KR100709827B1 - 테스트 헤드 조작기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 시스템은 테스트 헤드와 같은 부하를 위치결정시키기 위해 유용한 시스템이다. 시스템은 부하를 지지하며 제1 수직축으로 이동하는 암을 포함한다. 시스템은 또한 제1 수직축으로부터 일정간격을 두고 떨어져 있는 제2 수직축에 대해서 제1 수직축을 회전시키기 위한 회전 유닛을 포함한다.

위치 결정 시스템, 테스트 헤드, 제1 수직축, 제2 수직축, 회전 유닛,

Description

테스트 헤드 조작기{Test Head Manipulator}

본 발명은 전자식 테스트 헤드 위치결정 시스템에 관한 것이다.

집적 회로(IC) 및 다른 전자식 기구를 자동적으로 테스트하는 데 있어서, 장치가 알맞은 위치에서 테스트되도록 적당한 온도와 장소로 위치시키는 데 특별한 디바이스 핸들러가 사용되어 왔다. 전자식으로 테스트하는 데에는 디바이스 핸들러에 연결하고 체결하기 위해 필요한 테스트 헤드를 포함하는 대형이며 고가인 자동 테스트 시스템이 제공된다. 테스트 받는 장치( 이하'DUT'(Device Under Test)라 한다.)는 정밀도를 요구하며, 효과적인 테스트를 위한 고속 신호를 필요로 한다; 따라서 전자 회로는 가능한 DUT에 가깝게 위치되어야 한다. 이는 테스트 헤드가 상당히 무거워지는 원인이 된다.

테스트 헤드 위치 결정 시스템은 테스트 헤드를 디바이스 핸들러에 대해서 위치시키는 데 사용된다. 테스트 헤드가 디바이스 핸들러에 대해서 정확하게 위치되는 경우, 테스트 헤드와 디바이스 핸들러는 정렬되었다고 말하여진다. 테스트 헤드와 디바이스 핸들러가 정렬되는 경우, 손상되기 쉬운 테스트 헤드와 디바이스 핸들러 전기 컨넥터는 결합될 수 있으며(즉, 체결될 수 있으며), 테스트 헤드와 디바이스 핸들러 사이에 테스트 신호를 전달할 수 있게 한다. 체결에 앞서, 손상되기 쉬운 테스트 헤드와 디바이스 핸들러 전기 컨넥터는 손상되기 쉬운 전기 컨넥터를 손상시키지 않도록 정확하게 정렬되어야 한다.

테스트 헤드 위치결정 시스템은 또한 테스트 헤드 포지셔너 또는 테스트 헤드 조작기로 불려진다. 이러한 기술은 예를 들면 인테스트 코포레이션(inTEST Corporation)의 인테스트 핸드북에 설명되어 있다. 이 기술은 또한 테스트 헤드 위치결정 시스템 분야에서 교육을 위한 참고로 수록된 미국 특허 제5608334호, 제5450766호, 제5030869호, 제4893074호 및 제4715574호에 설명되어 있다.

상기 설명한 목적을 위해, DUT는 현재 테스트 중인 장치(IC)를 사용한다. TSA(Test Station Apparatus)는 웨이퍼 탐침기, 디바이스 핸들러 및 수동 테스트 스테이션을 종합적으로 말한다.

종래 기술의 테스트 헤드 위치결정 시스템의 설명과 일치하도록 도 1에 설명된 좌표축(100)이 사용된다;

ㆍY = 수직, 업-다운 축(102)

ㆍX = 수평, 사이드 대 사이드 또는 레프트-라이트 축(104)

ㆍZ = 수평, 인-아웃 축(106)

조작기의 정면에서 보면 평행 좌표축을 형성한다.

축들에 대한 회전이 다음과 같이 지정된다.

ㆍTheta Y = Y축에 대한 회전( 이하 '스윙'이라 한다.)(108)

ㆍTheta Z = 인-아웃 축에 대한 회전( 이하 '롤' 또는 '트위스트'라 한다.)(110)

ㆍTheta X = X축에 대한 회전( 이하 '텀블' 또는 '피치'라 한다.)(112)

테스트 바닥면(100)에 대한 참조 모델은 도 2에서 평면도로 나타낸다. 도시된 바와 같이 주요 테스트 장치 캐비닛(테스터 캐비닛)(202), TSA(204), 조작기(206) 및 테스트 헤드(208)가 포함된다.

도 3은 직사각형 상자 모양의 테스트 헤드(300)의 사시도를 나타내며, 상면(302) 및 바닥면(304)은 X-Z 평면에 평행하며, 측면들(308)은 Y-Z 평면에 평행하고 전면과 후면(306)은 X-Y 평면에 평행하다.

테스트 헤드는 하나의 평면에 하나의 테스트 인터페이스를 포함한다. 테스트 인터페이스는 전형적으로 일반적인 다른 역할이외에, 탐침기, 핸들러 또는 수동 테스트 스테이션에 테스트 장치로의 연결 포인트를 제공하는 테스트 인터페이스 보드를 가지고 있다. 인터페이스를 가지는 표면은 이하 '인터페이스 표면'(IS)(310)이라 한다. IS는 평면 및 방향 모두를 정의한다; 방향은 IS 평면에 수직한 벡터에 의해 표현되고 테스트 헤드로부터 멀어지는 방향을 가리킨다. 도 3은 수평면에서 위쪽 방향으로 향하는 IS(310)를 나타낸다. 사용에 있어서, 테스트 헤드의 방향은 다른 형태의 장치와 결합됨에 따라 변화할 것이다. 따라서 IS(310)의 평면과 방향 또한 변화할 것이다.

인터페이스 표면에 대해서 테스트 헤드 치수를 정하는 것은 도움이 된다. 도 3(IS가 상면에 있는)에서 나타낸 방향을 가지고 다음 정의들이 사용될 수 있다.:

ㆍT = 테스트 헤드 두께 = 업-다운 방향(312)으로의 치수.

ㆍW = 테스트 헤드 폭 = 사이드-대-사이드 방향(314)으로의 치수.

ㆍL = 테스트 헤드 길이 = 인-아웃 방향(316)으로의 치수.

사용에 있어서, 테스트 헤드는 디바이스 핸들러에서와 같이 DUT와 접촉하기 위해서 위쪽 방향으로 향할 수 있다. 이 경우 인터페이스 표면은 위쪽 방향을 향하고 있다(IS UP).

이와는 달리 테스트 헤드는 탐침기 안에서와 같이 장치와 접촉하기 위해서 아래쪽 방향으로 향할 수 있다. 이 경우 인터페이스 표면은 아래쪽 방향을 향하고 있다(IS DOWN).

셋째로 DUT와 IS 모두 수직한 평면에서 방향 지워질 수 있다(IS vertical).

넷째로 DUT와 IS 모두 IS UP과 IS DOWN 사이 어떤 각도에서 방향지워질 수 있다.

테스트 헤드가 하나의 장치에서 다른 장치로 이동됨에 따라, 테스트 헤드는 IS UP, IS DOWN 및 IS Vertical 위치들 사이에서 회전되어야 한다. 조작기에 의존하면서, 텀블(피치) 또는 롤(트위스트) 좌표들 중 하나의 회전에 의해 영향 받을 수 있다.

테스트 헤드는 크고 두꺼운 케이블 다발에 의해서 테스트 케비닛에 연결된다. 케이블, 크기, 중량 및 유연성과 비틀림에 대한 저항 모두는 테스트 헤드의 운동을 간섭하고 억제한다. 테스트 헤드 운동은 바람직하게는 예를 들면 미국 특허 제5608334에서 설명된 바와 같이 여러개의 요소들로부터 케이블을 보호하기 위한 방법을 사용한다.

많은, 특히 크기가 큰 테스트 헤드들은 "케이블-피봇" 장치를 사용하는 조작 기에 부착된다. 케이블 피봇 모드에서, 케이블은 회전 중심에서 테스크 헤드로부터 회전축(일반적으로 롤 또는 트위스트 축)과 평행하게 나온다. 이는 예를 들면 미국 특허 제5030869호, 제5450766호 그리고 제5608334호에 설명되어 있다.

테스트 헤드 운동과의 간섭을 최소화하는 방법으로 케이블을 지지하는 것이 바람직하다. 또한 응력으로부터 케이블을 보호하는 것이 바람직하다. 이런 목적을 위하여, 도 4에 나타낸 것과 같이 끼워넣는 구조(telescopic)를 가진 케이블 지지 메카니즘(400)이 사용될 수 있다. 이러한 메카니즘은 예를 들면 미국 특허 제4893074호에 설명되어 있다.

도 5a를 참조하면, 종래 테스트 헤드 위치결정 시스템(500)이 나타나 있다.

테스트 헤드 위치결정 시스템(500)은 예를 들면 미국 특허 제5450766호에 설명된 메인 암(511)과 돌출된 크레이들 어셈블리(520)를 포함할 수 있다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 메인 암(511)은 선형 안내 레일(510)에 결합된다. 메인 암(511)은 선형 안내 레일(510)을 따라 수직하게 어느 한 방향으로 이동한다. 로크(lock) 메카니즘(미도시)은 메인 암(511)의 위치를 선형 안내 레일(510)에 상대적으로 고정되도록 한다. 위치결정 어셈블리(501)는 기둥(545)의 후부 내에서 수직하게 어느 한 방향으로 이동하는 역방향 하중 어셈블리(미도시)에 의해 선형 안내 레일(510) 상에서 수직하게 운반된다. 역방향 하중 어셈블리는 테스트 헤드를 최소한의 힘으로 수직하게 이동될 수 있도록 한다. 더욱이 테스트 헤드는 테스트 헤드의 중력 중심을 따라 설치된다. 케이블(512)은 테스트 케비닛(514)에서 테스트 헤드(502)의 후부로 연장된다.

크레이들 어셈블리(520)는 메인 암(511)에 결합된다. 크레이들 어셈블리(520)는 테스트 헤드(502)에 결합된 전면의 "C" 형상부를 가지며, 따라서 테스트 헤드(502)는 중력의 중심을 지나는 축에 대해서 피치 회전할 수 있다. 크레이들 어셈블리(520)에 관한 작동과 상세한 설명은 미국 특허 제5450766호에 설명되어 있어 여기서는 반복하지 않는다.

기둥(545)은 평행 이동 테이블(521)에 의존한다. 평행 이동 테이블은 사이드-대-사이드 플레이트(522), 인-아웃 플레이트(524), 턴테이블(526) 및 베이스(530)를 포함한다. 기둥(545)는 사이드-대-사이드 플레이트(522)에 결합된다. 사이드-대-사이드 플레이트(522) 내의 가이드(523)와 인-아웃 플레이트(524)의 레일(미도시)은 사이드-대-사이드 플레이트(522)를 인-아웃 플레이트(524)에 연결시킨다. 인-아웃 플레이트(524)의 가이드(525)는 턴테이블(526)의 레일(527)에 결합된다. 이에 따라 턴테이블(526)은 베어링 표면(미도시)을 가지는 베이스(530)에 결합된다. 기둥(545)은 사이드-대-사이드 테이블(522)과 인-아웃 테이블(524)을 각각 이동시킴으로써 x 및 z 축을 따라 바람직하게 다시 위치가 바뀔 수 있다. 기둥(545)은 또한 턴테이블(526)을 베이스(530)와의 결합 장치에 대해 회전시킴으로써 y축에 대해 회전될 수 있다. 물론 기둥(545)이 이들 축들을 따라 움직임에 따라 테스트 헤드(502)는 다시 위치가 바뀌게 된다.

도 5b는 평행 이동 테이블(521)과 관련된 부분들의 상대적인 위치들을 제외하고는 도 5a와 유사하다. 특히, 턴테이블(526)은 기둥(545)과 사이드-대-사이드 플레이트(522) 사이에 위치한다. 게다가 인-아웃 플레이트(524)의 가이드(526)는 레일(531)에서 베이스(530)에 직접 연결된다. 다른 모든 측면에 있어서 도 5a와 5b는 유사하다. 따라서 도 5b의 다른 상세한 부분은 여기서 반복하지 않는다.

조작기 베이스에 대해 만들어질 수 있는 수평 운동의 다른 조합들은 가능하다. 만약 이런 운동들이 베이스에 대해서 만들어지지 않는다면 이들은 전형적으로 암 어셈블리에 제공된다. 예를 들어 미국 특허 제4527942호에 처음으로 설명된 인테스트 코포레이션의 인2(in2) 조작기들은 베이스에 어떤 수평 운동을 제공하지 않으며; 다관절 암 어셈블리는 모든 수평 운동을 제공한다. 또한 테라다인(Teradyne)이라고 명명된 미국 특허 제5606262호에서 설명되어 있는 시스템과 같이 스윙 회전 운동만을 제공하는 베이스들을 가지는 조작기들이 알려져 있다.

몇몇 조작기들은 베이스들에 두 개의 운동을 제공한다. 테라다인에 의해 제조되고 미국 특허 제5931048호와 제5949002호에서 설명된 조작기는 바닥면에서 스윙 메카니즘을 가지고 베이스에서 스윙 회전과 사이드-대-사이드 운동을 제공한다.; 상기 조작기에서 인-아웃 운동은 암과 크레이들 어셈블리에서 제공된다. 또한 레이드-어쉬맨 엠에프지, 인코포레이티드(Reid-Ashman MFG, Inc.)에 의해 제조된 조작기는 기둥에 부착된 샤프트에 대해 암을 회전시킴으로써 제공되는 스윙을 가지고 베이스에 사이드-대-사이드 운동 및 인-아웃 운동을 제공한다.

스커름베르거(Schulmberger)에 의해 제조된 조작기는 사이드-대-사이드 어셈블리들의 상부면에서 스윙 메카니즘을 가지고 베이스에 사이드-대-사이드 운동 및 스윙 회전 운동을 제공한다. 이 조작기는 케이블이 회전 중심 위에 있는 기둥의 중심을 통해서 캐비닛을 지나 테스트 헤드에서 마무리가 되는 것이 특징이다. 이 조작기의 또다른 특징은 미국 특허 제4943020호와 제4973015호에서 처음으로 설명되고 모두 스커름베르거라고 명명된 역방향 밸런스로 작동하는 스프링 메카니즘이다.

마지막으로, 레이드-어쉬맨 엠에프지 인코포레이티드에서 제조된 또 다른 조작기는 바닥면에서 스윙 회전 메카니즘을 가지고 베이스에 3개의 운동을 제공한다.

작동에 있어서, 테스트 헤드(502)는 상기 설명한 평행 이동 테이블을 부분적으로 사용하여 체결 위치쪽으로 조작된다. 테스트 헤드가 최대의 체결 위치까지 1 cm에서 2 cm 의 거리 내에 있는 경우, 얼라인먼트(alignment) 장치가 맞물리기 시작한다. 이때 체결 엑츄에이터가 맞물리게 되고 테스크 헤드를 최종 정렬되는 테스트 위치로 끌어당겨 DUT 테스트 고정장치 그리고/또는 탐침 카드와 맞물리게 한다. 테스트 헤드가 테스트 위치로 끌어당겨짐에 따라, 짝이되는 구멍에 맞물리는 테이퍼진 핀들과 같은 얼라인먼트 장치는 작은 허용 공차 안으로 초기 오차를 감소시킨다. 체결 액츄에이션 동안, 테스트 헤드는 바람직하게는 최종 얼라인먼트와 평행성을 확인하기 위해서 축들과 회전들의 조합으로 자유롭게 이동한다. 따라서 모든 축들은 체결 액츄에이션 동안 자유로와야 한다.

유사하게, 체결이 풀려질 경우 체결 액츄에이션 과정이 반대로 되기 때문에 모든 축들은 자유로와야 한다. 체결 메카니즘은 테스트 헤드를 테스트 소켓/탐침 어셈블리 장치와의 맞물림으로부터 멀어지도록 한다. 일단 체결이 풀리면 바람직하게는 테스트 헤드가 하나의 운동 축만을 사용하여 탐침기/핸들러로부터 멀리 이동할 수 있도록 하기 위해서 선택된 축들은 잠겨질 수 있다.

최근 반도체 산업의 진보는 다음의 효과를 가져왔다:

1. DUT들은 더 복잡해지고; 장치에 대한 트랜지스터들의 수는 점차적으로 수천에서 수백만으로 증가하였다.

2. DUT들은 점점 더 디지털 회로, 아날로그 회로 및 복합 시그널 회로의 복잡한 복합체들이 되었다.

3. 장치에 대한 I/O, 파워 서플라이 그리고 시그널 접지 핀들의 수는 수백에서 백 미만으로 증가하였다.

4. DUT 클럭율은 수십 MHz에서 적어도 1 GMz로 되었다.

5. 데이터, 어드레스 및 제어 신호들은 이에 따라 적어도 수백 Mbps 범위이다.

6. 핀당 주파수 대역 요구도는 적어도 수십 GHz 범위이다.

결과적으로 테스트 시스템 디자인은 바람직하게 다음과 같이 변해왔다.

1. 테스트 헤드에 더 많고, 더 빠르고, 더 복잡한 핀-전자 회로들이 더 많이 사용된다.

2. 테스트 헤드의 핀 회로 당 더 큰 파워 분산이 더 높은 스위칭율로 인해 가능할 수 있다.

3. 물을 순환시키는 냉각 시스템이 테스트 헤드에 첨가되었고, 이는 중량을 증가시키고 테스트 헤드 케이블에 포함되도록 하기 위해 유연성있는 관을 설치할 필요가 있다.

4. 더 많은 파워 서플라이와 더 무거운 게이지들의 접지 도체들은 상호 연결 하고 있는 테스트 헤드 케이블 내에 있다.

5. 케이블 내의 신호 배선의 양과 관련된 시간지연을 감소시키기 위해서 시스템 캐비닛으로부터 테스트 헤드까지 회로를 이동시킨다.

이들 요소들은 테스트 헤드의 크기와 중량을 상당히 증가시켜왔고 동시에 다음을 필요로 하고 있다.

1. 테스트 헤드가 DUT에 아주 근접하게 위치되도록 하는 요구는 점점 더 중요하다.

2. 테스트 헤드로부터 테스터 캐비닛까지의 케이블은 가능한 짧게 되어야 하며 동시에 더 두껍고 더 강성이 커져야 한다.

따라서 테스트 헤드와 관련된 케이블은 상당히 크고 중량이 크게되어 왔다.

시스템은 테스트 헤드와 같은 부하를 위치 결정시키는 데 유용하다. 시스템은 부하를 유지하고 제1 수직축을 따라 이동시키는 암을 포함한다. 시스템은 또한 제1 수직축으로부터 떨어져 간격을 유지하는 제2 수직축에 대해서 제1 수직축을 회전시키기 위한 회전 유닛을 포함한다. 시스템은 또한 케이블 지지대를 포함할 수 있으며, 케이블 지지대는 제3 수직축을 따라 이동하고 부하와 결합된 케이블을 지지한다.

본 발명은 첨부된 도면은 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 일반적인 실시에 따른 도면의 다양한 형태는 스케일화하지 않았다. 오히려 명확하게 하기 위해서 다양한 형태의 치수는 임의적으로 확장되거나 축소되었다. 도면에 다음의 형태들이 포함되어 있다.:

도 1은 테스트 헤드 조작기의 좌표계를 나타낸다.

도 2는 전형적인 테스트 헤드 조작기 시스템에 대한 시험 바닥면 레이아웃의 평면도이다.

도 3은 도1의 좌표계 안에 설치된 테스트 헤드를 나타낸다.

도 4는 종래 끼워넣는 구조를 가지는 케이블 지지대의 사시도이다.

도 5a와 5b는 대표적인 종래 테스트 헤드 조작기의 사시도이다.

도 6은 테스트 헤드 조작기의 종래 설치에 대한 부분적인 상면도이다.

도 7a와 7b는 본 발명의 실시예에 따르는 테스트 헤드 조작기의 부분 사시도이다.

도 8은 도 7a 또는 7b의 테스트 헤드 조작기의 평면도이다.

도 9는 다양한 자유도를 나타내는 도 7a 또는 7b의 테스트 헤드 조작기의 평면도이다.

도 10은 도 7a 또는 7b의 테스트 헤드 조작기에 대한 베이스 어셈블리의 사시도이다.

도 11a내지 11c는 베이스 어셈블리의 바닥 플레이트의 상세도이다.

도 12a내지 12c는 베이스 어셈블리의 스윙 플레이트 부분의 상세도이다.

도 13A내지 13c는 베이스 어셈블리의 인-아웃 플레이트의 상세도이다.

도 14a내지 14c는 베이스 어셈블리의 사이드-대-사이드 플레이트의 상세도이다.

도 15a내지 15c는 베이스 어셈블리의 평면도와 측면도이다.

도 16a내지 16c는 스윙 분할 로크 어셈블리를 나타낸다.

도 17a내지 17D는 인-아웃 축 로크 어셈블리를 나타낸다.

도 18a내지 18c는 사이드-대-사이드 축 로크 어셈블리를 나타낸다.

도 19a내지 19b는 사이드-대-사이드 축 로크 어셈블리의 상세도이다.

도 20은 롤 축에 대해서 테스트 롤을 회전시키기 위한 롤 모터와 부속 하드웨어의 정면도이다.

도 21은 롤 모터와 부속 하드웨어의 부분 측면도이다.

도 22는 롤 모터와 부속 하드웨어의 후면도이다.

도 23은 테스트 헤드를 올리고 내리기 위한 수직 모터와 부속 하드웨어의 측면도이다.

도 24는 수직 모터와 부속 하드웨어의 상면도이다.

도 25는 하나의 축 제어 회로의 단순화된 개략도이다.

도 26은 두 개의 축 제어 회로의 단순화게 개략도이다.

도 27a내지 27c는 테스트 헤드 어셈블리에 대한 로크 시스템을 나타낸다.

도 28a, 28b 및 29는 도 27a내지 27c에 나타낸 로크의 다양하고 상세한 형태들을 나타낸다.

도 30과 31은 도 28내지 도27c에 나타낸 로크 시스템에 대해서 고장이 난 경우 자동적으로 정상 상태로 되돌아가는(fail-safe) 메카니즘을 나타낸다.

도 7a와 7b는 본 발명에 따라 구성된 테스트 헤드 조작기 시스템(700)의 사시도이다. 도 7a와 7b에서, 테스트 헤드 조작기 시스템(700)은 케이블(706)에 의해 메인 테스트 시스템 캐비닛(704)에 상호 연결된 조작기 어셈블리(702)를 포함한다. 케이블(706)은 테스트 헤드(802)와 결합된다. 케이블(706)은 제어 및 데이터 신호를 캐비닛(704)으로/으로부터 제공할 수 있다. 케이블(706)은 또한 전원과 접지를 포함한다. 케이블(706)은 선택적으로 냉각제 공급 튜브를 포함할 수 있다. 케이블(706)은 끼워넣는 구조의 케이블 지지 암(708)에 의해 지지된다. 이는 도 4에 나타나 있으며 미국 특허 제 4893074호에 설명되어 있다. 끼워넣는 구조의 케이블 지지 암 피스톤(410)은 한쪽 단부가 설치 블록(716)에 연결되어 있으며; 그리고 끼워넣는 구조의 지지 암 실린더(420)는 케이블 피봇(740)에 연결되며 케이블 피봇은 테스트 헤드(802)를 유지하는 크레이들(739)에 연결된다(미국 특허 제4893074호 설명된 것과 같이). 테스트 헤드(802)로부터 케이블(706)은 케이블 피봇(704)을 통과하여 끼워넣는 구조의 케이블 지지 암 실린더(420)를 따라 배치된다. 끼워넣는 구조의 케이블 지지 암 실린더가 캐비닛을 들어오고/나가는 지점과 끼워넣는 구조의 케이블 지지 암 실린더(420) 사이에서, 케이블(706)에 "서비스 루프"(705)가 정렬된다. 서비스 루프(705)는 테스트 헤드(802)가 바람직한 운동 영역 전체에 대해서 이동하도록 하기 위해서 케이블(706)에 충분한 여유를 제공한다.

설치 블록(716)은 지지 암(718)을 통하여 기둥 구조(712)에 부착된다. 선형 가이드 레일(720)은 기둥 구조(712) 상에서 설치 플레이트(722)에 부착되고 테스트 헤드(802)가 수직하게 위치를 바꿈에 따라 끼워넣는 구조의 케이블 지지 암(708)이 수직하게 움직일 수 있는 메카니즘을 제공한다. 모터 구동된 선형 액츄에이터(724)는 선형 가이드 레일(720)을 따르는 지지 암(718)의 수직 운동을 제공하는 데 사용될 수 있다. 그 결과 케이블 지지 암(708)의 단부는 올려질 수 있고 낮아질 수 있다. 따라서 케이블(706)은 작업자의 제어하에서 수평으로 유지되거나 테스트 헤드(802)가 수직축을 따라 이동함에 따라 수평면에 대해서 구체적으로 일정한 각도로 유지될 수 있다. 이러한 방법으로 케이블(706)에 의해 테스트 헤드(802)에 가해진 힘의 수직방향 성분은 구체적으로 일정한 값으로 유지될 수 있이며, 테스트 헤드(802)가 자유롭게 이동할 수 있으며 균형을 이룬 상태로 유지하도록 할 수 있다.

기둥 구조(712)는 전체 조작기 어셈블리(702)를 피봇 포인트(734)에서 Y축에 대해서 시계방향 그리고 반시계방향으로 회전시키는 능력에 부가하여 X 및 Z축을 따르는 운동을 제공하는 베이스 어셈블리(710)에 부착된다. 반시계방향 회전은 조작기 어셈블리(702)가 임의의 TSA로부터 멀리 위치 이동하도록 하여 보수를 탐침기 또는 테스트 헤드 상에서 행할 수 있도록 한다.

기둥 구조(712)는 고정된 높이 또는 다양한 (끼워넣는 구조의 ) 높이 중 하나를 가질 수 있다.

도 7a는 캐비닛(704)에 가장 가깝게 위치한 Z축의 단부로 이동된 기둥(712)을 나타내고, 도 7b는 캐비닛(704)으로부터 가장 먼 위치의 Z축의 반대쪽 단부로 이동된 기둥(712)을 나타낸다. 그 외의 것은 두 개의 형태가 같다. 도 7a에서 서비 스 루프(705)는 소형이고 바닥면에 가깝게 위치하고 있는 것이 관찰되어지며; 반면에 도 7b에서 서비스 루프(705)는 기둥(712)과 캐비닛(704) 사이 증가된 거리를 수용할 수 있는 정도로 연장된다. 서비스 루프(705)는 도 7b에서 완전히 펴지지 않으며; 부가적인 여분을 두어 테스트 헤드(802)의 수직 운동을 유지하도록 한다. 도 7a에서 비록 끼워넣는 구조의 지지 암 피스톤(410)의 단부가 캐비닛(704)와 근접위치에 있다하더라도, 서비스 루프(705)가 끼워넣는 구조의 지지 암 실린더(420)와 만나는 지점은 구체적으로 피봇 포인트(734) 위에 위치한다는 것이 또한 관찰된다. 피봇 포인트(734)와 캐비닛(704) 사이의 간격은 서비스 루프(705)를 위한 요구 간격과 일치한다는 것을 알 수 있다.

베이스 어셈블리(710)는 쌓여져 정렬된 몇 개의 서브-플레이트로 구성되어 각각의 서브-플레이트는 인접한 서브-플레이트와 결합된다. 특히, 바닥면 플레이트 어셈블리(726)는 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)에 결합된 스윙 플레이트 어셈블리(728)에 결합되고, 다시 인-아웃 플레이트 어셈블리는 사이드-대-사이드 플레이트 어셈블리(732)에 결합되며, 다시 사이드-대-사이드 플레이트 어셈블리는 기둥 구조(712)에 결합된다. 테스트 플레이트들이 서로 결합되는 방법은 다음에 자세히 설명된다.

테스트 헤드(802)는 상부 암 어셈블리(737)와 크레이들(739)을 통하여 메인 암(736)에 부착된다. 테스트 헤드는 부하로써 작용한다. 구동 시스템(미도시)은 선택적으로 기둥 구조(712)에 부착될 수 있으며, 메인 암(736)을 수직 방향으로 이동시키는 구동력을 제공할 수 있다. 메인 암(736)이 선형 가이드 레일(738)에 의해 제공된 제1 수직축을 따라 Y축으로 이동함에 따라, 케이블 지지 암(708)에 의해 지지된 많은 케이블들은 선형 액츄에이터(724)에 의해 도움을 받으면서 선형 가이드 레일(720)에 의해 제공된 제2 수직축을 따라 위로 아래로 이동된다.

도 8은 테스트 헤드 조작기 시스템(700)의 평면도를 나타낸다. 작동에 있어서, 테스트 헤드(802)는 웨이퍼(미도시) 위에서 DUT를 테스트하기 위해서 웨이퍼 탐침기(804) 위의 "a" 위치로 위치되어진다. 상기 설명한 바와 같이, 테스트 헤드(802) 또는 탐침기(804)에 보수를 수행하기 위해서, 테스트 헤드(802)를 탐침기(804)로부터 멀리 스윙 회전시키는 것이 바람직하다. 발명자는 피봇 플레이트(728)를 바닥면 플레이트(726)에 대해서 이동시키는 피봇(734)을 제공함으로써 이를 수행한다. 도 8에 보여진 것과 같이, 피봇 포인트(734)는 기둥(712)과 테스트 헤드(802)가 탐침기(804)로부터 떨어진 위치 "b"까지 스윙할 수 있도록 한다. 테스트 인터페이스 요소들을 손상시키지 않도록 하기 위해서 테스트 헤드를 탐침기로부터 멀리 스윙 회전시키기 전에 테스트 헤드(802)를 테스트 인터페이스로부터 멀리 들어올리는 것이 바람직하다. 어셈블리가 스윙 회전하는 각도는 대략 30°또는 충분한 여유를 주는 다른 각도일 수 있다. 케이블(706)에 손상의 가능성을 최소화하도록 케이블(706)(도 7a와 7b에 나타나 있음.)의 과도한 꼬임을 방지하기 위해서 각도(806)를 제한하는 것이 바람직하다. 따라서 도 7a와 7b에서 보여지는 것과 같이 피봇 포인트(734)를 케이블(706)이 캐비닛(704)을 나가는 지점 바로 아래에 위치되도록 하는 것이 이상적일 수 있다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 피봇 포인트(734)는 케이블(706)이 캐비닛(704)을 나가는 위치 바로 아래에 가능한 실제적으로 가깝게 위치된다. 케이블(706)의 강성도에 의존하면서, 서비스 루프(705)는 테스트 헤드가 캐비닛(704)에 가장 가까운 위치로 이동될 때 두 개 및 세 개의 케이블 두께들 사이의 거리를 필요로 할 것이다. 상기 거리에 관한 인자는 최종적으로 피봇 포인트(734)와 캐비닛(704) 사이에 가능한 가장 가까운 간격을 결정한다.

도 8을 다시 참조하면, 바람직한 실시예에서, 기둥 구조(712)가 X축의 중심과 Z축의 중심에 위치될 때 케이블 지지대(708)의 단부는 피봇 포인트(734) 위에 위치된다. 베이스 어셈블리(710)의 운동이 X축 또는 Z축을 따라 일어남에 따라 케이블 지지대(708)의 단부는 피봇 포인트(734)에 대해서 상대적으로 움직인다. 아무튼 도 8에 나타낸 바와 같이 각도(806)에 대해서 회전하는 동안 또는 기둥 구조(712)가 X또는 Z축을 따라 이동함에 따라 케이블의 길이는 늘어나지도 수축되지도 않는다. 따라서 케이블(706)의 운동, 마모 그리고 피로는 감소된다. 케이블 지지대(708)는 테스트 헤드(802)가 지지 암(718)에 상대적으로 y축을 따라 움직임에 따라 그리고/또한 z축에 대하여 피치 회전함에 따라 늘어나거나 수축한다. 케이블 지지대의 단부가 고정된 위치 가령 테스트 캐비닛에 부착되어 있는 종래 기술에 비해 실시예는 유용한 운동 영역을 확장시킨다.

도 9를 참조하면, 테스트 헤드 조작기(700)의 다양한 부분들의 자유도를 나타내는 테스트 헤드 조작기 시스템(700)의 또 다른 평면도를 보여준다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 테스트 헤드(802)와 케이블 지지 암(708)은 피봇 포인트(734)를 중심으로 한 제2 수직축에 대해서 원호(902)내에서 이동함에 의해 y축에 대해 스윙 운동을 하게된다. 바람직한 실시예에서 원호(902)는 테스트 헤드가 디바이스 핸들 러와 체결되는 위치(이하 '체결위치'라 한다.)에 상대적인 각도의 범위를 포함할 수 있다. 예를 들면, 만약 체결위치가 0°로 정해지면, 원호(902)는 체결위치로부터 약 -10°에서 약 30°까지의 각도를 포함할 수 있다.

도 9는 또한 테스트 헤드(802)가 z축(904)에 대해서 회전할 수 있다는 것을 나타낸다. 바람직한 실시예에서, z축(904)에 대한 회전은 인터페이스 표면(IS) 수직 위치로부터 약 ±95°일 수 있다. 테스트 헤드(802)는 중력의 중심(CG)(912)를 가진다. CG(912), 피봇 포인트(734) 및 선형 가이드 레일(738)을 지나는 수직축의 조합은 삼각형(914)를 형성한다. 이들 축들의 각각은 삼각형(914) 각각의 꼭지점을 형성한다.

도 9는 테스트 헤드가 x축에 대해 피치운동을 받을 수 있다는 것을 나타낸다. 축(906)은 테스트 헤드(902)의 피치회전의 정도를 나타낸다. 테스트 헤드(802)는 경우에 따라 명목상 수평 위치로부터 약 ±4°사이에서 x축에 대해서 피치회전할 수 있다.

도 9는 테스트 헤드(802)가 x축을 따라 이동할 수 있다는 것을 나타낸다. 축(908)은 x축을 따르는 테스트 헤드 조작기(700)의 운동을 나타낸다. 바람직한 실시예에서 x축 운동은 한쪽 끝에서 다른쪽 끝까지 약 25cm의 범위 내에 있다.

도 9는 테스트 헤드(802)가 z축을 따라 이동할 수 있다는 것을 나타낸다. 축(910)은 z축을 따른 테스트 헤드 조작기(700)의 운동을 나타낸다. 바람직한 실시예에서 z축 운동은 한쪽 끝에서 다른쪽 끝까지 약 50 cm의 범위 안에 있다.

도 10을 참조하면, 베이스 어셈블리(710)의 사시도를 나타낸다. 도 11내지 도 19는 베이스 어셈블리(710)의 다양한 상세도를 나타낸다. 도 10 및 도 11에서 지지대의 다리들(1004)은 바닥면 플레이트 어셈블리(726)에 부착된다. 지지대 다리들(1004)은 테스트 헤드 어셈블리의 무게에 의해 베이스 어셈블리(710))에서 가해진 힘의 영향을 상쇄하기 위해서 안정성을 제공한다. 수평 조절 부재들(미도시)은 지지 다리들(1004)의 단부에 부착될 수 있으며 필요에 따라 조절될 수 있다. 테스트 면적 바닥의 불규칙성을 보상하기 위해서 그리고 테스트 조작기(702)가 수평이 되도록 하기 위해서 수평 패드들(1000)은 또한 몇 개의 종래 수단을 사용하여 바닥면 플레이트 어셈블리(726)에 부착되어 있다. 비록 주위 환경에 의존하면서 필요에 따라 임의의 갯수의 수평 패드들(1000)이 사용되지만 바람직한 실시예에서는 9개의 수평 패드들(1000)이 사용된다. 로크 패달들(1014,1016)은 각각 x와 z축을 따르는 운동을 방지하기 위해서 사이드-대-사이드 플레이트(732)에 부착된다. 각각의 메카니즘과 함께 로크 패달들(1014,1016)의 상세한 설명은 아래에서 상세하게 설명된다.

도 11a내지 11c를 참조하면, 바닥면 플레이트 어셈블리(726)의 상세도를 나타낸다. 도 11a에 있어서, 베어링 어셈블리(1100)는 바닥면 플레이트(1120)의 윗면에 설치된다. 스윙 플레이트 어셈블리(728)(도 11a에서는 나타나있지 않다)는 베어링 어셈블리(1100)에 결합되고 베어링 어셈블리(1100)에 대해서 피봇 지지한다. 플레이트들(1104,1105)과 롤러들(1108)이 부착 수단(1112)(나사와 같은)을 사용하여 바닥면 플레이트(1120)의 윗면에 부착되고 스윙 플레이트 어셈블리(728)에 지지대를 제공한다. 플레이트들(1104,1105)은 스윙 플레이트 어셈블리(728)의 바닥면에 부착된 롤러(1202)(도 12 참조)가 바닥면 플레이트(1120)상에서 마모를 피하면서 원호들(1106,1107)에 의해 나타낸 것과 같이 플레이트들(1104,1105)의 표면을 각각 돌도록 하기 위해서 제공된다. 플레이트들(1104, 1105)은 경화된 철과 같은 내구성이 있는 물질로 만들어질 수 있으며 필요에 따라 대체될 수 있다. 유사하게는 바람직한 실시예에서는 6개인 롤러들(1108)은 마모될 경우 교환될 수 있다. 실시예에서 롤러(1108)는 베어링 크레이들(1109)에 설치되고 다시 베어링은 바닥면 플레이트(1120)의 윗면에 설치된다.

바닥면 플레이트 어셈블리(726)에 대해서 상대적인 스윙 플레이트 어셈블리(728)의 회전 운동을 제한하기 위해서, 고무 범퍼들(1110)이 바닥면 플레이트(1120)의 윗면에 부착된다. 고무 범퍼들(1110)은 바닥면 플레이트(1120)에 설치된 고무 범퍼들(1110)과 마주보는 스윙 플레이트(728)의 에지들에 의해 스윙 플레이트 어셈블리(728)에 확실한 단부 정지수단을 제공한다. 또한 확실한 멈춤쇠 위치를 제공하기 위해서 캠 종절들과 같은 부재들(1114)이 스윙 플레이트 어셈블리(728)의 이동 원호(1116)를 따라 바닥면 플레이트(1120)의 표면에 부착될 수 있다. 바람직한 실시예에서 부재들(1114)은 위에서 보았을 때 작동 위치로부터 반시계방향으로 약 10°그리고 시계방향으로 약 30°에서 스윙 플레이트(728)에 대한 분할을 제공한다. 물론 부가적인 부재들(1114)은 요청에 따라 더 많거나 적은 수의 확실한 멈춤쇠를 제공하기 위해서 이동 원호(1116)를 따라 설치될 수 있다. 두 개의 부가적인 부재들(1114)이 추가될 수 있으며, 각각은 서로 약 10°사이를 두고 있어 작동 위치로부터 시계방향으로 약 10°및 약 20°에서 분할을 제공한다.

도 11b를 참조하면, 조작기 어셈블리(702)가 테스트 바닥에 위치되도록 하기 위해서 바닥면 플레이트(1120)의 바닥면에 이동용 바퀴(1118)가 부착된다. 더 많은 수의 이동용 바퀴가 필요에 따라 사용될 수 있지만 바람직한 실시예에서 4개의 이동용 바퀴(1118)가 사용된다.

도 12a내지 12c를 참조하면, 스윙 플레이트 어셈블리(728)의 다양한 모습이 보여진다. 도 12a에서 베어링 어셈블리(1200)는 스윙 플레이트 어셈블리(728)가 피봇 포인트(734)(도 10에 도시됨)에 대해서 회전하도록 하는 베어링 어셈블리(1100)(도 11a내지 11b에 도시됨)와 짝을 이룬다. 롤러들(1202)은 나사와 같은 부착 수단(1204)으로 스윙 플레이트(1216)의 윗면에 부착되어 마모되었을 때 교체될 수 있다. 상기 설명한 바와 같이 롤러들(1202)은 플레이트들(1104,1105)(도 11a에 도시됨)의 표면을 따라 구른다. 강철과 같은 내구성이 있는 물질인 플레이트(1206)는 스윙 플레이트(1216)의 바닥면에 부착되고 롤러들(1108)(도 11a에 도시됨)에 하나의 표면을 제공한다. 보여진 바와 같이 플레이트(1206)는 롤러들(1108)의 이동 궤적(1214)에 일치하도록 위치된다. 강철과 같이 내구성이 있는 물질인 플레이트(1207)는 스윙 플레이트(1216)의 윗면에 부착되고 브레이크 패드(1704)(도 17에 도시됨)에 하나의 표면을 제공한다. 보여진 바와 같이 플레이트(1207)는 브레이크 패드(1704)의 이동 길이에 일치하도록 위치된다.

테스트 헤드 조작기(702)에 제1 수직축에 직각인 수평축을 따르는 운동을 제공하기 위해서, 선형 가이드 레일(1208)은 스윙 플레이트(1216)의 윗면에 제공되고 대응하는 슬라이드(1300)(도 13A에 도시됨)와 짝을 이룬다. 슬라이드들(1300)은 인-아웃 플레이트(1310)에 부착되어 있다. 가이드 레일(1208)은 스윙 플레이트(1216)의 표면에 분리 가능하게 결합되어 마모되었을 경우 교체할 수 있다. 정지 블록(1210)은 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)에 대해 이동을 제한하기 위해 스윙 플레이트(1216)의 상부에 부착된다.

도 13A내지 13c를 참조하면, 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)의 다양한 모습이 나타난다. 도 13A에서, 슬라이드(1300)는 인-아웃 플레이트(1310)의 바닥면에 부착되어 있고 선형 가이드 레일(1208)(도 12a에 도시됨)과 짝을 이룬다. 슬라이드들(1300)과 선형 가이드 레일(1208)의 조합은 기둥 구조(712)가 z축을 따라 이동하게 할 수 있다. 슬라이드(1300)는 인-아웃 플레이트(1310)에 분리 가능하게 결합되어 있어서 마모되었을 경우 교체될 수 있다. 범퍼 블록(1302)은 인-아웃 플레이트(1310)의 바닥면에 부착되며 그리고 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)가 스윙 플레이트 어셈블리(728)에 상대적으로 소정의 위치를 벗어나 연장되는 것을 방지하기 위해 스윙 플레이트 어셈블리(728)에 부착된 정지 블록(1210)(도 12a에 도시됨)과 상호 작용한다. 범퍼 블록(1302)의 단부에는 고무와 같이 탄력성 있는 물질로 형성된 범퍼들(1303)이 있다. 범퍼들(1303)은 마모되었을 경우 쉽게 교체하기 위해서 범퍼 블록(1302)과 분리 가능하게 결합된다. 범퍼들(1303)은 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)의 이동 한계에서 정지 블록(1210)과 마주 접한다.

기둥 구조(712)에 상기 수평측에 교차하고 제1 수직축에 직교하는 또 다른 수평축에 따르는 운동을 제공하기 위해서, 선형 가이드 레일(1306)은 인-아웃 플레이트(1310)의 상부면에 제공되고 사이드-대-사이드 플레이트 어셈블리(732)에 부착된 대응하는 슬라이드들(1400)(도 14a에 도시됨)과 짝을 이룬다. 가이드 레일(1306)은 인-아웃 플레이트의 표면에 분리 가능하게 결합되어 마모되었을 경우 교체될 수 있다. 브레이크 표면(1311)은 나사와 같은 부착 수단(1312)을 사용하여 인-아웃 플레이트(1310)의 측면에 분리 가능하게 결합된다. 브레이크 표면(1311)은 브레이크 패드(1810)(도 18a 및 도 19a내지 도 19b)에 짝을 이루는 표면을 제공한다. 범퍼 블록(1304)은 사이드-대-사이드 플레이트(732)의 이동을 제한하기 위해서 인-아웃 플레이트(1310)의 윗면에 부착된다. 범퍼 블록(1304)의 단부에는 고무와 같은 탄력성이 있는 물질로 형성된 범퍼들(1305)이 있다. 범퍼들(1305)은 마모되었을 경우 쉽게 교환하도록 범퍼 블록(1304)에 분리 가능하게 결합된다. 범퍼들(1305)은 사이드-대-사이드 플레이트 어셈블리(732)의 이동의 한계지점에서 정지 블록들(1404)(도 14a에서 도시됨)과 마주 접한다. 슬리브(1308)는 아래에서 상세하게 설명될 인-아웃 플레이트 로크 어셈블리의 부분으로 인-아웃 플레이트(1310)에 결합된다.

도 14a내지 도 14c를 참조하면, 사이드-대-사이드 플레이트 어셈블리(732)가 상세하게 설명된다. 도 14a에서, 슬라이드들(1400)은 사이드-대-사이드 플레이트(1402)의 바닥면에 부착되고 선형 가이드 레일(1306)(도 13A에 도시됨)과 짝을 이룬다. 슬라이드들(1400)은 사이드-대-사이드 플레이트(1402)와 분리 가능하게 결합되어 마모되었을 경우 교체될 수 있다. 정지 블록(1404)은 사이드-대-사이드 플레이트(1402)의 바닥면에 부착되며 그리고 상기 설명한 바와 같이 사이드-대-사이드 플레이트 어셈블리(732)가 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)에 상대적인 소정의 위치를 벗어나 확장되는 것을 방지하는 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)에 부 착된 범퍼 블록(1302)(도 13A에 도시됨)과 상호 작용한다.

기둥 구조(712)(여기서는 도시되지 않음)는 나사(미도시)와 같은 종래 부착 수단을 사용하여 위치들(1408)에서 윤곽선에 의해 가상으로 표현된 것처럼 사이드-대-사이드 플레이트(1402)의 상부 표면에 부착된다. 인-아웃 로크 메카니즘(다음에 설명됨)에 접근될 수 있도록, 액세스 홀(1410)은 사이드-대-사이드 플레이트(1402)를 통하여 제공된다. 더욱이 사이드-대-사이드 플레이트(1402)의 바닥면에 제공된 카운터 보어(1412)(counterbore)는 슬리브(1308)(도 13A내지 13c에 도시됨)가 이동할 수 있게 한다. 액세스 홀(1410)은 분리 가능한 커버(1416)에 의해 필요에 따라 덮여진다.

도 14a에 도시된 바와 같이, 카운터 보어(1412)는 슬리브(1308)의 모양을 형성하는 각각의 단부에서 반원의 형상을 가진다. 페달(1016)은 사이드-대-사이드 플레이트(1402)의 측면에 부착되고 다음에서 설명될 인-아웃 로크를 작동시키는데 사용된다.

도 15a내지 도 15c는 많은 서브 어셈블리들(726,728,730 및 732)의 상호관계를 나타내는 베이스 어셈블리(710)의 평면도와 측면도이다.

도 16a내지 도 16c는 바닥면 플레이드 어셈블리(726)와 스윙 플레이트 어셈블리(728)의 조합에 대한 다양한 모습을 나타낸다. 도 16a에서 나타낸 바와 같이, 분할 피봇 암(1600)은 스윙 플레이트(1216)의 바닥면과 액츄에이터(1606)에 부착된다. 분할 피봇 암(1600)은 피봇 포인트(1602)에 대해서 회전하고 액츄에이터(1606)의 제어 상태에서 캠 종절(1114)을 노치(1604)와 맞물리게 한다. 바람직한 실시예에서 액츄에이터(1606)는 공기 액츄에이터이지만 또한 전기 액츄에이터 또는 스프링 작동의 액츄에이터일 수 있다. 작업자가 기둥 구조(712)를 이동시키고자 할 경우, 액츄에이터는 분할 암(1600)을 캠 종절(1114)로부터 풀어주도록 작동된다. 그리고 나서 기둥 구조(712)는 마지막 위치로부터 이동될 수 있다. 일단 노치(1604)가 미리 맞물린 캠 종절(1114)을 빠져나가면, 작업자는 분할 암이 로크 위치까지 이동할 수 있게 하는 액츄에이터(1606)를 풀어줄 수 있다. 물론 노치가 캠 종절(1114)에서 떨어져 있기 때문에, 기둥 구조는 여전히 자유롭게 회전할 수 있다. 스윙 플레이트 어셈블리(728)가 다음 캠 종절에 접근함에 따라, 분할 암의 선단(leading edge)(스윙 플레이트 어셈블리(728)의 회전 방향과 상대적인)은 캠 종절과 캠 종절에 힘이 가해진 상태에서 맞물리며, 노치(1604)가 캠 종절과 맞물릴 때까지 액츄에이터(1606)의 암(1608)을 끌어당기는 피봇 포인트(1602)에 대해서 회전한다. 이 지점에서 액츄에이터(1606)의 암(1608)은 노치(1604)에 힘을 가해 캠 종절과 완전히 맞물려 스윙 플레이트 어셈블리(728)와 기둥 구조(712)를 요구된 위치(적어도 피봇 포인트(734)에 대한 회전에 대해서)에서 적절히 고정시킨다.

도 17a내지 도 17d는 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)에 대한 스윙 플레이트 어셈블리(728)의 로킹에 대해서 설명하기 위해서 스윙 플레이트 어셈블리(738)와 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)의 조합을 다양한 모습으로 나타낸다. 도 17a에 보여지는 바와 같이, 샤프트(1700)는 샤프트(1700)의 한쪽 단부에 근접하게 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)에 부착된 로크 메카니즘(1710)과 결합된다. 샤프트(1700)의 다른 쪽 단부에 근접한 곳에는 사이드-대-사이드 플레이트 어셈블리(732)(여기서는 도시되지 않음)의 바닥면에 부착된 베어링 부착 부재(1702)가 샤프트와 결합된다. 베어링 부착 부재(1702)는 샤프트(1700)를 지지하며 샤프트(1700)가 길이방향 축에 대해 회전할 수 있도록 한다.

사이드-대-사이드 플레이트 어셈블리(732)가 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)에 대해서 상대적으로 이동함에 따라 로크 메카니즘(1710)은 샤프트(1700)를 따라 이동한다. 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)를 스윙 플레이트 어셈블리(728)에 로크시키기 위해서, 샤프트(1700)는 로크 페달(1016)과 함께 길이방향 축에 대해서 회전한다. 샤프트(1700)가 편심된 로크 액츄에이터(1708) 내에서 회전함에 따라, 편심된 로크 액츄에이터(1708)는 플런저(plunger)(1706)와 맞물리고, 다시 플런저는 스윙 플레이트(1216)의 윗면(1712)에 설치된 플레이트(1207)과 접촉하는 브레이크 패드(1704)의 위치를 정하며 또한 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)가 가이드 레일(1208)을 따라 전방으로 또는 후방으로 이동하는 것을 방지한다. 브레이크 패드(1704)를 풀어주기 위해서, 샤프트(1700)는 반대 방향으로 회전되며, 이에 따라 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)가 가이드 레일(1208)을 따라 자유롭게 이동할 수 있게 한다.

도 18a내지 도 18c는 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)와 사이드-대-사이드 어셈블리(732)의 조합의 다양한 모습을 나타내며 사이드-대-사이드 어셈블리(732)의 인-아웃 플레이트 어셈블리에 대한 로킹을 나타낸다. 도 19는 사이드-대-사이드 로크 어셈블리(1900)의 상세도이다. 도 18a, 도 19a 및 도 19b에서 보여지는 바와 같이, 풋 페달(1014)은 제1 단부에서 샤프트(1806), 스퍼 기어(1804) 및 웜 기어(1802)를 통해 링크(1800)와 결합된다. 풋 페달(1014)의 회전은 길이방향 축을 따라 링크(1800)를 회전시킨다. 링크(1800)의 제2 단부는 쐐기 부재(1808)를 통하여 브레이크 패드(1810)에 결합된다. 마운팅 브라킷들(1807, 1809)은 사이드-대-사이드 플레이트(1402)의 윗면에 부착된다. 링크(1800)의 회전은 길이 방향 축을 따라 링크(1800)를 이동시키고 이에 따라 쐐기 부재(1811)에 대항하는 힘을 쐐기 부재(1808)에 가한다. 쐐기 부재(1811)와 면접촉하고 있는 쐐기 부재(1808)의 상대적인 이동은 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)의 측면에 부착된 브레이크 표면(1311)(도 13a와 도 13c에 도시됨)을 접촉시키기 위해서 쐐기 부재(1811)에 부착된 브레이크 패드(1810)를 연장시킨다. 이에 따라 가이드 레일(1306)에 따르는 인-아웃 플레이트 어셈블리(730)에 상대적인 사이드-대-사이드 플레이트 어셈블리(732)의 이동을 제한한다. 브레이크 표면(1311)으로부터 브레이크 패드(1810)를 끌어당기기 위해서 풋 페달(1014)은 반대방향으로 회전된다. 정상적으로 로크된 위치에 풋 페달(1014)을 위치시키는 스프링력을 제공하기 위해서 리턴 스프링(미도시)이 제공되며 샤프트(1804)와 결합될 수 있다. 이에 따라 사이드-대-사이드 플레이트 어셈블리에 대한 로크를 풀기 위해서는 풋 페달(1014)상에 양의 힘을 요한다. 정지 부재들(1812)은 사이드-대-사이드 플레이트(1402)의 표면과 면접촉함으로써 회전 이동을 제한하기 위해 페달(1014)에 부착될 수 있다. 이는 초과 압력에 기인하는 브레이크 어셈블리의 손상을 방지하거나 링크(1800) 및 웜 기어(1802)가 스퍼 기어(1806)로부터 물림이 떨어지지 않도록 한다. 유사한 방식으로 정지 부재들(1820)은 페달(1016)에 부착될 수 있다.

도 20과 도 22는 각각 테스트 헤드 커플링(740)의 정면도 및 후면도이다. 테스트 헤드 커플링(740)은 테스트 헤드가 Z축에 대해서 회전(롤 회전)될 수 있는 수단을 제공하면서 테스트 헤드(802) 및 메인 암(736)에 부착된다. 도 20에서 테스트 헤드 커플링은 롤 모터 어셈블리(2006), 타이밍 벨트(2010) 및 어댑터 링(2000)을 포함한다. 어댑터 링(2000)은 타이밍 벨트(2010)와 함께 풀리(2016)에서 롤 모터 어셈블리(2006)와 결합되며, 그리고 구동 모터(2008)(도 21에 도시됨)의 제어 상태에서 롤 모터 어셈블리(2006)에 대해서 회전한다. 도 20의 바람직한 실시예에서, 타이밍 벨트(2010)는 어댑터 링(2000)과 타이밍 벨트(2010)사이의 미끄럼을 감소시키기 위해서 클램프(2011)를 사용하여 어댑터 링(2000)에 부착된다. 클램프(2011)는 타이밍 벨트(2010)의 표면상에 놓여질 수 있으며 나사와 같은 부착 수단(21013)을 사용하여 클램프(2011)와 어댑터 링(2000) 사이에 타이밍 벨트(2010)를 끼워 넣을 수 있다. 도 20에서는 두 개의 클램프(2011)가 나타나 있지만 클램프들(2011)의 수는 필요하다면 하나 이상의 클램프를 사용할 수 있다. 또한 바람직한 실시예에서 타이밍 벨트(2010)는 클램프들(2011)과 함께 부착된 타이밍 벨트(2010)의 단부에서 연속적이지 않다(즉 분리된 벨트이다.). 이것은 케이블 피봇 유닛들의 구성을 고려하여 타이밍 벨트(2010)의 설치를 용이하게 하기 위해서 행해진다. 물론 타이밍 벨트는 필요하다면 또한 연속적인 벨트일 수 있으며 기계적인 구속 요소들을 고려하면 실현 가능하다.

도 21은 롤 모터 어셈블리 그리고 부속 하드웨어의 부분적인 측면도이다. 도 21에서 보여진 바와 같이, 롤 모터 어셈블리(2006)는 케이블 피봇 하우징(2002), 프레임 어셈블리(2004), 구동 모터/기어 박스(2008), 프레임 마운트 브라킷(2012), 클러치(2014), 클러치 회전 제한부품(2015), 풀리(2016) 및 어저스터(2018)를 포함한다. 커버(2020)는 공기, 습기 등으로부터 구동 모터/기어박스(2008), 클러치(2014), 리미터(limiter)(2015) 및 프레임 마운트(2012)를 보호하기 위해서 제공될 수 있다.

다음으로, 도 21을 다시 참조하면, 피봇 어셈블리(2006)의 상세한 설명과 피봇 어셈블리(2006)에 상대적인 어댑터 링(2000)의 회전이 설명된다. 전기 에너지가 공급되면, 구동 모터/기어박스(2008)에 전압이 가해지고 클러치(2014)가 맞물린다. 모터/기어박스(2008)에 의해 발생된 회전과 토크는 풀리(2016)를 회전시키는 클러치(2014)를 통해서 결합된다. 타이밍 벨트(2010)와 결합된 풀리(2016)의 회전은 축에 대한 링(2000)의 회전을 분배한다. 바람직한 실시예에서 상기 축은 z축이다. 풀리(2016)가 타이밍 벨트(2010)에 가하는 인장력은 어저스터(2018)에 의해 조절될 수 있다. 바람직한 실시예에서 어저스터(2018)는 나사이지만, 인장력이 풀리(2016)에 의해 타이밍 벨트(2010)에 가해질 수 있는 스프링 어셈블리와 같은 다른 수단일 수 있다. 예를 들면, 시계방향으로 어저스터(2018)를 회전시키는 것은 프레임 어셈블리(2004)를 끌어당기는 것이다. 이에 따라 프레임 어셈블리(2004)는 원호를 따라 풀리(2016)를 이동시키는 프레임 마운트(2012)(피봇 포인트로 작용한다.)에 대해서 회전한다. 이에 따라 타이밍 벨트(2010)를 끌어당긴다. 따라서 타이밍 벨트(2010)의 인장력을 증가시킨다.

클러치(2014)는 기어박스(2010)와 풀리(2016)사이에 결합된다. 바람직한 실 시예에서 클러치(2014)는 전기적으로 제어되고 전기 에너지가 공급되면 클러치와 맞물린다. 전기에너지가 클러치(2014)로부터 제거되는 경우, 맞물림이 풀어져 모터/기어박스(2008)의 회전이 풀리(2016)를 더 이상 구동시키는 것을 방지한다. 맞물림이 풀린 클러치(2014)를 가지고 테스트 헤드는 쉽게 그리고 일반적으로 수동 또는 체결 액츄에이터에 의해 z축에 대해서 회전될 수 있다.

도 23과 도 24는 각각 테스트 헤드(802)에 대한 수직(y)축을 규정하는 선형 가이드 레일(738)(도 7a와 7b에서 도시됨)을 따라 테스트 헤드(802)를 이동시키도록 테스트 헤드를 들어올리고 내리기 위한 수직 모터와 부속 하드웨어(구동 시스템(2400))의 측면도와 상면도이다. 도 23과 도 24에서 나타난 바와 같이 구동 시스템(2400)의 주요 요소들은 풀리(2406), 케이블(2410), 전기 모터/기어박스(2416), 클러치(2426), 소형 풀리(2412), 타이밍 벨트(2420) 및 대형 풀리(2421)를 포함한다. 케이블(2410)은 제1 단부(2411)에서 메인 암(736)(도 7a 및 도 7b에 도시됨)에 부착되고 제2 단부에서 평형추(2413)에 부착된다. 메인 암(736)은 선형 가이드 레일(738)에 결합되고 케이블(2410)의 제어상태에서 선형 가이드 레일(738)을 따라 이동한다. 바람직한 실시예에서 두 개의 케이블(2410)과 두 개의 풀리(2406)가 도시되어 있으나, 필요에 따라 그보다 많고 적은 풀리와 케이블이 사용될 수 있다.

풀리들(2406)은 샤프트(2408)와 함께 기둥 구조(712)(도 7a 및 도 7b에 도시됨)의 측면부재를 형성하는 기둥들(2402)에 회전 가능하게 부착된다. 바람직한 실시예에서 샤프트는 두 개의 풀리들(2406) 모두에 공통되는 단독의 샤프트이다. 전기 모터/기어박스(2416)와 클러치(2426)를 포함하는 모터 구동 어셈블리는 프레임 어셈블리(2422)에 부착된다. 또한 프레임 어셈블리는 마운팅 브라킷(2414)을 통해 마운팅 바(2418)에 부착된다. 마운팅 바(2418)는 기둥들의 뒷부분 및 풀리(2406)의 뒤에서 기둥들(2402) 사이에 부착된다.

소형 풀리(2412)는 타이밍 벨트(2420)를 통해 대형 풀리(2421)에 결합된다. 대형 풀리(2421)는 나사와 같은 부착 수단(2407)에 의해서 풀리들(2606) 중 하나에 부착된다. 모터/기어박스(2416)에 전기를 가하면 전기적으로 작동되는 클러치(2426)에 회전력을 제공한다. 이에 따라 클러치는 소형 풀리(2412)를 구동시킨다. 소형 풀리(2412)가 회전함에 따라 타이밍 벨트(2420)는 대형 풀리(2421)에 결합하고 있는 풀리(2606)를 구동시킨다.

클러치(2426)의 작동은 클러치(2014)의 작동과 유사하며 따라서 여기서 설명하지 않는다. 소형 풀리(2412)에 의해 타이밍 벨트(2420)에 적당한 인장력을 유지하기 위해서, 예를 들면 고정 나사(set screw)일 수 있는 어저스터(2428)가 제공된다. 바람직한 실시예에서, 두 개의 어저스터들(2428)이 프레임(2422)의 양끝 단부에서 사용된다. 두 개의 어저스터들(2428)을 사용하는 것은 타이밍 벨트(2420)에 가하는 인장력에 영향을 줄 수 있는 프레임 어셈블리(24222)의 비틀림 변형의 가능성을 피하는 데 도움을 준다. 바람직한 실시예에서, 어저스터(2428)가 소정의 방향으로 회전될 경우, 어저스터(2428)가 마운팅 바(2418)를 뚫고 전진되고 프레임 어셈블리(2422)의 뒤쪽 부분에서 아래 방향으로 작용하는 압력을 가한다. 이러한 아래 방향 압력은 피봇(2430)에 대한 프레임 어셈블리(2422)의 회전을 추가시킨다. 이에 따라 소형 풀리(2412)가 타이밍 벨트(2420) 표면에 가하는 인장력을 증가시킨다. 물론 반대 방향으로 어저스터(2428)를 회전시키는 것은 소형 풀리(2412)가 타이밍 벨트(2420)에 가하는 인장력을 감소시킬 것이다. 일단 조절되면, 어저스터(2428)는 고정되며 적절히 너트(2432)와 체결될 수 있다. 너트를 마운팅 바(2418)의 바닥 부분에 대하여 조여 어저스터(2428)의 위치가 변하는 것을 방지한다. 바람직한 실시예에서 프레임 어셈블리(2422)의 단부를 마운팅 브라킷(2414)에 결합시키는 나사는 피봇(2430)을 제공할 수 있다. 바람직한 실시예에서 마운팅 브라킷(2414)은 마운팅 바(2414)의 표면 아래에서 움푹 들어간 부분에 위치된 나사들(2436)에 의해 마운팅 바(2418)에 부착된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 어떤 축을 따르는 또는 그 축에 대한 이동이, 상기 축을 따르는 또는 그 축에 대해서 구체적으로 가능한 이동 전범위에 대해서 합리적으로 작으며 일정한 힘으로 실질적으로 방해받지 않고 행하여질 수 있도록 축들이 배열된다. 특히 다음의 효과가 예상된다:

a) 수직, 업-다운 축에서 테스트 헤드는 구체적으로 중량이 없는 상태이며 수동으로 쉽게 그리고 정확하게 체결하고 풀 수 있게 조작될 수 있다.

b) 스윙, 인-아웃 및 사이드-대-사이드의 수평축들에서, 저마찰 베어링과 요소들은 테스트 헤드가 수동으로 조작될 수 있도록 사용될 수 있다. 이것은 수평 이동이 베이스 또는 다관절 암 어셈블리로부터 유도되었든지 또는 양자의 조합에 의해 유도되었는 지와 관계없이 사실이다.

c) 피치 그리고 롤 축들에서, 테스트 헤드가 수동으로 조작될 수 있도록 하 기 위해서 테스트 헤드는 바람직하게는 중력의 중심을 통하여 지나가는 축들을 따라 설치된다. 케이블 피봇과 케이블 지지대의 사용은 케이블 측면에서 상기 효과를 지속시키는데 도움이 된다.

d) 스윙 회전축의 위치와 케이블 지지대의 수직이동은 구체적으로 전 이동 영역에 대해서 이동할 수 있는 능력을 구체적으로 방해받지 않도록 할 수 있는데 도움을 준다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서 동력에 의한 이동 모드는 축에 대한 회전 운동이나 또는 축을 따르는 평행 운동 중 어떤 단독의 유용한 운동 또는 유용한 운동들의 어떤 선택된 조합에 부가된다. 다시 말하면, 전원이 가해진 각각의 유용한 운동에 대해서 적절한 제어 회로와 작동기 인터페이스를 가진 모터 또는 액츄에이터가 부가되고, 구체적으로 방해되지 않는 운동이 유용하고 영향을 받지 않는 상태를 유지하도록 모터 또는 액츄에이터가 사용되지 않을 때 모터 또는 액츄에이터가 위치결정장치 운동으로부터 기계적으로 분리되기 위한 방식으로 정렬된다. 만약 모든 유용한 운동들이 단지 작은 양이며 상대적으로 일정한 힘을 필요로 한다면, 작은 힘이 가해진 액츄에이터가 사용될 수 있다. 따라서 다음의 것들이 적용된다.:

a) 액츄에이터는 전기 모터일 수 있다.

b) 전동장치는 모터 또는 액츄에이터의 출력으로 적절하게 사용될 수 있다.

c) 액츄에이터/모터를 운동축에 결합 또는 분리시키는 수단은 클러치일 수 있다.

d) 슬립 클러치 또는 메카니즘은 경우에 따라라서는 가해진 힘을 제한하는데 사용될 수 있다.

e) 액츄에이터에 의해 가해진 힘은 제어회로에 의해 조절될 수 있어 만약 구체적으로 방해받지 않는 운동에 대한 방해가 일어날 경우 액츄에이터가 스톨(stall)을 일으키는 범위까지 제한된 운동을 일으키도록 충분한 힘이 가해진다.

f) 액츄에이터가 dc 전기 모터인 경우, 힘의 조절은 모터에 공급된 전류를 제한함으로써 이루어지면 이에 따라 모터의 토크출력을 제한한다.

구체적으로 방해받지 않는 운동은 전력이 가해진 축에서 체결을 위해 만들어질 수 있다. 상기 운동을 위한 바람직한 힘은 일정할 수 있으며 체결이 이루어질 때 위치 또는 이동에 따라 변화할 필요는 없다. 그래서 복잡한 제어 계획과 빈틈없는 메카니즘이 필요할 수 있다. 또한 구체적으로 방해받지 않는 운동은 전체 운동 영역에 대해서 작업자의 위치를 결정하는데 유용하다.

상기 설명은 수직 병진운동과 롤 회전운동에 관계하는 상세한 설명을 포함한다. 다른 모든 축들도 가능하고 동일한 원리를 따른다.

도 25는 단일축 제어회로의 단순화된 개략도이다. 도 25에서 전압원(미도시)은 스위치(2902) 그리고 퓨즈 또는 회로 차단기와 같은 과부하 방지 기구(2904)를 통해 전원 공급장치(2906)에 제공된다. 전원 공급장치(2906)의 출력은 예를 들면 구동될 회로들의 요구에 따르는 소정의 고정된 전압일 수 있다. 전원 공급장치(2906)의 출력단은 일정 전류 드라이버(2924)와 방향 셀렉터(selector)(2910)와 결합된다. 또한 일정 전류 드라이버(2924)의 출력단은 방향 셀렉터(2910)와 결합된다. 일정 전류 드라이버(2924)의 출력 전류(2925)는 고정될 수 있으며 또는 필요에 따라 조절 가능하다. 바람직한 실시예에서, 방향 셀렉터(2910)는 정상 위치가 중앙 위치인 3위치 순간 작동 스위치이다. 셀렉터(2910)의 출력 단말기들(2924)의 한 쌍은 선택적인 리미트 스위치들(2920,2922)에 연결되며 다시 리미트 스위치들은 억제 회로(2912)와 모터(2914)에 연결된다. 상기 출력 단말기들(2924)의 제1 쌍은 DC 기어 모터와 같은 모터(2914)에 출력 전류(2925)를 제공한다.

출력 단말기(2926)의 제2 쌍은 억제 회로(2918)와 클러치 코일(2916)에 전원공급장치(2906)로부터의 출력 전압을 제공한다. 셀렉터(2910)가 중앙위치에 있을 때, 에너지는 모터(2914), 클러치(2916) 또는 그들의 부속 장치들에 제공되지 않는다. 셀렉터(2910)의 출력 단말기들은 상호 교차 연결되어 있어, 제1 비중앙 위치에 있는 경우 셀렉터(2910)는 소정의 방향으로 모터를 회전시킬 수 있는 제1 극성으로 일정 전류 드라이버(2924)의 출력을 억제 회로(2912)와 모터(2914)에 제공한다. 상기 언급된 교차 연결에 기인하여, 셀렉터(2910)를 제2 비중앙 위치로 이동시키는 것은 제1 극성과 반대 극성으로 일정 전류 드라이버(2924)의 출력을 억제회로(2912)와 모터(2914)에 제공하게 한다. 이에 따라 모터(2914)는 제1 극성 전압이 모터(2914)에 제공될 때의 방향과 반대 방향으로 회전할 것이다. 클러치 코일(2916)은 셀렉터(2910)가 비중앙 위치에 있을 때마다 가압되고 클러치와 맞물린다.

모터(2914)에 의해 발생된 토크는 셀렉터(2910)를 통해 일정 전류 드라이버(2924)에 의해 제공된 전류에 비례한다. 상기 토크는 클러치(2928)를 통하여 기계적인 부하(미도시)로 변환된다. 상기 설명한 바와 같이, 셀렉터(2910)가 중앙위치에 있을 경우, 모터(2914)는 전원이 공급되지 않고, 토크가 발생되지 않으면 클러치(2918)도 맞물리지 않는다. 따라서, 기계적인 부하는 유동하고 있다.(즉 전원이 공급되든 아니든, 모터와 기어박스를 뒤로 구동시킬 필요에 의해 가해진 구속없이 자유롭게 이동한다.) 반면에, 셀렉터(2910)가 비중앙 위치에 있는 경우, 모터(2914)는 전원이 공급되고 클러치(2918)는 맞물린다. 모터(2914)에 공급된 전류가 일정하기 때문에 모터(2914)에 의한 결과적인 토크 출력은 마찬가지로 일정하다. 그러나 상기 언급한 바와같이 일정 전류 드라이버(2924)의 전류 출력은 조절가능할 수 있다. 이로 인해 모터(2914)에 의한 토크 출력은 마찬가지로 조절가능하고 필요에 따라 모터(2914)가 힘을 가할려고 하는 특정의 운동축에 가해진 기계적인 부하와 조화되기 위해서 조절될 수 있다. 토크를 조절하는 것은 안전성을 향상시키고 최적의 성능을 제공하기 위해서 바람직하다. 바람직한 실시예에서 기계적인 부하는 또한 자유로울 수 있으며, 이는 체결시에 바람직하다. 또한 기계적인 부하가 제어 상태에서 그리고 일정한 토크하에서 어느 하나의 방향으로 구동될 수 있다.

선택적 리미트 스위치들(2920,2922)은 업/다운, 시계방향/반시계방향, 인/아웃 및 사이드-대-사이드와 같은 이동의 한계에 이르면 모터(2914)로의 전류를 차단한다. 리미트 스위치들(2920 그리고/또는 2922)에 의한 전류의 차단은 리미트의 반대방향으로의 운동에 영향을 주지 않으면서 리미트 방향으로의 더 이상의 운동을 방지한다. 예를 들면, 만약 모터(2914)가 시계방향 리미트와 부딪치면, 모터(2914)의 반시계방향 운동은 방해받지 않는다. 이와 같은 원리는 운동의 다른 모든 축들에 대해서도 사실이다. 만약 리미트 스위치들이 설치되지 않는다면, 셀렉터(2910)가 중립 위치에 있지 않을 경우 전류는 셀렉터(2910)에서 직접 모터(2914)에 공급된다.

도 26은 이중 축 제어 회로의 단순화된 개략도이다. 도 26에서 일정 전류 드라이버(2924), 셀렉터(2910), 모터(2914), 클러치(2916), 선택적 리미트 스위치(도 26에서 3004, 3006, 3008, 3010으로 도시됨) 및 억제 회로(2912,2918)가 쌍으로 존재한다. 도 26의 바람직한 실시예에서, 도 20과 도 23에서 각각 설명된 것과 같이 제1 구동 회로(3000)는 회전 구동을 제공하고 제2 구동 회로(3002)는 수직 구동을 제공한다.

바람직한 실시예에서, 테스트 헤드는 쉽고 정확한 위치결정을 하기 위해서 구체적으로 중량이 없는 상태로 유지된다. 메인 암을 수직 가이드 레일(738)에 고정시킴으로써 주어진 수직 위치에서 테스트 헤드를 유지하기 위해 안전 로크가 제공될 수 있다. 테스트 헤드의 중량 및/또는 평형추의 관점에서는 만약 작업자가 로크를 풀려고 한다면 메인 암이 잠겨진 상태로 유지되는 수직하게 잠겨진 상태에서 시스템이 평형을 잃게 된다는 것은 바람직하다.

도 27a내지 도 31을 참조하면, 예시적인 로크 시스템(3100)이 도시된다. 도 27a내지 도 27c에서 로크 시스템(3100)의 다양한 형태가 메인 암(736) 및 수직 가이드 레일(738)과의 상호관계를 도시한다. 로크 시스템(3100)은 나사와 같은 부착 수단(3128)에 의해 메인 암(736)의 후면에 부착된다. 또한 메인 암(736)을 수직 가 이드 레일(738)을 따라 이동시키게 하는 슬라이드(3112)가 메인 암(736)의 후면에 부착된다.

로크 시스템(3100)은 샤프트(3116)의 한쪽 단부에 부착된 로크 핸들(3102), 샤프트(3116)가 통과하는 구멍을 가지는 안전 블록(3110), 캘리퍼(3122)와 연결되고 샤프트(3112)가 길이방향 축을 따라 회전하는 베어링 표면을 구비한 베어링(3113), 샤프트(3116)가 통과하는 구멍(3105)을 가진 로크 블록(3104) 및 샤프트의 다른 쪽 단부에 나사 결합되는 나사산이 형성된 실린더(3120)를 포함한다. 샤프트(3116)의 나사산(3117)들은 샤프트(3116)의 길이를 따라 부분적으로 확장된다. 나사산이 형성된 실린더(120)는 구멍(3105)의 내부에 맞춰지며, 샤프트(3116)가 핸들(3120)에 의해 길이방향 축을 따라 회전됨에 따라 안전 블록(3110)과 로크 블록(3104)사이의 거리는 샤프트(3116)의 회전 방향에 의해 증가하거나 감소한다. 예를 들어, 샤프트(3116)가 시계방향으로 회전되면 안전 블록(3110)과 로크블록(3104)은 점점 더 가까워져 다음에서 자세히 설명되는 것과 같이 록크 블록(3104)이 수직 가이드 레일(738)에 가하는 압력을 증가시키도록 한다. 반대로 샤프트(3116)가 반시계방향으로 회전되면, 안전 블록(3110)과 로크 블록(3104)과는 보다 멀리 떨어지게 되어 로크 블록(3104)에 의해 선형 가이드 레일(738)에 가해지는 압력을 풀어준다.

바람직한 실시예에서 샤프트(3116)는 선형 가이드 레일(738)의 축에 직교하는 축에 놓이며 로크 핸들(3120)은 한 손을 사용하여 빠른 잠금과 풀림이 최소한의 노력으로 수행될 수 있도록 래칫을 가진다.

도 28a, 도 28b 및 도 29를 참조하면 로크 시스템(3100)의 상세한 부분이 나타난다. 도 28a에서 로크 블록(3104)은 피봇 포인트들(3124)에 부착된 캘리퍼들(3122)을 포함한다. 각각의 캘리퍼(3122)는 선형 가이드 레일(738)의 반대 측면들을 따라 설치되며, 샤프트(3116)가 통과하는 틈새 구멍을 각각 가지고 있다. 샤프트(3116)가 로크 블록(3104)을 단단하게 죔에 따라 안전 블록(3110)에 인접하는 캘리퍼(3112)는 위에서 보았을 때 시계방향으로 피봇 포인트(3104)에 대해서 피봇 지지되고 수직 가이드 레일(738)에 접촉한다. 마찬가지로 단부 블록(3104)에 인접한 캘리퍼(3122)는 위에서 보았을 때 반시계방향으로 피봇 포인트(3124)에 대해서 피봇 지지되고 수직 가이드 레일(738)과 접촉한다. 수직 가이드 레일(738)에 대해서 죄는 캘리퍼들(3122)의 조합은 메인 암(736)을 수직 가이드 레일(738)에 로크시킨다.

도 30과 도 31을 참조하면, 안전 로크(3100)에 대해서 고장이 난 경우 자동적으로 정상상태로 되돌아가는(fail-safe) 메카니즘이 설명되어 있다. 도 30에서, 안전 블록(3110)은 폴(pawl) 시스템을 포함한다. 도 31에 보다 상세히 도시된 바와 같이 폴 메카니즘(3118)은 샤프트(3116)에 부착된 기어(3130)를 포함하고 기어(3130)의 위 및 아래에서 안전 블록(3110)에 설치된 폴(3132)들을 포함한다. 나사들(3134)을 따라 안전 블록(3110)에 형성된 길이방향으로 연장된 카운터 보어(counter-bore)와 같은 슬롯들(3136)은 로크 블록(3104)에 안전 블록(3110)의 부착수단을 제공한다. 바람직한 실시예에서 스롯들(3136)은 길이방향으로 연장된 카운터 보어이며 나사들(3134)은 쇼울더(shoulder) 나사들이다. 편심 스프링들(3126)은 안전 블록(3110)에 또한 부착되어 안전 블록(3110)이 로크 블록(3104)에 상대적으로 슬롯들(3136)을 따라 이동하게 한다.

정상 상태에서, 테스트 헤드가 테스트 헤드 마운트에 부착되고 평형추(미도시)가 케이블(2410)에 부착될 경우, 테스트 헤드의 무게와 평형추는 상호 보상하여 나사들(3134)이 대략 슬롯(3136)의 중심에 있도록 하고 폴(3132)이 기어(3130)와 맞물리지 않는다. 이에 따라 작업자는 자유자재로 메인 암(736)을 체결하도록 또는 체결하지 않도록 한다. 테스트 헤드가 로크 시스템(3100)에 의해 적절히 체결된 후에 테스트 헤드가 제거된 경우, 메인 암(736)의 체결을 풀려고 할 경우 메인 암(736)은 격렬하게 위로 운동할려고 하여 작업자에 손상 그리고/또는 장비에 손상을 가할 가능성이 있다. 이러한 상황을 피하기 위해서 테스트 헤드를 제거할 경우 편심 스프링들(3126)은 안전 블록(3110)을 수직축을 따라 아래 방향으로 이동시키고 따라서 상부 폴(312)이 기어(3130)와 맞물린다. 이에 따라 메인 암(736)의 체결을 풀기 위해서 작업자가 핸들(3102)을 가지고 샤프트(3116)을 회전시키는 것을 방지한다. 테스트 헤드가 제거되었다는 것을 인식하고 있으면서 작업자는 테스트 헤드를 다시 설치하여 안전 블록을 중립 위치로 다시 이동시킬 수 있으며 또한 다시 메인 암(736)을 수직 가이드 레일(738)로부터 풀려지도록 할 수 있다. 반대로 만약 평형추(미도시)가 케이블(2410)으로부터 제거되거나 케이블(2410)이 절단된다면, 편심 스프링들(3126)은 안전 블록(3110)에 힘을 가하여 수직축을 따라 위쪽으로 이동시켜 하부 폴(3132)이 기어(3130)와 맞물리고 이에 따라 작업자가 메인 암(736)을 풀기 위해서 핸들(3102)을 가지고 샤프트(3116)를 회전시키는 것을 방지하여 작 업자에 대한 가능한 손상 또는 테스트 헤드에 대한 가능한 손상을 피할 수 있도록 한다.

본 발명의 바람직한 실시예가 앞에서 도시되고 설명되는 동안 실시예들은 단 하나의 예에 의해서 제공되는 것이라고 이해될 것이다. 본 발명의 기술 사상과 동떨어지지 않으면서 다양한 변형, 수정 및 대체가 당업자에 의해 이루어질 것이다. 따라서 첨부된 청구항은 본 발명의 기술 사상과 범위 안에서 그러한 모든 다양성을 포함한다.

Claims (53)

1. 부하를 위치 결정하기 위한 시스템으로서, 상기 부하는 케이블에 결합되며, 상기 시스템은:

   제1 수직 축을 규정하는 기둥;

   상기 부하를 지지하고 상기 제1 수직축을 따라 이동하는 암 유닛; 그리고

   제1 수직축으로부터 간격을 두고 떨어져 있는 제2 수직축에 대해서 상기 제1 수직축을 회전시키기 위한 회전 유닛을 포함하며;

   상기 기둥은 제2 수직축이 상기 부하에 대해서 위치하는 것보다 상기 부하에 더 가깝게 있도록 위치결정될 수 있으며;

   상기 부하는 상기 케이블이 상기 제2 수직축과 교차하도록 그리고 상기 케이블이 상기 기둥의 측면에 위치되도록 상기 암 유닛에 의해 위치 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 부하는 중력 중심을 가지며 그리고 상기 중력 중심, 상기 제1 축 및 상기 제2 축은 각각 삼각형의 꼭지점에 위치되도록 하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 기둥은 상기 부하를 향해 상기 제2 수직축의 전방에 위치하고, 상기 제2 수직축의 측면에 위치하는 것을 특징을 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   부하와 결합된 케이블을 지지하는 케이블 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
5. 제4항에 있어서,

   상기 케이블 지지대는 제3 수직축을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
6. 제1항에 있어서,

   상기 회전 유닛은 바닥면 플레이트를 포함하며, 그리고 상기 암 유닛에 결합되고 상기 제2 수직축에 대해서 상기 부하를 회전시키기 위해서 상기 제2 수직축에 대해 상기 바닥면 플레이트와 상대적으로 회전하는 스윙 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
7. 제1항에 있어서,

   상기 회전 유닛은 상기 제1 수직축에 직교하는 제1 수평축을 따라 수평방향 으로 상기 부하를 이동시키는 사이드-대-사이드 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
8. 제1항에 있어서,

   상기 회전 유닛은 상기 제1 수평축과 교차하고 상기 제1 수직축과 직교하는 제2 수평축을 따라 수평방향으로 부하를 이동시키는 인-아웃 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
9. 제4항에 있어서,

   상기 케이블은 상기 케이블 지지대에 의해 지지되도록 수용되기 전에 테스트 케비닛을 빠져나오며, 그리고 상기 부하는 전자적인 테스트 헤드인 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
10. 제6항에 있어서,

    상기 회전 유닛은 상기 제2 수직축에 대한 상기 스윙 플레이트의 회전을 분할하기 위해 다수의 분할 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
11. 제4항에 있어서,

    상기 케이블 지지대는 끼워넣는 구조(telescopic)로 된 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
12. 부하를 위치 결정하기 위한 시스템으로서, 상기 부하는 케이블과 결합되고, 상기 시스템은:

    제1 수직축을 규정하는 기둥;

    제3 수직축을 따라 이동하고 상기 부하와 결합된 케이블을 지지하는 케이블 지지대; 그리고

    상기 제1 수직축을 따라 이동하고 상기 부하를 지지하는 암 유닛을 포함하며;

    상기 기둥은 제3 수직축이 상기 부하에 대해서 위치하는 것보다 상기 부하에 더 가깝게 있도록 위치결정될 수 있으며;

    상기 부하는 상기 케이블이 상기 제3 수직축과 교차하도록 그리고 상기 케이블이 상기 기둥의 측면에 위치되도록 상기 암 유닛에 의해 위치 결정될 수 있는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
13. 제11항에 있어서,

    제1 수직축으로부터 간격을 두고 떨어진 제2 수직축에 대해서 상기 제1 수직축을 회전시키기 위한 회전 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
14. 제11항에 있어서, 상기 케이블 지지대는 한쪽 단부에서 상기 제3 수직축을 따라 이동하고 상기 케이블은 상기 한쪽 단부로부터 상기 부하를 향하여 연장하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
15. 제13항에 있어서,

    상기 암 유닛이 결합되어 있으며 바닥면 플레이트를 포함하는 베이스 그리고 상기 암 유닛에 결합되고 상기 제1 수직축에 대해서 상기 테스트 헤드를 회전시키기 위해서 상기 제1 수직축에 대해서 상기 바닥면 플레이트와 상대적으로 회전하는 스윙 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
16. 제13항에 있어서,

    상기 베이스는 상기 제1 수직축에 직교하는 제1 수평축을 따라 수평 방향으로 상기 테스트 헤드를 이동시키는 사이드-대-사이드 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
17. 제13항에 있어서,

    상기 베이스는 상기 제1 수평축과 교차하고 상기 제1 수직축과 직교하는 제2 수평축을 따라 수평 방향으로 상기 테스트 헤드를 이동시키는 인-아웃 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
18. 제11항에 있어서,

    상기 케이블은 상기 지지 유닛에 의해 지지되도록 수용되기 전에 테스트 캐비닛을 빠져나오며 그리고 상기 부하는 전자적 테스트 헤드인 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
19. 제15항에 있어서,

    상기 베이스는 상기 제1 수직축에 대해서 상기 스윙 플레이트의 회전을 분할하기 위해서 다수의 분할 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
20. 제11항에 있어서,

    상기 케이블 지지대는 끼워넣는 구조로 된 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
21. 상기 부하를 지지하고 제1 수직축을 규정하는 수직한 기둥을 따라 이동하는 암 유닛,

    상기 제1 수직축과 간격을 두고 떨어져 있는 제2 수직축에 대해서 상기 제1 수직축을 회전시키기 위한 회전 부재;

    제3 수직축을 따라 이동하며 그리고 상기 부하에 결합된 케이블을 지지하는 케이블 지지대; 그리고

    수평축에 대한 상기 부하의 회전을 제공하는 또 다른 회전 부재를 포함하며, 상기 부하가 상기 수평축에 대해서 회전하고 있는 동안 상기 케이블의 수직 이동을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
22. 제21항에 있어서,

    상기 암 유닛은 상기 기둥을 따라 위방향으로 그리고 아랫방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
23. 제21항에 있어서,

    상기 케이블 지지대는 한쪽 단부에서 상기 제3 수직축을 따라 이동하고 상기 케이블은 상기 한쪽 단부로부터 상기 부하 방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
24. 제21항에 있어서,

    상기 회전 부재는 바닥면 플레이트를 포함하며, 그리고 상기 암 유닛에 결합되고 상기 제2 수직축에 대해서 상기 부하를 회전시키기 위해서 상기 제2 수직축에 대해서 상기 바닥면 플레이트와 상대적으로 회전하는 스윙 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
25. 제21항에 있어서,

    상기 회전 부재는 상기 제1 수직축과 직교하는 제1 수평축을 따라 수평 방향으로 상기 부하를 이동시키는 사이드-대-사이드 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
26. 제21항에 있어서,

    상기 회전 부재는 상기 제1 수평축과 교차하고 상기 제1 수직축에 직교하는 제2 수평축을 따라 수평 방향으로 상기 부하를 이동시키는 인-아웃 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
27. 제23항에 있어서,

    상기 케이블은 상기 케이블 지지대에 의해 지지되도록 수용되기 전에 테스트 케비닛을 빠져나가며 그리고 상기 부하는 전자적 테스트 헤드인 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
28. 제25항에 있어서,

    상기 회전 부재는 상기 제2 수직축에 대해서 상기 스윙 플레이트를 분할 회전 시키기 위해 다수의 분할 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
29. 제21항에 있어서,

    상기 케이블 지지대는 끼워넣는 구조로 된 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
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43. 부하를 위치 결정하기 위한 시스템으로서, 상기 부하는 케이블에 결합되며, 상기 시스템은:

    제1 수직축을 규정하는 기둥;

    상기 부하를 지지하고 상기 제1 수직축을 따라 이동하는 암 유닛;

    제1 수직축으로부터 간격을 두고 떨어져 있는 제2 수직축에 대해서 상기 제1 수직축을 회전시키기 위한 회전 유닛;

    상기 테스트 캐비닛으로부터 상기 케이블 폭의 3배보다 작게 떨어져 위치된 상기 제2 수직축;

    상기 케이블이 상기 제2 수직축과 교차하고 상기 케이블이 상기 기둥의 측면에 위치되도록 상기 암 유닛에 의해 위치결정할 수 있는 상기 부하를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
44. 부하를 위치 결정하기 위한 시스템으로서, 상기 부하는 케이블에 결합되며, 상기 시스템은:

    제1 수직축을 규정하는 기둥;

    상기 부하를 지지하고 상기 제1 수직축을 따라 이동하는 암 유닛;

    제1 수직축으로부터 간격을 두고 떨어져 있는 제2 수직축에 대해서 상기 제1 수직축을 회전시키기 위한 회전 유닛;

    상기 부하의 중력 중심과 교차하는 축을 따라 위치되는 상기 케이블;

    상기 케이블이 상기 제2 수직축과 교차하고 상기 케이블이 상기 기둥의 측면에 위치되도록 상기 암 유닛에 의해 위치결정할 수 있는 상기 부하를 포함하는 것을 특징으로 하는 부하를 위치 결정하기 위한 시스템.
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