JP4791350B2

JP4791350B2 - テストヘッドの位置決め用リストジョイント

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Publication number: JP4791350B2
Application number: JP2006503025A
Authority: JP
Inventors: ヘンリー・エム・アクーカ; クリストファー・エル・ウエスト; チャールズ・ナッペン
Original assignee: Intest Corp
Current assignee: Intest Corp
Priority date: 2003-01-28
Filing date: 2004-01-26
Publication date: 2011-10-12
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Description

本発明は、テストヘッド位置決めシステムに関し、さらに詳しくは、テストヘッドを軸の回りに回転させるテストヘッド位置決めシステムに関する。特に、テストヘッドの回転軸から離れた可撓性ジョイントの動作を介してテストヘッドを回転させる位置決めシステムを開示するものである。

集積回路（ＩＣ）や他の電子装置の製造において、自動テスト装置（ＡＴＥ）によるテストが全プロセスの一つあるいはそれ以上の段階で行われている。テストされる装置（ＤＵＴ）を所定の位置に配置するために特殊な処理装置が使用される。特殊な処理装置により、ＤＵＴは適当な温度に設定されたり、テストに適切な温度に維持されたりする場合もある。特殊な処理装置は様々なタイプのものがあり、ウェハ上に実装されていないデバイスをテストするための「調査機」や実装品をテストするための「デバイス処理機」を備えている。ここでいう「周辺装置」は、そのような装置のあらゆるタイプのものを称して使用している。電子テストそれ自体は、大きくて高価なＡＴＥシステムにより行われる。ＤＵＴは有効なテストのために正確で高速の信号を必要とするので、ＤＵＴをテストするために使用されるＡＴＥ内の「テスト電子部品」は、ＤＵＴにできるだけ接近して配置する必要があるテストヘッド内に通常配置されている。テストヘッドは極めて重たく、そのサイズと重量は数百ポンドから３千〜４千ポンドまで増大している。

テストヘッドを使用して集積回路をテストするために、テストヘッドは周辺装置に通常「連結」される。連結時、信号劣化を最小にするためにテストヘッドは周辺装置のテスト部にできるだけ接近させて配置する必要がある。テストヘッド位置決めシステムを使用して周辺装置に対しテストヘッドを位置決めしてもよく、テストヘッド位置決めシステムはテストヘッドと様々な周辺装置との柔軟な連結と分離を容易にするように設計される。テストヘッド位置決めシステムはまた、テストヘッド位置決め装置あるいはテストヘッド操作機と称される。

テストヘッドは通常受け台に取り付けられ、テストヘッドが旋回することで周辺装置との位置合わせが行われる。したがって、適切に配置するために、テストヘッドを受け台内で柔軟に旋回できることが望ましい。受け台内のテストヘッドの平面図が図２４Ａに図示されており、テストヘッド１１０は受け台２００内に配置されている。すなわち、受け台２００はテストヘッド１１０の周囲に配置されている。図２４Ｂ乃至図２４Ｄは側面図である。図２４Ｂにおいて、テストヘッド１１０は受け台２００に対し水平に配置されている。図２４Ｃ及び図２４Ｄに示されるように、テストヘッド１１０は水平位置から反時計方向あるいは時計方向に回転してもよい。このように、テストヘッド１１０の連結面は、図示されていない周辺装置の対応する連結面と平行に配置される。

しかしながら、特にテストヘッドがより複雑になるにつれて、テストヘッド１１０の幅は実質的に大きくなる場合がある。したがって、周辺装置により課される物理的制約により、テストヘッド１１０は受け台をテストヘッドの側部に配置する余裕がないほど大きい。テストヘッド内部に設けられた旋回機構とともにテストヘッドを支持するテストヘッド取付方法は公知である（例えば、特許文献１あるいは２参照。）。

国際公開ＷＯ０１／０４６４４国際公開ＷＯ０２／０２５２９２

しかしながら、これらの方法はテストヘッドの内部にテスト電子部品に必要な相当なスペースを占有するという好ましくない特徴を持つ。

本発明は、荷重を支持する装置であって、荷重に連結され荷重とともに移動可能な旋回装置と、該旋回装置に対し静止したベースとを備えている。旋回装置とベース間には少なくとも二つの支持領域が設けられており、それぞれ反対の力成分が二つの支持領域に存在し、二つの支持領域は湾曲経路に沿って移動して荷重を傾斜させる。

本発明の典型的で概念的な実施の形態が図１Ａに示される部分図に２次元で図示されている。図１Ａは、トラニオン３０５を有する旋回装置（リストジョイント）３００により位置決めシステム１１５に連結されたテストヘッド１１０を示している。しかしながら、テストヘッド１１０は他の荷重と置換することもできる。図１Ａにおいて、典型的なテストヘッド１１０に可能な三つ配置が図示されている。テストヘッド１１０は、湾曲経路１２０に配置された円形部材（例えば、軸受輪あるいはカム従動子１２８ａ，１２８ｂ）を持つこともあるトラニオン３０５に連結されている。別の実施形態では、円形部材は別の構造要素（例えば、スライド部材）と置換され、トラニオン３０５を湾曲経路１２０に維持している。

第１の配置では、テストヘッド１１０は水平の形態で図示されている。第２の配置では、テストヘッド１１０の前部は上方に傾斜し（テストヘッド１１０の後部は下方に傾斜している）、テストヘッド１１０は第１の配置に対し反時計方向に回転している。図から分かるように、テストヘッド１１０は受け台の内部で旋回していない。すなわち、受け台はテストヘッドの側部に沿って延在しているわけではなく、テストヘッドが回転する側部旋回点を持っている。むしろ、テストヘッドを第１の配置から第２の配置に傾斜させるために、トラニオン装置３０５が第１の配置から第２の配置に湾曲経路１２０（例えば、円形状）に沿って回転している。また、図１Ａに示されるように、テストヘッド１１０は第３の配置を取ることもでき、この配置では、テストヘッド１１０の前部は下方に傾斜し（テストヘッド１１０の後部は上方に傾斜している）、テストヘッド１１０は第１の配置に対し時計方向に回転している。これはトラニオン装置３０５を第３の配置まで移動することにより達成される。トラニオン装置３０５は図示されたように移動できるので、テストヘッド１１０の側部に沿って、またテストヘッド１１０の回転範囲内に受け台を設ける必要がない。したがって、受け台の使用は任意で、場合によっては何も設けなくてもよい。

位置決めシステム１１５はトラニオン装置３０５とベース１２５を備えている。ベース１２５は当該分野で周知の位置決めシステムの構成要素で構成することができる。代表的なベースシステムは、例えば米国特許第４，５２７，９４２号に開示されているので、ここに図示されているベース１２５はその一部を簡単に図示しただけにすぎない。トラニオン装置３０５は、ベース１２５内に形成された湾曲経路１２０に沿って移動するのに対し、ベース１２５はトラニオン装置３０５に対し静止している。

図１Ａにおいて、車輪あるいはカム従動子１２８ａ，１２８ｂは、装置の動作を効果的に図示するために、比較的接近した状態で互いに離間している。図１Ｂ、図１Ｃ及び図１Ｄにおいては、僅かに修正した概念的な実施形態が図示されており、車輪あるいはカム従動子１２８ａ，１２８ｂは、テストヘッド１１０に作用する力を図示しやすくするために、さらに離れている。

図１Ｂ、図１Ｃ及び図１Ｄにおいては、テストヘッド１１０に作用する様々な力が図示されている。これらの図面と後述する好ましい実施形態では、湾曲経路１２０は円弧である。（別の実施形態は、後述するように、円弧ではない湾曲経路が組み込まれている。）円弧は好ましくは垂直面上にある。テストヘッド１１０とトラニオン装置３０５と車輪１２８ａ，１２８ｂの合計重量は装置の重心ＣＧに作用する力の矢印Ｗで示されている。システムは、その重心ＣＧが湾曲経路１２０を形成する同心円弧１２１ａ，１２１ｂの中心に位置するように構成するのが好ましい。図示されているように、車輪１２８ａは内側の円弧１２１ａに乗っており、トラニオン３０５に作用する反力３Ｂは車輪１２８ａ（あるいは別の円形部材）と円弧１２１ａの間の接触点（あるいは支持領域）を通って半径方向外側に向いている。したがって、この反力はトラニオン３０５とベース１２５の間の支持領域に存在する。同様に、車輪１２８ｂは外側の円弧１２１ｂに乗っており、トラニオン３０５に作用する反力２Ｂは車輪１２８ｂと円弧１２１ｂの間の接触点（あるいは支持領域）を通って半径方向内側に向いている。したがって、この反力はトラニオン３０５とベース１２５の間の支持領域に存在する。二つの反力２Ｂ，３Ｂはテストヘッド１１０を支持し、重心ＣＧを必ず通ることが分かる。経路１２０は円弧なので、すべての位置（テストヘッドは図１Ｂの水平位置から±９０度以下で回転する）について同じことが言える。したがって、荷重１１０の重心ＣＧ回りのモーメントは存在せず、テストヘッドを回転させるのに必要な力はシステム内の摩擦に打ち勝つ力だけである。さらに、テストヘッド１１０はあらゆる位置で静的に平衡な状態にある。

二つ（あるいはそれ以上）の車輪１２８ａ，１２８ｂは一つ（あるいは複数）のスライド部材に置換することができる。

したがって、旋回ジョイントは、ジョイントの可動接触点に対し遠隔位置にある旋回軸の回りに荷重が回転できる特性を備えている。（任意の配置における）荷重のそのような回転は荷重の傾斜として考えることができる。実際に、場所に関係なく旋回軸に平行な面は、ジョイントの可動部間の接触領域と旋回軸との間に挿入することができる。加えて、上述したように、旋回軸が水平で荷重の重心を通過する場合、ジョイントは荷重を支持することができる特性をさらに持っており、システム内の摩擦に打ち勝つのに十分な外力で荷重は旋回軸の回りに回転することができる。この意味において、荷重は、重心を通過する中心線上に位置する回転軸受により支持されているかのように旋回軸に対しバランスしている。実際問題として、反力２Ｂ，３Ｂが重心ＣＧをまさに通過するようにシステムを構成することは難しい。反力２Ｂ，３Ｂは回転中心で交差する。回転中心が重心と正確に一致しなければ、結果として生じる重心回りのモーメントが静摩擦に打ち勝つほど十分でなければ荷重はなおも静止位置にとどまることになる。そうでなければ、荷重は重心ＣＧが回転中心の下に位置する方向に回転する傾向にある。後述するように、実践的な実施の形態には、回転中心からずれる重心を補正する予備の力供給装置が含まれる。上述した特性をもつ旋回ジョイントは、「遠隔軸旋回ジョイント」と称される。簡略化のため、本明細書においては、用語「リストジョイント」あるいは「リストアセンブリ」は、同じあるいは類似の特性を通常持つジョイントを指すために使用されるが、必要に応じてより正確な用語や表現を使用する。

リストジョイントの実践的な実施形態を図２Ａ乃至図９及び図１８を参照して説明する。リストジョイントを組み込んだテストヘッド位置決め装置の斜視図が図３に図示されている。図２Ａ乃至図２Ｃはシステムの側面図であり、リストジョイントの動作により三つの異なる配置にあるテストヘッドを示している。

図２Ａは実質的に水平位置にあるテストヘッド１１０を示している。対照的に、図２Ｂにおいては、テストヘッド１１０は回転軸２５０の回りに図１Ａの第２の配置に回転している。逆に、図２Ｃに示されるように、テストヘッド１１０は、同様に回転軸２５０の回りに図１Ａの第３の配置まで回転している。

図３は位置決めシステム１１５に取り付けられたテストヘッド１１０の斜視図である。テストヘッド１１０は本発明の実施形態にかかるリストアセンブリ３００を介して位置決めシステム１１５に取り付けられている。

リストアセンブリ３００の種々の特徴は、図４乃至図７、図８Ａ乃至図８Ｃ及び図１８に図示されている。

図４はリストアセンブリ３００の様々な構成要素を示す分解図である。図４及び図５に示されるように、ガイド板９ａ，９ｂが設けられている。ガイド板９ａ，９ｂは取付板７ｂ（図５では見えない）の両側に前方に突出するように取り付けられている。取付板７ｂ自身はシリンダ７ａに取り付けられている。シリンダ７ａは、中空の円筒状チャネルを有し、このチャネルを介して適当な円筒状部材（図示せず）により位置決めシステム１１５の残りの部分に取り付けられている。したがって、円筒状部材（図示せず）は、シリンダ７ａが円筒状部材の回りに回転できるようにシリンダ７ａに形成されたチャネルを貫通している。

ガイド板９ａ，９ｂは、例えば取り付けねじ２６を使用して取付板７ｂに取り付けてもよい。次に、図４及び図６に示されるように、軸受板２３が取り付けねじ２９を使用してガイド板９ａ，９ｂの上部に取り付けられている。軸受板２３は軸受２３ａが配置される開口部を有する。軸部材（例えば、ねじ）２１が軸受２３ａを貫通しており、ロールピン５０を使用してノブ２０に取り付けられている。軸受２３ａを貫通するねじ２１の端部には段部が形成されており、小径部は軸受２３ａ内に密着している。ワッシャ３６を軸受板２３の下方のねじ２１の小径部に配置してもよく、段部により所定の位置に保持される。特殊な調整ナット１７が設けられており、調整ナット１７はねじ付き開口部を持つ。したがって、ねじ２１は調整ナット１７のねじ付き開口部を貫通し（螺合し）、さらに軸受２３ａを貫通してノブ２０に取り付けられている。調整ナット１７の両側に、平板ワッシャ４８ａ，ｂとカム従動子３９ａ，ｂが設けられている。（３９ｂと４８ｂは図４では見えず、４８ｂは図６でも見えない。）カム従動子３９ａ，ｂの機能は後述する。

図４及び図７より、調整ナット１７がリストハウジング１１にどのように連結されているかが分かる。特に、水平の溝あるいはチャネル３５１（見えない），３５２がリストハウジング１１の開口部３５０に設けられており、カム従動子３９ａ，ｂはその中に配置されて、その溝の中で前後に移動可能である。チャネルカバー１８ａ，ｂがカム従動子３９ａ，ｂをチャネル３５１，３５２内に保持している。カム従動子３９ａ，ｂが溝に挿入された後、調整ナットキャップ１８ａ，ｂが上部に取り付けられ、取り付けねじ２７を使用して所定の位置に保持される。

図４及び図７に示されるように、トラックローラアセンブリ４０ａ，ｂ，ｃ，ｄが設けられている（４０ｂ，４０ｃは見えない）。トラックローラアセンブリ４０ａ−ｄはリストハウジング１１のそれぞれの切欠８０ａ，ｂ，ｃ，ｄに取り付けられている。トラックローラアセンブリ４０ａ−ｄはそれぞれの切欠８０ａ−ｄにスペーサ１４（図７では見えない）を介して取り付けるようにしてもよい。代表的なトラックローラアセンブリは、Pacific Bearing of Rockford, IL により製造される複合軸受システムである（代表的部品番号：ＨＶＢ−０５３）。あるいは、各トラックローラアセンブリあるいは軸受システムは、一方が他方に対し直交する一対の軸受あるいはカム従動子と置換することもできる。

リストハウジング１１がガイド板９ａ，ｂに連結される方法を図４、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ及び図９を参照して詳述する。各ガイド板９ａ，９ｂは切欠７０ａ，７１ａ，７０ｂ，７１ｂを備えており、各トラックローラアセンブリ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄはそれぞれの切欠７０ａ，７１ａ，７０ｂ，７１ｂ内を摺動する。代表的な実施形態では、切欠７０ａ，７１ａ，７０ｂ，７１ｂは円弧である。したがって、トラックローラアセンブリ４０ａ−ｄは円形経路に沿って移動し、円の中心はテストヘッドの回転中心である。したがって、図９に示されるように、トラックローラアセンブリ４０ａは切欠７０ａ内を摺動することができる。トラックローラアセンブリ４０ａ，ｂ，ｃ，ｄと切欠７０ａ，ｂ，７１ａ，ｂのこの関係は図８Ｂの断面図にも示されている。さらに、軸受板２３はガイド板９ａ，９ｂに取り付けられているのに対し、カム従動子３９ａ，ｂはチャネル３５１，３５２とチャネル３５１，３５２の上に取り付けられたチャネルカバー１８ａ，ｂ内に設けられリストハウジング１１に取り付けられている。

テストヘッドを傾斜させる一つの方法はノブ２０を回転させることである。ノブ２０が回転するにつれて、ねじ２１も回転する。本発明のある代表的な実施の形態では、ノブ２０は軸受板２３に対し上下には移動しない。したがって、ねじ２１が回転するにつれて、調整ナット１７はねじ２１のねじ山に沿って移動する。ノブ２０が回転するにつれて、調整ナット１７はノブ２０に向かってあるいは離れるように移動する。さらに、調整ナット１７がノブ２０に向かってあるいは離れるように移動するにつれて、リストハウジング１１はそのトラックローラアセンブリ４０ａ，ｂ，ｃ，ｄとともにトラックの切欠７０ａ，ｂ，７１ａ，ｂに沿って移動する。このようにして、テストヘッド１１０は傾斜する。したがって、このような機構で荷重は、この機構に設定された動作範囲により許容される範囲内で任意の角度位置まで手動で回転することができる。さらに、ノブ２０を遠隔制御あるいは自動位置決めができる電動駆動装置に置換することもでき、電動駆動装置をノブ２０に追加することもできる。このような駆動系では、バランスを取る必要はなく、回転中心は荷重の重心以外の位置にあってもよく、この構成は特定の用途には好都合である。

本発明の別の実施形態においては、スラストワッシャ３６の頂部とノブ２０の下端の距離は軸受板２３の肉厚より大きい。したがって、軸受板２３はそのスペースに沿って移動可能であり、リストハウジング１１とガイド板９ａ，ｂとの間に僅かな移動量が許容されている。換言すれば、ユーザはその手でリストハウジング１１を僅かに移動させることができる。これは使いやすさの点で有効である。したがって、軸受板２３、ねじ２１、調整ナット１７及び関連するハードウェアを備えた調整機構は、荷重の角度をその目的とする周辺装置との連結ために必要な角度に近い角度に手動でまず調整するために使用することができる。それから、連結機構の作動とともに、テストヘッドを必要に応じて適度に回転させてその最終の正確な連結位置に到達させればよい。

上述した代表的な実施形態は、軸受板２３、ねじ２１、調整ナット１７及び関連するハードウェアを有する調整機構を備えているが、特にテストヘッドがその重心回りに回転する場合、これらの部材はなくてもよい。あるいは、図示された調整機構をテストヘッド１１０の動作を制御する別の調整機構と置換してもよい。

勿論、調整機構がない場合、リストハウジング１１は手の力あるいは別の外力でガイド板９ａ，ｂ内で移動させることができる。このようにして、テストヘッド１１０は手で傾斜させることができる。

また、図４に示されるように、ガイド板９ａ，ｂにそれぞれ取り付けられたピン６７ａ，ｂとピン端部６８ａ，ｂを設けてもよい。調整ねじ２２はブラケット１９と取り付けねじ２８によりリストハウジング１１の両側の各々に取り付けられる。ねじ２２は、ブラケット１９の各側において二つのナット３４にねじ込まれており、ねじ２２の位置を調整することができる。ピン６７ａ，ｂとねじ２２の間にばねを取り付けてもよい。図４では一つのねじ２２のみ図示されている。ねじ２２は小さな開口を持ち、その中にばね（図示せず）の一端が受承されており、ばねの他端はピン６７ａに取り付けられている。ピン６７ｂに取り付けられるリストハウジング１１の反対側のばねは図示されていない。実際には、ねじ２２はねじ固定ブロック１９の上下に位置するナット３４のねじ山と噛み合っている。したがって、ねじ２２を回転することにより、ねじ２２はばね固定ブロック１９内を上下に移動する。このようにして、ねじ２２とピン６７ａとの間に連結されたばねは伸縮し、その力を調整することができる。特にテストヘッドの重心とテストヘッドの回転軸が一致していない場合、ばねを使用すると有効である。荷重が所望の位置にあるとき、その重心回りのモーメントがゼロになるようにばね力を調整してもよく、比較的小さな力で回転できる状態とともに静的平衡状態を提供することができる。図示されているように、ピン６７ａ，ｂを開口部６９ａ，ｂに再配置することができ、ばね固定ブロック１９と関連する部材を同様に取付孔７０ａ，ｂに再配置することができる。これは、重心と回転軸とのずれに応じて下方へのばね力（図示された位置にあるピン６７ａ，ｂにより付与される上方へのばね力に代えて）を付与するのに有効である。

図１８に示されるように、ロールロック板６３がリストハウジング１１の前部に取り付けられており、ロールロック板６３とテストヘッド取付板６１が図４に図示されている。テストヘッド取付板６１はボルト３１を介してテストヘッド１１０に取り付けられている。あるいは、別の間隔保持構造（図示せず）をテストヘッド取付板６１とテストヘッドとの間に配置してもよい。ロック板６３、ロール板６１及び関連する部材はすべてリスト３００により回転される荷重の一部であり、重心を決定するに際し、これらはテストヘッド１１０と連結する必要がある。リスト軸５をテストヘッド取付板６１に取り付けてもよい。リスト軸５はスラスト軸受６とリストハウジング１１の開口部７５を貫通している。リスト軸５はさらにリストハウジング１１の後部を貫通し、シム４１と軸保持部材４に連結されている。このようにして、テストヘッド取付板６１は、リストジョイントの動作により提供される回転軸に実質的に直交する軸の回りに回転することができる。ねじ５ａはテストヘッド取付板６１を貫通し、リスト軸５と螺合してリスト軸５のテストヘッド取付板６１への取り付けを容易にしている。また、図４に示されるように、ロックボルト１がテストヘッド取付板６１の開口部１ａとロールロック板６３のロック溝６５を貫通している。レンチ３を使用して、テストヘッド取付板６１の位置をロールロック板６３に対し固定するために、ハンドル留め具１２でテストヘッド取付板６１をロールロック板６３に向かって引っ張ることができる。

本発明の別の代表的な実施形態が図１０Ａに図示されている。この実施形態は、上述したリストジョイント３００に代えて旋回ジョイント機構（あるいはリストジョイント）３１０により位置決め装置１１５に連結されたテストヘッド１１０を備えている。この位置決め装置１１５もまた、取付リンク１６０が取り付けられたベース１２５を備えている。実際には、取付リンク１６０はベース１２５と一体的な部材であってもよい。ここでもまた、ベース１２５の一部のみが図示されている。リストジョイント３１０は、取付リンク１６０から延びる下部旋回リンク１３０と上部旋回リンク１４０を備えている。下部旋回リンク１３０と上部旋回リンク１４０の各々は軸受１５０を介して取付リンク１６０に回動自在に連結されている。軸受１５０を介して取付リンク１６０に取り付けられていることで、下部旋回リンク１３０と上部旋回リンク１４０は取付リンク１６０に向かってあるいは離れる方向に回転可能である。

下部旋回リンク１３０と上部旋回リンク１４０は別の軸受１５０を介して荷重支持リンク１２０に回動自在に取り付けられている。したがって、下部旋回リンク１３０と上部旋回リンク１４０が上下に回転する結果として、荷重支持リンク１２０は移動可能である。この実施形態において示されるように、テストヘッド１１０は荷重支持リンク１２０にしっかりと連結されている。荷重支持リンク１２０は、図１Ａ乃至図１Ｄを参照して説明した実施形態のトラニオン３００と実質的に同じ働きをする。（実際には、転動動作のような別の動作を提供する機構を荷重支持リンク１２０とテストヘッド１１０との間に配置してもよい。）

図１０Ａの形態は以下に説明するように静的平衡状態にある。荷重（テストヘッド１１０）にかかる力は、矢印Ｗで示される重心ＣＧに加わるその重量と、カップリング軸受１５０を介して旋回リンク１３０，１４０からそれぞれ伝達される荷重支持リンク１２０にかかる矢印２Ａ，３Ａで示される反力である。基準線９０１ａ，９０１ｂの交点は重心ＣＧを示すために使用されている。破線９０３ａは、旋回リンク１４０を取付リンク１６０と荷重支持リンク１２０に連結する二つの回転軸受１５０の中心によって決定される。同様に、破線９０３ｂは、下部旋回リンク１３０を取付リンク１６０と荷重支持リンク１２０に連結する二つの回転軸受１５０の中心によって決定される。旋回リンク１３０，１４０がその端部で軸受１５０にピン結合されている限り、反力２Ａ，３Ａはそれぞれのリンク１３０，１４０に沿った方向に作用する。すなわち、図１０Ａの形態では、反力２Ａ，３Ａはそれぞれ基準線９０３ｂ，９０３ａの方向に荷重支持リンク１２０に加わる。（便宜上及び説明を簡単にするために、重心はテストヘッド１１０の中心にある。実際には、支持構造やケーブルの作用を考慮する必要があるので、重心は別の位置にある。）上部旋回リンク１４０は引っ張られて上方及び左方への力３Ａを発生するのに対し、下部旋回リンク１３０は圧縮されて上方及び右方への力２Ａを発生することが分かる。装置は、基準線９０３ａ，９０３ｂが重心ＣＧで交差するように配置されている。したがって、図１Ａ−Ｄの装置と同様に、テストヘッド１１０が図示されたように配置されている場合、荷重（テストヘッド１１０）にかかるすべての力（この場合、２Ａ，３Ａ，Ｗ）は重心ＣＧを通過する。したがって、重心回りのモーメントはなく、モーメントを発生する外力が加わらなければテストヘッド１１０は回転しない。また、並進的静的平衡のためのすべての力の水平及び垂直成分は一義的に決定されるように、システムは静的に決定されることも理解できるところである。

図１０Ｂに示される形態では、下部旋回リンク１３０と上部旋回リンク１４０は図１０Ａに示される位置に対し反時計方向に回転している。その結果、テストヘッド１１０は図１０Ａに示されるテストヘッド１１０の位置に対し時計方向に回転している。図１０Ｂの基準線９０３ａ，ｂは図１０Ａの位置と同じである。したがって、回転の過程で、テストヘッド１１０は僅かに並進運動をしていることが分かる。図１０Ｄは、基準線９０３ａ，ｂの交点から離れた重心ＣＧの並進運動の結果を示す拡大図である。したがって、テストヘッド１１０の重心ＣＧは基準線９０３ａ，ｂの交点にはもはや存在しないことが分かる。別の表現をすれば、重心は元の位置から僅かに移動している。変位量はリンク１２０，１３０，１４０，１６０の長さや長さの比等の幾何学的ファクタに左右される。

さらに、反力２Ａ，３Ａは旋回リンク１３０，１４０によりそれぞれ決定される方向に作用するので、反力２Ａ，３Ａは重心を通る経路に沿ってもはや作用しない。しかしながら、反力２Ａ，３Ａは重心回りに少なくとも部分的にずれたモーメントを発生させるように経路に沿った方向に作用することが分かる。その結果、重心回りの残留トルクが発生する。このトルクの大きさと実際に作用する方向はリンク１２０，１３０，１４０，１６０の回転角と配置によって決まる（この例は後述する）。

図１０Ｃに示される別の形態では、下部旋回リンク１３０と上部旋回リンク１４０は図１０Ａに示される位置に対し時計方向に回転している。その結果、テストヘッド１１０の位置は図１０Ａに示される位置に対し反時計方向に回転している。また、テストヘッド１１０の回転に伴って、重心ＣＧは図１０Ｂの場合と同様に僅かに移動し、重心ＣＧは図１０Ａの基準線９０３ａ，ｂの交点にはもはや存在しない。この状態もまた、図１０Ｄに図示されている。

図１０Ｃにおいても、図１０Ｂの場合と同様に、反力２Ａ，３Ａは重心を通る線に沿って作用しない。これらは重心回りの反対方向に互いに少なくとも部分的にずれて作用するモーメントを発生させる方向に作用する。その結果、重心ＣＧ回りの残留トルクがまた発生する。このトルクの大きさと方向はリンク１２０，１３０，１４０，１６０の回転角と配置によって決まる。

本発明の代表的な実施形態では、旋回リンク１３０，１４０は各々１１インチであり、取付リンク１６０は１８インチであり、荷重支持リンク１２０は１３インチである（軸受１５０の中心から中心までを測定した距離）。この実施形態では、各方向への回転が３〜５度の場合、テストヘッド１１０を回転させるために加えられる望ましいトルクに比較して残留トルクは小さい。したがって、この回転に対しテストヘッドは実質的に重量がない状態にある。さらに、残留トルクはテストヘッド１１０を基準位置に戻す方向に作用している。すなわち、テストヘッド１１０が時計方向に３〜５度まで回転すると、反時計方向の残留トルクが発生し、その逆のことも言える。多くの場合、加えられた力がなくなると、荷重は基準位置に戻ったり、ばね力により戻される傾向となるので、これは望ましい効果である。しかしながら、ある点を過ぎてさらに回転すると、残留トルクの方向は逆になり、テストヘッド１１０は基準位置から離れる方向にひとりでに回転し続けることになる。しかしながら、±３〜５度の適度な回転は装置を連結させるのに十分であり、更なる回転を防止するためにシステムに留め具を追加することも容易にできる。

図１Ａ−１Ｄに示される遠隔軸旋回ジョイントと同様に、図１０Ａ−１０Ｄに示される遠隔軸旋回ジョイントにおいても、発生したトルクが不十分で摩擦より大きくならないように重心ＣＧに十分近い所を通過する線に沿って力２Ａ，３Ａが作用する必要がある。実際のシステムをそのような仕様に構成することは通常困難である。実際のシステムは、平衡状態を提供するために、長さ調整が可能なばねや空気作動部材等の調整可能な補助的力源（例えば、国際公開ＷＯ０２／２５２９２に開示されている）を備えていてもよい。

したがって、図１０Ａ−１０Ｄは、上述した遠隔軸旋回ジョイントの特性と同様な特性を持つ遠隔軸旋回ジョイントを図示している。図１Ａ−１Ｄに図示された実施形態に比較して、図１０Ａ−１０Ｄの実施形態は、荷重が回転すると残留トルクが発生し、荷重の回転とともに荷重の重心が僅かに移動する。円弧以外の曲線が図１Ａ−１Ｄに図示されるジョイントに採用されても、同様な特性が表れる。

本発明のさらに別の代表的な実施形態の側面斜視図が図１１に示されている。テストヘッド１１０は荷重支持リンク１２０に回動自在に連結されている。テストヘッド１１０と荷重支持リンク１２０との連結はケーブル旋回装置３６０を使用して行ってもよい。したがって、この場合の荷重は、ケーブル旋回装置３６０と組み合わされたテストヘッド１１０である。代表的はケーブル旋回装置は米国特許第５，６０８，３３４号と第５，０３０，８６９号に開示されている。’３３４特許は一体型ケーブル旋回を開示しており、’８６９特許は分割リング型ケーブル旋回を開示している。分割リング型の場合、テストヘッドをキャビネットに接続するケーブルを外すことなくテストヘッドをシステムに取り付けることができる。荷重支持リンク１２０は下部旋回リンク１３０と上部旋回リンク１４０に連結される。下部旋回リンク１３０と上部旋回リンク１４０は次に取付リンク１６０に連結される。下部及び上部旋回リンク１３０，１４０は旋回軸受１５１により荷重支持リンク１２０と取付リンク１６０に回動自在に連結される。旋回リンク１３０，１４０は各々１１インチであり、取付リンク１６０は１８インチであり、荷重支持リンク１２０は１３インチである（軸受１５１の中心から中心までを測定した距離）。これらは上述した実施形態の寸法と同じであり、本実施形態の挙動は上述した場合と基本的に同じである。

下部（図１１では図示せず）及び上部バンパ１８０は取付リンク１６０に取り付けられている。下部及び上部バンパ１８０の目的は下部旋回リンク１３０と上部旋回リンク１４０が移動する範囲を制限することであり、この制限を設ける目的はテストヘッド１１０がその基準水平位置から約±５度以上回転することを防止するためである。したがって、上述したように、残留トルクの方向がテストヘッドをその基準水平位置から離れるように駆動する傾向が表れるほどのテストヘッド１１０の回転は防止される。

図１２は図１１に示される実施形態の背面斜視図である。図１２から分かるように、下部バンパ１８０が設けられている。取付リンク１６０と荷重支持リンク１２０は両方ともＣの形状を呈しており、同じ側が開口している。上述したように、ケーブル旋回装置３６０は分割リング型であってもよい。テストヘッド１１０がその後部取付面から延びるケーブルを備えた形式のものであれば、ケーブルをテストヘッドあるいはキャビネットから外さなくてもテストヘッドを位置決めシステムに取り付けることができる。ケーブルの取り外しや再連結を行うとテストヘッド製造メーカの保証が無効となるので、これは重要なポイントである。これは、現地据付に際し労力の大幅削減にもなる。Ｃ状の部材を図１Ａの実施形態で同様に使用することもできる。

図１２にはまた、保持ブロック１４８が荷重支持リンク１２０の後部に取り付けられているのが分かる。軸（ねじ）１４６は保持ブロック１４８を貫通するとともに、レベリング機構１４４をも貫通している。図１１をさらに参照すると、レベリング機構１４４は、ねじ１４６がハンドル１４２で終端するように調整ブラケット１７０を介して突出している。調整ブラケット１７０は取付リンク１６０にしっかりと取り付けられている。

保持ブロック１４８は図１３の斜視図により明確に図示されている。その目的は、調整ナット装置１６２を保持することである（以下に記載する）。保持ブロック１４８は調整ナットキャップ１５４により閉止されたチャネル１５２を有する。

図１４は調整ナット装置１６２の斜視図である。調整ナット装置１６２は保持ブロック１４８内に収容され、カム従動子１６４付きナット１６３を備えており、カム従動子１６４はナット１６３の両端より延出している。カム従動子１６４はそれぞれのチャネル１５２内に配置されている。したがって、調整ナット装置１６２は、チャネル１５２内で前後に移動するカム従動子１６４により保持ブロック１４８内を前後に移動することができる。

レベリング機構１４４の分解図が図１５に示されている。この機構の断面は図１６Ａ−１６Ｃに図示されている。図１５の底部には、保持ブロック１４８が設けられている。ナット１６３は保持ブロック１４８内に収容されている。カム従動子１６４はナット１６３の両端から延出している。ナット１６３は、カム従動子１６４がチャネル１５２内を前後に移動すると、保持ブロック１４８内を前後に移動することができる。チャネル１５２は調整ナットキャップ１５４によりカバーされている。ねじ１４６には段部があり異なる直径を持つ。ねじ１４６の下部にはねじ山が形成され、比較的大きい直径を持つ。ねじ１４６の上部にはねじ山はなく、小径である。軸受１７７は、ねじ１４６の直径が変化する段部に取り付けられている。ねじ１４６は、ねじ山のあるその下端がねじ穴１６５に挿入されることでナット１６３に取り付けられている。ハウジング１６８はねじ１４６上に配置されている。圧縮ばね１７２，１７４はねじ１４６の周囲に取り付けられ、軸受１７７により分離されている。円筒状ハウジング１６８は、ねじ１４６とばね１７２，１７４と軸受１７７を有するサブアセンブリが取り付けられる円筒状の孔を持つ。軸受１７７は円筒状の孔内に取り付けられ、ねじ１４６が円滑に回転できるようにしている。ばね１７２，１７４は円筒状ハウジング１６８内に保持されており、ねじ１４６はその両端を貫通している。ねじ１４６のねじ山のない上端部は調整ブラケット１７０の開口部に挿通されている。軸１４６はさらに、調整ブラケット１７０の表面に取り付けられたばね保持板１７６の開口部を貫通している。最後に、ハンドル１４２は軸部材１４６の上端部にロールピン１７８で取り付けられている。したがって、ばね１７２は軸受１７７とハウジング１６８の下端部の間で圧縮されており、ばね１７４は軸受１７７とばね保持板１７６の間で圧縮されている。

レベリング機構１４４の作用を以下説明する。これは三つの機能を提供する。第１に、図４のシステムで図示された位置調整機構と同様に荷重の位置を調整する。第２に、ばねにより、荷重の重心回りのモーメントを発生する力を発生して重心自体に作用しない旋回リンクからの反力に起因する残留トルクをキャンセルする。第３に、連結時の柔軟性を提供する。操作時、ハンドル１４２を回転すると、ねじ１４６が回転し、ナット１６３をねじ１４６のねじ部に沿って上下に移動させる。ナット１６３は荷重支持リンク１２０に取り付けられた保持ブロック１４８内に保持され、ハウジング１６８は取付リンク１６０に固定されているので、荷重が回転する。荷重がねじ１４６の回転で回転するにつれて、どの安定位置においてもその位置で残留トルクを相殺するに十分なモーメントを発生するようにばね１７２，１７４の長さが適応する。したがって、操作者は必要に応じてハンドル１４２を回転させて、所定の動作範囲内においてバランスした所望の基準位置を実現できる。それに外力が加わると荷重はさらに適宜回転する。外力が加わると、ばね１７２，１７４はそれに応じて長さが変化し、荷重は回転する。ばねは加えられた力に対抗する方向に移動し、荷重の回転により残留トルクが発生するので、発生したすべてのトルクは、外力が取り除かれると、荷重をその基準位置に戻すように作用する。

図１６Ａ−１６Ｃは、ねじ１４６がナット１６３内に一定量だけ挿入された、荷重が三つの位置にあるときのレベリング機構１４４の断面を示している。すなわち、ねじ１４６は一つの断面から次の断面にかけて回転していない。図１６Ａは荷重が基準位置にある場合を示している。軸受１７７はハウジング１６８の長さ方向に沿って略中央に位置している。図１６Ｂにおいて、荷重が回転して荷重支持リンク１２０と保持ブロック１４８は上昇している。ばね１７４は圧縮する一方、ばね１７２は伸長し、軸受１７７はハウジング１６８内を上昇して、ハンドル１４２はブラケット１７０に対して上昇する。同様に、図１６Ｃにおいて、荷重が回転して荷重支持リンク１２０と保持ブロック１４８は下降している。ばね１７２は圧縮する一方、ばね１７４は伸長し、軸受１７７はハウジング１６８内を下降して、ハンドル１４２はブラケット１７０に対して下降する。

レベリング機構１４４はテストヘッド１１０の回転運動を制限している。しかしながら、機構１４４は、設定時に予期しない大きな力がテストヘッド１１０に不意に加わると、比較的壊れやすい。したがって、さらに丈夫なバンパ１８０が設けられている。これらは、レベリング機構１４４による動作制限に達する少し前に動作を停止するように調整される。

図１７Ａ−１７Ｅは、上述した実施形態の五つの異なる形態を示す側面図である。

図１７Ａの側面図は、基準レベル位置に調整されたテストヘッド１１０を示している。これは図１６Ａに示されるレベリング機構１４４の図面に相当する。

図１７Ｂにおいて、外部から加えられた力（図示せず）によりテストヘッド１１０は反時計方向に数度回転している。図１６Ｂに示されるレベリング機構１４４の形態は図１７Ｂに示されるテストヘッド１１０の側面図に相当する。すなわち、ばね１７２，１７４（図１６Ｂに図示）の長さは変わり、ねじ１４６はハウジング１６８に対し上方に移動して、テストヘッド１１０が外力に応答して適宜移動する。

同様に、図１７Ｃにおいて、外部から加えられた力（図示せず）によりテストヘッド１１０は時計方向に数度回転している。図１６Ｃに示されるレベリング機構１４４の形態は図１７Ｃに示されるテストヘッド１１０の側面図に相当する。すなわち、上述した形態と同様に、ばね１７２，１７４（図１６Ｃに図示）の長さは変わり、ねじ１４６はハウジング１６８に対し下方に移動して、テストヘッド１１０が外力に応答して適宜移動する。

図１７Ｄにおいて、ハンドル１４２を操作することにより。テストヘッド１１０は図１７Ａの水平位置から反時計方向に数度回転する。すなわち、ハンドル１４２が（したがって、ねじ１４６が）、保持ブロック１４８を図１７Ａに示される位置に対し上方に移動する方向に回転して、保持ブロック１４８が上方に移動するにつれて、荷重支持リンク１２０はそれとともに上方に移動する。さらに、荷重支持リンク１２０が上方に移動するにつれて、下部旋回リンク１３０と上部旋回リンク１４０は図１７Ａの位置から時計方向の位置まで回転する。したがって、図１７Ｄに示されるように、テストヘッド１１０は図１７Ａに示される位置に対し反時計方向に回転する。

図１７Ｃにおいて、ハンドル１４２を操作することにより。テストヘッド１１０は図１７Ａの水平位置から時計方向に数度回転する。すなわち、ハンドル１４２が（したがって、ねじ１４６が）、保持ブロック１４８を図１７Ａに示される保持ブロック１４８の位置に対し下方に移動する方向に回転する。保持ブロック１４８がねじ１４６に対し下方に移動するにつれて、下部旋回リンク１３０と上部旋回リンク１４０は図１７Ａに示される位置に対し反時計方向に回転する。その結果、図示されているように、テストヘッド１１０は図１７Ａに示される位置に対し時計方向に回転する。

図１７Ｂ及び図１７Ｄに図示されているように、保持ブロック１４８が上方に移動するにつれて、ねじ１４６もまた図１７Ａに示される保持ブロック１４８内の位置に対し右側に移動する。同様に、図１７Ｃ及び図１７Ｅに図示されているように、保持ブロック１４８が下方に移動するにつれて、ねじ１４６もまた図１７Ａに示される保持ブロック１４８内の位置に対し左側に移動する。これが、ナット１６３を保持ブロック１４８内において移動自在に設ける必要がある理由である（すなわち、これが、カム従動子１６４をチャネル１５２内を移動自在に設けている理由である）。

図１９は、図１１乃至図１７Ｅを参照して説明した本発明の代表的な実施形態を組み込んだテストヘッド位置決めシステムの斜視図である。上述したように、テストヘッド１１０は荷重支持リンク１２０に取り付けられている。この場合、荷重支持リンク１２０はケーブル旋回装置３６０に連結されており、ケーブル旋回装置３６０は上述した米国特許にさらに詳しく開示されている。（中空リングを有する）ケーブル旋回装置３６０はテストヘッド１１０を支持している。荷重支持リンク１２０の後には下部旋回リンク１３０（見えない）と上部旋回リンク１４０が設けられている。下部旋回リンク１３０と上部旋回リンク１４０はリンク１６０に連結されている。四つのリンク１２０，１３０，１４０，１６０は、テストヘッド１１０が水平軸（回転軸）の回りに回転するための遠隔軸旋回ジョイントを提供する。ケーブル旋回装置３６０により、テストヘッド１１０は回転軸に直交しケーブル旋回機構の中心を通る軸の回りに回転することができる。ケーブル旋回装置３６０の一部をなくして、そのケーブルを取り外したり再接続する必要なくテストヘッド１１０を取り付けるようにしてもよい。したがって、ケーブルはケーブル旋回装置３６０の中空中間部を延在している。この形態を図１Ａの実施形態とともに使用することもできる。リンク１６０は次に、四つの運動自由度を付加する必要がある位置決めシステムの残りの装置に連結される。図２３のシステムにおいて、三つの縦回転軸を持つ米国特許第４，５８８，３４６号に開示された機構１９０１が、水平面における二つの直線運動自由度（出し入れと横方向）と縦軸回りの第３の回転自由度を提供する。上下直線運動はリニアレール１９０５により付与される第６の自由度であり、リニアレール１９０５は所定のリニア軸受１９０６と組み合わされた縦支柱１９１０に取り付けられている。したがって、六つの自由度のテストヘッド１１０の動作が可能である。

以上、遠隔軸旋回ジョイント（あるいはリストジョイント）の二つの実施形態を説明した。第１のものは図４の分解図に示される形式で、第２のものは図１１及び図１２に示される形式のものである。便宜上、第１の形式ものは「摺動」型と称し、第２の形式のものは「リンク」型と称する。両形式とも同じ原理で作動し、水平軸回りの荷重がバランスした回転を提供する。特に、少なくとも基準位置において荷重の重心回りのモーメントの合計がゼロとなるように荷重は可動構造により支持される。可動構造は、空間に略固定された部材と固定部材に対し移動できる支持部材により構成される。可動部材と固定部材の接触面積は、水平回転軸を含む垂直面の片側にすべて存在する。したがって、本発明の二つの摺動型及びリンク型の実施形態はバランスした遠隔軸旋回ジョイントと称することもできる。

図１９のシステムは一つのバランスした遠隔軸旋回ジョイントを採用している。上述したように、別の機構が、その機構から離れた位置にある縦軸の回りに荷重を回転させる。しかしながら、この機構は同時に、水平面における二つの運動自由度を提供し可能とする。各動作軸に対し別々の機構を位置決めシステムに設けて各動作を独立して行い他のすべてを固定した方が望ましい場合もある。

あるいは、遠隔軸旋回ジョイントを縦軸回りの回転を提供するために使用してもよい。これは水平軸回りに荷重を支持する連結機能を使用するわけではないが、ジョイントから離れた縦軸の回りに荷重を回転できる利点がある。さらに、二つの遠隔軸旋回ジョイントを組み合わせて一つのシステムに設けるのも利点があり、２軸の回りに荷重を回転することができる。四つの可能な組み合わせが図２０乃至図２３に図示されており、これらについて以下説明する。

図２０において、遠隔軸の水平及び垂直回転を提供するために二つの摺動型遠隔軸旋回ジョイント３００Ｈ，３００Ｖが採用されている。（ＨとＶは二つのユニットの同じ構成要素を区別するために参照符号に付している。）旋回ジョイント３００Ｈはシリンダ７ａがないことを除けば図４に示されるものと同じである。上述したように、ジョイント３００Ｈは水平軸（ピッチ軸）回りに荷重をバランスして支持し回転させることができる。荷重（図示せず）は上述したように取付板６１に取り付けてもよく、それにより第２の軸（ロール軸）回りの回転が提供される。ピッチ軸回りの回転が発生するので、ロール軸は水平に対し傾斜している。遠隔軸旋回ジョイント３００Ｖはジョイント３００Ｈに直交するように配置されており、縦軸（左右揺動軸）回りの回転を提供する。ジョイント３００Ｈの取付板７ｂＶ（見えない）はジョイント３００Ｖのリストハウジング１１Ｖにしっかりと取り付けられており、二つのジョイントのそれぞれの回転軸間の角度を一定に維持している。当然のことながら、この場合も二つの軸は直交しており、一つは垂直で、他方は水平である。ジョイント３００Ｖの取付板７ｂＶ（見えない）は都合のよい方法でベースあるいは位置決め装置の残りの部分に取り付けてもよい。ノブ２０Ｖを回転すると縦方向の左右揺動軸の回りに荷重を手動調整することができ、ノブ２０Ｈを回転すると水平方向のピッチ軸の回りに荷重を手動調整することができる。したがって、図２０の機構は三つの回転自由度を提供する。各軸を独立して回転し、他の二つを固定するようにしてもよい。三つの軸のすべてを、全体の位置決めシステムに組み込まれる他の運動自由度とは各々独立して作動させるようにしてもよい。

図２１は二つのリンク型遠隔軸旋回ジョイント３１０Ｈ，３１０Ｖを示しており、離れて独立したピッチ軸と左右揺動軸回りの回転をそれぞれ提供する。この概念は、リンク型ジョイントに摺動型ジョイントが置換されたことを除けば図２０の概念と類似している。図２１において、揺動軸ジョイント３１０Ｖの荷重支持リンク１２０Ｖはピッチ軸ジョイント３１０Ｈの取付リンク１６０Ｈとして同時に使用されている。この場合もまた、図１１乃至図１９を参照して上述したケーブル旋回装置３６０により、荷重（図示せず）をジョイント３１０Ｈの荷重支持リンク１２０Ｈに取り付けてもよい。荷重板３７２はケーブル旋回装置３６０の回転部材に取り付けられている。荷重板３７２に固定された取付バー３７５に極限荷重（図示せず）を取り付けてもよい。したがって、図２０に示されるように、全体の機構で荷重に対し三つの回転自由度を提供しており、各回転運動は、全位置決めシステムにおける他の運動自由度とは独立して行われる。調整機構１４４Ｈ，１４４Ｖは図１５を参照して説明したものと類似していてもよい。機構１４４Ｈによりハンドル１４２Ｈを回転することで水平軸回りの回転を手動調整することができ、機構１４４Ｈは上述したばねを有し、バランスと柔軟性を提供している。機構１４４Ｖによりハンドル１４２Ｖを回転することで縦軸回りの回転を手動調整することができ、機構１４４Ｖは上述したばねを有し、柔軟性を提供している。図２１の形態において、荷重から装置の別の部材に延びるケーブルはケーブル旋回装置とリンク１２０Ｈ，１６０Ｈ／１２０Ｖ，１６０Ｖの開口部を通過するようにしてもよい。

もちろん、一つの摺動型ジョイントと一つのリンク型ジョイントを組み合わせて同様の結果を達成することもできる。そのような結果が達成される二つの方法が図２２及び図２３に図示されている。図２２において、縦方向の揺動軸の回りの回転を提供するリストジョイント３００Ｖはベースあるいは位置決めシステムに連結されている。摺動型ジョイント３００Ｖのリストハウジング１１Ｖ（見えない）にはリンク型ジョイント３１０Ｈがしっかりと取り付けられている。リンク型ジョイント３１０Ｈは水平なピッチ軸回りの回転を提供するとともに、板３７２と取付バー３７５により荷重に連結されたケーブル旋回装置３６０を支持している。図２３は、摺動型ジョイントとリンク型ジョイントの位置が逆になっていることを除けば図２２の概念と類似している。リンク型ジョイント３１０Ｖはベースに取り付けられて縦方向の揺動軸回りの回転を提供している。摺動型ジョイント３００Ｈはリンク型ジョイント３１０Ｖに支持されて水平のピッチ軸回りの回転を提供している。上述したように、ロール板６３と取付板６１により荷重（図示せず）は取り付けられ、第３のロール軸回りに回転可能である。

図２０乃至図２３の機構はすべて、位置決め装置に取り付けられて縦方向の回転を提供するように配置され、水平方向の回転を提供する第２の遠隔軸旋回ジョイントを支持する遠隔軸旋回ジョイントを備えている。ジョイントのこの配列により、縦軸及び水平軸回りの回転は個々のジョイントの状態あるいは位置とは独立して常に行われることが分かる。これらの装置を基本的に９０度回転することによりこの配列を逆にし、水平回転を提供するジョイントを位置決め装置に取り付けて第２のジョイントを支持するようにすることも可能である。しかしながら、この形態においては、第１のジョイントの状態あるいは位置が変化するにつれて、垂直方向から様々に傾斜する軸の回りの回転を第２のジョイントは提供する。

多くの位置決め装置はあらゆるタイプの周辺装置に連結するために設計されており、他のものは特定のタイプの周辺装置との連結ができるように設計されている。例えば、システムがウェハ検査機と連結するために設計されていれば、テストヘッドは連結のために常に下方に向けられ、テストインターフェースの下の装置の中心を通る縦軸回りの柔軟な回転を提供することは大事である。この場合、図２０あるいは図２２のような形態の摺動型旋回ジョイントを使用することも可能であり、これは空間に固定された軸回りの回転を提供するからである。しかしながら、垂直面パッケージ処理装置との連結の場合、ＤＵＴインターフェースの中心を通る水平軸回りの柔軟な回転が望ましい。この例では、摺動型ジョイントが図２１あるいは図２３のように水平軸回りの回転に合わせて配置された形態が好ましい。

さらに、ロール軸カップリングが荷重との最終カップリングとして示されており、他のジョイントの状態や位置に応じてロール軸は水平から傾斜することは注意すべき点である。カップリングの順番を変えて、ロール軸ユニットを二つの遠隔軸旋回ジョイント間に配置したり、ロール軸を位置決め装置に直接連結して残りのジョイントを支持することが望ましい場合もある。要するに、本発明はジョイントの配列により限定されるものではない。

特定の実施形態を参照しながら本発明を図示し説明したが、本発明は図示された詳細事項に限定されるものではない。むしろ、詳細については請求の範囲の均等物の範囲内において本発明から逸脱することなく様々な変形例が可能である。

本発明の代表的な実施形態にかかるテストヘッド位置決め装置の一部に対するテストヘッドの様々な配置を示す側面図である。図１Ａに示される様々な配置の一つにおけるテストヘッドとテストヘッドに作用する力を示す本発明の代表的な実施形態の側面図である。図１Ａに示される様々な配置の別の一つにおけるテストヘッドとテストヘッドに作用する力を示す本発明の代表的な実施形態の側面図である。図１Ａに示される様々な配置のさらに別の一つにおけるテストヘッドとテストヘッドに作用する力を示す本発明の代表的な実施形態の側面図である。本発明の代表的な実施形態にかかる様々な配置の一つにおけるテストヘッド操作機に取り付けられたテストヘッドの側面図である。本発明の代表的な実施形態にかかる様々な配置の別の一つにおけるテストヘッド操作機に取り付けられたテストヘッドの側面図である。本発明の代表的な実施形態にかかる様々な配置のさらに別の一つにおけるテストヘッド操作機に取り付けられたテストヘッドの側面図である。図２Ａ−２Ｃの位置決めシステムに取り付けられたテストヘッドの斜視図である。図３のシステムに使用される操作機ジョイントの分解図である。操作機ジョイントに設けられたガイド板と取付板の斜視図である。図５のガイド板と取付板を示し、さらに軸受板と関連する機械部品を示す斜視図である。ハウジングの斜視図である。ハウジングの平面図である。ハウジングの断面図である。図８Ｂの部分拡大図である。カムとガイド板のトラックとの嵌合の仕方を示す部分切欠図である。本発明の別の代表的な実施形態にかかるテストヘッドの側面図である。ある配置における図１０Ａのテストヘッドの側面図である。別の配置における図１０Ａのテストヘッドの側面図である。テストヘッドを回転することにより図１０Ａのテストヘッドの重心がどのように移動するかを示す概略図である。本発明の別の代表的な実施形態にかかる位置決めシステムとテストヘッドの斜視図である。図１１の位置決めシステムとテストヘッドの別の斜視図である。図１１及び図１２に示される代表的な実施形態で使用される保持ブロックの斜視図である。図１１及び図１２に示される代表的な実施形態で使用される調整ナットアセンブリの斜視図である。図１１及び図１２に示される代表的な実施形態で使用されるレベリング機構の分解図である。ある形態の図１５のレベリング機構の断面図である。別の形態の図１５のレベリング機構の断面図である。さらに別の形態の図１５のレベリング機構の断面図である。テストヘッドとジョイントがある形態の場合の図１１及び図１２に示されるテストヘッドと位置決めシステムの側面図である。テストヘッドとジョイントが別の形態の場合の図１１及び図１２に示されるテストヘッドと位置決めシステムの側面図である。テストヘッドとジョイントがさらに別の形態の場合の図１１及び図１２に示されるテストヘッドと位置決めシステムの側面図である。テストヘッドとジョイントがさらに別の形態の場合の図１１及び図１２に示されるテストヘッドと位置決めシステムの側面図である。テストヘッドとジョイントがさらに別の形態の場合の図１１及び図１２に示されるテストヘッドと位置決めシステムの側面図である。図２Ａ−２Ｃ、図３及び図４に示される代表的な実施形態におけるロールロック板とテストヘッド取付板を示す斜視図である。図１０Ａ−１０Ｄ、図１１−１６、図１７Ａ−１７Ｅの代表的な実施形態を示すとともに、既に図示された構造が位置決めシステムと関連してどのように使用されるかを示す斜視図である。二つの遠隔軸旋回ジョイントを組み込んで二つの回転軸を提供する構成の斜視図である。二つの遠隔軸旋回ジョイントを組み込んで二つの回転軸を提供する別の構成の斜視図である。二つの遠隔軸旋回ジョイントを組み込んで二つの回転軸を提供するさらに別の構成の斜視図である。二つの遠隔軸旋回ジョイントを組み込んで二つの回転軸を提供するさらに別の構成の斜視図である。従来の受け台に設けられたテストヘッドを示す平面図である。図２４Ａのテストヘッドの側面図である。図２４Ａのテストヘッドの別の側面図である。図２４Ａのテストヘッドのさらに別の側面図である。

符号の説明

１ロックボルト、５リスト軸、７ａシリンダ、７ｂ取付板、
９ａ，９ｂガイド板、１１リストハウジング、１２ハンドル留め具、
１４スペーサ、１７調整ナット、１８ａ，１８ｂチャネルカバー、
１９固定ブロック、２０ノブ、２１ねじ、２２調整ねじ、
２３軸受板、２３ａ軸受、３６ワッシャ、３９ａ，３９ｂカム従動子、
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄトラックローラアセンブリ、
４８ａ，４８ｂ平板ワッシャ、５０ロールピン、６１テストヘッド取付板、
６３ロールロック板、６７ａ，６７ｂピン、７０ａ，７０ｂ切欠、
７１ａ，７１ｂ切欠、８０ａ，８０ｂ，８０ｃ，８０ｄ切欠、
１１０テストヘッド、１１５位置決めシステム、１２０荷重支持リンク、
１２５ベース、１２８ａ，１２８ｂカム従動子、１３０下部旋回リンク、
１４０上部旋回リンク、１４２ハンドル、１４４レベリング機構、
１４６ねじ、１４８保持ブロック、１５０軸受、１５１旋回軸受、
１５２チャネル、１５４調整ナットキャップ、１６０取付リンク、
１６２調整ナット装置、１６３ナット、１６４カム従動子、
１６８ハウジング、１７０調整ブラケット、１７２，１７４圧縮ばね、
１７３軸、１７６ばね保持板、１７７軸受、１７８ロールピン、
１８０バンパ、２５０回転軸、３００リストアセンブリ、
３０５トラニオン装置、３１０リストジョイント、３５０開口部、
３５１，３５２チャネル、３６０ケーブル旋回装置、３７２荷重板、
１９０１機構、１９０５リニアレール、１９０６リニア軸受。

Claims

荷重（１１０）を支持する装置であって、旋回装置（３００）と、該旋回装置（３００）に対し静止したベース（１２５）と、前記ベース（１２５）に鉛直方向に取り付けられた円弧状の湾曲経路（１２０）とを備え、
前記旋回装置（３００）は、前記荷重（１１０）を前記ベース（１２５）に連結することができ、さらに前記荷重（１１０）を連結した前記旋回装置（３００）は前記ベース（１２５）に対し移動可能で、
前記旋回装置（３００）は、前記旋回装置（３００）と前記ベース（１２５）とを連結させる少なくとも二つの可動支持部材（１２８ａ，１２８ｂ）を有し、
前記荷重（１１０）が連結された前記旋回装置（３００）は、第一および第二の限界値によって定められる移動範囲を有し、該移動範囲内において、前記旋回装置（３００）は、前記荷重（１１０）とそれぞれ交わる第一の力成分（２Ｂ）および第二の力成分（３Ｂ）を発生させ、
前記少なくとも二つの可動支持部材（１２８ａ，１２８ｂ）のうち、第一の可動支持部材（１２８ｂ）が前記湾曲経路（１２０）上をガイドされることで、前記第一の力成分（２Ｂ）が前記第一の可動支持部材（１２８ｂ）から前記荷重（１１０）に向かって前記荷重（１１０）を通過し、
第二の可動支持部材（１２８ａ）が前記湾曲経路（１２０）上をガイドされることで、前記第二の力成分（３Ｂ）が前記荷重（１１０）から前記第二の可動支持部材（１２８ａ）に向かって前記第二の可動支持部材（１２８ａ）を通過し、
前記旋回装置（３００）が前記湾曲経路（１２０）に沿って移動して前記荷重（１１０）を回転させ、
前記少なくとも二つの可動支持部材（１２８ａ，１２８ｂ）が前記湾曲経路（１２０）に沿って時計方向に移動して前記荷重（１１０）を時計方向に回転させる一方、前記少なくとも二つの可動支持部材（１２８ａ，１２８ｂ）が前記湾曲経路（１２０）に沿って反時計方向に移動して前記荷重（１１０）を反時計方向に回転させ、
前記荷重（１１０）は、時計方向および反時計方向の回転の前後いずれにおいても前記第一および第二の力成分（２Ｂ，３Ｂ）によって平衡な状態にあることを特徴とする荷重支持装置。
前記旋回装置（３００）が前記湾曲経路（１２０）に沿って上方に移動すると、前記湾曲経路（１２０）に対向する前記荷重（１１０）の面の反対側の面が下方に傾斜するように前記旋回装置（３００）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の荷重（１１０）支持装置。
前記湾曲経路（１２０）に沿って前記旋回装置（３００）が移動すると、前記荷重（１１０）の重心（ＣＧ）を実質的に通過する軸（２５０）の回りに前記荷重（１１０）が回転することを特徴とする請求項１に記載の荷重（１１０）支持装置。
前記ベース（１２５）にしっかりと連結されるとともに前記旋回装置（３００）に連結された軸部材をさらに備え、該軸部材を動作させることにより前記旋回装置（３００）を移動させることを特徴とする請求項１に記載の荷重（１１０）支持装置。
前記荷重（１１０）の回転中心軸に直交する軸の回りに前記荷重（１１０）を回転させるロール回転機構（６３）をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の荷重（１１０）支持装置。
前記荷重（１１０）を支持し、前記荷重（１１０）の回転中心軸に直交する軸の回りに前記荷重（１１０）を回転させる回動自在の中空リング（３６０）をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の荷重（１１０）支持装置。
前記中空リング（３６０）が分割リングであり、その一部は着脱自在であることを特徴とする請求項６に記載の荷重（１１０）支持装置。
前記荷重（１１０）に接続されるケーブルが前記リング内に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の荷重（１１０）支持装置。
前記ベース（１２５）は前記荷重（１１０）の回転中心軸に直交する軸を囲むように略Ｃ状に形成された部材であり、その側部に開口部を有することを特徴とする請求項５あるいは６に記載の荷重（１１０）支持装置。
前記荷重（１１０）に接続されるケーブルが前記開口部内に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の荷重（１１０）支持装置。
荷重（１１０）を支持する方法であって、
請求項１に記載の装置を用い、前記旋回装置（３００）に対し前記ベース（１２５）を静止した状態に維持し、前記荷重（１１０）が連結された前記旋回装置（３００）を前記ベース（１２５）に対して移動させることにより前記荷重（１１０）を回転させることを特徴とする荷重（１１０）移動方法。
前記湾曲経路（１２０）は前記荷重（１１０）に向かって凹状に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の荷重（１１０）移動方法。
前記少なくとも二つ以上の可動支持部材（１２８ａ，１２８ｂ）が前記湾曲経路（１２０）に沿って上方に移動すると、前記湾曲経路（１２０）に対向する前記荷重（１１０）の面の反対側の面が下方に傾斜することを特徴とする請求項１１に記載の荷重（１１０）移動方法。
前記湾曲経路（１２０）に沿って前記旋回装置（３００）が移動すると、前記荷重（１１０）の重心（ＣＧ）を実質的に通過する軸（２５０）の回りに前記荷重（１１０）が回転することを特徴とする請求項１１に記載の荷重（１１０）移動方法。
前記旋回装置（３００）に連結され前記ベース（１２５）にしっかりと連結された軸部材を動作させることにより前記旋回装置（３００）を移動させるステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１１に記載の荷重（１１０）移動方法。
前記荷重（１１０）の回転中心軸に直交する軸の回りに前記荷重（１１０）をロール回転機構を用いて回転させるステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１１に記載の荷重（１１０）移動方法。
前記荷重（１１０）の回転中心軸に直交する軸の回りに前記荷重（１１０）を回転させるために前記荷重（１１０）を支持する中空リング（３６０）が回転することを特徴とする請求項１１に記載の荷重（１１０）移動方法。
前記中空リング（３６０）が分割リングであり、その一部を取り除くステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１７に記載の荷重（１１０）移動方法。
前記荷重（１１０）に接続されるケーブルを前記リング内に配置するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項１８に記載の荷重（１１０）移動方法。
前記荷重（１１０）に接続されるケーブルを前記ベース（１２５）の開口部に配置するステップをさらに備え、前記ベースは前記荷重（１１０）の回転中心軸に直交する軸を囲むように略Ｃの形状を呈しており、その側部に前記開口部が開口していることを特徴とする請求項１６あるいは１７に記載の荷重（１１０）移動方法。
荷重（１１０）を支持する装置であって、位置決めシステム（１１５）と、該位置決めシステム（１１５）に対し静止したベース（１２５）と、前記ベース（１２５）に取り付けられた取付リンク（１６０）を備え、
前記位置決めシステム（１１５）は前記荷重（１１０）を前記取付リンク（１６０）を介して前記ベース（１２５）に連結可能で、前記荷重（１１０）が連結された前記位置決めシステム（１１５）は前記ベース（１２５）に対して移動可能であり、
前記位置決めシステム（１１５）は下部旋回リンク（１３０）と上部旋回リンク（１４０）を有し、下部旋回リンク（１３０）と上部旋回リンク（１４０）はそれぞれの一端を介して前記取付リンク（１６０）に回転自在に連結され、
前記下部旋回リンク（１３０）と前記上部旋回リンク（１４０）のそれぞれの他端において前記下部旋回リンク（１３０）と前記上部旋回リンク（１４０）に回転自在に連結された荷重支持リンク（１２０）を有し、
前記荷重（１１０）が連結された前記位置決めシステム（１１５）は、第一および第二の限界値によって定められる移動範囲を有し、該移動範囲内において、前記位置決めシステム（１１５）は、前記荷重（１１０）とそれぞれ交わる第一の力成分（２Ａ）および第二の力成分（３Ａ）を静的平衡状態で発生させ、
前記第一の力成分（２Ａ）が静的平衡状態で前記下部旋回リンク（１３０）から前記荷重（１１０）に向かって前記荷重（１１０）を通過し、
前記第二の力成分（３Ａ）が静的平衡状態で前記荷重（１１０）から前記上部旋回リンク（１４０）に向かって前記上部旋回リンク（１４０）を通過し、
前記下部旋回リンク（１３０）と前記上部旋回リンク（１４０）は前記荷重（１１０）を回転させるように配置され、前記下部旋回リンク（１３０）と前記上部旋回リンク（１４０）が時計方向に回転すると前記荷重（１１０）は反時計方向に回転する一方、前記下部旋回リンク（１３０）と前記上部旋回リンク（１４０）が反時計方向に回転すると前記荷重（１１０）は時計方向に回転し、
前記荷重（１１０）は、時計方向および反時計方向の回転の前後いずれにおいても、前記第一および第二の力成分（２Ａ，３Ａ）によって平衡な状態にあることを特徴とする荷重（１１０）支持装置。
前記荷重（１１０）の回転中心軸に直交する軸の回りに前記荷重（１１０）を回転させるロール回転機構（６３）をさらに備えたことを特徴とする請求項２１に記載の荷重（１１０）支持装置。
前記荷重（１１０）を支持し、前記荷重（１１０）の回転中心軸に直交する軸の回りに前記荷重（１１０）を回転させる回動自在の中空リング（３６０）をさらに備えたことを特徴とする請求項２１に記載の荷重（１１０）支持装置。
前記中空リング（３６０）が分割リングであり、その一部は着脱自在であることを特徴とする請求項２３に記載の荷重（１１０）支持装置。
前記荷重（１１０）に接続されるケーブルが前記リング内に配置されていることを特徴とする請求項２４に記載の荷重（１１０）支持装置。
前記ベース（１２５）は前記荷重（１１０）の回転中心軸に直交する軸を囲むように略Ｃ状に形成された部材であり、その側部に開口部を有することを特徴とする請求項２２あるいは２３に記載の荷重（１１０）支持装置。
前記荷重（１１０）に接続されるケーブルが前記開口部内に配置されていることを特徴とする請求項２６に記載の荷重（１１０）支持装置。
荷重（１１０）を支持する方法であって、
請求項２１に記載の装置を用い、前記位置決めシステム（１１５）に対し前記ベース（１２５）を静止した状態に維持し、前記荷重（１１０）が取り付けられた前記位置決めシステム（１１５）を前記ベース（１２５）に対して移動させることにより前記荷重（１１０）を回転させることを特徴とする荷重（１１０）移動方法。
前記位置決めシステム（１１５）に連結され前記ベース（１２５）にしっかりと連結された軸部材を動作させることにより前記位置決めシステム（１１５）を移動させるステップをさらに備えたことを特徴とする請求項２８に記載の荷重（１１０）移動方法。
前記荷重（１１０）の回転中心軸に直交する軸の回りに前記荷重（１１０）をロール回転機構を用いて回転させるステップをさらに備えたことを特徴とする請求項２８に記載の荷重（１１０）移動方法。
前記荷重（１１０）の回転中心軸に直交する軸の回りに前記荷重（１１０）を回転させるために前記荷重（１１０）を支持する中空リング（３６０）が回転することを特徴とする請求項２８に記載の荷重（１１０）移動方法。
前記中空リング（３６０）が分割リングであり、その一部を取り除くステップをさらに備えたことを特徴とする請求項３１に記載の荷重（１１０）移動方法。
前記荷重（１１０）に接続されるケーブルを前記中空リング（３６０）内に配置するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項３２に記載の荷重（１１０）移動方法。
前記荷重（１１０）に接続されるケーブルを前記ベース（１２５）の開口部に配置するステップをさらに備え、前記ベースは前記荷重（１１０）の回転中心軸に直交する軸を囲むように略Ｃの形状を呈しており、その側部に前記開口部が開口していることを特徴とする請求項３０あるいは３１に記載の荷重（１１０）移動方法。