキング解除の間、ドッキング作動装置により駆動された場合を除き、垂直ア
ーム支持体に対して大きく移動すべきではない。このような動作が発生した場合
には、それは事故をあらわすものである。

【００４１】 更に、垂直なバーニヤ軸は、動作検出手段，位置検出手段、及び、米国特許出
願ＰＣＴ／ＵＳ００／００７０４号にて以前に記述されたクラッチを介して連結
されたトルク制限駆動モータを装備する。ある実施形態では、２つの量が数学的
に関係しているという点で、位置及び動作の検出デバイスを組み合わせることが
可能であることが分かる。動作検出手段の目的は、垂直アーム支持体に関係した
メインアームの動作があるときを検出することである。すなわち、ドッキング作
動装置が作動していなければ、かかる動作は、障害又は他の安全でない状態にあ
ることを示すことになる。位置センサは、好ましくは、メインアームがその垂直
なバーニヤ動作の範囲でほぼ中央に位置させられたときを指示するものである。
全体の制御方法の様相は、以下の要件を含んでいる。 − メインアームが、好ましくは、メインの垂直動作ねじが作動させられ得る前
に、その垂直なバーニヤ動作の範囲内でほぼ中央に位置させられる。これにより
、障害又は他の安全でない状態にある場合に、それが検出される。 − 動作センサが、動作を停止させるように若しくは他の安全に関係するアクシ
ョンをとるように、かかる相対動作を検出すべく、また、全システムにより使用
され得る警報信号をもたらすべく用いられる。かかる事象の検出時にとられるア
クションは、同時に動力を備えた動作状態にある垂直作動装置からまた他の軸か
ら動力を取り除くことである。 − 垂直なバーニヤ軸の駆動モータが、メインの垂直動作に対して動力が供給さ
れる前に、垂直アーム支持体に対して、メインアームを中央合わせするために用
いられる。クラッチは、バーニヤ軸を駆動させるために、駆動モータが要求され
た場合のみ係合させられる。このように、モータは、通常分離され、いかなる方
法でもドッキング又は障害検出のいずれとも干渉しない。モータはトルクについ
て制限されるため、ダメージは、中央合わせの動作の間に障害を被った場合にも
防止される。この状態を検出するために、タイマが組み込まれてもよい。トルク
制限モータは、ボールねじ機構のいずれかの側面に配置され得る。 しかしながら、ギヤリング及びトルクの制限には、ボールねじ機構の機械的倍
率が考慮される必要がある。

【００４２】 全６つの軸の動作の自由度を同時にもたらすためには、好ましくは、上記の新
機軸が、以前に特許権の付与された及び／又は開示された一連の技術と併用され
る。これらは、以下のものを含んでいる。 − 米国特許第５０３０８６９号，５４５０７６６号及び５６０８３３４号に記
述されるような、テストヘッドケーブルピボット及びその関連装置。 − 米国特許出願ＰＣＴ／ＵＳ００／００７０４号に記述されるようなケーブル
支持アームレバーとともに、米国特許第４８９３０７４号に開示されるような入
れ子式のケーブル支持アーム。 − 揺動動作の中心が、コラムとテスタキャビネットとの間の点に、好ましくは
、米国特許出願ＰＣＴ／ＵＳ００／００７０４号に記述されるような、ケーブル
がキャビネットを出ていく点の近傍にある場合に、出入方向，横方向及び揺動の
動作をもたらすコラム用のベース。

【００４３】 図１は、本発明のマニピュレータ１１の斜視図である。以前の特許及び発行物
は、マニピュレータ１１の幾つかの要素を記述し、これらは、その記述のなかで
言及される。図１を参照すれば、マニピュレータ１１は、揺動動作，出入動作お
よび横動作をもたらすベース１５を有している。このベースは、米国特許出願Ｐ
ＣＴ／ＵＳ００／００７０４号にて更に詳細に記述されている。その出願に基づ
き、ベースの３つの軸は動力化されてもされなくてもよい。マニピュレータコラ
ム１７が、ベース上に設置される。コラム１７は、一定高さのタイプ又は入れ子
式のタイプ（図１に示される）のいずれであってもよい。

【００４４】 図１に示されるように、入れ子式のコラム１７は、３つの入れ子式の部分、す
なわち、上側部２１，中間部２２及び下側部２３から構成される。この場合には
、上側部２３が、垂直アーム支持体でもあり、また、メインアーム２５がそれに
対してスライド式に取り付けられている。メインアーム２５は、クレードル回転
アッセンブリ２９，ケーブル回転アッセンブリ３１及びテストヘッドヨーク３３
を交互に支持する、水平アームアッセンブリ２７を支持している。種々の他のタ
イプの取付機構が、クレードル回転アッセンブリ２９におけるクレードルの代用
となり得ることに注意すべきである。テストヘッド（不図示）は、テストヘッド
ヨーク３３に取り付けられ、通常では、負荷として、テストヘッドヨーク３３に
より運ばれる。メインアーム２５と垂直アーム支持体２３との間の垂直なバーニ
ヤの相対動作は、およそプラス又はマイナス１インチ（２５ミリメートル）の範
囲を有しており、ボールねじ及びカウンタウェイト（図１には不図示）を含む機
構により実現される。

【００４５】 図２及び３は、マニピュレータ，テストヘッド，それらの動作を説明するため
に用いられる座標系及び術語をあらわしている。米国特許第５０３０８６９号，
５４５０７６６号及び５６０８３３４号に記述されるように、クレードル回転ア
ッセンブリ２９，ケーブル回転アッセンブリ３１及びテストヘッドヨーク３３は
、ピッチ及び回転における自由度を同時にもたらすように、テストヘッドを支持
している。インテスト・ハンドブック（inTest Handbook）とともに、これらの
特許に記述される公知の手法を受けて、ピッチ及び回転動作は、小さな作用力で
のドッキングのために平衡化される。特定の適用条件次第では、また、追加の自
由度が、揺動方向，出入方向及び横方向を含む水平アーム２７の構造において提
供され得る。これらの水平平面における追加の自由度は、単一又は組合せのいず
れかでもたらされ、更に、これらの追加の動作は、マニピュレータにおける他の
場所でもたらされる動作に重複するものであってもよい。例は、必ずしもこれに
限定される訳ではないが、次のものを含んでいる。 − 水平アームアッセンブリ２７は、メインアーム２５及びクレードル回転アッ
センブリ２９の両方に堅固に取り付けられた単一の上側アームからなるものであ
ってよい。この構成は、追加の自由度をもたらすものでない。 − 水平アームアッセンブリ２７は、クレードル回転アッセンブリ２９に堅固に
取り付けられ、水平平面での揺動動作を可能とすべく、メインアーム２５に対し
てヒンジ形式で取り付けられた単一の上側アームからなるものであってよい。 − 水平アームアッセンブリ２７は、水平平面における出入方向，横方向及び揺
動方向の動作を同時に可能とするように、メインアーム２５にヒンジで連結され
た上側アーム，上側アームにヒンジで連結された前側アーム、及び、クレードル
回転アッセンブリ２９に対するヒンジ連結体からなるものであってよい。 − 水平アームアッセンブリ２７は、４辺形に配置される、等しい長さの２つの
上側アーム及び等しい長さの２つの前側アームからなるものであってよい。両上
側アームは、メインアーム２５に対してヒンジで取り付けられ、各前側アームは
、それぞれの上側アームに対してヒンジで取り付けられ、また、両前側アームは
、クレードル回転アッセンブリ２９に対してヒンジで取り付けられる。この構造
は、横方向の動作を抑止する一方、水平平面における出入方向及び揺動方向の動
作を同時に可能とする。 水平アームアッセンブリ２７を構成するために取り得る手段が多数存在するこ
とは、当業者によって理解されるところである。

【００４６】 メインアーム４５に取り付けられ、クレードル回転アッセンブリ４９に堅固に
取り付けられ、また、ヒンジ形式で取り付けられる単一の上側アーム４３を用い
た構成が、図４に示される。これは、全体的に、上記のリストにおける２番目の
可能性に対応するものである。詳細には、メインアーム４５は、クレードル回転
アッセンブリ４９に直接に連結される上側アーム４３に係合し、この接続によっ
て、上側アーム４３がメインアーム４５に対して関節をなして繋がることとなり
、その結果、制限されたプラス／マイナス（およそ）５度の、２番目のつまりバ
ーニヤの揺動動作がもたらされる。このことは、５度の動作が水平平面における
ものであることを意味している。米国特許第５６０８３３４号，５４５０７６６
号及び５０３０８６９号及び「インテスト・ハンドブック」に記述されるように
、上側アーム４３は、約プラス／マイナス５度の平衡化されたピッチ動作をもた
らすべく、（典型的には）クレードル回転アッセンブリ４９に係合する。クレー
ドル回転アッセンブリ４９は、クレードル回転軸を介して、クレードル側と交互
に接続される内側クレードルの後部へ接続される外側クレードルの後部を有して
いる。なお、種々の他のタイプの取付機構が、クレードル回転アッセンブリ４９
におけるクレードルの代用となり得る。クレードル側へ取り付けられる、テスト
ヘッドアダプタリング（test head adapter ring）と回転式に係合させられる、
テストヘッドヨークを介してテストヘッドに固定式に取り付けられる、ケーブル
回転ハウジングを備えたケーブル回転アッセンブリは、ほとんどの適用において
、およそプラス／マイナス９５度の回転動作をもたらす。典型的には、トータル
でプラス又はマイナス９５度（計１９０度）までの回転動作が、特定の状況でも
たらされることとなる。典型的にまた好ましくは、入れ子式のケーブル支持アー
ム（不図示）が、効果的に平衡化された回転動作をもたらすべく、また、米国特
許第４８９３０７４号及び米国特許出願ＰＣＴ／ＵＳ００／００７０４号に記述
されるような、入れ子式のケーブル支持アーム平準化機構（不図示）を採用する
ことにより用いられる。組合せでは、ケーブルピボット４９，入れ子式のケーブ
ル支持アーム、及び、レバーが、テストヘッド上のケーブルにより、それがその
動作範囲にて移動させられるに際してもたらされる力の変動を、最小限に抑制す
る。代わりに、例えばプラス／マイナス５度の回転動作及びプラス／マイナス９
５℃（あるいは必要であればそれ以上）のピッチ動作をもたらすタンブルモード
のテストヘッド支持機構が採用されてもよい。任意に、回転（又は、タンブルモ
ードについては、ピッチ）軸が、以前の開示内容に記述されるように、動力化さ
れクラッチ操作されてもよい。必要であれば、メインアームにより支持される残
りの軸が、また、動力化されてもよい。

【００４７】 図５Ａ−５Ｃは、テストヘッドポジショナー１１の斜視図であり、図２のマニ
ピュレータの全軸の相互作用をあらわしている。そのポジショナーは、全６つの
自由度の動作を可能とする。図５Ａは、時計まわりに３０Ｅだけ回転させられた
上側プラットホーム６１、及び、最後方へ押し進められたコラム１７を備えたベ
ース１５を示している。図５Ｂは、中間ストロークにてコラム１７と真っ直ぐに
位置合わせされた上側プラットホーム６１を備えたベース１５を示している。図
５Ｃは、最前方に位置させられたコラムとともに、反時計まわりに１０Ｅだけ回
転させられた上側プラットホーム６１を備えたベース１５を示している。全ての
軸は個々に制御されてもよいこと、又は、全ての軸は、ドッキングに際して一般
的に必要とされるように同時に移動させられてもよいことが分かる。

【００４８】 図１を再度参照すれば、入れ子式のコラム１７は、ベース１５に取り付けられ
、３つの垂直な部分２１，２２，２３から構成されるもので、これらの部分２１
，２２，２３は、ほぼ同じ長さを有している。各垂直な部分２１，２２，２３の
長さは、ほぼ４フィート（１２０センチメートル）である。これは、コラムが完
全に縮められた場合に、ベース１５上部の上方で約４フィートの高さを、コラム
が完全に伸ばされた場合に、ベース１５上部の上方で約８フィート（２４０セン
チメートル）の高さを呈する。垂直な構造は、３つの部分２１，２２，２３に必
ずしも限定されることはない。必要性及び有用な技術にしたがって、より少数の
又は多数の部分が採用されてもよい。この例における３つの部分２１，２２，２
３は、全て、剛性のために、「Ｈ」の断面を有しており、最上側の部分２３は、
付加的な剛性のための付加垂直フィンを有している。他の断面、例えば、前述し
たスローカム等に対する米国特許第５９３１０４８号に採用されるネスタブル（
nestable）の断面がまた用いられてもよい。３つの部分は、次の通りである。 − 主要な（つまり第１の又は下側の）部分２１。これは、ベースに固定される
。 − 第２の（つまり中間の）部分２２。これは、第２の部分に取り付けられるボ
ールスライドを噛み合わせることにより係合される上記主要部分に取り付けられ
るリニアガイドレールによって、主要部分２１に沿ってスライドする。 − 第３の（つまり上側の）部分２３。これは、第３の部分２３に取り付けられ
るボールスライドを噛み合わせることにより係合される第２の部分２２に取り付
けられるリニアガイドレールによって、第２の部分２２に沿ってスライドする。
この部分は、また、垂直支持アームとして機能する。

【００４９】 ３つの垂直な部分２１，２２，２３は、移動する各部について１つのモータ駆
動のリニア作動装置７３がコラムの上部を上昇・下降させ得るように構成される
。コスト，有用性，速度変化，動力の必要条件次第では、ＡＣＭＥねじのような
他のねじのタイプが、代わりとして用いられ得る。第１のリニア作動装置は、主
要部分に対して第２の部分を移動させる。第２のリニア作動装置は、第２の部分
に対して第３の部分を移動させる。第２及び第３の部分は、総垂直動作が、第１
の部分に対する第２の部分の５０％の動作と、第２の部分に対する第３の部分の
５０％の動作とからなるような割合で移動する。

【００５０】 標準的なサギノー（Saginaw）リニア作動装置が、典型的に用いられる。この
ユニットは、２４インチ（６１センチメートル）の最大伸長量を呈する。２つの
作動装置は、合わせて４８インチ（１２２センチメートル）の総垂直走行量を呈
し、可動部分２１，２２，２３の各々が、その直下にある部分に対して、およそ
２分の１の長さだけ移動することが観察される。その結果、最大伸長量では、隣
接する部分間に、構造上の剛性を確保する助けとなるほぼ５０％の重なり部分が
残る。各作動装置は、毎秒約０．８インチ（２センチメートル／秒）又は４フィ
ート／分（約１２１．９センチメートル／分）の合成垂直速度を呈するべく、約
０．４インチ／秒（２センチメートル／秒）の速度を有している。２つの標準的
な規格品の作動装置と、２つの可動部分との組合せが、４８インチ（１２０セン
チメートル）の垂直走行をもたらす、最も倹約な包括的解法を提供する。異なる
範囲を備えた他の作動装置が、手頃なコストで入手可能となるべきであれば、経
済的には、同じ結果を実現するための異なる数の可動部分が提案されてもよい。

【００５１】 多くの他の同じ時代のマニピュレータと対比して、この主要な垂直動作は常時
動力化される。すなわち、関連したカウンタバランス用の機構は存在しない。リ
ニア作動装置は、それらの作動装置が負荷を上昇させる若しくは下降させるため
に動力化されるかどうか、あるいは、作動装置に対する力が切られているかどう
かにかかわらず、全システム負荷（先に規定した）を完全に支持する役割をはた
す。したがって、リニア作動装置のねじピッチ角は、後方への駆動を防止するよ
うに、すなわち、モータが動作不能になった若しくは取り除かれた場合に、負荷
が一定の垂直位置に止まり、落下しないように、選択される。機械的なブレーキ
又はロックは何も必要とされない。それ故、作動装置は、非コンプライアント駆
動であると考えられる。その機構の最終的な静止した負荷の評価（rating）は、
構造上の完全性が全ての状況において確保されるように、３より大きい安全な要
素でもって選択される。

【００５２】 図６は、切欠き斜視図であり、メインアーム２５の詳細及びバーニヤの垂直動
作の使用を示している。図示されるように、メインアーム２５は、垂直アーム支
持体に取り付けられまたメインアーム２５に対して交互に取り付けられるボール
スライド８３を噛み合わせることにより係合される第３の部分２３につまり垂直
アーム支持体にスライド式に取り付けられる。弾力的なバンパー８５が、メイン
アーム２５の上側及び下側端部に取り付けられている。これらのバンパー８５は
、ドッキング及びドッキング解除用に、メインアーム２５の垂直動作を、垂直ア
ーム支持体に関して、およそプラス／マイナス１インチ（２．５センチメートル
）に制限するように、垂直アーム支持体の構造上の要素に接触する。これにより
、前述したリニア作動装置によりもたらされる主要な垂直動作とは完全に独立し
た垂直なバーニヤ動作がもたらされる。

【００５３】 メインアームのバーニヤの垂直動作は、第３の部分すなわち垂直アーム支持体
２３に関係している。それは、スムーズなドッキング及びドッキング解除を可能
とすべく、また、テストの間の動作及び振動を吸収すべく、完全に平衡化されて
いる。平衡は、１より大きい機械的倍率（ＭＡ）を備えた垂直なカウンタウェイ
ト機構９１を用いて実現される。典型的には、機械的倍率は１０である。この実
施形態は、各方向における低摩擦の自由な動作を可能とすべく、２０ｍｍ×２０
ｍｍの（又はそれより小さい）ねじピッチ角を有する低摩擦のボールねじ機構を
用いて、これを実現する。これにより、メインアーム２５は、過度の力なく、容
易に後方駆動することが可能となる。ボールねじは、機械的倍率を伴うリニア動
作を提供する効率的なデバイスとしてよく知られている。ボールねじの上側端部
９５は、ボールねじが回転自在である、適切に寸法設定された接触ボールねじ支
持軸受アッセンブリを有する支持ユニットを用いて、垂直アーム支持体２３の上
側端部９６に設置されている。ボールねじの軸は軸受を介して上方へ延び、ケー
ブルドラム９７は、同軸にまた堅固にボールねじに取り付けられ、その結果、ボ
ールねじ及びドラムは同時に回転する。ケーブルドラムの上部は、垂直アーム支
持体上部の上方にある。ボールねじは、メインアームを駆動させることにより、
メインアームの動作をもたらすべく用いられるが、カウンタウェイトがボールね
じを駆動させ、また、メインアームがボールねじを後方駆動させるという意味で
は、ボールねじは駆動機構であることに注意すべきである。

【００５４】 ケーブル９８の一端部は、ケーブルドラム９７に固定されている。ケーブル９
８は、ドラム９７のまわりに巻き付けられ、垂直アーム支持体の上部にわたり延
び、また、マニピュレータの高部へ向かって導かれている。ケーブルは、その後
、垂直アーム支持体の上部に設けられたブラケットに対して取り付けられる滑車
９９上を通過する。また、その後、ケーブル９８は、滑車９９から下方に延び、
適当量のカウンタウェイトを含む重りホルダ１００に接続し、それを支持する。
ケーブルドラム９７は、ケーブル９８がそれ自体に乗り上げシステムの故障を引
き起こすことを防止するために、螺旋状のグローブ（grove）を備えている。

【００５５】 ボールねじに対して噛合うねじ山（thread）を有するボールねじナット１１１
が、機械ねじで、メインアーム２５の上側端部へ取り付けられている。ボールね
じ９５は、このナット１１１を貫通している。ボールねじ９５は、メインアーム
及びその全負荷を支持する。メインアーム２５が、垂直アーム支持体に対して垂
直に移動するに際し、ナット１１を通じたボールねじ９５の動作は、ボールねじ
９５を、その軸に沿って回転させることとなる。ボールねじ９５が回転するに際
し、ケーブルドラム９７は回転し、（重りホルダ１００上の）カウンタウェイト
は上昇若しくは下降させられる。ボールねじを垂直アーム支持体２３に取り付け
る軸受アッセンブリは、メインアーム２５により加えられる軸上の全負荷を支持
し、かつ、ボールねじ９５の低摩擦回転を可能とすることが分かる。経済的に有
用なボールねじ支持軸受が、この機能のために採用される。

【００５６】 上述したように、典型的には、１より大きい機械的倍率（ＭＡ）がもたらされ
る。摩擦を無視すれば、機械的倍率は、次の公式により決定される。 ＭＡ＝Π・Ｄ・Ｐ ここで、Ｄは、ドラムの有効径であり、 また、Ｐは、単位長さ当たりの回転におけるボールねじのピッチである。 （注記：両方の量にて用いられる長さの単位は同じである必要がある。）

【００５７】 カウンタウェイトは、テストヘッド（不図示），メインアーム２５、及び、相
互接続するマニピュレータ構造体、並びに、入れ子式のケーブル支持体及びケー
ブルのテストヘッドの持ち分とが組み合せられてなる重量のＭＡ分の１（ＭＡ＝
１０の場合には１０％）の重さとなる。上記カウンタウェイトは、第３の部分２
３に対して、メインアーム動作の距離のＭＡ倍だけ移動する（すなわち、ＭＡ＝
１０の場合には、各単位（unit）に関して約＋／−１０ユニット）。システムに
おいて摩擦がほとんどないため、メインアーム２５は、最初に例えば米国特許第
４５２７９４２号に最初に記述されるように、まるで単一のケーブル及びプーリ
の構成と直接に平衡化されたかのように機能する。

【００５８】 図７Ａ，７Ｂ及び７Ｃは、それぞれ、最上側の位置，中間の位置，最下側の位
置にあるメインアーム２５を示すマニピュレータコラムの上側部の断面図である
。これらは、メインアーム２５，ボールねじ９５、及び、カウンタウェイト（重
りフォルダ１００）の相対動作を示す役割をはたしている。

【００５９】 図８及び９は、本発明の１つの様相により構成された位置決めシステムの非入
れ子式の実施形態を示す図である。先に記述された構成が、また、一定高さのコ
ラムが用いられる位置決めシステムに適用されてもよい。一定高さのコラムを有
する先行技術のマニピュレータでは、メインアームが、コラムにより支持される
レール若しくは１つ又はそれ以上のシャフトに沿ってスライドする。典型的には
、メインアーム及びその負荷が完全に平衡化され、その結果、テストヘッドを、
垂直動作の全範囲にわたり移動させる力がほとんど必要でない。カウンタウェイ
トの総重量は、システム負荷（すなわち、メインアーム、及び、テストヘッドを
含むそれに支持される全て）とほぼ等しい重量である。本発明は、カウンタウェ
イトの総重量が、機械的倍率ＭＡにより分割されるシステム負荷にほぼ等しくな
ることを可能とするものである。

【００６０】 図８及び９では、一定高さのコラムのマニピュレータ１４１が、ベースなしで
示されている。マニピュレータは、固定されたベース上又は選択された軸におけ
る水平動作をもたらすベース上のいずれかに設けられてもよいコラム１４３を有
しており、それら両方のアプローチは周知であり、過去の特許及び開示物に記述
されている。加えて、固定されたコラム１４３は、床と天井との間に延び、それ
らに取り付けられた静止したコラムであってもよい。

【００６１】 垂直アーム支持体１４５は、好ましくは、垂直アーム支持体１４５に取り付け
られたボールスライド（不図示）により係合されるコラム１４３に取り付けられ
たリニアガイドレール１４７を用いて、コラム１４３にスライド式に連結される
。リニア作動装置は、垂直軸をコラムに沿って垂直に駆動させるために用いられ
る。

【００６２】 マニピュレータ１４１のメインアーム１５５は、入れ子式のコラムマニピュレ
ータ１１と同様の様式で、垂直アーム支持体１４５にスライド式に連結されてい
る。同様のボールねじ機構１６１が、平衡化されたバーニヤの垂直動作をもたら
し、必要とされるカウンタウェイトの量を軽減するために、同様の様式で採用さ
れている。この実施形態では、ケーブル１６５は、ケーブルドラム１６７から導
かれ、垂直アーム支持体１４５の上側端部に固定される滑車１６９の下側を通過
させられる。ケーブル１６５は、その後、コラム１４３の前部に向かい、コラム
１４３の上部に固定される滑車１７１の上側を通過させられる。ケーブル１６５
は、更に、その後、カウンタウェイトを保持する運搬台に取り付けられる、コラ
ム１４３の後部を下がるように導かれる。

【００６３】 垂直アーム支持体１４５がマニピュレータのコラム１４３の前部を上下するよ
うに駆動させられるに際し、カウンタウェイトはコラムの後部に沿って下降及び
上昇することになる。カウンタウェイトの全走行量は、垂直アーム支持体１４５
が走行した距離に、機械的倍率ＭＡをプラス若しくはマイナスしたものに、垂直
アーム支持体に対するメインアームの走行量を掛けてなる値に名目上等しくなる
。カウンタウェイトの物理的な高さ，滑車１６９，１７１の径及び位置、及び、
リニア作動装置にて可能な物理的伸長量により必要とされる空間は、全て、与え
られた一定高さのマニピュレータにて可能なトータルの有効垂直動作に制限を課
することとなる。

【００６４】 図１０−１３は、本発明により構成された入れ子式のポジショナー１１の異な
る図である。図は、メインアーム２５，ボールねじ９５及びカウンタウェイト（
運搬装置１００）の相対動作を示している。図１０Ａ及び１０Ｂは、入れ子式コ
ラムアッセンブリ１１の前部の斜視図である。図１１Ａ及び１１Ｂは、入れ子式
コラムアッセンブリ１１の後部の斜視図である。図１２は、入れ子式コラムアッ
センブリ１１の平面図であり、図１３は、入れ子式コラムアッセンブリ１１の上
方の斜視図である。

【００６５】 安全な機能及びシステム制御の機能は、入れ子式のコラム及び一定高さのコラ
ムの形態の両方において使用可能である。垂直なバーニヤ軸は、米国特許出願Ｐ
ＣＴ／ＵＳ００／００７０４号に開示されるものと同様に動力化される。ＤＣモ
ータは、入れ子式コラムのマニピュレータの場合には、ボールねじケーブル滑車
に対して、また、一定高さコラムのマニピュレータの場合には、ボールねじケー
ブル滑車又はコラムケーブル滑車に対して、動力を加えるべく、適切なギアボッ
クス，クラッチ及び駆動機構と組み合わせられる。クラッチは、垂直なバーニヤ
軸を駆動させるべくモータを利用することが求められる場合にのみ係合させられ
、それ以外の場合には、この軸は、ある外力が加えられることにより、垂直支持
アームに対して自在に移動することができる。

【００６６】 ＤＣモータに加えられる電流は、典型的には、摩擦を僅かに克服し、また、動
作を可能とするのに十分なレベルに、モータトルクを制限すべく、一定値に制限
される。障害又は大きい外力を被った場合には、モータは減速することになる。

【００６７】 外力には２つの場合がある。 １）ドッキング及びドッキング解除の間に、バーニヤの垂直軸は、ドッキング
作動装置により加えられる力によって、自在に移動可能である必要がある。ドッ
キングされる間には、バーニヤの垂直軸は、ハンドラ，プロバ又は他のテストス
テーション装置（ＴＳＡ）の動作によって、振動を吸収すべく自在に移動可能で
あるべきである。 ２）ドッキングされない場合、若しくは、ドッキングされる若しくはドッキン
グ解除されるプロセス中には、駆動されない垂直なバーニヤ動作が、テストヘッ
ドを垂直に位置決めするに際し、外力が加えられている、また／若しくは、障害
が生じていることを示す合図である。一般的に、これらは、安全でない若しくは
危険な状態としてとらえられる。

【００６８】 したがって、メインアームと垂直アーム支持体との間の相対動作を検出するた
めの手段が設けられる。このセンサの出力は、制御および安全の両方について、
有用な信号をもたらす。加えて、センサは、垂直アーム支持体に対したメインア
ームの相対位置を検出するために採用される。種々のセンサのタイプが、マニピ
ュレータと併用されるべき全制御システムの複雑化によって用いられてもよい。
例えば、正確な位置情報を提供する独立のエンコーダが、高度の自動化を備えた
システムにおいて採用されてもよい。かかるエンコーダの出力は、動作の検出を
行なうために、データ処理ユニットにおいて容易に区別されてもよい。より簡単
なシステムでは、１つ又はそれ以上の制限スイッチが、特定の相対位置を検出す
るのに使用されてもよく、また、簡単な光電子の又は他のデバイスが、相対動作
を検出するために用いられてもよい。

【００６９】 最も基本的なシステムについて、本発明に組み込まれる安全な機能を示すべく
記述する。当業者は、これらの機能を、より複雑化されたシステムに容易に適用
するであろう。この基本的なシステムにおいては、次の２値の信号をもたらすべ
く、制限スイッチ及び制限スイッチ作動装置が、周知の方法で用いられる。 − メインアームアップ（ＭＡＵ）：メインアームが、相対的な走行の範囲の上
側半分にある場合に真。つまり、走行のほぼ中央から走行の上限を通じて、真。 − メインアーム中央（ＭＡＣ）：メインアームが、相対的な走行の範囲の中央
の範囲にある場合に真。典型的には、後述する理由のため、メインアームが、お
よそ、正確に中央合わせされた１インチのプラス又はマイナス１／８から１／４
内にある場合。 − メインアームダウン（ＭＡＤ）：メインアームが、相対的な走行の範囲の下
側半分にある場合に真。

【００７０】 加えて、相対動作が発生した場合にはいかなるときにも信号を発生する動作セ
ンサが存在する。本システムでは、１回転当たり１０２４部分の解像度を有する
付加的なシャフトエンコーダ（ホーナー・コーポレーション・シリーズ（Hohner
Corporation Series） ０１エンコーダ等）が、ケーブル滑車に連結される。
滑車が６インチ径（約１５．２４センチメートル径）であり、また、ボールねじ
機構が、１０の機械的倍率をもたらすものであれば、付加的なエンコーダは、約
０．０１８インチ（約０．４５７ミリメートル）の相対動作の変化を検出するこ
ととなる。エンコーダ出力は、付加的な動作が検出される場合にパルスをもたら
すように、電子回路構成に容易に接続され得る。粗い解像度を実現するために、
デジタル計数回路が、パルスの列を適切に分割することができる。

【００７１】 基本的なシステムには、２つの作動モード、すなわち「ノーマル」モード及び
「メインテナンス」モードが存在する。キー作動スイッチが設けられ、キーがス
イッチに差し込まれていない場合にシステムがノーマルモードにあるように構成
される。キーを所有する熟練したオペレータが、必要に応じて、キーを差し込む
と、システムがメインテナンスモードに切り換わる。資格のある熟練した個人の
みが、システムをメインテナンスモードに設定し得ることを保証するために実現
され得る手段が他に存在することは、当業者が理解するところであろう。

【００７２】 ノーマルモードでは、記述されるべき安全な機能が、比較的技術が低く、経験
の少ない者がシステムを作動することを可能とするようにできる。メインテナン
スモードは、熟練した資格のあるオペレータが、障害，衝突の影響又は他の安全
でない状態からシステムを開放させる助けをし、また、平衡動作が常時実現でき
るつまり可能であるようなシステムのメインテナンス，修理及びセットアップ動
作を可能とするために提供される。

【００７３】 （本発明に関係のない他の可能な制御機器に加えて）主要な垂直動作を制御す
るための３位置・モーメンタリ・オン−オフ−オン・スイッチ（three-position
momentary on-off‐on switch）を有する、操作制御ユニットが設けられる。オ
ン位置の一方は、リニア作動装置に、垂直アーム支持体を上方へ移動させること
を要求するために用いられる。他方のオン位置は、リニア作動装置に、垂直アー
ム支持体を下方へ移動させることを要求するものである。メインテナンス又はノ
ーマルモードのいずれかで、垂直動作は、オペレータの操作が解除され、オフ位
置に戻された場合に常時停止することになる。

【００７４】 メインテナンスモードでは、垂直アーム支持体の作動装置が、動作の要求に応
じて常に動力を与えられることになる。動作の安全性が保証されるかどうかは、
熟練したオペレータ次第である。

【００７５】 ノーマルモードでは、安全な機能が可能とされ、以下、これらについて説明す
る。

【００７６】 ノーマルモードにおいて上又は下方向の動作が開始できる前に、メインアーム
は、それが異常な条件が影響している動作を検出できる位置にあることが必要で
ある。簡単な制御の形態がいくつか可能である。ここには２つが記述され、他は
当業者に明らかである。第１の形態では、ＭＡＣが、メインアームが相対的な走
行範囲の「中央位置」にあることをあらわす真であれば、上又は下方向の動作が
要求された場合に、力が垂直作動装置に対して適度に付与され、要求された動作
が開始する。オペレータが上制御又は下制御を作動させる場合に、ＭＡＣが偽で
あれば、システムは、自動的にメインアームを中央合わせしようと試みる。更に
、もしＭＡＵが真であれば、システムは、ＭＡＵが偽に切り換わるまで、下方向
にメインアームを駆動させるべく、バーニヤの垂直駆動モータ及びクラッチを用
いることになる。この時点で、メインアームは、中央領域の中央に非常に近くな
る。その後、垂直アーム支持体の動作が開始可能となる。同様に、ＭＡＤが真で
あれば、システムは、ＭＡＤが偽に切り換わり、メインアームが中央領域の中央
に非常に近くなるまで、上方向にメインアームを駆動させることになる。その後
、垂直アーム支持体の動作が開始可能となる。

【００７７】 第２の形態では、垂直動作の間に障害が生じた場合に、メインアームを、要求
された動作の反対方向に移動させるようにすることが、合理的に想定される。例
えば、上方向に移動する間に生じた障害は、垂直アーム支持体に対して、メイン
アームの下方への相対動作をもたらすことになる。この形態では、上（下）の垂
直動作が、上方向の動作が要求された場合に、ＭＡＵ（ＭＡＤ）又はＭＡＣのい
ずれかが真であれば、可能とされる。いずれか真でなければ、ＭＡＤ（ＭＡＵ）
が必然的に真であり、メインアームは、ＭＡＤ（ＭＡＵ）がメインアームが垂直
アーム支持体に関して中央合わせされたことをあらわす偽となるまで、垂直アー
ム支持体に関して上方へ駆動される。前述したように、マニピュレータは、垂直
動作がオペレータの操作が解除された場合に常時停止するように構成され得る。

【００７８】 いずれの形態でも、システムが自動的にメインアームの中央合わせを開始した
場合に、タイマーがスタートさせられる。タイマーは、メインアームが、中央合
わせされる位置に到達した場合に停止させられる。故障，障害又は機能不全が、
所定時間内にメインアームが中央合わせされることを妨害すれば、タイマーは、
全ての駆動機構に対して、電源を遮断する出力信号を付与し、オペレータにその
状態について警報する。駆動機構への電源は、状態が安定した後に、熟練した資
格のあるオペレータにより、手動で元に切り換えられる必要がある。熟練した資
格のあるオペレータにとっては、上記の状態を一掃するためにメインテナンスモ
ードを用いることが必要であってもよい。キー作動スイッチ又は他の安全手段が
、また、安全性の向上のためには、作動装置に対する電力を回復させるべく進ん
で採用されてもよい。

【００７９】 垂直なバーニヤ軸が平衡状態にあるため、メインアームと垂直アーム支持体と
の間の相対動作をもたらすために必要な力は、典型的には１５キログラムよりも
小さい非常にわずかな外力のみである。リニア作動装置が、上又は下方向に垂直
アーム支持体を駆動させている場合、垂直なバーニヤ軸は、平衡状態に残ること
になる。すなわち、垂直アーム支持体に対するメインアームの相対的な垂直動作
が生じてはならない。システム負荷により故障又は障害を被った場合には、メイ
ンアームに付与された力が、動作検出器により検出される相対動作をもたらすこ
とになる。かかる事象は、危険，命を脅かすもの，身体の傷害、及び／又は装置
に対する損失の大きいダメージをもたらし得るものである。したがって、上記の
場合のように、損害を防止する若しくは少なくとも最小限に抑制するには、全駆
動機構に対する電源は即時に切られ、オペレータがその状態についての警報を受
ける。駆動機構への電源は、状態が安定した後に、熟練した資格のあるオペレー
タによって元に切り換えられる必要がある。キー作動スイッチ又は他の安全手段
が、また、安全性の向上のためには、作動装置に対する電力を回復させるべく進
んで採用されてもよい。加えて、熟練した資格のあるオペレータが、問題を修正
する際に、メインテナンスモードを用いてもよい。

【００８０】 これが基本的なシステムであるので、オペレータのエラーが衝突を招く可能性
がある。例えば、テストヘッドがウエハプロバからドッキング解除されており、
テストヘッドが上方向にプロバから離れるように移動させられることが要求され
るとする。注意力のないオペレータは、ミスにより、プロバの上方向制御の代わ
りに下方向制御を作動させる。それによって、テストヘッドは、ドッキングする
ように移動し、衝突が、検出される相対動作を引き起こし始め、全ての電力が全
駆動モータから除去される。なお、より複雑なシステムは、かかる事象を防止す
るために、センサ及び制御手段を用いることもできる。一般的には、制御システ
ムが、可能性のある全ての危険な状態を検出し防止するように合理的に設計され
ることはありそうもなく、いかなるシステム設計もかかる偶然性を考慮に入れる
必要がある。

【００８１】 上記の状態からの復旧に際して、若しくは、偶然生じた障害を除去するに際し
て（上記状態及び障害によってはリニア作動装置に対する電力が遮断される）、
熟練したオペレータは、システム負荷を障害から遠ざけるべく、つまり、メイン
アームを衝突を生じた元の方向とは反対の方向に移動させるべく、ノーマルモー
ドにおける垂直パワー駆動を用いることが望ましいことに気づくかもしれない。
システムは、メインアームが元の中央合わせされた位置から離れるように移動さ
せられた状態にあることが可能であり、障害は、前述したようにメインアームが
自動的に中央合わせされることを妨害することとなる。相対動作の「中央領域」
は、適正な大きさ（全体として１／４から１／２インチ（約０．６３５から１．
２７センチメートル））に規定されているため、修理するオペレータは、（例え
ばメインアームが中央を幾分か外れていても）最初の中央合わせなしに動作を可
能とするための条件が真である点へメインアームの位置を手動で調整することが
できる。作動装置の電源がオンに戻されると、障害からシステム負荷を遠ざける
リニア作動装置の利用が可能になる。システムが、障害から１又は２インチ（約
２．５４又は５．０８センチメートル）遠ざけられると、オペレータは、もし動
作を停止させたければ、ＭＡＣが偽になるような、中央領域から離れた位置にメ
インアームを手動で調整し、その後、動作を再開させてもよい。これにより、メ
インアームが、ノーマルの作動プロセスにより自動的に中央合わせされることに
なる。記述した手順では、熟練したオペレータが、メインテナンスモードの使用
を避け、安全な機構を有利に実現可能とし続ける。

【００８２】 システムの他の様相は、相対動作を検出するための閾値に関係する。理想的に
は、リニア作動装置が、垂直アーム支持体を上下に駆動させている場合、システ
ムが平衡化されているので、メインアームに対する相対動作が生じることはない
。しかしながら、わずかな動作が、開始及び終了時に発生することがある。更に
、使用に伴うシステムの性能低下によって、相対動作「がたつき」が生じること
がある。これらの要素は、許容される必要がある最小の動作量、又は、動作ノイ
ズレベルを設定する。前述したように、動作検出器としての単なる追加のエンコ
ーダの使用は、システムが、動作検出の閾値における電子的な調整を可能とする
様式で構成されることを可能とする。

【００８３】 他の考察は、テストシステムケーブルの影響である。概して言えば、テストヘ
ッドが垂直に移動させられる際し、ケーブルによりそれに及ぼされる力は異なる
ことになる。前述した開示文献である米国特許出願ＰＣＴ／ＵＳ００／００７０
４号は、リニア作動装置に駆動される平準化機構と組み合わせられた入れ子式の
ケーブル支持アームの使用を記述するものである。その案では、垂直な位置が到
達させられると、ケーブルが、テストヘッドに対して同じ高さにされる。オペレ
ータは、平準器及びテストヘッドの両方を、必ずしも調整された様式でなく、同
時に移動させることができる。本発明では、誤った相対動作の信号を防止するた
めに、また／若しくは、相対動作のノイズレベルに対するケーブル力の変動の寄
与を取り除く又は最小限に抑制するために、入れ子式のケーブル支持角の相対角
を一定に（好ましくは水平に）維持することが望ましい。他の方法では、垂直動
作が頻繁に停止させられ、作業が継続可能となる前に復旧されるべく、電力が必
要とされる。

【００８４】 １つの解決法は、入れ子式のケーブル支持アームのキャビネット端部を、垂直
な支持アームに連結することであり、その結果、入れ子式の支持アームの両端部
が、テストヘッドとともに移動させられる。このアプローチは、垂直支持アーム
により支持される過剰なケーブル及びケーブル支持装置の重量だけ、システムの
有効荷重を軽減する。非常に大きなテストヘッド及び重いケーブルを有するシス
テムにとって、これは大きな欠陥となる。

【００８５】 他の解決法は、速度がほぼ一致するようなケーブル支持体及び垂直アーム支持
体用の垂直作動装置を用いることである。調整可能な電気的な速度制御回路が、
必要とされるように、作動装置のモータ速度を調整するために用いられてもよい
。なお、速度は、負荷や他の要素に依存する。したがって、ねじの速度を動的に
調整すべく、センサやフィードバック機構が従来型の様式で用いられてもよい。

【００８６】 上記は、基本的な制御及び安全な機能を説明するために、本発明とともに用い
られる非常に基本的な制御システムの様相を記述するものである。より複雑な検
出手段に幾分か基づく、より複雑な制御システムが、本発明と併用されるように
構築されてもよい。

【００８７】 また、上記は、本発明を可能とする機械的倍率を提供するための、ボールねじ
機構の使用に基づくものである。これに限定される訳ではないが、レバー，複合
レバー，段付きプーリ，ギヤ及び他の機構を含む他のデバイスが、同様の効果を
実現するために採用されることは、当業者に理解されるところである。したがっ
て、本発明は、ボールねじの使用に限定されるものでない。

【００８８】 バーニヤ動作がリニア作動装置により支持されるように記述されるが、バーニ
ヤ動作とともに、リニア作動装置を支持することも可能である。当然ながら、こ
のことは、リニア作動装置が平衡化されるべきことを意味するが、その最終的に
は、ボールねじ又はその同等物との主要な垂直調整をなすための、また、バーニ
ヤ動作との良好な調整をなすための性能を残す結果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の例示的な実施形態によるマニピュレータの斜視図である
。

【図２】 マニピュレータ及びその動作を説明するために用いられる図及び
座標系である。

【図３】 テストヘッド及びその動作を説明するために用いられる座標系の
図である。

【図４】 クレードル回転アッセンブリに直接に取り付けられた単一の上側
アームを用いる水平アームアッセンブリを示す斜視図である。

【図５Ａ】 図１のマニピュレータの軸の相互作用及び６つの自由度を示す
、本発明の例示的な実施形態により構成されるポジショナーの第１の斜視図であ
る。

【図５Ｂ】 図１のマニピュレータの軸の相互作用及び６つの自由度を示す
、本発明の例示的な実施形態により構成されるポジショナーの第２の斜視図であ
る。

【図５Ｃ】 図１のマニピュレータの軸の相互作用及び６つの自由度を示す
、本発明の例示的な実施形態により構成されるポジショナーの第３の斜視図であ
る。

【図６】 本発明の例示的な実施形態によるメインアームにおける垂直動作
についてのバーニヤの調整を示す切欠き斜視図である。

【図７Ａ】 最上位置におけるメインアームを示すマニピュレータのコラム
の上側部の外観を示す図である。

【図７Ｂ】 中間位置におけるメインアームを示すマニピュレータのコラム
の上側部の外観を示す図である。

【図７Ｃ】 最下位置におけるメインアームを示すマニピュレータのコラム
の上側部の外観を示す図である。

【図８】 本発明の例示的な実施形態により構成される非入れ子式の位置決
めシステムを示す前方からの斜視図である。

【図９】 図８の非入れ子式の位置決めシステムを示す後方からの斜視図で
ある。

【図１０Ａ】 本発明の例示的な実施形態により構成される入れ子式のコラ
ムアッセンブリの前面を示す斜視図である。

【図１０Ｂ】 図１０Ａの入れ子式のコラムアッセンブリの前部の詳細を示
す。

【図１１Ａ】 図１０Ａ及び１０Ｂの入れ子式のコラムアッセンブリの後部
を示す斜視図である。

【図１１Ｂ】 図１１Ａの入れ子式のコラムアッセンブリの後部の詳細を示
す。

【図１２】 図１０−１１の入れ子式のコラムアッセンブリの平面図である
。

【図１３】 図１０−１２の入れ子式のコラムアッセンブリを示す上方の斜
視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ヘンリー・エム・アクーカ アメリカ合衆国08057ニュージャージー州 ムーアズタウン、イースト・メイン・スト リート69番、アパートメント４ Ｆターム(参考） 2G003 AA07 AG11 AG20 AH04 2G132 AA00 AE22 AF00 AF03 AF07 AL09 AL13 4M106 AA02 DD23

Claims (89)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負荷を支持するための装置において、 上記負荷の第１の位置調整を実行するための駆動機構と、 上記負荷の第２の位置調整を実行するための連結機構であり、上記負荷に連結
   された負荷支持部と平衡力を受けるための入力部とを有し、また、１より大きい
   機械的倍率を有し、それにより、上記負荷に加えられる結果的により大きな力を
   もたらすように、機械的倍率の結果として、上記入力部に加えられる平衡力が大
   きくなり、その平衡力が実質的に重量のない状態で上記負荷を支持している、連
   結機構とを具備している装置。
2. 【請求項２】 負荷を支持するための装置において、 負荷支持体と、 負荷を受けるための、上記負荷支持体上の作動ヘッド取付け部と、 第１の位置調整をもたらすことができる第１の支持体と、 上記第１の支持体に負荷支持体を連結するための連結機構であり、上記第１の
   支持体に直接に接続される固定部と、上記負荷支持体を支持するように負荷支持
   体に連結される負荷軸受部と、平衡力が加えられる入力部とを有し、また、上記
   負荷軸受部のバーニヤの位置調整をもたらし、１より大きい機械的倍率を有し、
   それにより、上記負荷軸受部に加えられる結果的により大きな力をもたらすよう
   に、機械的倍率の結果として、上記入力部に加えられる平衡力が大きくなる、連
   結機構とを具備している装置。
3. 【請求項３】 負荷を支持するための装置において、 負荷支持体と、 負荷を受けるための、上記負荷支持体上の作動ヘッド取付け部と、 非コンプライアント駆動機構と、 リニア動作用に上記非コンプライアント駆動機構により上記負荷支持体がスラ
   イド式に取り付けられる第１の垂直支持体と、 上記垂直支持体に負荷支持体を連結するための連結機構であり、軸受部と、平
   衡力が加えられる入力部とを有し、また、１より大きい機械的倍率を有し、それ
   により、上記負荷軸受部に加えられる結果的により大きな力をもたらすように、
   機械的倍率の結果として、上記入力部に加えられる平衡力が大きくなる、連結機
   構とを具備している装置。
4. 【請求項４】 作動ヘッドを支持するためのテスト装置において、 負荷支持体と、 上記作動ヘッドを受けるための、上記負荷支持体上の作動ヘッド取付け部と、 非コンプライアント駆動機構と、 リニア動作用に上記非コンプライアント駆動機構により上記負荷支持体がスラ
   イド式に取り付けられる調整可能な第１の垂直支持体と、 上記第１の垂直支持体に負荷支持体を連結するための連結機構であり、軸受部
   と、平衡力が加えられる入力部とを有し、また、１より大きい機械的倍率を有し
   、それにより、上記負荷軸受部に加えられる結果的により大きな力をもたらすよ
   うに、機械的倍率の結果として、上記入力部に加えられる平衡力が大きくなる、
   連結機構とを具備しているテスト装置。
5. 【請求項５】 被検ユニットをテストするための装置において、 垂直な粗調整を実現するための機械的な駆動調整部を有する第１の垂直支持体
   と、 上記第１の垂直支持体にスライド式に取り付けられる負荷支持体と、 上記第１の垂直支持体に負荷支持体を連結するための、１より大きい機械的倍
   率を有する連結機構であり、上記第１の垂直支持体に直接に接続される固定部と
   、上記負荷支持体に連結される負荷軸受部と、平衡力が加えられる入力部とを有
   し、それにより、上記入力部に力が加えられた場合に、対応する力が上記負荷支
   持体に加えられる、連結機構と、 上記負荷支持体に支持されるテストヘッド取付け部であり、上記負荷支持体が
   、上記連結機構を介して実行されるテストヘッドのバーニヤの調整を含む、テス
   トヘッドの位置調整を可能とするテストヘッド取付け部とを具備している装置。
6. 【請求項６】 上記第１の位置調整を実行するための駆動機構が、非コンプ
   ライアント駆動機構である、請求項１，４又は５に記載の装置。
7. 【請求項７】 非コンプライアント駆動機構が上記第１の位置調整をもたら
   す、請求項２記載の装置。
8. 【請求項８】 上記連結機構が、高ピッチで低摩擦で後方駆動可能なボール
   ねじを有している、請求項１−５のいずれか一に記載の装置。
9. 【請求項９】 上記平衡力が、上記ボールねじにより負荷軸受部に連結され
   るカウンタウェイトによりもたらされる、請求項８記載の装置。
10. 【請求項１０】 所定の限界値内の動作用に、上記負荷軸受部を接続すべく
    用いられるケーブルを更に有しており、 平衡力がカウンタウェイトによりもたらされ、ここで、上記連結機構の機械的
    倍率及びカウンタウェイトの重量が、上記負荷支持体及び該負荷支持体上の負荷
    が実質的に重量なく垂直なバーニヤ動作で移動することを可能とし、また、もし
    上記ケーブルが水平平面において負荷の重心とほぼ同じ高さに位置決めされれば
    、ケーブルの位置の変化による力が上記所定の限界値内で垂直な走行において取
    るに足らないものである、請求項１−５のいずれか一に記載の装置。
11. 【請求項１１】 上記平衡力がカウンタウェイトによりもたらされる、請求
    項１−５のいずれか一に記載の装置。
12. 【請求項１２】 上記連結機構の機械的倍率及びカウンタウェイトの重量が
    、上記負荷が実質的に重量なく垂直なバーニヤ動作にて移動することを可能とす
    る、請求項１−５のいずれか一に記載の装置。
13. 【請求項１３】 上記第１の垂直支持体に対して連結機構の垂直動作を駆動
    させるために用いられる少なくとも１つのリニア作動装置を有する駆動機構を具
    備している、請求項３，４又は５記載の装置。
14. 【請求項１４】 全負荷の下で後方駆動を防止するのに十分な機械的倍率及
    び内部の摩擦を有するモータ駆動機構を有するリニア作動装置であり、それによ
    り、該作動装置がシステムの範囲内でいかなる高さにおいても全システム負荷を
    支持することを可能とする、リニア作動装置を具備している、請求項１３記載の
    装置。
15. 【請求項１５】 全負荷の下で後方駆動を防止するのに十分な機械的倍率及
    び内部の摩擦を有するモータ駆動機構を有するリニア作動装置であり、それによ
    り、該作動装置がシステムの範囲内でいかなる高さにおいても全システム負荷を
    支持することを可能とする、リニア作動装置と、 上記連結機構が作動せずつまり平衡化されなくなった場合に、上記負荷が床に
    、若しくは、上記所定の限界値のおおよその距離より大きい距離を通じて落下で
    きないように、上記負荷用に適切な構造の支持体をもたらすリニア作動装置とを
    具備している、請求項１３記載の装置。
16. 【請求項１６】 上記負荷支持体の第１の範囲の動作を可能とする第１の支
    持体と、 垂直方向における上記所定の限界値により規定される更なる垂直動作を可能と
    する連結機構とを具備している、請求項２，３，４又は５に記載の装置。
17. 【請求項１７】 更に、上記負荷の更なる動作をもたらすためのケーブルピ
    ボットを具備している、請求項１−５のいずれか一に記載の装置。
18. 【請求項１８】 更に、上記負荷の水平動作をもたらすためのベースを具備
    している、請求項１−５のいずれか一に記載の装置。
19. 【請求項１９】 上記連結機構が、段付きのケーブルドラムを有している、
    請求項１−５のいずれか一に記載の装置。
20. 【請求項２０】 上記第１の垂直支持体が、上記駆動機構上に連結機構を支
    持し、また、 上記第１の垂直支持体が、入れ子式のコラムを有している、請求項１記載の装
    置。
21. 【請求項２１】 上記負荷軸受部が、一定高さのコラムに取り付けられた少
    なくとも１つのシャフト又はレールに沿ってスライドする構造である、請求項１
    −５のいずれか一に記載の装置。
22. 【請求項２２】 上記負荷の第１の位置調整を実行するための上記駆動機構
    が、少なくともリニア作動装置を有し、 上記リニア作動装置が、垂直アーム支持体、及び、上記連結機構及び負荷を有
    するシステム負荷の垂直動作を駆動させる、請求項１記載の装置。
23. 【請求項２３】 上記リニア作動装置が、全負荷の下で後方駆動を防止する
    のに十分なねじピッチ及び内部の摩擦を有するモータ駆動ねじ機構を有し、それ
    により、上記作動装置が、第１の位置調整を実行するための上記駆動機構の範囲
    内でいかなる高さにおいてもシステム負荷を支持することを可能とする、請求項
    ２２記載の装置。
24. 【請求項２４】 駆動機構が第１の位置調整をもたらし、 上記駆動機構が、少なくとも１つのリニア作動装置を有し、 上記リニア作動装置が、垂直アーム支持体、及び、上記連結機構及び負荷を有
    するシステム負荷の垂直動作を駆動させる、請求項２記載の装置。
25. 【請求項２５】 上記リニア作動装置が、全負荷の下で後方駆動を防止する
    のに十分なねじピッチ及び内部の摩擦を有するモータ駆動ねじ機構を有し、それ
    により、上記作動装置が、第１の位置調整を実行するための上記駆動機構の範囲
    内でいかなる高さにおいてもシステム負荷を支持することを可能とする、請求項
    ２４記載の装置。
26. 【請求項２６】 上記非コンプライアント駆動機構が、少なくとも１つのリ
    ニア作動装置を有し、 上記リニア作動装置が、垂直アーム支持体、及び、上記連結機構及び負荷を有
    するシステム負荷の垂直動作を駆動させる、請求項３又は４に記載の装置。
27. 【請求項２７】 上記リニア作動装置が、全負荷の下で後方駆動を防止する
    のに十分なねじピッチ及び内部の摩擦を有するモータ駆動ねじ機構を有し、それ
    により、上記作動装置が、第１の位置調整を実行するための上記駆動機構の範囲
    内でいかなる高さにおいてもシステム負荷を支持することを可能とする、請求項
    ２６記載の装置。
28. 【請求項２８】 垂直な粗調整を実現するための上記駆動調整部が、少なく
    とも１つのリニア作動装置を有し、 上記リニア作動装置が、垂直アーム支持体、及び、上記連結機構及び負荷を有
    するシステム負荷の垂直動作を駆動させる、請求項５記載の装置。
29. 【請求項２９】 上記リニア作動装置が、全負荷の下で後方駆動を防止する
    のに十分なねじピッチ及び内部の摩擦を有するモータ駆動ねじ機構を有し、それ
    により、上記作動装置が、第１の位置調整を実行するための上記駆動機構の範囲
    内でいかなる高さにおいてもシステム負荷を支持することを可能とする、請求項
    ２８記載の装置。
30. 【請求項３０】 上記連結機構と組み合わせられた場合に、６軸における動
    作の自由度をもたらす、更なる負荷調整装置を具備している、請求項１−５のい
    ずれか一に記載の装置。
31. 【請求項３１】 上記作動ヘッド取付け部が、被検ユニットとしての電気的
    テスト用の電気デバイスをテストするためのテストユニットを、上記作動ヘッド
    として受け、 上記テストユニットが被検ユニットと位置合わせされて支持される、請求項４
    記載の装置。
32. 【請求項３２】 上記被検ユニットが、半導体集積回路デバイスであり、上
    記テストが、接触の一式を、ウエハ，ダイ又はパッケージされたデバイス上の接
    触点と位置合わせすることにより実行される、請求項３１記載の装置。
33. 【請求項３３】 上記第１の垂直アーム支持体に直接に接続される固定部を
    有する連結機構を具備し、それにより、調整可能な第１の垂直アーム支持体が、
    テストヘッドの高さにおいて粗いリニア調整を実行することを可能とする、請求
    項４又は５に記載の装置。
34. 【請求項３４】 上記第１の垂直アーム支持体に対する負荷軸受部の垂直動
    作の量が、所定のリニア限界値内のテストヘッドのドッキングを可能とするに十
    分な量に制限され、その結果、上記第１の垂直アーム支持体のリニア動作により
    確立されるドッキングの高さが全体的なドッキング位置を確立し、また、上記連
    結機構が、バーニヤ調整として上記所定のリニア限界値内の制限された動作を可
    能とする、請求項４記載の装置。
35. 【請求項３５】 テストヘッドを支持するテストヘッド取付け機構と、 被検ユニットにおける回路テストを実行するためのテスト回路構成を有するテ
    ストヘッドであり、それにより、上記負荷支持体がテストヘッド取付け機構を支
    持し、また、テストヘッド及び負荷支持体がテストヘッドの位置調整を可能とす
    る、請求項５記載の装置。
36. 【請求項３６】 上記平衡力が、上記入力部に連結されるカウンタウェイト
    を有し、 上記カウンタウェイトが上記テストヘッドのバーニヤ調整を補助する、請求項
    ５記載の装置。
37. 【請求項３７】 上記作動ヘッド取付け部が、電気的テスト用の電気デバイ
    スをテストするためのテストユニットを、上記作動ヘッドとして受ける、請求項
    ５記載の装置。
38. 【請求項３８】 上記第１の垂直アーム支持体に直接に接続される固定部を
    有する連結機構を具備し、それにより、調整可能な第１の垂直アーム支持体が、
    テストヘッドの高さにおいて粗いリニア調整を実行することを可能とする、請求
    項５記載の装置。
39. 【請求項３９】 上記第１の垂直アーム支持体に対する負荷軸受部の垂直動
    作の量が、所定のリニア限界値内のテストヘッドのドッキングを可能とするに十
    分な量に制限され、その結果、上記第１の垂直アーム支持体のリニア動作により
    確立されるドッキングの高さが全体的なドッキング位置を確立し、また、上記連
    結機構が、バーニヤ調整として上記所定のリニア限界値内の制限された動作を可
    能とする、請求項５記載の装置。
40. 【請求項４０】 可動支持体の負荷状態を検出するための装置において、 上記支持体の第１の動作を制御するための作動装置と、 上記支持体のバーニヤ動作が、上記第１の動作を制御するための作動装置の動
    作の所定のシーケンスにて、予期される位置の範囲内であるかどうかを検出する
    ための検出器と、 上記検出器に応答し、上記支持体の動作を遮るように上記作動装置を制御する
    回路構成とを具備している装置。
41. 【請求項４１】 上記所定のシーケンスが所定の時間である、請求項４０記
    載の装置。
42. 【請求項４２】 上記所定のシーケンスが上記第１の動作である、請求項４
    ０記載の装置。
43. 【請求項４３】 更に、上記検出器に応答し、上記作動装置を遮る回路構成
    を具備している、請求項４０記載の装置。
44. 【請求項４４】 負荷を支持するための装置において、 上記負荷に連結される負荷支持体と、 上記平衡化された重量の状態で負荷支持体を支持するように、上記負荷支持体
    に連結される連結機構と、 リニア動作用に上記連結機構がスライド式に取り付けられる第１の垂直支持体
    と、 上記連結機構の状態が所定の限界値内にあるかどうかを検出し、それによりも
    たらされるエラー状態を検出する、若しくは、上記リニア動作に作用する検出器
    とを具備している装置。
45. 【請求項４５】 更に、上記負荷の動作をもたらすための作動装置と、 上記検出器に応じて、上記第２の動作機構により可能とされる動作が、上記所
    定の限界値を越えた場合に、上記作動装置を遮る回路構成とを具備している、請
    求項４４記載の装置。
46. 【請求項４６】 負荷を支持するための装置において、 負荷支持体と、 負荷を受けるための、上記負荷支持体上の作動ヘッド取付け部と、 第１の駆動機構と、 リニア動作用に上記第１の駆動機構により上記負荷支持体がスライド式に取り
    付けられる調整可能な第１の垂直支持体と、 所定の走行の限界値内で、平衡化された重量の状態における負荷支持体を支持
    するように、上記負荷支持体に連結される連結機構と、 上記連結機構を介して負荷支持体の動作を制御するためのドッキング作動装置
    とを具備している装置。
47. 【請求項４７】 負荷を位置決めするための装置において、 負荷支持体と、 負荷を受けるための、上記負荷支持体上の作動ヘッド取付け部と、 第１の駆動機構と、 リニア動作用に上記第１の駆動機構により上記負荷支持体がスライド式に取り
    付けられる調整可能な第１の垂直支持体と、 負荷軸受部と、平衡力が加えられる入力部とを有する上記負荷支持体上の連結
    機構であり、ここで、上記第１の垂直アーム支持体に対する負荷軸受部の動作の
    量が、所定のリニア限界値内のドッキングを可能とするに十分な量に制限され、
    その結果、上記第１の垂直アーム支持体のリニア動作により確立されるドッキン
    グの高さが全体的なドッキング位置を確立し、また、上記連結機構が、バーニヤ
    調整として上記所定のリニア限界値内の制限された動作を可能とする、連結機構
    とを具備している装置。
48. 【請求項４８】 負荷を支持するための装置において、 上記負荷の第１の位置調整を実行するための駆動機構と、 平衡化された重量の状態における負荷の第２の位置調整を実行するための連結
    機構と、 上記負荷の第２の位置調整が所定の限界値内で行われているかどうかを検出す
    るための検出器と、 上記検出器に応じ、所定の限界値外の第２の位置調整の検出し応じて上記駆動
    機構を制御する回路構成とを具備している装置。
49. 【請求項４９】 可動支持体の負荷状態を検出するための装置において、 上記支持体の第１の位置動作を制御するための作動装置と、 上記第１の位置動作に応じる第２の位置動作が所定の範囲内にあるかどうかを
    検出するための検出器と、 上記所定の範囲に達するように、上記支持体についての経過時間を検出するた
    めのタイマーとを具備している装置。
50. 【請求項５０】 上記経過時間が所定の限界値を越えた場合に、上記タイマ
    ーが、上記作動装置により制御される支持体の動作が終了されるように、作動装
    置に信号を与える、請求項４９記載の装置。
51. 【請求項５１】 可動負荷支持体の異常な負荷状態を検出するための装置に
    おいて、 所定の方向における負荷の動作をもたらすための、第１の範囲の力のレベルで
    力を加えることのできる第１の位置決め機構と、 上記第１の範囲の力のレベルよりも小さい第２の範囲の力のレベルで加えられ
    る力に応じて、上記所定の方向における負荷の動作を可能とする第２の動作機構
    と、 上記第２の動作機構の動作が、所定の基準を越えるかどうかを検出するための
    検出器とを具備している装置。
52. 【請求項５２】 負荷を移動させ、異常な負荷の状態に応答するための装置
    において、 上記負荷の動作をもたらすための作動装置と、 所定の方向における上記負荷の動作をもたらすための第１の位置決め機構と、 上記第１の位置決め機構によりもたらされる最大力よりも小さい力で上記所定
    の方向における負荷の動作を可能とする第２の動作機構と、 上記第２の動作機構が所定の基準を越えるかどうかを検出し、その所定の基準
    を越える第２の動作機構に対する対応をなすべく、上記作動装置へ信号を送る検
    出器とを具備している装置。
53. 【請求項５３】 負荷を支持するための装置において、 上記負荷の粗位置調整を実行するための駆動機構と、 バーニヤ動作のために、平衡化された状態に上記負荷を支持する負荷平衡化機
    構と、 上記負荷平衡化機構の状態が所定の基準を越えるかどうかを検出し、その所定
    の基準を越える検出状態に応じて、上記駆動装置へ信号を送る検出器とを具備し
    ている装置。
54. 【請求項５４】 上記負荷の動作をもたらすための作動装置と、 上記検出器に応じ、上記第２の動作機構により可能とされる動作が上記所定の
    基準を越える場合に上記作動装置を遮る回路構成とを更に具備している、請求項
    ５３記載の装置。
55. 【請求項５５】 上記支持体の第１の動作を制御するための作動装置が、非
    コンプライアント駆動機構である、請求項４０記載の装置。
56. 【請求項５６】 非コンプライアント駆動機構が、上記第１の垂直支持体に
    対する上記連結機構のリニア動作をもたらす、請求項４４，４６又は４７に記載
    の装置。
57. 【請求項５７】 上記第１の位置調整を実行するための駆動機構が、非コン
    プライアント駆動機構である、請求項４８記載の装置。
58. 【請求項５８】 上記第１の位置決め機構が、非コンプライアント駆動機構
    である、請求項５１又は５２に記載の装置。
59. 【請求項５９】 上記非コンプライアント駆動機構が上記粗位置調整をもた
    らす、請求項５３記載の装置。
60. 【請求項６０】 高ピッチで低摩擦で後方駆動可能なボールねじが上記バー
    ニヤ動作をもたらす、請求項４０又は５３に記載の装置。
61. 【請求項６１】 上記連結機構が、高ピッチで低摩擦で後方駆動可能なボー
    ルねじを有する、請求項４４，４６，４７又は４８に記載の装置。
62. 【請求項６２】 上記第２の動作機構が、高ピッチで低摩擦で後方駆動可能
    なボールねじを有する、請求項５１又は５２に記載の装置。
63. 【請求項６３】 上記負荷平衡化機構が、高ピッチで低摩擦で後方駆動可能
    なボールねじを有する、請求項５３記載の装置。
64. 【請求項６４】 平衡力がカウンタウェイトによりもたらされる、請求項４
    ０，４４，４６，４８，４９，５１，５２又は５３に記載の装置。
65. 【請求項６５】 上記平衡力がカウンタウェイトによりもたらされる、請求
    項４７記載の装置。
66. 【請求項６６】 一定高さのコラムに取り付けられた少なくとも１つのシャ
    フト又はレールに沿ってスライドする構造の負荷軸受部を具備している、請求項
    ４０，４６，４８，４９，５１，５２又は５３に記載の装置。
67. 【請求項６７】 上記負荷軸受部が、一定高さのコラムに取り付けられた少
    なくとも１つのシャフト又はレールに沿ってスライドする構造である、請求項４
    ７記載の装置。
68. 【請求項６８】 駆動機構が上記支持体の第１の動作をもたらし、 上記駆動機構が、少なくとも１つのリニア作動装置を有し、 上記リニア作動装置が、垂直アーム支持体、及び、上記連結機構及び負荷を有
    するシステム負荷の垂直動作を駆動させる、請求項４０記載の装置。
69. 【請求項６９】 少なくとも１つの作動装置が、上記第１の位置調整を実行
    し、 上記リニア作動装置が、垂直アーム支持体、及び、上記連結機構及び負荷を有
    するシステム負荷の垂直動作を駆動させる、請求項４８又は５１に記載の装置。
70. 【請求項７０】 粗い垂直調整を実現するための上記駆動調整が少なくとも
    １つのリニア作動装置を有し、 上記リニア作動装置が、垂直アーム支持体、及び、上記連結機構及び負荷を有
    するシステム負荷の垂直動作を駆動させる、請求項５３記載の装置。
71. 【請求項７１】 上記連結機構と組み合わせられた場合に、６軸における動
    作自由度をもたらす負荷調整装置を更に具備している、請求項４０，４６，４７
    ，４８，４９，５１，５２又は５３に記載の装置。
72. 【請求項７２】 上記負荷が電気的なデバイスをテストするためのテストユ
    ニットを有している、請求項４４，４６，４７，４８，５１，５２又は５３に記
    載の装置。
73. 【請求項７３】 上記被検ユニットが半導体集積回路デバイスであり、また
    、上記テストが、接触の一式を、ウエハ，ダイ又はパッケージされたデバイス上
    の接触点と位置合わせすることにより実行される、請求項７２記載の装置。
74. 【請求項７４】 上記負荷支持体が、接触点との上記接触の一式を支持し、
    また、共に位置合わせされた部分が、実質的に平面の被検ユニットであり、それ
    により、実質的に平面の被検ユニット上に接触点との接触の一式が支持される、
    請求項７３記載の装置。
75. 【請求項７５】 負荷を位置決めするための方法において、 上記負荷の第１の位置調整を実行し、 その軸受部で上記負荷を支持し、その入力部に平衡力をもたらすことにより、
    上記負荷の第２の位置調整を実行するための連結機構であり、１より大きい機械
    的倍率を有し、それにより、上記負荷に加えられる結果的により大きな力をもた
    らすように、機械的倍率の結果として、上記入力部に加えられる平衡力が大きく
    なる連結機構を用いることを有している方法。
76. 【請求項７６】 負荷を位置決めするための方法において、 上記負荷を負荷支持体に連結し、 上記負荷の非コンプライアント位置調整を実行し、 上記負荷の非コンプライアント位置調整とともに累積的に上記負荷のコンプラ
    イアントの位置調整を実行するための連結機構を用い、 上記連結機構の入力部にて平衡力を受け、 負荷軸受部に加えられる結果的により大きな力をもたらすために、機械的倍率
    の結果として、上記入力部に加えられる平衡力が大きくなるように、平衡力を加
    えるべく、１より大きい機械的倍率を用い、実質的に重量のない状態で上記負荷
    をコンプライアント式に支持するために、上記連結機構を介して平衡力を加える
    ことを有している方法。
77. 【請求項７７】 被検ユニットをテストするための方法において、 第１の垂直支持体の垂直の粗調整を実現するための機械的な駆動調整を用い、 垂直の粗調整とは別のバーニヤ動作を可能とする、１より大きい機械的倍率を
    有する連結機構を用いて、上記第１の垂直支持体に負荷支持体を連結し、 上記負荷支持体が上記バーニヤ動作を含むテストヘッドの位置調整を可能とす
    るように、上記負荷支持体でテストヘッドを支持することを有している方法。
78. 【請求項７８】 負荷を移動させつつ、異常な負荷に対する対応物を移動さ
    せるための方法において、 第１の位置決め機構で所定の方向における負荷の動作を実行し、 上記第１の位置決め機構によりもたらされる最大力よりも小さい力で、第２の
    動作機構を用いた上記所定の方向における負荷の動作を可能とし、 上記第２の動作機構の動作が所定の基準を越えるかどうかを検出し、所定の基
    準を越える第２の動作機構に応じ、上記第１の位置決め機構を用いて実行される
    動作を制御することを有している方法。
79. 【請求項７９】 走行の限界値の第１の組内の上記負荷の第１の位置調整を
    直線式に実行することを有し、 上記負荷の第２の位置調整が、上記走行の限界値の第１の組よりも小さい走行
    の所定の限定値内でのリニア動作を可能とすることにより、上記第１の位置調整
    と同一直線上で確立される、請求項７５又は７８記載の方法。
80. 【請求項８０】 走行の限界値の第１の組内の上記負荷の第１の位置調整を
    直線式に実行することを有し、 上記負荷のバーニヤの調整が、上記走行の限界値の第１の組よりも小さい走行
    の所定の限定値内でのリニア動作を可能とすることにより、上記第１の位置調整
    と同一直線上で確立される、請求項７７記載の方法。
81. 【請求項８１】 平衡力をもたらすべく上記入力部に連結されるカウンタウ
    ェイトを用い、上記カウンタウェイトでバーニヤ動作を補助することを有してい
    る、請求項７５，７６又は７７記載の方法。
82. 【請求項８２】 上記第２の位置調整用に平衡力をもたらすべくカウンタウ
    ェイトを用い、 上記カウンタウェイトでバーニヤ動作を補助することを有している、請求項７
    ８記載の方法。
83. 【請求項８３】 作動装置で上記支持体の動作を制御し、 上記支持体の動作が、所定の時間において、予期される位置の範囲内にあるか
    どうかを検出し、 予期される範囲外で検出された動作に応じ、上記支持体の動作を遮るように上
    記作動装置を制御することを有している、請求項１００記載の方法。
84. 【請求項８４】 走行の所定の限界値内の、平衡化された重量の状態に上記
    負荷を支持することを有している、請求項７５記載の方法。
85. 【請求項８５】 走行の所定の限界値内の、平衡化された重量の状態に上記
    負荷支持体を支持することを有している、請求項７７又は７８記載の方法。
86. 【請求項８６】 上記第２の動作機構を制御するようにドッキング作動装置
    を用いることを有している、請求項１００記載の方法。
87. 【請求項８７】 上記検出に際して、負荷の位置決めについての経過時間を
    検出する、請求項７８記載の方法。
88. 【請求項８８】 上記検出に際して、上記第２の動作機構により上記負荷の
    動作についての経過時間を検出し、 上記第１の位置決め機構における動作を遮ることにより、経過時間の所定量内
    で移動し損なった負荷に対応することを有している、請求項７８記載の方法。
89. 【請求項８９】 テストヘッドをテストステーション装置とドッキングさせ
    る方法において、 第１の垂直支持体にスライド式に取り付けられる負荷支持体に対して、上記テ
    ストヘッドを取り付け、 上記テストヘッドを平衡化し、 ドッキング位置へ上記第１の垂直支持体を駆動させ、 上記テストヘッド及びテストヘッドステーション装置を共に牽引するためにド
    ッキング作動装置を用いることを有している方法。