JP2006322944A - 自動テスト装置のテストヘッド用マニピュレータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ケーブル104の一端部に接続されたテストヘッド用108のマニピュレータ102である。マニピュレータ102は、テストヘッド108を支持しかつ一つの方向へのテストヘッドの細かい運動を可能にする手段であって、一対のアームと、複数の往復台であって、各々がアームの一つに摺動可能に取り付けられ、テストヘッドが複数の往復台の各々に結合される往復台とを備え記テストヘッドを支持する手段と、テストヘッド108を支持する手段に結合されていて、一つの方向へのテストヘッドの大まかな運動を可能にする手段と、大まかな運動を可能にする手段の一部に連結され、ケーブルの一部を、大まかな運動中にテストヘッドがケーブル力に影響されないように、大まかな運動を可能にする手段に固定するケーブル鎧金物110とを備える。
【選択図】図1
Description
上記のデザイン技術を使用するにも拘わらず、現在のマニピュレータでは、テストヘッドと、検査装置とのドッキングを常に容易に行えるというわけではない。しばしば、2人でテストヘッドを所定の位置へ装着することが必要となることがある。テストヘッドのドッキングがなされているように見える時でさえ、時々数々の調節をして、集積回路チップ上のテストポイントの全てとの電気接触を達成することが必要になる場合がある。
本発明の別の目的は、1人でテストヘッドのドッキングを可能にするマニピュレータを提供することである。
本発明の更に別の目的は、追従的な態様(compliant mode)で操作して、テストヘッドを正確に位置決めできるマニピュレータを提供することである。
別の実施例では、クレードル内のテストヘッドの動きが減衰されて、ドッキングを解除した時にテストヘッドが突然動くのを無くすようにされる。
別の実施例では、マニピュレータは、電子制御ユニットに結合されたヒートセンサを備えた静電放電装置を含んでいる。人が静電放電装置を身に着けているとヒートセンサが表示しなければ、電子制御ユニットは、テストヘッドの動きを禁止する。
各テストヘッド108は、ケーブル104を介してテスタ100に接続される。ケーブル104には数多くのワイヤまたは細いケーブルが収容されている。ケーブルは、非常に堅く且つ重い。
テストヘッド108は、非常に重く、重量が数千ポンドにもなる。マニピュレータ102は、テストヘッド108を容易且つ正確に所定の位置へ移動可能とする間に斯かる重量を支持しなければならない。更に、マニピュレータ102は、テストヘッド108が床に落下するのを確実に防止する特徴を含んでいなければならない。
モータを制御し且つブレーキを解放する電子部品は、公知であるので明確には図示しない。同様に、モータを制御して物体を移動するコントロールアルゴリズムは公知である。斯かる多くのアルゴリズムはセンサを頼んでフィードバックを行う。本発明のマニピュレータとともに使用されるような任意の斯かるセンサは、明確に図示されていない。同様に、制御用電子部品をモータ及びブレーキに接続する配線は、当業界では公知のものであるから、明確に図示しない。
図2には2組の矢印が図示されており、それぞれマニピュレータ102がテストヘッド108を移動する方向を図示している。矢印U−Dは垂直方向の運動を画定している。矢印L−Rは振り運動を画定している。矢印RL−RRは回転運動を画定している。垂直運動、水平運動、振り運動及び回転運動は進行運動である。
矢印I−Oは内外(in−out)運動を画定する。矢印NU−NDは「頷き(nod)」運動を画定する。矢印ΘL−ΘRはΘ方向を画定する。内外、頷き及びΘにより微運動を画定する。
内外運動は、クレードル組立体600中でテストヘッド108の両側を平行移動することで達成される。頷き運動は、テストヘッド108をクレードル組立体600への取付点を中心に回動することで達成される。Θ方向への運動は、クレードル組立体600に対してテストヘッド108の2つの側を差動平行移動させることで達成される。
脚304は、べースプレート302の下側に取付られる。該脚304は、ねじの切られた穴を通して取付られて、伸長または引込が可能にされている。脚304は、伸長されるとマニピュレータ102を静止位置に支持する。
また、キャスタ306も、べースプレート302及び安定バー308の下側に取り付けられる。脚304が引込まれると、キャスタ306が床と接触して、マニピュレータ102が容易に転動可能となる。
チューブ310は、べースプレート302の後部に位置決めされる。所望であれば、棒(図示なし)を該チューブ310内及びテスタ100(図示)の下へ挿入して、マニピュレータ102の釣り合い重りの機能をさせるようにしても良い。
釣り合い重り312もまたべースプレート302の上に配置される。該釣り合い重り312は、鋼板を積み重ねた様な任意の重量物体であって良い。
平行な直線レール316がプレート314に取り付けられる。該直線レール316は、支柱組立体400(図4)の直線軸受402を受けるようにされている。直線レール316及び直線軸受402を組み合わせることで水平運動が可能となる。
モータ組立体322は、振り運動のブレーキとして使用される。モータ組立体322は、また、駆動されると伸び或いは引っ込むボールねじを含む。該ボールねじは、軸受318の周りを輪状に取り囲むベルト(図示なし)に接続する。モータ組立体322が駆動されると、ベルトが締まったりまたは緩んで、それによって、振り運動に対する制動が加えられたり解放されたりする。
モータ組立体322の使用もまた任意である。回転軸受318の外側表面に歯を形成することで制動を達成するようにしても良い。次いで、ばねを装着したソレノイドを使用して、「短いラック」を押圧して歯に係合させたり、または、該短いラックを引っ込ませるようにする。短いラックは、回動しない歯が形成された部分である。歯が形成された軸受に押圧されて当接すると、軸受の回動が防止される。しかしながら、十分な力、例えば、13.608kg(30ポンド)を超える力が加えられると、短いラックと回転軸受との間で滑りが生じる。このように、振り方向において追従性が提供される。
支柱組立体400は、複数の、本書では4つの平行な支柱部分を含んでいる。支柱部分414Dは、該支柱部分の2つの側に取り付けられた安定翼416を有する。支柱部分414Dは、安定翼416と同様に支柱べースプレート404に取り付けられる。支柱部分414Dは、支柱べースプレート404に垂直に取り付けられる。
直線レール418は、支柱部分414Dの正面に取り付けられる。直線軸受420は、支柱部分414Cの裏面に取り付けられて、直線レール418と係合する。これにより、支柱部分414Cが支柱部分414Dに対して垂直に摺動するのが可能となる。
支柱部分414は、平坦でない形状にされる。この形状により支柱組立体400の安定性が一段と増すのである。また、斯かる形状により前記の支柱部分が一体にはまり込んで組立体のサイズの縮小が可能となる。しかしながら、任意の形状を用いることが可能である。
アクメねじ410の下端は、伝動装置408に接続され、該伝動装置は、支柱べースプレート404に取り付けられる。伝動装置は、モータ406により駆動される。モータ406が起動されると、伝動装置がアクメねじ410を回動する。
アクメねじ410は、入れ子式に収縮伸長する部分により構成される。アクメねじ410は、回動して伸長または収縮を行う。このように、支柱組立体400は、モータにより伸長または収縮を行う。
アクメねじ410は、十分な摩擦のあるねじを有しており、取付プレート412に付与された重力で収縮することはない。アクメねじは、モータ406に駆動されて初めて収縮する。垂直運動は、「復元駆動不可能(nonbackdrivable)」である。復元駆動不可能とは、たとえ駆動力が取り除かれても、一切の運動が起きないことである。
アクメねじ410の代わりにボールねじが使用される。ボールねじ460は、また、入れ子式に収縮伸長するねじであるが、アクメねじより摩擦が低く、従って、小型のモータで駆動することが可能である。
ボールねじ460の下端は、内部シリンダ468及び外部シリンダ470から構成される空気ピストン組立体480上に取り付けられる。内部シリンダ468は、外側に向けられた突起を有し、外部シリンダ470は、内側に向けられた突起を有している。これらの突起は、それぞれの端でほぼ気密シールを成してキャビティ472を形成する。しかしながら、斯かるシールは、依然として内部シリンダ468及び外部シリンダ470の相対運動を可能にしている。
外部シリンダ470は、支柱べースプレート404に取り付けられる。十分な力が垂直軸線に沿って加えられると、内部シリンダ468が外部シリンダ470に対して移動する。このように、空気ピストン組立体480により垂直軸線に沿ってマニピュレータ102に追従性がある程度与えられる。
外側リング504は、取付プレート412に取り付けられる。内側リング506は、チューブ510に取り付けられる。必要な場合には、軸または延長部材を使用して、内側リング506及びチューブ510間の距離を測る。回転軸受組立体502がチューブ510の回動を可能にして、回転運動が画定される。
歯車508は、外側リング504に固定される。歯車512は歯車508に係合する。歯車512は軸514を介してモータ516に接続される。モータ516は、内側チューブ510に取り付けられる。軸514は、軸受ブロック518に支持され、該軸受ブロック518は、チューブ510に取り付けられる。
モータ516は、ばね520に取り付けられて、チューブ510に堅牢に取り付けられていない。ばね520は、穴522を貫通するピン(図示なし)により所定位置に保持される。この取付により、十分な力が加えられれば、モータ516が軸514を中心に回動可能となる。モータ516は、約20°回動できるのが好適である。歯車508及び512の歯車比に基づくと、この回動によりチューブ510が約2°回動することになる。この若干量の回動により回動方向に追従性が生まれる。
背部602がチューブ510(図5)に取付られる。サイドアーム604は、背部602から伸長する。各サイドアーム604は、U字状の形状にされて、一切の微運動を可能にする機能を収容する。斯かる機能は、各サイドアーム604において同一である。
各サイドアーム604は、該サイドアーム604の全長に沿った一対のレール612を含む。該レール612には往復台610が載置される。
ボルト614のねじの切られていない端は、トリントン(Torrington)社から出されているパーツ番号6sf10等の球形平面軸受により形成される回転継手(符号なし)を介して往復台610へ接続される。各サイドアーム604内の往復台610が一緒に移動すると、内外運動が画定される。
回転継手は、また、ボルト614が往復台610の表面に垂直な平面において、往復台610に対して枢動するのを可能にする。この運動は、また、対向するサイドアーム604が同時に異なる方向に移動するのを可能にする。この異なる方向への移動によりΘ運動が画定される。
好適な実施例では、ボルト614が往復台610の表面に対して垂直に運動するのは、直接には可能にされていない。寧ろ、サイドアーム604が若干可撓性を有するようにされている。Θ運動中は、サイドアーム604が一体に曲がって、往復台610間の距離を一定に維持する。サイドアーム604は、鋼またはその他の比較的堅い材料から形成されるのが好適であるにせよ、該サイドアームの長さが長いことから、少量の可撓性が付与されてΘ運動が可能となる。高さが15.24cm(6インチ)、深さが5.08cm(2インチ)及び厚さが0.762cm(0.3インチ)の鋼溝片が適切である。同様のサイズのアルミ片を使用して軽量化を図ることが可能である。
モータ618は、クラッチ機構を含み、該クラッチ機構が解放されると、往復台610の移動が可能になる。モータ618のクラッチ機構は、モータ618を駆動せずに解放可能となるのが好適である。これにより、テストヘッド108(図1)が追従的な態様で移動して、内外運動及びΘ運動が可能になる。
図1に示す如く、ケーブル104は、可能な頷き運動を一定の量制限する。好適な実施例では、頷き運動は、ストッパ(図示なし)等を介して拘束されて約±2°以下までとなる。テストヘッド108は、頷き方向にばね付勢されて、中立位置へ復帰するようにすることが可能である。
モータ618のクラッチが解放された時の突然の動きによりテストヘッド108が損傷するのを避けるために、各サイドアーム604は、空気ダンパ620を含む。モータ618のクラッチが解放されると、テストヘッド108(図1)は移動するが、その運動は非常にゆっくりとしたものであるから、テストヘッド108が損傷を受ける危険性は低減される。
任意の公知の組立技術を使用することが可能である。鋼片は、溶接またはボルトまたはねじにより接合することが可能である。少なくとも幾つかの部品はねじで接合されて、マニピュレータ102の容易な搬送を可能にするのが好適である。旋回アーム組立体500は、ねじで支柱組立体400に取り付けられて、マニピュレータ102が幾つかの部分に分解されて搬送を容易にするのが好適である。
例えば、進行運動制御を最初に行ってテストヘッド108を位置決めする。次いで、微運動制御を行ってテストヘッド108を検査装置に十分に近づけて、検査装置/テストヘッドインタフェースにある正確な位置決め機構が係合される。正確な位置決め機構が一旦係合すると、マニピュレータ102を追従的な態様に入れることが必要となる。
一旦ドッキングされると、モータ320、322及び516のクラッチは、次いで、係合してテストヘッド108を必要な位置に保持する。
更に、マニピュレータは、様々な方向に追従性を与えるような構造とされると説明した。追従性は、テストヘッドを検査装置に対して位置決めするインタフェースを収容する検査装置またはその他の装置とドッキングする際に有益となる。斯かる外部位置決め装置を使用しない場合には、マニピュレータを追従性なしで作るのが好適であるかも知れない。
例えば、全ての運動をモータにより行う必要はない。モータは、テストヘッド108をより簡単に移動するのに使用される。振り運動は、重力またはケーブル力の影響を相殺する必要はなく、従って、モータで駆動される必要はない。同様に、微運動は、ケーブル力の影響を受けないから、モータ618を排除することが可能である。
しかしながら、たとえモータを取り除いても、あるクラッチ機構を使用して不要な運動を防止するのは好適である。
たとえモータを使用しても、テストヘッド108及びマニピュレータ102にハンドルを使用するのが好ましい。斯かるハンドルは、ジョイスティックに替えて制御入力を付与するのに使用される力センサを含むことが可能である。
更に、テストヘッド108に位置センサを設けるのが好ましい。斯かる位置センサは、制御入力を、操作者の座標スペースに対してテストヘッドの運動を生じさせるモータ指令に翻訳するのに使用することが可能である。
位置センサが使用される場合には、空気ダンパ620を取り除くことが可能である。テストヘッドのドッキングを解除する時には、テストヘッドの位置が最初に感知される。ドッキングの解除前にモータ618が起動されて、テストヘッド108の如何なる運動も無効にされる。
更に、自動テスト装置用のテストヘッドを例に取って好適な実施例を説明したが、本発明のマニピュレータは、任意のタイプのテストヘッド、または、正確に位置決めしなければならないその他の重量物体をも位置決めするのに使用することが可能である。本発明は、たとえケーブルに接続されてあっても正確な位置決めを必要とする重量装置とともに使用すれば特に有益である。
従って、本発明は、添付の請求の範囲の趣旨及び範囲によってのみ制限されるべきものである。
104 ケーブル 108 テストヘッド
110 ケーブル鎧金物 300 ベース組立体
400 支柱組立体 500 旋回アーム組立体
600 クレードル組立体
Claims (9)
- ケーブル(104)の一端部に接続されたテストヘッド用のマニピュレータ(102)において、前記マニピュレータは、
a)前記テストヘッドを支持しかつ少なくとも一つの方向への前記テストヘッドの細かい運動を可能にする手段(600)であって、
一対のアーム(604)と、
複数の往復台(610)であって、各々が前記アームの一つに摺動可能に取り付けられ、前記テストヘッドが前記複数の往復台の各々に結合される、前記往復台(610)と、
を備えた前記テストヘッドを支持する手段(600)と、
b)前記テストヘッドを支持する手段(600)に結合されていて、一つの方向への前記テストヘッドの大まかな運動を可能にする少なくとも一つの手段(500)と、
を備え、
c)前記大まかな運動を可能にする手段(500)の一部に連結されたケーブル鎧金物(110)であって、ケーブルの一部を、大まかな運動中にテストヘッドがケーブル力に影響されないように、前記大まかな運動を可能にする手段に固定するケーブル鎧金物と、を備え、
前記テストヘッドが前記往復台の少なくとも一つに、回転継手により連結されていることを特徴とするマニピュレータ。 - 前記回転継手は、前記テストヘッドが前記往復台に接続される点により画定される共通の対称軸を中心に回動して、前記テストヘッドが前記アームにより画定される平面内で回動するのを可能にする請求項1に記載のマニピュレータ。
- 更に、前記往復台を前記アームに関して同一方向または反対方向に摺動自在に移動する手段(612)を備えている請求項1又は2に記載のマニピュレータ。
- 前記大まかな運動を可能にする手段が入れ子式に収縮伸長する支柱組立体(400)と旋回アーム組立体(500)とを備え、
前記入れ子式に収縮伸長する支柱組立体が前記旋回アーム組立体に回動自在に取り付けられ、
前記テストヘッドを支持する手段が前記旋回アーム組立体に接続されている請求項1ないし3の何れかに記載のマニピュレータ。 - 前記旋回アーム組立体が、前記入れ子式に収縮伸長する支柱組立体に垂直な軸線を中心に回動する請求項4に記載のマニピュレータ。
- 前記ケーブル鐙金物が、前記旋回アーム組立体の少なくとも1つの位置において前記入れ子式に収縮伸長する支柱組立体の上方へ伸長する請求項5に記載のマニピュレータ。
- 前記大まかな運動を可能にする手段が、更に、べース組立体(300)を備え、
前記入れ子式に収縮伸長する支柱組立体が回転軸受(318)を介して前記べース組立体に連結されている請求項5又は6に記載のマニピュレータ。 - 前記大まかな運動を可能にする手段が、更に、前記回転軸受を介して前記べース組立体に連結されたプレート(314)と、該プレートを前記入れ子式に収縮伸長する支柱組立体に連結する複数の直線軸受(402)とを備えている請求項7に記載のマニピュレータ。
- テストヘッド(108)用のマニピュレータ(102)において、
a)支柱べースプレート(404)と、
b)該支柱べースプレートに取り付けられた入れ子式に収縮伸長する支柱組立体(412、414、414A乃至414D、416、420、422、424)と、
c)該入れ子式に収縮伸長する支柱組立体から伸長し、前記支柱べースプレートに対して移動自在となる前記テストヘッドを支持する手段(500、600)と、
d)前記支柱べースプレートと前記入れ子式に収縮伸長する支柱組立体の間に配置されていて、前記テストヘッドの垂直運動に対する追従的な運動を可能にする手段(480)と、
前記支柱べースプレートに対して垂直方向に前記テストヘッドを駆動する手段(410、460)を備え、
前記追従的な運動を可能にする手段が、前記テストヘッドを垂直方向に駆動する手段と前記支柱べースプレートとの間に追従性のあるマウント(480)を備えているテストヘッド(108)用マニピュレータ(102)。
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