JPH11501722A - 自動テスト装置のテストヘッド用マニピュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 重量があり曲がらないケーブルを介して自動テスト装置に接続されたテストヘッド用マニピュレータ。該マニピュレータは、垂直部材が取り付けられた入れ子式に収縮伸長する支柱組立体を含む。テストヘッドを保持するクレードルは、前記垂直部材に取り付けられる。ケーブルは、垂直部材に固定されて、該ケーブルによりテストヘッドに加えられる力の量を低減する。前記クレードルは、可動部材を含んで、テストヘッドの微細な位置決めを可能にする一方で、テストヘッドをケーブル力の影響を受けないように維持する。テストヘッドの進行運動は、ケーブルクランプの反対側のマニピュレータの一部分をテストヘッドから移動させることで達成される。取り扱い装置に対するテストヘッドの正確な位置決めは、テストヘッドと、取り扱い装置との間のインターフェースにおける位置決め機構を介して達成される。位置決め機構の作動を可能にするために、マニピュレータは、テストヘッドを位置決め機構により強制的に所定位置に着けるのを可能にする追従性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 自動テスト装置のテストヘッド用マニピュレータ 本発明は、概ね、重量物体の正確な位置決めに関し、より詳細には自動テスト 装置のテストヘッド部を位置決めする装置に関する。 自動テスト装置は、半導体チップメーカーにより使用される。半導体チップは 、製造工程の出来る限り初期の段階でテストされて、欠陥のあるチップの処理に 費やすコストを排除するようにされている。一般に、半導体チップは、該チップ が製造される半導体ウエハの一部となっている間にテストをされる。この状態に ある半導体チップをテストするには、通常半導体チップへのアクセスとなるリー ド線が該半導体チップがウエハから分離されて包装されるまで付け加えられない ため、プローブを直接に半導体チップ上に配置しなければならない。 プローブは、「テストヘッド」と呼ばれる自動テスト装置の一部分に取り付け られる。テストヘッドは、ケーブルを介して本体キャビネットに接続され、本体 キャビネットにはテスト信号を発生分析するのに必要となる電子回路の本体部分 が収容されている。テストヘッドの支持及び移動はマニピュレータによりなされ る。 チップをテストするには、ウエハを検査装置と呼ばれる装置に取り付ける。テ ストヘッドは、次いで、操作者により移動されて、チップとプローブが接触する 。テストヘッドはその位置に保持されて、テストが実施される。テストヘッドを チップとの電気的接触がなされる一定の位置へ移動して保持する工程は、「ドッ キング」と呼ばれる。一旦ドッキングがなされると、検査装置がウエハを移動さ せて、該ウエハ上の個々のチップがテスト位置にくるようにして、テストが実施 される。 様々な要因によってドッキング工程は非常に難しいものとなる。第１には、半 導体チップが１平方インチの何分の１といった非常に小さいことである。何百も のテスト信号を半導体チップに接続しなければならないことがしばしばある。こ れらのテスト信号の接触点は、全て小さなチップ上に取り付けられなければなら ないことから、該接触点自体も非常に小さなものでなければならない。テストヘ ッ ドは、プローブの全てが接触点の全てと整合するように正確に位置決めされなけ ればならない。 テストヘッドの重量が何百ポンドもあることから、テストヘッドを正確に位置 決めするのは複雑なものとなる。このような重さになるのは、電子回路をテスト 中のチップに出来る限り接近させて位置決めする必要があるからである。テスト ヘッドの移動は、斯かる重量により難しいものとなる。更に、テストヘッドによ り過度の力が検査装置に加えられて、検査装置が変形することがある。検査装置 の変形が大きくなると、プローブを検査装置内の半導体チップに対して正確に位 置決めするのが非常に難しくなる。 別の複雑にする要因は、テストヘッドを本体キャビネットに接続するケーブル が非常に重く、ヒステリシスを示すことである。ケーブルの重量は何百ポンドに もなる。斯かるケーブルの重量によりテストヘッドに力が加えられることがある 。ケーブルがヒステリシスを示すことから、これらの力がケーブルが移動する時 に変化することがある。従って、マニピュレータは、力が変動してもテストヘッ ドを正確に位置決めしなければならない。 別の複雑にする要因は、同一の自動テスト装置に異なる検査装置を使用するこ とがしばしばあることである。検査装置が異なれば、半導体チップの配列も異な ったものとなる。マニピュレータは、検査装置のタイプの如何に拘わらず、テス トヘッドをドッキングがなされるように位置決めしなければならない。テストヘ ッドは、ある場合には、プローブを下方に向けて検査装置の上方に水平に位置決 めされる。その他の例では、プローブを上方に向けて検査装置の下方に水平に位 置決めされる。その他の検査装置の場合には、テストヘッドは、プローブを横方 向に向けて垂直に位置決めされる。更に、別の検査装置の場合には、テストヘッ ドは、水平と垂直の間のある角度に位置決めしなければならないことがある。 様々なデザイン技術を利用してドッキングを容易に行うようにされてきた。高 精度製造技術を利用して、マニピュレータの弛みを殆どないもにすることが確実 になされている。堅牢なストップがマニピュレータに組み込まれて、マニピュレ ータが繰り返し同一位置へ戻るようにされる。また、検査装置と、テストヘッド との接触面積を出来る限り大きくして、撓みが平均したものとなるようにされる 。 位置決めを容易にするとともに、テストヘッドの重量により生じる撓みを低減 するために、カウンターウエイト案がビュークープ（Ｂｅａｕｃｏｕｐ）その他 に許可された米国特許第４，９７３，０１５号や、全てスミス（Ｓｍｉｔｈ）に 許可された米国特許第４，５２７，９４２号、第４，７０５，４４７号、第４， ５８８，３４６号、第４，５８９，８１５号及び第５，１４９，０２９号等で提 案されている。また、テストヘッドの重量により生じる問題点を改善するために 、あるマニピュレータはモーターまたはその他の駆動機構を含んでいる。 ケーブルの重量の影響を低減するために、ケーブルの重量を支持する装置が提 案されている。斯かる装置は、ホルト（Ｈｏｌｔ）等に許可された米国特許第４ ，８９３，０７４号及び第５，０３０，８６９号に示されている。 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。 発明の概要 前記の背景を念頭におくと、本発明の目的は、テストヘッドを正確且つ繰り返 してドッキングできるマニピュレータを提供することである。 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。 前記及びその他の目的は、テストヘッドを保持するクレードル（ｃｒａｄｌｅ ）を有するマニピュレータで達成される。クレードル内のテストヘッドを移動し て微調節を行うことができる。大きな調節はクレードル自体を移動して行うこと ができる。クレードルにクランプを取り付けてケーブルを保持するが、該ケーブ ルは、クランプとテストヘッドとの間に若干の曲がりが設けられてテストヘッド の 操作を容易に行えるようにして、微調節がなされるようにされている。 一実施例では、マニピュレータは、操作者の入力に応答してマニピュレータの 様々な部材に取り付けられたモーター及びブレーキを制御する電子制御ユニット を含んでいる。一実施例では、マニピュレータは、電子制御ユニットに接続され たテストヘッド上の位置センサを含んでいる。電子制御ユニットは、位置センサ からの入力を使用して操作者の参照フレームに対して与えられた方向指令をマニ ピュレータの参照フレームの指令に変換する。 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。 更に、別の実施例では、マニピュレータは、若干量の追従性（ｃｏｍｐｌｉａ ｎｃｅ）を有して、ドッキング中に正確に繋ぎ合わさせることによりテストヘッ ドの最終位置調節が行えるようにされる。 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。 図面の簡単な説明 図１は、使用中の本発明によるマニピュレータを図示した略図であり、 図２は、本発明によるマニピュレータをより詳細に示した略図であり、 図３は、図２のマニピュレータのベース組立体を示した略図であり、 図４Ａは、図２のマニピュレータの支柱組立体を示した略図であり、 図４Ｂは、図４Ａの支柱組立体のコンプライアント駆動機構の断面図を示した 略図であり、 図５は、図２のマニピュレータの旋回アーム組立体を示した略図であり、 図 ６は、図２のマニピュレータのテストヘッドクレードルを示した略図である。 好適な実施例の説明 図１は、半導体ウエハのテストに使用されるようなテスタ１００を示す。テス トヘッド１０８は、検査装置（ｐｒｏｂｅｒ）または取扱装置（図示なし）へ連 結または「ドッキング」し、該検査装置は、テストヘッド１０８に対してウエハ を位置決めする。図１では、２台のテストヘッド１０８が図示されているが、し ばしば１台のテストヘッドが使用される。 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、マニピュレータ１０２により保持される。マニピュレ ータ１０２は、テストヘッド１０８を物理的に支持する。マニピュレータは、ま た、テストヘッド１０８を位置決めして検査装置または取扱装置（図示なし）に ドッキングするのを可能にする。検査装置または取扱装置が異なるとドッキング するためのインタフェースの位置も異なってくる。テストヘッド１０８を任意の タイプの検査装置または取扱装置にドッキングするためには、マニピュレータ１ ０２は、テストとヘッド１０８を６つの自由度で移動できなければならない。 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。 これらの目的を達成するためには、マニピュレータ１０２は、一定の方向に所 定の連続した動き、即ち、進行運動（ｃｏｕｒｓｅ ｍｏｔｉｏｎ）をするとと もに、他の方向に微運動することが可能にされている。ケーブル１０４は、ケー ブル鐙金物１１０で固定されており、該ケーブル鐙金物（ｃａｂｌｅ ｓｔｉｒ ｒｕｐ）により進行運動と微運動とが区別して行われる。 ケーブル鐙金物は、マニピュレータ１０２が進行運動をしてテストヘッド１０ ８を移動する時には、テスタ１００及び検査装置（図示なし）に対して移動する 。反対に、マニピュレータ１０２がテストヘッド１０８を微運動により移動する 時は、ケーブル鐙金物１１０は、テスタ１００に対して固定される。このように 構成することで、微運動をする間にケーブル１０４に加えられる力の変化による 影響がテストヘッド１０８へ及ぼさないようにされる。 ケーブル１０４は、ケーブル鐙金物１１０に固定され、該ケーブル鐙金物１１ ０と、ケーブル１０４のテストヘッド１０８への取付点との間のケーブル１０４ の長さがケーブル鐙金物１１０と、テストヘッド１０８上のケーブル取付点との 間の最大距離より長くなるようにされている。この構成により、ケーブル鐙金物 １１０とテストヘッド１０８との間でケーブル１０４に曲がり１１２が生じる。 ケーブル１０４は、概ね曲がらないが、曲がり１１２により、ケーブル１０４の ケーブル鐙金物１１０とテストヘッド１０８との間の部分が自由に動くようにさ れるとともに、微運動を行っている間にテストヘッド１０８をより正確に位置決 めすることが可能となる。 テストヘッド１０８の動きを容易にするために、マニピュレータ１０２がモー タを含んでいて、１つ以上の方向に該マニピュレータを駆動するようにしても良 い。斯かるモータの制御は、電子部品ハウジング１０６内に収容された電子部品 によりなされる。マニピュレータ１０２は、また、ブレーキを含み、該ブレーキ が解放されるとマニピュレータの移動が可能となる。これらのブレーキの制御は 、電子部品ハウジング１０６内の従来の電子部品によりなされる。更に、マニピ ュレータ１０２の動きは、操作者またはテスタ１００及びマニピュレータ１０２ を含むテストフロア（ｔｅｓｔ ｆｌｏｏｒ）の操作を制御するコンピュータに より出される指令に応答してコンピュータ制御されるようにしても良い。また、 従来の制御用電子部品も電子部品ハウジング１０６内に収容するようにしても良 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。 マニピュレータ１０２は、テストヘッドを該マニピュレータ１０２のベース（ 符号なし）から離間して保持する。このように位置決めすることによりマニピュ レータ１０２にトルクが発生して、マニピュレータが転倒する恐れがある。マニ ピュレータ１０２の転倒を防止するために、マニピュレータ１０２をベースにお いて床に固定するようにしても良い。或いは、マニピュレータ１０２のベースに 釣り合い重りを配置することが可能である。図１では、マニピュレータ１０２の ベースがテスタ１００の下まで伸長している。この構成では、テスタ１００が釣 り合い重りとして作用する。マニピュレータ１０２がテスタ１００から離れて位 置決めされる場合には、鉄板等の釣り合い重りをマニピュレータ１０２のベース 上に配置することが可能である。 図２を参照すると、マニピュレータ１０２が詳細に図示されている。マニピュ レータ１０２は、ベース組立体３００、支柱組立体４００、旋回アーム（ｔｗｉ ｓｔ ａｒｍ）組立体５００及びクレードル組立体６００の幾つかの組立体から 構成されている。これらの組立体は図３乃至図６にそれぞれ詳細に図示されてい る。 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。 垂直運動は、支柱組立体４００を入れ子式に移動させることで達成される。水 平運動は、支柱組立体４００をベース組立体３００に対して平行移動させること で達成される。振り運動は、ベース組立体３００に対して支柱組立体４００を回 動することで達成される。回転運動は、旋回組立体５００を回動することで達成 される。 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。 クレードル組立体６００及び旋回アーム組立体５００の一部分は、進行運動中 はテスタ１００（図１）に対して常に相対移動を行うが、斯かる進行運動中にテ ストヘッド１０８に対する相対移動は行わない。進行運動中のケーブル力の変化 によってテストヘッド１０８が影響されないようにするために、ケーブル鐙金物 １１０（図１）は、クレードル組立体６００またはテストヘッド１０８に対して 相対移動しない旋回組立体５００の一部のいずれかに取付ておかねばならない。 旋回アーム組立体５００は、ケーブル力に対して持ちこたえられるようにするの が容易であることから、該組立体へ取り付ける方が好適である。 ケーブル鐙金物１１０（図１）は、図２には明瞭に図示していない。ケーブル 鐙金物１１０は、でき得る限り支柱組立体４００に接近して取り付けるのが好適 である。しかしながら、ケーブル鐙金物１１０は、ケーブル１０４を支柱組立体 ４００から十分に離して保持して、テストヘッドが回動された時にケーブル１０ ４が支柱組立体４００に接触しないようにされている。また、図１に図示する如 く、ケーブル鐙金物１１０は、支柱組立体４００に一方の側に位置決めされる。 これにより、ＲＬの方向に少なくとも１８０°及びＲＲの方向に少なくとも９０ °の回動が可能になる。この範囲の運動によりテストヘッド１０８が該テストヘ ッド１０８の上方または下方、または水平方向右側または左側にドッキング面を 有する検査装置または取扱装置にドッキングすることが可能となる。 図３は、ベース組立体３００を詳細に図示している。ベース組立体３００の要 素は、ベースプレート３０２上に支持される。 脚３０４は、ベースプレート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３０ ４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、ベースプレート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、ベースプレート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もまたベースプレート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。 プレート３１４は、回転軸受３１８とともにベースプレート３０２上に取り付 けられる。プレート３１４は、支柱組立体４００（図４）を支持する。従って、 回転軸受３１８により振り運動が可能となる。 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３ １６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３２０はプレート３１４に対して支柱組立体４００を駆動するよ うに接続される。モータ組立体３２０は、駆動されると伸長及び引っ込んむこと で直線運動を可能にするボールねじを含む。斯かるモータの使用は、任意のもの である。 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。 図４は、支柱組立体４００の分解図である。支柱組立体４００は、支柱ベース プレート４０４上に組み立てられる。直線軸受４０２は、支柱ベースプレート４ ０４の下側に取り付けられて、前記に説明した水平運動を画定する。 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と同様に支柱ベースプレート４０４に 取り付けられる。支柱部分４１４Ｄは、支柱ベースプレート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４ ２０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。 直線レール４１８及び直線軸受４２０は、支柱部分４１４Ｂ及び４１４Ａ間の みならず支柱部分４１４Ｃ及び４１４Ｂ間でも同様に使用される。支柱部分４１ ４Ｃ、４１４Ｂ及び４１４Ａは、支柱ベースプレート４０４に固定されない。し かしながら、支柱部分４１４Ａ、４１４Ｂ及び４１４Ｃは、支柱ベースプレート ４０４に到達するまで垂直に下方へ移動することができる。支柱部分４１４Ａ、 ４１４Ｂ及び４１４Ｃは、また、垂直に上方へも移動することができる。このよ うに、支柱組立体４００は、入れ子式に収縮または伸長することができる。 支柱部分４１４Ｃの上方への垂直運動は、支柱部分４１４Ｃの裏面のストップ タブ４２４に係合する支柱部分４１４Ｄのストップピン４２２により制限される 。支柱部分４１４Ｂの上方への垂直運動は、支柱部分４１４Ｃのストップピン４ ２２により制限される。支柱部分４１４Ａの上方への運動は、支柱部分４１４Ｂ のストップタブにより同様に制限される。全体的に見て、支柱組立体４００は、 収縮された時の高さの約２倍まで伸長することが可能である。例えば、支柱組立 体は、９１．４４ｃｍ（３フィート）の高さから１８２．８８ｃｍ（６フィート ）の高さまで入れ子式に伸長収縮が可能となる。このようにして垂直運動が画定 される。 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４０ ０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。 取付プレート４１２は、支柱部分４１４Ａに取り付けられる。取付プレート４ １２により旋回アーム組立体５００（図５）の取付場所が画定される。アクメね じ４１０の上端も取付プレート４１２に取り付けられる。 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 ベースプレート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４１ ２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（ｎｏｎｂａｃｋｄｒｉ ｖａｂｌｅ）」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。 図４Ｂは、支柱組立体４００の駆動機構の別の実施例の断面図である。図４Ｂ の駆動機構は、モータ４０６、伝動装置４０８及び図４Ａのアクメねじ４１０に 取って替わるものである。 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４６２の上端には歯車４６２が収容される。歯車４６２は、歯車４ ６４に接続し、歯車４６４は、モータ４５６の軸に取り付けられる。このように 、回転運動は、モータ４５６からボールねじ４６０へ連結される。ボールねじ４ ６２の上端は、支柱部分４１４Ａに取り付けられ、駆動されると、支柱を伸長収 縮する。アクメねじの代わりにボールねじを使用した場合には、モータ４５６は 、ブレーキを含んで、垂直軸線が確実に復元駆動不可能となるようにしなければ ならない。 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。 キャビティ４７２は、レギュレータ（図示なし）等を介して圧縮されて一定の 圧力にされる。各キャビティにおいて約２．８６ｋｇ／ｃｍ²乃至約４．２２ｋ ｇ／ｃｍ²（１平方インチ当たり４０乃至６０ポンド）の範囲の圧力が維持され るのが好適である。キャビティ４７４は、圧縮されずに通気口を設けて、外部シ リンダ４７０に対して内部シリンダ４６８の運動が過度に制限されるのを排除さ れる。 外部シリンダ４７０は、支柱ベースプレート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。 図５は、旋回アーム組立体５００の一部分解図である。旋回アーム５００は、 回転軸受組立体５０２を介して取付プレート４１２（図４）に取り付けられる。 回転軸受組立体５０２は、互いに自由に相対回転する外側リング及び内側リング を有する。 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５０ ６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５１ ６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、起動されると、チューブ５１０を駆動して回動する。このよ うに、回転運動が行われる。モータ５１６は、クラッチ組立体を組み込んでいる 。モータ５１６が起動されないと、クラッチ組立体が軸５１４の運動を防止する 。このように、回転運動は、復元駆動不可能となる。 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５１ ６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。 ケーブルクランプ１１０（図１）は図５に明確に図示していない。しかしなが ら、ケーブルクランプは、チューブ５１０に容易に取り付けることが可能である 。 チューブ５１０は、クレードル組立体６００の取付点を画定する。図６は、テ ストヘッドフレーム６０８を保持するクレードル組立体６００を示す。使用中に おいては、テストヘッドフレーム６０８がテストヘッド１０８（図１）を構成す る電子部品を支持する。 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。 テストヘッドフレームは、該テストヘッドフレームから伸長するボルト６１４ を含んでいる。これらのボルトは、テストヘッド１０８から伸長しており、一方 の端においてねじが切られて、テストヘッド１０８への堅牢な取り付けが可能に されている。該ボルトの側壁６０４内へ突起している端は、ねじが切られていな い。 ボルト６１４のねじの切られていない端は、トリントン（Ｔｏｒｒｉｎｇｔｏ ｎ）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６ ０４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。 回転継手によりボルト６１４が該ボルトの軸線を中心に回動するのが可能とな る。この回動により頷き運動が画定される。 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。 往復台６１０が反対方向に移動すると、往復台６１２間の距離が変化する。こ の距離の変化を行うために、サイドアームの一方の往復台６１０にボルト６１４ を接続する軸受がボルト６１４が往復台６１０の表面に垂直に摺動するのを可能 にする。 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１ ５．２４ｃｍ（６インチ）、深さが５．０８ｃｍ（２インチ）及び厚さが０．７ ６２ｃｍ（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。 各サイドアーム６０４は、モータ６１８を含む。モータ６１８は、ベルト（図 示なし）を介して等の従来の手段で往復台６１０に連結される。モータ６１８は 、駆動して内外運動及びΘ運動を画定する。好適な実施例では、モータ６１８は 、ボールねじを介して往復台６１０に連結されたステップモータである。ステッ プモータは、オープンループ制御を可能にするとともに、位置フィードバックセ ンサを不要にする。 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。 頷き運動（ボルト６１４の軸線を中心にした回動）は、モータの駆動によって 生じるものではない。概ね、ボルト６１４は、テストヘッド１０８の重心近傍に 取り付けられる。従って、テストヘッド１０８の重量に拘わらず、頷き運動には ほとんど力を必要としない。頷き運動は、常に追従的な態様で行われる。 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。 内外運動及びΘ運動は、モータ駆動制御にユニークな問題を提起する。クレー ドル組立体６００が回動可能なことから、内外運動及びΘ運動の絶対方向が変化 できる。方向が変化できるから、前記運動に対する重力の方向が変化できる。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）が重力によ り移動するのが可能となる。重力の方向が変化できるから、モータ６１８が往復 台６１０の各々を駆動して重力と釣り合いを取らなければならない方向は、常に 同一ではない。 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１０ ８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１ ０８が損傷を受ける危険性は低減される。 マニピュレータ１０２は、一般に精密機械設計に使用される強い材料から組立 られる。構造部材は、鋼または同様な材料から公知の製造技術を用いて形作られ る。例えば、ベースプレート３０２は、３．８１ｃｍ（１．５インチ）の鋼板か ら形成され、支柱部分４１４は、１．９０５ｃｍ（０．７５インチ）の鋼板から 形成される。軸受組立体及びレールは市販されているものである。テストヘッド １０８の重量を支持できる任意の良質の軸受を使用することが可能である。 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。 マニピュレータ１０２は、正確な位置決めを画定するテストヘッド及び（又は ）検査装置インタフェースと連携して使用されることが予想される。斯かるイン タフェースの一例は、１９９４年９月１日に出願された自動テスト装置用インタ フェースと題する米国特許出願第０８／２９９，８３１号（参照として本書に組 み込まれている）に記載されている。該特許出願は、検査装置のポストがテスト ヘッド上の一機構により把持されるといったインタフェースを画定している。こ の機構は、ポストを引っ張ることで、テストヘッドと、検査装置とを一体に引っ 張るものである。該機構は、テストヘッドが検査装置に向かって引っ張られるに 連れて適切に位置決めされるような形状にされている。 使用においては、マニピュレータ１０２は、一組のジョイスティック等の電子 部品ハウジング１０６（図１）に接続された制御機構を含むことが予想される。 斯かるジョイスティックは、制御電子部品に制御入力を与えるのに使用される。 一つのジョイスティックを使用して進行運動を制御し、また、一つのジョイステ ィックを使用して微運動を制御するのが好適である。ジョイスティック制御入力 をモータ制御信号に変換する制御アルゴリズムは公知である。 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。 マニピュレータ１０２は、モータ３２０及び３２２のクラッチを解放して、振 り及び水平方向に追従性を発生させることで追従的な態様に入れられる。追従性 は、モータ６１８のブレーキを解放することで内外及びΘ方向に発生することが できる。上記で説明した如く、若干の量の追従性は、また、サイドアーム６０４ 及びその他の構造部材に備わっている可撓性によっても生じる。垂直方向の追従 性は、空気シリンダ４８０により生じ、回転方向の追従性は、モータ５１６のば ねマウントを介して生じる。頷き方向の追従性は、テストヘッドが頷き方向に回 動自在となることから、一定の制限内で生じる。追従性により、正確な位置決め 機構がテストヘッド１０８を、該テストヘッドを検査装置にドッキングさせるの に必要な正確な位置まで引っ張るのである。 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。 一実施例を説明してきたが、数多くの代替実施例または変形が可能である。例 えば、図５は、歯車５０８が回転軸受５０２に取り付けられたものを図示してい る。回転軸受５０２の外側表面に歯を設けるようにして別個の歯車を不要にする ことも可能である。 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 カ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。 モータを排除する場合には、テストヘッド１０８またはマニピュレータ１０２ の他の場所にハンドルを取り付けて移動を容易にするのが好ましい。斯かるハン ドルは、クラッチ機構の解除を行う制御ボタンを含むことが可能である。 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。 制御電子部品と連携してモータによる制御を使用することによりマニピュレー タ１０２に多くの特徴を追加する機会が生まれる。例えば、ジョイスティックコ ントローラを腕時計に似たリストバンド上の一組のボタンに替えることが可能で ある。リストバンドは、また、静電放電を防止する接地装置として機能する。リ ストバンドは、また、該バンドが人に装着されているか否かを検出する温度セン サを収容することが可能である。リストバンドが人に装着されていない場合には 、マニピュレータ上の制御機能が機能禁止となる。このように、テストヘッドは 、操作者が適切に接地されて静電放電の危険性が排除されないと移動することが 不可能となる。斯かるセンサは、他のタイプの静電放電装置に組み込むことが可 能である。 別の実施例は、テストヘッドを検査装置にドッキングする補助装置として光ビ ームを含む。１つ以上の光ビームがテストヘッドの下側の特定の点から放出され る。検査装置にマーカーが含まれて、テストヘッド上の前記の点と整合すべき検 査装置上の特定の点を表示する。光ビームとマーカーとの間の関係を監視するこ とによって、操作者は、テストヘッドをどの方向に移動させて適切なドッキング を行う必要があるかを判断することが可能となる。更に、光ビームをテストヘッ ドから一定の固定した距離の平面に焦点を合わせることができる。検査装置がこ の平面内にあるようにテストヘッドを位置決めすれば、全ての光ビームがはっき りと焦点をあわせる。光ビームのあるものが他の光ビームより鮮明に焦点を合わ せた場合には、テストヘッドが検査装置に対して傾いていることを示す。従って 、光ビームの位置及び照度を監視することにより操作者は、正確にテストヘッド の位置決めを行うことができる。 図２は、旋回アーム組立体５００が取付プレート４１２に対称的取り付けられ ているのを図示している。旋回アーム組立体５００を非対称的に取り付ければ、 テストヘッド１０８をマニピュレータ１０２の一方の側の検査装置により接近し て移動することが可能となる。 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。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年８月２７日 【補正内容】 請求の範囲全文の差し替え 請求の範囲 １． テストヘッドを支持する手段（６００）と、該テストヘッドの大まかな運 動を可能にする手段（３００、４００、５００）とを備える、テストヘッド（１ ０８）を保持するとともに移動するマニピュレータ（１０２）であって、 ケーブル（１０４）が前記テストヘッドをテスタ（１００）に接続し、 前記テストヘッドが該テストヘッドに関してウエハを位置決めする取り扱い装 置を調整するマニピュレータにおいて、 前記テストヘッドを支持する手段が少なくとも一方向において前記テストヘッ ドの微運動を可能にし、 前記テストヘッドの大まかな運動を可能にする前記手段が前記テストヘッドを 支持する手段に接続されるとともに、少なくとも一方向において大まかな運動を 可能にし、 ケーブル鐙金物（１１０）がケーブルを前記テストヘッドを支持する手段に固 定して、該ケーブル鐙金物と、前記テストヘッドとの間で前記ケーブルに曲がり （１１２）を形成することを特徴とするマニピュレータ。 ２． 前記テストヘッドを支持する手段がそれぞれのアーム（６０４）に摺動自 在に取り付けられた一対の往復台（６１０）を含み、テストヘッドがアーム間に 取り付けられている請求の範囲１に記載のマニピュレータ。 ３． 回転継手が各往復台を前記テストヘッドに接続し、 該回転継手は、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の範囲２に記載のマニピュレータ。 ４． 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）を備えている請求の範囲１に記載のマニピュレータ 。 ５． 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、 該入れ子式に収縮伸長する支柱組立体が該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 求の範囲１に記載のマニピュレータ。 ６． 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の範囲５に記載のマニピュレータ。 ７． 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の範囲６に記 載のマニピュレータ。 ８． 前記大まかな運動を可能にする手段が、更に、ベース組立体（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）を介して前記ベ ース組立体に連結されている請求の範囲５に記載のマニピュレータ。 ９． 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 ベ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 求の範囲８に記載のマニピュレータ。 １０． テストヘッド用のマニピュレータ（１０２）において、 ａ）入れ子式に収縮伸長する支柱組立体（４００）と、 ｂ）ベース組立体（３００）と、 ｃ）前記入れ子式に収縮伸長する支柱組立体を前記ベース組立体に接続する回 転軸受（３１８）と、 ｄ）前記テストヘッドを２点において支持する手段を有するクレードル組立体 であって、該２点が同一方向に移動して、該２点を含んだ平面内における前記テ ストヘッドの平行移動を可能にするとともに、反対方向に移動して、前記２点を 含む平面内における回動を可能にするクレードル組立体（６００）と、 を備えているテストヘッド（１０８）用マニピュレータ（１０２）。 １１． 前記テストヘッドを２点で支持する手段が、各々前記クレードル組立体 に摺動自在に取り付けられた一対の回転継手と、各々前記２点において前記テス トヘッドから伸長しかつ前記回転継手の一方に係合する一対のボルト（６１４） とを備えている請求の範囲１０に記載のマニピュレータ。 １２． 前記テストヘッドを２点において支持する手段が、更に、一対の往復台 （６１０）と、該一対の往復台に連結された一対のモータ（６１８）とを備えて いる請求の範囲１１に記載のマニピュレータ。 １３． 前記一対のモータが一対のステッパモータを備えている請求の範囲１２ に記載のマニピュレータ。 １４． ケーブルが接続されたテストヘッド（１０８）用マニピュレータ（１０ ２）において、 ａ）入れ子式に収縮伸長する支柱組立体（４００）と、 ｂ）該入れ子式に収縮伸長する支柱組立体を前記テストヘッドに接続する前記 テストヘッドを回動する手段（５００、６００）と、 ｃ）該テストヘッドを回動する手段に連結された前記ケーブルを保持するケー ブル鐙金物（１１０）と、 を備えているテストヘッド（１０８）用マニピュレータ（１０２）。 １５． 前記ケーブル鐙金物が、前記テストヘッドを回動する手段から、該テス トヘッドを回動する手段が少なくとも９０°の角度に亘って回動する際に前記ケ ーブルを前記入れ子式に収縮伸長する支柱組立体から離間して保持するのに十分 な距離伸長する請求の範囲１４に記載のマニピュレータ。 １６． 前記ケーブル鐙金物が、前記テストヘッドを回動する手段から、該テス トヘッドを回動する手段が少なくとも１８０°の角度に亘って回動する際に前記 ケーブルを前記入れ子式に収縮伸長する支柱組立体から離間して保持するのに十 分な距離伸長する請求の範囲１４に記載のマニピュレータ。 １７． 前記ケーブル鐙金物が、前記テストヘッドを回動する手段から、該テス トヘッドを回動する手段が少なくとも２７０°の角度に亘って回動する際に前記 ケーブルを前記入れ子式に収縮伸長する支柱組立体から離間して保持するのに十 分な距離伸長する請求の範囲１４に記載のマニピュレータ。 １８． テストヘッド（１０８）用のマニピュレータ（１０２）において、 ａ）支柱ベースプレート（４０４）と、 ｂ）該支柱ベ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、前記支柱ベースプレー 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）前記テストヘッドの追従的な運動を可能にする少なくとも１つの手段と、 を備えているテストヘッド（１０８）用マニピュレータ（１０２）。 １９． 更に、垂直方向（４１０、４６０）に前記テストヘッドを駆動する手段 を備え、 前記追従的な運動を可能にする少なくとも１つの手段が、前記テストヘッドを 垂直方向に駆動する手段と、前記支柱ベースプレートとの間に追従性のあるマウ ントを備えている請求の範囲１８に記載のマニピュレータ。 ２０． 前記追従性のあるマウントが空気ピストン組立体（４８０）を備えてい る請求の範囲１９に記載のマニピュレータ。 ２１．前記追従的な運動を可能にする少なくとも１つの手段が前記テストヘッド 支持手段と、前記入れ子式に収縮伸長する支柱組立体との間に追従性のあるマウ ントを備えている請求の範囲１８に記載のマニピュレータ。 ２２． 前記追従性のあるマウントが前記入れ子式に収縮伸長する支柱組立体に 取り付けられた第１の歯車（５０８）と、該第１の歯車と係合する第２の歯車（ ５１２）と、該第２の歯車を保持する軸（５１４）と、該軸に取り付けられ、該 軸に関して垂直に突出するモータ（５１６）と、該モータを前記テストヘッドを 支持する手段に取り付ける少なくとも１つのばね（５２０）とを備えている請求 の範囲２１に記載のマニピュレータ。 ２３． 前記少なくとも１つのばねは、前記テストヘッドを支持する手段が前記 軸を中心に一定の円弧に亘って移動するのを可能にする請求の範囲２２に記載の マニピュレータ。 ２４． 前記第１の歯車が前記第２の歯車の円周より大きな円周を有する請求の 範囲２２に記載のマニピュレータ。 ２５． 前記第１の歯車と前記第２の歯車の歯車比が５対１を超えている請求の 範囲２２に記載のマニピュレータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レビー，デービッド・エイチ アメリカ合衆国マサチューセッツ州02140, ケンブリッジ，ブレイク・ストリート 16 (72)発明者 キアニ，セパー アメリカ合衆国マサチューセッツ州02109, ウォータータウン，マウント・オーバー ン・ストリート 537 (72)発明者 バランス，アール・ライアン アメリカ合衆国マサチューセッツ州02114, サマービル，ハンコック・ストリート 44，アパートメント ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ケーブルの一端に接続されるテストヘッド用マニピュレータにおいて、 ａ）テストヘッドを保持するとともに、少なくとも一方向に該テストヘッドの 微運動を可能にする手段と、 ｂ）前記テストヘッドを保持する手段に連結されたクランプであって、前記テ ストヘッドに接続された前記ケーブルの前記端から、該クランプと、前記テスト ヘッドとの間の距離より長い距離だけ隔てられた点において前記ケーブルに接続 されたクランプと、 ｃ）前記テストヘッドを保持する手段に連結された、少なくとも一方向に前記 テストヘッドの進行運動を可能にする手段と、 を備えたテストヘッド用マニピュレータ。 ２． 前記テストヘッドを保持する手段が少なくとも一対のアームを備え、前記 テストヘッドが該アーム間に取り付けられている請求の範囲１に記載のマニピュ レータ。 ３． 前記保持する手段が複数の往復台を更に備え、該往復台の各々が前記複数 のアームの１つに摺動自在に取り付けられ、前記テストヘッドが前記往復台の各 々に接続される請求の範囲２に記載のマニピュレータ。 ４． 前記テストヘッドが球状継手において、少なくとも前記往復台の１つに接 続される請求の範囲３に記載のマニピュレータ。 ５． 前記テストヘッドが、該テストヘッドが前記往復台に取り付けられる点に より画定される軸線を中心に回動する継手において、前記往復台に取り付けられ る請求の範囲３に記載のマニピュレータ。 ６． 前記テストヘッドが、前記アームにより画定される平面における前記テス トヘッドの回動を可能とする継手において、少なくとも前記往復台の１つに取り 付けられる請求の範囲３に記載のマニピュレータ。 ７． 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 在に移動する手段を備えている請求の範囲３に記載のマニピュレータ。 ８． 前記進行運動を可能にする手段が、 ａ）垂直軸と、 ｂ）該垂直軸に回動自在に取り付けられ、前記テストヘッドを保持する手段が 接続される回動部材と、 を備えている請求の範囲１に記載のマニピュレータ。 ９． 前記回動部材が前記垂直軸に垂直な軸線を中心に回動する請求の範囲８に 記載のマニピュレータ。 １０． 前記クランプが前記回動部材に取り付けられる請求の範囲９に記載のマ ニピュレータ。 １１． 前記垂直軸が入れ子式に収縮伸長する垂直軸を備え、前記クランプが前 記回動部材の少なくとも１つの位置において前記入れ子式に収縮伸長する垂直軸 の上方へ伸長する請求の範囲１０に記載のマニピュレータ。 １２． 前記進行運動を可能にする手段が更にベースを備え、前記垂直軸が回転 継手を介して該ベースに連結される請求の範囲８に記載のマニピュレータ。 １３． 前記進行運動を可能にする手段が、更に、 ａ）前記回転継手を介して前記垂直軸に連結された支持部材と、 ｂ）該支持部材を前記ベースに連結する直線軸受と、 を備えている請求の範囲１２に記載のマニピュレータ。 １４． テストヘッド用のマニピュレータにおいて、 ａ）入れ子式に収縮伸長する垂直軸と、 ｂ）支持部材と、 ｃ）前記入れ子式に収縮伸長する垂直軸及び前記支持部材に接続された回転軸 受と、 ｄ）テストヘッドを２点において支持する手段を有するクレードル組立体であ って、該２点は、同一方向に移動して該２点を含む平面において前記テストヘッ ドの平行移動を可能にするとともに、反対方向に移動して該２点を含む前記平面 において前記テストヘッドの回動を可能にするクレードル組立体と、 を備えたテストヘッド用マニピュレータ。 １５． 前記テストヘッドを２点で支持する手段が、 ａ）各々前記クレードル組立体に摺動自在に取り付けられた２つの球形継手と 、 ｂ）前記２点の一方において前記テストヘッドから伸長するとともに、前記球 形継手の一方に係合する２本の軸と、 を備えている請求の範囲１５に記載のマニピュレータ。 １６． 前記支持する手段が、更に、前記クレードル組立体に取り付けられると ともに、前記球形継手に連結された２つのモータを備えている請求の範囲１５に 記載のマニピュレータ。 １７． 前記モータがステッパモータを含む請求の範囲１６に記載のマニピュレ ータ。 １８． ケーブルが接続されたテストヘッド用マニピュレータにおいて、 ａ）入れ子式に収縮伸長する軸と、 ｂ）該軸に取り付けられるとともに、テストヘッドが連結されるようにされた 回動部材と、 ｃ）前記ケーブルを保持するようにされるとともに、前記回動部材に連結され たクランプと、 を備えているテストヘッド用マニピュレータ。 １９． 前記クランプが、前記回動部材から、該回動部材が少なくとも９０°の 角度に亘って回動する際に前記ケーブルを前記入れ子式に収縮伸長する軸から離 間して保持するのに十分な距離伸長する請求の範囲１８に記載のマニピュレータ 。 ２０． 前記クランプが、前記回動部材から、該回動部材が少なくとも１８０° の角度に亘って回動する際に前記ケーブルを前記入れ子式に収縮伸長する軸から 離間して保持するのに十分な距離伸長する請求の範囲１８に記載のマニピュレー タ。 ２１． 前記クランプが、前記回動部材から、該回動部材が少なくとも２７０° の角度に亘って回動する際に前記ケーブルを前記入れ子式に収縮伸長する軸から 離間して保持するのに十分な距離伸長する請求の範囲１８に記載のマニピュレー タ。 ２２． テストヘッド用のマニピュレータにおいて、 ａ）ベースと、 ｂ）該ベースに取り付けられた垂直軸と、 ｃ）該垂直軸から伸長し、前記ベースに対して移動自在となり、テストヘッド を保持するようにされた水平部材と、 ｄ）前記テストヘッドの追従的な運動を可能にする少なくとも１つの手段と、 を備えたテストヘッド用マニピュレータ。 ２３． 更に、前記テストヘッドを垂直方向に駆動する手段を備え、前記追従的 な運動を可能にする手段が前記駆動手段と、前記ベースとの間に追従性のあるマ ウントを備えている請求の範囲２２に記載のマニピュレータ。 ２４． 前記追従性のあるマウントが空気シリンダを備えている請求の範囲２３ に記載のマニピュレータ。 ２５． 前記追従的な運動を可能にする手段が前記水平部材と、前記垂直軸との 間に追従性のある回転継手を備えている請求の範囲２４に記載のマニピュレータ 。 ２６． 前記追従的な運動を可能にする手段が、 ａ）前記垂直軸に取り付けられた第１の歯車部分と、 ｂ）該第１の歯車部分に係合する第２の歯車部分と、 ｃ）該第２の歯車部分を保持する軸と、 ｄ）該軸に固定して取り付けられるとともに、該軸に関して垂直に突出する部 材と、 ｅ）該垂直部材を前記水平部材へ取り付けるばねと、 を備えている請求の範囲２５に記載のマニピュレータ。 ２７． 前記垂直部材を取り付ける前記ばねが該垂直部材が前記軸を中心に一定 の円弧に亘って移動するのを可能にする請求の範囲２６に記載のマニピュレータ 。 ２８． 前記第１の歯車部分が前記第２の歯車部分の円周より大きな円周を有す る請求の範囲２６に記載のマニピュレータ。 ２９． 前記第１の歯車部分と、前記第２の歯車部分との歯車比が５対１を超え る請求の範囲２６に記載のマニピュレータ。