KR101712028B1 - 기구 교환 어셈블리 및 방법 - Google Patents

Abstract

기구 교환 어셈블리는 하나 이상의 프로브 어셈블리 스테이션을 갖는 매거진을 포함한다. 본 어셈블리는 수용부 소켓을 포함하는 적어도 하나의 프로브 교환 도구를 더 포함한다. 하나 이상의 프로브 어셈블리가 하나 이상의 프로브 어셈블리 스테이션 내에 유지된다. 하나 이상의 프로브 어셈블리 각각은, 프로브 유지 오목부 및 공통 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤을 위한 공통 소켓 피팅을 포함하는 프로브 수용부를 포함한다. 프로브 교환 도구는 공통 소켓 피팅과 프로브 어셈블리의 공통 수용부 소켓 사이의 상보적 끼워맞춤에 따라 기계적 시험 기구로부터 각각의 프로브를 빼내거나 설치하도록 되어 있다. 대안적으로, 기구 교환 어셈블리는 복수의 기구를 포함하는 기구 어레이 하우징을 포함한다. 하나 이상의 기구(프로브와 트랜드듀서의 조합) 각각은 기구 전개 액츄에이터에 의해 기구 어레이 하우징에 대해 전개된다.

Description

기구 교환 어셈블리 및 방법{INSTRUMENT CHANGING ASSEMBLY AND METHODS}

본 특허 출원은 2013년 8월 1일에 출원된 미국 가출원 제 61/861,306 호에 대한 우선권의 이익을 주장하며, 그 가특허 출원은 전체적으로 본원에 참조로 관련되어 있다.

본 문헌은 일반적으로 하지만 비한정적으로 기구의 자동화된 선택, 설치 및 사용 중의 하나 이상에 관한 것이다.

미크론 이하의 스케일(미크론의 스케일에서 나노미터의 스케일까지)에서의 기계적 시험은 이들 스케일에서 기계적 특성을 구하기 위해 사용되는 기술이다. 이는 샘플 재료를 기계적으로 시험하고(예컨대, 스크랫칭, 결각(identing), 인장 부여 등) 가해지는 힘(몇 나노 뉴턴에서 수 뉴턴까지의 힘)을 결정 또는 측정하며 또한 샘플 재료에 대한 대응하는 결각 또는 다른 기계적 변형의 깊이를 측정하여 달성된다.

미크론 이하의 스케일에서의 기계적 시험에 사용되는 프로브(probe)(예컨대, 재료 등을 결각하거나 스크랫칭하는 기계적 시험 기구를 위한 팁(tip))는 다양한 기하학적 구조, 형상 및 재료로 나오고 있다. 유사하게, 상기 프로브에 사용되는 트랜스듀서(transducer)는 다양한 시험 기능을 제공하도록 다르게 구성된다(예컨대, 고부하 또는 저부하 트랜스듀서). 어떤 재료 특성은 특별한 종류의 프로브(및 선택적으로 다른 트랜스듀서)를 사용하여 더 잘 특성화된다. 나노 결각기(및 이 스케일로 사용될 수 있는 다른 시험 기구)의 사용자는 재료의 특성을 정확하게 특성화하기 위해 동일한 재료에 대해 다른 기구(예컨대, 프로브 또는 트랜스듀서 중의 하나 이상)를 사용한다. 어떤 예에서, 다른 프로브로 재료의 특성을 측정하기 위해 사용자는 각 측정 사이에서 결각기 트랜서듀서에 있는 프로브를 수동으로 교환하게 된다. 프로브의 수동 교환은 전체적인 측정 시간을 상당히 증가시킨다(예컨대, 이전 프로브의 제거, 새로운 프로브의 설치, 재보정, 시험 결각 등으로 인해). 추가적으로, 다른 예에서, 프로브의 수동 교환시에는, 예컨대 조절되지 않은(가열 또는 냉각된) 공기의 노출, 기구 및 트랜스듀서의 수동 조작 등으로 프로브의 교환에 의해 잠재적으로 제거되는 주변 환경이 교란됨에 따라 기계적 시험에 오차가 생기게 된다. 또한, 작은 프로브 크기(및 민감한 기구)는 잡아서 기계적으로 조작하기가 어려우므로 프로브의 교환에는 노동력이 많이 들며 또한 종종 실망스럽게 된다.

또한, 프로브의 기하학적 구조(예컨대, 형상 및 크기)는 미크론 이하의 스케일에서의 기계적 시험에서 측정의 정확도에 중요하다. 프로브의 기하학적 구조는 사용함에 따라 악화된다. 다시 말해, 각각의 기계적 시험 작업시에 프로브가 마모되어 그 프로브의 형상과 크기가 변하게 된다. 어떤 예에서는, 나노 결각기(및 미크론 이하의 스케일에서의 다른 기계적 시험 기구)를 위한 소프트웨어 알고리즘이 기술을 실행하여 프로브의 악화를 검출하게 된다. 그러나, 마모된 프로브가 검출되어 그 프로브를 수동으로 교환할 때, 전술한 문제가 일어날 수 있다. 이러한 구성은 원하는 연장된 기간에 걸쳐(예컨대, 진행 또는 자동화 기준으로) 미크론 이하의 스케일에서 기계적 시험 측정을 수행하는 사용자에게 문제가 될 수 있다. 프로브의 악화는 그러한 연장된(반복된) 측정의 전체 기간을 제한할 수 있다.

따라서, 프로브의 교환 및 프로브의 악화는 미크론 이하의 스케일에서 기계적 시험 기구로 자동화된 측정을 수행할 수 있는 능력을 제한할 수 있다.

본 출원인은 프로브 또는 트랜스듀서/프로브 조합체 중의 하나 이상을 자동으로 교환하는 기구 교환 어셈블리를 개발하였다. 여기서 설명하는 기구 어셈블리는, 기부, 샘플 스테이지 및 트랜스듀서와 같은 기구 메카니즘 및 관련 프로브를 포함하는 하나 이상의 기구 중의 하나 이상을 포함하는(이에 한정되지 않음) 전체적인 기구 장치를 말하는 것이다. 여기서 설명하는 기구는 프로브, 프로브와 함께 사용될 수 있는 트랜스듀서와 같은 기구 메카니즘, 프로브와 기구 메카니즘의 조합체 등 중의 하나 이상을 말하는 것이다. 미크론 이하의 스케일에서 시험 기구에서 사용되는 프로브의 가져오기, 설치 및 빼내기를 자동화하는 방법이 본원에서 설명된다. 유사한 방식으로, 여기서 설명하는 어셈블리의 다른 실시예에 의하면, 복수의 기구(예컨대, 관련된 프로브를 갖는 트랜스듀서)의 교환이 가능하여 기구의 자동화된 교환이 용이하게 된다. 여기서 사용되는 "자동화" 및 이 단어의 모든 파생어는 로봇 운동 및 작동을 포함하는 것이지만, 이에 한정되지 않는다. 여기서 제공되는 시스템은, 프로브와 프로브 수용부, 트랜스듀서, 프로브와 트랜스듀서의 조합체 등을 포함한(이에 한정되지 않은) 기구의 조작 및 취급을 자동화하고 그래서 기계적 시험 기구의 프로브, 민감한 트랜스듀서 등과의 수동적인 상호 작용(및 시간 소비)를 최소화시켜 준다.

프로브 교환 어셈블리(기구 교환 어셈블리의 일 예)는 프로브를 보관하는 매거진, 기계적 시험 기구(예컨대, 나노 결각기(indenter); 결각, 스크랫칭 등을 위한 3차원 트랜스듀서 등)의 트랜스듀서로부터 프로브를 가져오고 그것을 매거진에 보관하는 메카니즘으로 이루어진다. 추가적으로, 상기 어셈블리는 매거진으로부터 프로브를 가져오고 그 프로브를 기계적 시험 기구의 트랜스듀서 어셈블리 안으로 삽입하기 위한 메카니즘을 포함한다. 상기 어셈블리, 예컨대 하나 이상의 프로브 교환 도구는 프로브를 트랜스듀서에 삽입하고 그로부터 빼내기 위한 적당한 토크를 가하게 된다. 예컨대, 프로브 교환 도구는 프로브의 삽입을 위한 삽입 토크(빼내기 토크 보다 작음) 보다 큰, 트랜스듀서로부터 프로브를 빼내기 위한 빼내기 토크를 제공한다. 선택적으로, 삽입 토크를 제어하기 위해 토크 제한 클러치(예컨대, 조절 가능한 슬립핑 인터페이스를 갖는)가 사용된다.

또한, 상기 어셈블리는 하나 이상의 프로브 어셈블리를 포함하는데, 각각의 프로브 어셈블리는 프로브 수용부 및 이 프로브 수용부와 결합되는 프로브를 포함한다. 프로브 수용부는 프로브를 매거진에 유지시키며, 적어도 하나의 프로브 교환 도구와 프로브 사이의 인터페이스로서 역할한다. 운동(예컨대, 매거진과 기계적 시험 기구 트랜스듀서 사이의 운동) 중에 프로브 수용부는 프로브를 보유한다. 추가적으로, 각각의 프로브 수용부는 프로브 교환 도구의 소켓과의 일정한 공통 인터페이스를 제공한다. 일 실시예에서, 공통 인터페이스는 프로브 교환 도구의 수용부 소켓와 결합되는 소켓 피팅을 포함한다. 이 소켓 피팅과 수용부 소켓은 서로 상보적이어서, 일정한 결합이 보장되고 또한 빼내기 및 삽입 토크가 프로브 교환 도구로부터 프로브에 일정하게 전달될 수 있다. 선택적으로, 상보적 끼워맞춤은 나사 결합과 같은, 결합이 어려운 인터페이스 없이 이루어진다. 대신에, 상보적 끼워맞춤은 프로브 수용부와 소켓 피팅을 프로브 교환 도구의 수용부 소켓과 짝을 이루도록 하강시켜 이루어진다. 또 다른 실시예에서, 프로브 수용부의 소켓 피팅은 하나 이상의 구동 플랜지(예컨대, 자성 구동 플랜지, 핀 등)로 프로브 교환 도구의 수용부 소켓과 정렬되며, 그 구동 플랜지는 예컨대 프로브 어셈블리의 운동과 삽입 및 추출 작업 동안에 프로브 수용부(및 이 수용부와 결합되어 있는 프로브)를 정렬시키고 프로브 교환 도구에 유지시키는 것을 용이하게 해준다.

프로브 수용부의 프로브측에는, 특정한 프로브 구성에 맞는 크기와 형상으로 되어 있는 프로브 유지 오목부가 제공되어 있다. 다시 말해, 프로브 유지 오목부는 원하는 프로브에 상보적인 크기와 형상을 가지며 그래서 프로브 수용부와 프로브 사이에 꼭 맞는 상보적 끼워맞춤을 제공한다. 따라서, 다른 프로브 유지 오목부를 갖는 프로브 수용부에 의해, 다른 크기와 형상을 갖는 많은 다양한 프로브가 프로브 수용부와 프로브 교환 도구의 인터페이스(예컨대, 프로브 수용부의 일정한 형상과 크기의 소켓 피팅과 프로브 교환 도구의 수용부 소켓에 있는)를 통해 설치되고 빼내질 수 있다.

상기 시스템은 또한 전술한 기능을 제공하는 방법(예컨대, 컴퓨터로 실행되는 지시, 제어기 등)을 포함한다. 이 방법은 기계적 시험 기구(예컨대, x, y 및 z 스테이지와 같은 하나 이상의 스테이지), 매거진, 선택적인 신축 가능한(telescopic) 아암을 위한 액츄에이터, 및 하나 이상의 프로브 교환 도구의 작동을 제어한다. 상기 방법에 의해, 사용자는 프로브를 선택하여 트랜스듀서에 자동적으로(예컨대, 로봇식으로) 설치할 수 있고 또한 트랜스듀서에 있는 현재의 프로브를 다른 프로브로 교환할 수 있고, 또는 트랜스듀서로부터 프로브를 제거하여 매거진에 보관할 수 있다(그 프로브를 하나 이상의 프로브 어셈블리 스테이션에 다시 배치할 수 있다) 선택적으로, 상기 방법은, 일단 프로브의 악화를 검출하면, (사용자에 의해 규정된 또는 디폴트 마모 및 마모 검출 세팅에 근거하여) 트랜스듀서에 있는 프로브를 매거진에 있는 다른 프로브와 자동으로 교환하는 것을 포함한(이에 한정되지 않음) 보충적인 능력을 제공한다. 연장된 측정 계획 동안에 프로브를 자동으로 교환할 수 있기 때문에(연장된 시간에 걸쳐 복수의 측정을 수행함), 복수의 프로브(선택적으로 다른 형상, 크기, 재료 등을 가짐)로 재료 샘플을 특성화하는 시스템과 방법이 사용자에게 제공된다. 또한, 연장된 측정 계획 동안에 프로브를 자동으로 교환할 수 있기 때문에, 프로브가 쉽게 빼내져 교체되고 그리고 나서 측정이 최소의 중단으로 계속되므로 거의 연속적인 측정이 용이하게 가능하게 된다.

추가적으로, 다른 실시예에서, 상기 시스템은 자동적으로 설치된 프로브가 시험 과정에서 사용되기 바로 전에 각 프로브에 대한 적절한 보정 및 다른 정보를 저장하고 불러온다. 다른 실시예에서, 상기 시스템은 프로브의 불러온 보정 정보(및 마모에 대해 업데이트된 마모 및 프로브 형상 함수를 포함한 다른 데이타)에 따라 트랜스듀서와 적절한 결정 함수를 자동으로 보정한다. 또 다른 실시예에서, 상기 시스템은 측정 데이타에 프로브 정보를 쓰고 그리하여 추후의 검토를 취한 사용된 프로브에 대한 기록, 그 프로브의 마모 및 다른 관심 정보를 제공한다.

또 다른 실시예에서, 여기서 제공되는 상기 시스템 및 방법은, 둘 이상의 보정 프로브(예컨대, 보정 중량체)를 통해 기계적 시험 기구를 보정하는 것을 용이하게 해준다. 일 실시예에서, 둘 이상의 보정 프로브는 매거진에 수용되는 각각의 프로브 수용부에 유지된다. 각 프로브의 설치, 각 프로브(그의 다른 중량체 때문에 다름)에 대한 트랜스듀서 응답의 대응하는 측정, 및 예상 응답과의 비교를 통해, 트랜스듀서는 기계적 시험 기구와의 하나 이상의 수동적 상호 작용을 요구하는 시간 소비적인 비효율적인 트랜스듀서 보정 계힉 또는 시간 소비적인 시험 결각 없이 자동으로 보정된다. 다시 말해, 상기 시스템과 방법의 자동화된 특성 때문에, 복잡한 보정 절차가 사용자에 대한 시간 소비적인 훈련 및 시스템과의 수동적인 상호 작용 없이 신속하게 실행된다. 추가적으로, 추가적인 보정 프로브(예컨대, 보정 중량체) 및 트랜스듀서 응답에 대한 다른 검사로 트랜스듀서 보정 과정이 선택적으로 더 향상된다.

또 다른 실시예에서, 복수의 전개 가능한 기구(예컨대, 일 실시예에서, 트랜스듀서, 트랜스듀서와 프로브 조합체 등)를 포함하는 기구 교환 어셈블리의 일 실시예가 제공된다. 일 실시예에서 각 기구는 전용의 트랜스듀서 및 프로브를 포함한다. 여기서 설명하는 바와 같이 상기 기구는 샘플과 결합하고 재료의 하나 이상의 특성(기계적, 전기 특성 등)을 결정하게 된다. 일 실시예에서, 기구(프로브 또는 트랜스듀서 중의 어느 하나 또는 둘 모두) 중의 하나 이상이 마모되고 성능이 악화됨에 따라, 복수의 기구는 동일하고 순환된다(예컨대, 병진 운동 또는 회전 하우징에서). 선택적으로, 복수의 기구 중 악화된 기구는 재보정되거나 교체되며(예컨대, 여기서 설명하는 프로브 교환 도구 또는 트랜스듀서의 교환으로), 이때 다른 기구 중의 하나는 계속 시험 작업을 수행한다.

다른 실시예에서, 기구 교환 어셈블리의 복수의 기구는 서로 다르고 적절한 다른 시험 능력을 제공한다. 예컨대, 트랜스듀서 또는 프로브 중의 하나 이상은 나머지 트랜스듀서 또는 프로브와 다르다. 트랜스듀서는 각 트랜스듀서에 의해 가해지는 하중(고하중 또는 저하중), 트랜스듀서 운동(x, y z, 밀기 또는 당김)의 축선, 이것들의 조합 등에 따라 다를 수 있다. 유사하게, 프로브는 각 기구(예컨대, 다른 형상, 크기, 재료 등을 갖는)의 시험 파라미터에 따라 다를 수 있다. 이러한 시스템의 일 구성에서, 복수의 기구는 대응하는 위치로 이동하여, 샘플 재료의 확인된 위치를 시험하게 된다. 예컨대, 복수의 기구 각각은 실질적으로 동일한 위치로 이동하여, 서로에 대한 기지의 간격에 근거하여 상기 확인된 위치를 시험할 수 있다. 반대로, 다른 실시예에서는, 각 기구로 실질적으로 동일한 위치에서 시험하기 위해 샘플이 인덱싱된 기구에 대해 움직이게 된다(예컨대, 가동 스테이지에 의해).

이러한 개괄적 설명은 본 특허 출원의 내용에 대한 개관을 제공하기 위한 것이다. 이는 본 발명에 대한 배타적이거나 완전한 설명을 제공하려는 것이 아니다. 본 특허 출원에 대한 추가 정보를 제공하는 상세한 설명이 포함된다.

축척에 맞게 그려질 필요는 없는 도면에서, 유사한 번호는 다른 도에서 유사한 구성 요소를 나타낸다. 다른 문자가 붙여 있는 유사한 번호는 유사한 구성 요소의 다른 예를 나타낼 수 있다. 도면은 일반적으로 본 문헌에서 논의되는 다양한 실시 형태를 비한정적으로 도시한다.
도 1 은 기구 어셈블리의 프로브를 교환하기 위한 기구 교환 어셈블리의 일 실시예를 포함하는 기구 어셈블리의 일 실시예의 사시도이다.
도 2 는 스테이지 수용부 플랜지 및 복수의 프로브 교환 도구를 포함하는 샘플 스테이지의 일 실시예의 상세 사시도이다.
도 3 은 기구 어셈블리와 결합되어 있는 프로브 매거진의 일 실시예의 상세 사시도로, 프로브 교환 도구는 프로브 어셈블리 스테이션에 있는 프로브 어셈블리와 정렬되어 있디.
도 4 는 도 1 의 기구 어셈블리의 측면도로, 프로브 어셈블리는 트랜스듀서와 정렬되어 있는 프로브 교환 도구와 결합되어 있다.
도 5a 는 프로브 교환 도구와 결합되어 있는 프로브 어셈블리의 일 실시예의 사시도이다.
도 5b 는 도 5a 의 프로브 교환 도구 및 프로브 어셈블리의 단면도이다.
도 6a 는 프로브 유지 오목부를 포함하는 프로브 수용부의 일 실시예의 사시 상면도이다.
도 6b 는 소켓 피팅을 포함하는 도 6a 의 프로브 수용부의 사시 저부도이다.
도 7 은 기구 어셈블리의 프로브를 교환하기 위한 기구 교환 어셈블리의 다른 실시예를 포함하는 기구 어셈블리의 사시도이다.
도 8 은 전개 위치에 있는 신축 가능한 아암을 갖는 기구 교환 어셈블리의 상세 사시도이다.
도 9a 는 후퇴 위치에 있는 신축 가능한 아암의 사시도로, 아암 러그가 기구 어셈블리의 러그 앵커와 결합되어 있다.
도 9b 는 전개 위치에 있는 신축 가능한 아암의 사시도로, 아암 러그는 러그 앵커와 결합되어 있다.
도 10 은 프로브 매거진의 프로브 어셈블리 스테이션에 있는 프로브 어셈블리와 결합되어 있는 프로브 교환 도구를 갖는 전개된 신축 가능한 아암의 사시도이다.
도 11 은 프로브 교환 도구 및 트랜스듀서와 정렬되어 있는 프로브 어셈블리를 갖는 전개된 신축 가능한 아암의 측면도이다.
도 12 는 각기 트랜스듀서와 프로브를 갖는 복수의 기구를 교환하기 위한 기구 교환 어셈블리의 또 다른 실시예를 포함하는 기구 어셈블리의 정면도이다.
도 13 은 기구 어레이 하우징에 대해 전개된 상태에 있는 기구를 포함하는 기구 교환 어셈블리의 상세 정면도이다.

도 1 은 기구 어셈블리(100)의 일 실시예를 나타낸다. 나타나 있는 바와 같이, 예시적인 기구 어셈블리(100)는 기구 어셈블리 기부(116)(예컨대, 내진동성이 있는 화강암 기부 또는 다른 강성 기부)를 포함한다. 적어도 하나의 시험 기구(102)가 기구 어셈블리 기부(116)로부터 얀장되어 있다. 예컨대, 시험 기구(102)는 기구 어셈블리 기부(116) 상에 움직일 수 있게 위치되며, 기구(116)와 주 기구 마운트(107) 사이에는 기구 액츄에이터(106)가 결합되어 있다. 시험 기구(102)는 샘플의 기계적 또는 전기적 특성 중의 하나 이상을 제공하도록 되어 있는 기구를 포함한다. 예컨대, 시험 기구(102)는 샘플의 기계적 또는 전기적 특성을 미크론 이하의 스케일로 제공한다. 예컨대, 시험 기구(102)는, 결각(indentation), 스크랫칭, 밀기(압축 부여), 당기기(인장 부여), 크리프(creep) 분석, 전기적 특성 시험 등을 포함한(이에 한정되지 않음) 시험 작업을 수행하게 된다. 시험 기구(102)로 수행되는 분석에 의해, 탄성 계수, 경도, 크리프 특성, 저항 등을 포함한(이에 한정되지 않음) 시험된 샘플에 대한 특성 정보가 제공된다.

도 1 에 더 나타나 있는 바와 같이, 일 실시예에서, 시험 기구(102) 및 선택적인 광학 기구(104)는 주 기구 마운트(107)에 장착되어 있고, 기구 액츄에이터(106)는 기구(102, 104)를 함께 움직이도록 되어 있다. 일 실시예에서, 광학 기구(104)에 의해, 샘플 스테이지 면(112) 상에 위치되어 있는 샘플을 볼 수 있고 또한 샘플 상의 시험 위치를 확인할 수 있다. 광학 기구(104)로 시험 위치를 확인한 후에, 시험 기구(102)는 샘플 스테이지 면(112) 또는 기구 액츄에이터(106) 중의 하나 이상에서의 운동으로 움직여 시험 기구(102)를 확인된 위치와 정렬시킬 수 있다. 여기서 설명하는 바와 같이, 시험 기구(102)가 하강되거나 샘플 스테이지 면(112)이 상승되어, 확인된 위치에서 시험하기 위해 시험 기구(102)의 프로브(probe)를 그 확인된 위치에 인접하게 위치시킨다. 일 실시예에서, 여기서 설명하는 시험 기구(102)는 확인된 위치에서의 결각, 스크랫칭, 당기기(인장 부여), 밀기(압축 부여) 등을 포함한(이에 한정되지 않음) 하나 이상의 시험 계획을 상기 확인된 위치에서 수행하게 된다. 다른 실시예에서, 시험 기구(102)는 예컨대 확인된 위치에서의 전기적 특성 시험을 포함한 다른 시험을 수행하도록 되어 있다(예컨대, 시험 기구(102) 및 선택적으로는 샘플 스테이지 면(112)은 시험을 용이하게 하기 위해 전기 접촉자를 포함한다).

여기서 전술한 바와 같이, 기구 어셈블리(100)는 하나 이상의 시험 기구(102)를 포함한다. 도 1 에 나타나 있는 실시예에서, 보조 기구 마운트(108)가 제공되어 있다. 제 2 기구 액츄에이터(106)가 그 보조 기구 마운트(108)와 관련되어 있다. 그러한 실시예에서, 적어도 어떤 점에서 시험 기구(102)와 유사한 시험 기구가 보조 기구 마운트(108)에 결합되어 있고, 따라서 주 기구 마운트(107) 상에 위치되어 있는 시험 기구(102)와 유사하게 움직일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 보조 기구 마운트(108)는, 시험 기구(102)와 비교하여 다른 시험 능력을 제공하는 시험 기구를 포함한다. 예컨대, 보조 기구 마운트(108) 상에 제공되어 있는 보조 기구는 하나 이상의 다른 시험 능력, 예컨대 밀기 시험 계획(압축 부여, 결각 등)에 대한 당기기 시험 계획(인장 부여), 보조 기구 마운트(108)에 있는 고부하 트랜스듀서 및 도 1 에 나타나 있는 시험 기구(102)를 위한 주 기구 마운트에 있는 저부하 트랜스듀서를 사용하는 고부하 또는 저부하 시험을 제공한다. 어떤 실시예에서, 고부하 트랜스듀서는 최대 10 내지 15 뉴턴의 작동력을 프로브에 제공하도록 되어 있다. 다른 실시예에서, 저부하 트랜스듀서는 밀리 뉴턴 내지 1 마이크로 뉴턴 미만까지의 작동력을 프로브에 제공하도록 되어 있다.

또 다른 실시예에서, 보조 기구 마운트(108)에 제공되어 있는 보조 기구는 시험 기구(102)와 동일하다. 이러한 실시예에서, 그 시험 기구는 원하는 경우 시험 기구(102) 중의 어느 하나를 선택적으로 사용할 수 있게 해준다. 예컨대, 주 기구 마운트(107) 상에 있는 시험 기구(102)가 마모되거나 고장 등이 남에 따라(예컨대, 프로브 또는 트랜스듀서가 마모되거나 고장이 남에 따라), 시험 작업 사이의 최소의 지연으로 그 시험 기구가 제거되어, 보조 기구 마운트(108) 상에 제공되어 있는 보조 기구로 대체된다. 보조 기구 마운트(108) 상에 있는 제 2 기구를 사용하면서, 프로브 교환 어셈블리, 예컨대 여기서 설명하는 프로브 교환 어셈블리(118)를 사용하여, 마모된 프로브를 제 1 기구로부터 제거하고 (제 1) 시험 기구(102)와 함께 대체 프로브를 설치한다. 그후, (보조) 시험 기구의 성능이 악화되어 (보조) 기구와 관련된 프로브의 교체가 필요할 때까지 시험 기구(102)를 서비스에 복귀시키거나 준비 유지시킨다.

도 1 에 더 나타나 있는 바와 같이, 샘플 스테이지 어셈블리(110)에는 기구 어셈블리(100)가 제공되어 있다. 일 실시예에서, 샘플 스테이지 어셈블리(110)는 기구 어셈블리 기부(116)와 결합되어 샘플을 시험 기구(102)에 대해 실질적으로 정적으로 샘플 스테이지 면(112) 상에 유지시킨다. 추가적으로, 구조적으로 강성적인 기구 어셈블리 기부(116)는 시험 기구(102)와 광학 기구(104)를 샘플 스테이지 면(112) 및 그 위에 위치되어 있는 샘플에 대해 정적으로 유지시킨다.

도 1 에 나타나 있는 바와 같이, 스테이지 액츄에이터(114)는 샘플 스테이지 면(112) 아래에 위치된다. 일 실시예에서, 스테이지 액츄에이터(114)는, 대응하는 운동을 샘플 스테이지 면(112)에 제공하여 샘플 스테이지 면(112)(및 샘플)의 다양한 부분을 시험 기구(102)에 대해 위치시키는 하나 이상의 액츄에이터를 포함한다. 예컨대, 스테이지 액츄에이터(114)는 샘플 스테이지 면(112) 상에 위치되어 있는 샘플의 하나 이상의 확인된 시험 위치를 시험 기구(102) 아래에 또는 그 기구와 정렬되게 위치시키도록 되어 있다. 일 실시예에서, 스테이지 액츄에이터(114)는 "x", "y", "z" 및 회전(θ) 운동 중의 하나 이상을 샘플 스테이지 면(112)에 제공하여, 샘플 스테이지 면(112)(여기서 설명하는 프로브 교체 어셈블리(118)의 스테이지 수용부 플랜지(126)를 포함하여)의 임의의 부분을 실질적으로 시험 기구(102)에 대해 위치시킨다.

또 다른 실시예에서, 스테이지 액츄에이터(114)는 제한된 수의 액츄에이터를 포함한다. 예컨대, 스테이지 액츄에이터(114)는 "x" 액츄에이터 및 회전(θ) 액츄에이터를 포함한다. 이러한 실시예에서, "x" 운동과 회전 운동의 조합에 의해, 샘플 스테이지 면(112)(및 스테이지 수용부 플랜지(126)) 임의의 부분이 시험 기구(102)와 정렬된다. 이러한 실시예에서, 병진 운동(예컨대, 단일 축선을 따르는)과 회전 운동을 통해 스테이지 액츄에이터(114)는 샘플 스테이지 면(112)을 시험 기구(102)에 대해 타이트한 풋프린트로 회전 및 병진 운동시켜 기구 어셈블리(100)의 전체적인 풋프린트를 최소화할 수 있다. 다시 말해, 스테이지 액츄에이터(114)의 "x" 및 "y" 병진 운동을 사용하여 샘플 스테이지 면(112) 상의 모든 또는 많은 위치를 시험 기구(102)와 정렬시키는 대신에, 스테이지 액츄에이터(114)는 샘플 스테이지 면(112)을 회전시키고 그후 예컨대 샘플 스테이지 면(112)의 한 반경에 상당하는 제한된 회전 범위를 샘플 스테이지 면(112)에 제공하고 이에 따라 샘플 스테이지 면(112) 상의 임의의 위치가 실질적으로 시험 기구(102)와 정렬된다.

다시 도 1 을 참조하면, 기구 어셈블리(100)는 프로브 교환 어셈블리(118)와 같은 기구 교환 어셈블리를 포함하는 것으로 나타나 있다. 나타나 있는 바와 같이, 프로브 교환 어셈블리(118)는 시험 기구(102)에 사용되는 복수의 프로브를 유지하도록 되어 있는 구성을 포함한다. 도 1 에 나타나 있는 바와 같이, 이 구성은 기구 어셈블리 기부(116)와 결합되어 있는 프로브 매거진(120)에 의해 제공된다. 나타나 있는 바와 같이, 프로브 매거진(120)은 대응하는 복수의 프로브에 대한 복수의 위치(스테이션, 수용부, 포트, 슬롯 등)를 포함한다. 프로브 매거진(120)은 프로브 매거진(120)의 바닥 근처에 제공되어 있는 복수의 프로브 위치에 대해 위쪽으로 연장되어 있는 매거진 목부(124)를 포함한다. 이 매거진 목부(124)는 기구 어셈블리 기부(116)와 결합되어 있는 매거진 액츄에이터(122) 내부에 선택적으로 수용된다. 매거진 액츄에이터(122)는 프로브 매거진(120)에 운동을 제공한다. 일 실시예에서, 매거진 액츄에이터(122)는 프로브 매거진(120)을 하강 및 상승시켜, 여기서 더 설명하는 프로브 교환 공구에 대해 하나 이상의 프로브를 위치시킨다.

도 1 에 나타나 있는 바와 같이, 프로브 매거진(120)은 복수의 프로브 어셈블리를 유지하도록 되어 있다. 예컨대 도 1 에 나타나 있는 바와 같이, 8개의 스테이션이 프로브 매거진(120)에 제공되어 있다. 일 실시예에서, 프로브 매거진(120)은 시험 기구(102)에 사용되는 동일한 프로브를 갖는 복수의 프로브 어셈블리를 유지한다. 다른 실시예에서, 프로브 매거진(120)에 의해 유지되는 프로브는 다르다. 예컨대 프로브는 서로 다른 다양한 재료, 형상, 크기, 기능(예컨대, 결각, 스크랫칭, 당기기) 등을 포함한다. 따라서, 서로 다른 프로브들이 시험 기구(102)에 설치됨으로써, 그 시험 기구(102)의 능력이 설치되는 프로브에 따라 다르게 된다. 상기 실시예에서, 같은 프로브들이 프로브 매거진(102)에 보관됨으로써, 프로브 성능이 시간이 지남에 따라 변하거나 악화됨에 따라 프로브가 자동적으로 신속하게 교환될 때 시험 기구(102)는 거의 연속적으로 사용될 수 있다. 다시 말해, 프로브 교환 어셈블리(118)에 의해, 마모된 또는 악화된 프로브를 시험 기구(102)로부터 자동적으로 빼내어 새로운 프로브를 그 시험 기구에 설치할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 프로브(120)는 시험 기구(102), 예컨대 기구(102)의 트랜스듀서를 보정하기 위해 사용되는 하나 이상의 진단 프로브를 포함한다. 이 진단 프로브는 하나 이상의 알려져 있는 시험 중량을 포함한다. 설치될 때(프로브 교환 어셈블리(118)와 함께), 상기 알려져 있는 중량이 하나 이상의 진단 계획에 사용되어, 트랜스듀서의 기계적 응답을 측정하고 이에 따라 기구 어셈블리(100)를위해 트랜스듀서를 보정한다.

또 다른 실시예에서, 프로브 매거진(120)에 제공되어 있는 프로브는 하나 이상의 인덱싱된 특성을 포함한다. 예컨대, 프로브 매거진(120)에 제공되어 있는 프로브는 각각의 프로브에 고유한 하나 이상의 특성, 예컨대 보정 데이타를 포함한다. 프로브가 프로브 매거진에 인덱싱될 때, 상기 특성이 매거진 상의 프로브 위치에 인덱싱된다. 예컨대, 바코드가 포장물로부터 판독될 때, 프로브 자체로부터 RFID 칩이 스캔되고, 카탈로그 정보가 프로브 매거진(120) 및 기구 어셈블리(100)와 관련된 제어기에 입력된다. 따라서, 각 프로브에 대응하는 특성, 예컨대 보정값, 프로브 형상, 중량, 재료 등이 특정 프로브 위치에 인덱싱된다. 프로브가 대응하는 프로브 위치(예컨대, 프로브 어셈블리 스테이션)로부터 제거되어 시험 기구(102)에 설치될 때, 전체 기구 어셈블리(100)의 제어기는 새로 설치된 프로브에 따라 시험 기구(102)를 자동적으로 구성(보정)한다. 이러한 실시예에서, 특정한 프로브 유형에 대한 시험 기구(102)의 보정이 필요 없다(특성을 확인하기 위해 수행될 수는 있지만). 대신에, 프로브의 특성은 기구 어셈블리(100)에 의해 자동적으로 접근되어, 새로 설치된 프로브의 고유한 특성에 따라 시험 기구(102)를 자동적으로 보정한다.

도 1 에 더 나타나 있는 바와 같이, 프로브 교환 어셈블리(118)는 하나 이상의 프로브 교환 도구(128)를 포함한다. 나타나 있는 실시예에서, 프로브 교환 어셈블리(118)는 스테이지 수용부 플랜지(126)에 설치되는 복수의 프로브 교환 도구(128)를 포함한다. 프로브 교환 도구(128)는 스테이지 수용부 플랜지(126) 내부에 설치되어, 스테이지 액츄에이터(114)를 사용하여 프로브 교환 도구(128)를 프로브 매거진(120)과 시험 기구(102) 사이에서 움직인다. 다른 실시예에서, 프로브 교환 도구(128)는 전용 아암(여기서 설명하는 바와 같은)에 제공되고 시험 기구(102)와 프로브 매거진(120)(및 샘플 스테이지 어셈블리(110))에 대해 움직일 수 있다.

도 2 는 샘플 스테이지 면(112)(앞에서 도 1 에 나타나 있음)의 스테이지 수용부 플랜지(126)의 상세 사시도를 나타낸다. 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 복수의 프로브 교환 도구(128)가 대응하는 스테이지 수용부(200)에 제공되어 있다. 나타나 있는 바와 같이, 다른 스테이지 수용부(200)에는 진단 샘플(202)이 제공되어 있다. 일 실시예에서, 진단 샘플(202)은 시험 기구(102)(예컨대, 시험 기구의 트랜스듀서), 시험 기구(102)에 설치되어 있는 프로브 등의 하나 이상을 보정하기 위해 사용된다. 예컨대, 진단 샘플(202)은 알려져 있는 기계적 또는 전기적 특성을 갖는 알루미늄, 강 등과 같은 재료를 포함한다. 진단 셈플(202)에서 시험 기구(102)(및 예컨대 새로 설치된 프로브)를 시험하여(트랜스듀스의) 시험 기구의 대응하는 기계적 응답 및 프로브(프로브 교환 도구(128)와 함께 설치됨)의 특성이 확인되고, 트랜스듀서 및 새로 설치된 프로브의 성능에 따라 시험 기구(102)를 보정하기 위해 사용된다.

다시 도 2 를 참조하면, 스테이지 수용부 플랜지(126)와 결합되어 있는 프로브 교환 도구(128)가 나타나 있다. 도 2 에 제공되어 있는 실시예에서, 각 프로브 교환 도구(128)는 모터(204) 및 이 모터(204)와 결합되어 있는 구동 캡(208)을 포함한다. 일 실시예에서, 모터(204)는 적어도 일 방향으로의 회전을 구동 캡(208)에 제공한다. 구동 캡(208) 및 프로브 어셈블리(프로브 수용부 및 이 프로부 수용부에 수옹되어 있는 프로브를 포함하여)의 회전은 프로브를 회전시키고, 프로브를 시험 기구(102)에(예컨대, 그 시험 기구의 트랜스듀서에) 설치하기(또는 빼내기) 위해 사용된다. 각 프로브 교환 도구(128)의 모터(204)는 일 실시예에서 일정한 특정의 토크를 제공하는 일방향 모터이다. 예컨대, 프로브 교환 도구(128) 중의 하나는 시험 도구(102)에 설치되는 프로브를 위한 설치 토크를 제공하고, 프로브 교환 도구(128) 중의 다른 것은 빼내기 토크(반대 방향으로 제공되는 더 높은 토크)를 제공하여 시험 기구(102)로부터 프로브를 빼내어 설치한다. 이렇게 해서, 프로브 교환 도구(128)는 설치 도구로서 지정된 한 프로브 교환 도구(128) 및 빼내기 도구로서 지정된 다른 프로브 교환 도구(128)와 협력하여 사용될 수 있다. 또다른 실시예에서, 프로브 교환 도구(128)의 모터(204) 각각은 양방향 회전을 제공하도록 되어 있다. 따라서, 프로브 교환 도구(128) 각각은 시험 도구(102)로부터의 프로브의 대응하는 설치 및 빼내기를 위해 설치 및 빼내기 회전 둘 다를 제공한다. 선택적으로, 모터(204)는 설치 회전 방향과 빼내기 회전 방향 사이에서 조절가능한 토크를 제공하도록 되어 있다(예컨대, 트랜스듀서와 같은 민감한 기구를 보호하기 위해 필요하다면 토크를 증가 및 감소시키기 위해).

일 실시예에서, 프로브 교환 도구(128)는 구동 캡(208)과 모터(204) 사이에 위치되는 토크 제한 클러치를 포함한다. 여기서 이 토크 제한 클러치를 설명한다. 일 실시예에서, 토크 제한 클러치는 조절 가능한 슬립핑 인터페이스를 포함하는데, 이 인터페이스에 의해, 설치 토크가 제한되고 그에 따라 프로브의 과도한 토크 주기 및 시험 기구(102)의 트랜스듀서에 대한 손상이 방지된다. 반대로, 다른 실시예에서, 빼내기 회전 방향으로 모터(204)는 더 높은 토크(예컨대, 토크 제한 클러치에 의해 제한되지 않음)를 제공하여 시험 도구(102)로부터 프로브의 빼내기를 보장한다.

다시 도 2 를 참조하면, 나타나 있는 바와 같이, 각 프로브 교환 도구(128)는 공통적인 또는 일정한 수용부 소켓(206)을 갖는다. 예컨대, 수용부 소켓(206)은 공통 방향(예컨대, 서로 수직하게)으로 제공되어 있는 복수의 홈을 포함하고 있어, 대응하는 피팅, 예컨대 여기서 설명하는 바와 같은 프로브 수용부의 피팅이 수용될 수 있다. 다른 실시예에서, 수용부 소켓(206)은 예컨대 난자형, 삼각형, 별형, 정사각형 홈 또는 리지 등과 같은(이에 한정되지 않음) 프로브 수용부에 회전을 전달하고 또한 공통의 인터페이스를 제공할 수 있는 형상을 포함한다. 공통적인 수용부 소켓(206)에 의해, 대응하는 공통적이고 일정한 소켓 피팅(308)(도 3)을 갖는 프로브 수용부가 쉽게 수용되고 회전될 수 있다. 그리하여 프로브 교환 도구(128)는 이 공통적인 수용부 소켓(206)과 함께 수용부 소켓(206)에 수용되는 공통적인 프로브 수용부에 의해 프로브의 설치 또는 빼내기 중의 하나 이상을 수행할 수 있다. 여기서 설명하는 바와 같이, 일 실시예에서, 프로브 수용부는 각각의 프로브 교환 도구(128)에 공통적인 수용부 소켓(206) 내부에 수용될 수 있는 형상 및 크기로 되어 있는 공통의 일정한 소켓 피팅(308)(도 3)을 포함한다. 이와는 달리, 각 프로브 수용부의 프로브 유지 오목부(310)는 그 안에 수용되는 프로브에 맞는 크기로 되어 있다. 프로브 유지 오목부(310)는 각 프로브 수용부에 보관되는 각 프로브의 크기와 형상에 대응한다. 따라서, 도 2 에 나타나 있는 프로브 교환 도구(128) 및 프로브 수용부(여기서 설명하는)의 사용으로, 서로 다른 크기와 형상을 갖는 다양한 종류의 프로브가 일정한 수용부 소켓(206)을 갖는 프로브 교환 도구(128)와 다양한 프로브 유지 오목부와 공통의 소켓 피팅을 갖는 대응하는 프로브 수용부(306) 사이의 공통의 일정한 인터페이스에 의해 시험 기구(102)에 설치될 수 있다.

도 3 은 스테이지 수용부 플랜지(126) 근처에 위치되어 있는 프로브 매거진(120) 및 스테이지 수용부 플랜지(126)를 따라 결합되어 있는 프로브 교환 도구(128)의 상세 사시도를 나타낸다. 도 3 에 나타나 있는 바와 같이, 프로브 매거진(120)은 프로브 매거진(120)을 따라 위치되어 있는 복수의 프로브 어셈블리 스테이션(300)을 포함한다. 예컨대, 도 3 에 나타나 있는 실시예에서, 프로브 매거진(120)은 8개의 개별적인 프로브 어셈블리 스테이션(300)을 포함한다. 여기거 설명하는 바와 같이, 프로브 어셈블리 스테이션(300) 각각은 프로브 어셈블리(302)를 유지하도록 되어 있다. 프로브 어셈블리(302)의 예가 도 3 에 제공도어 있고 프로브 수용부(306) 내부에 수용되는 프로브(304)를 포함한다.

여기서 앞에서 설명한 바와 같이, 일 실시예에서, 프로브 수용부(306)는 프로브 교환 도구(128)의 대응하는 수용 및 그 프로브 교환 도구의 수용부 소켓(206)과의 상호 끼워맞춤을 위한 크기와 형상을 갖는 공통의 일정한 소켓 피팅(308)을 포함한다. 소켓 피팅(308)과 대응하는 수용부 소켓(206) 사이의 공통적인 인터페이스에 의해, 선택적으로 다른 형상과 크기를 갖는 복수의 다른 종류의 프로브가 시험 기구(102)에 설치될 수 있다. 도 3 에 나타나 있는 바와 같이, 프로브 수용부(306) 각각은 전술한 프로브 유지 오목부(310)를 포함한다. 일 실시예에서, 프로브 유지 오목부(306)는 대응한 종류의 프로브를 수용할 수 있는 형상과 크기를 갖는다. 예컨대, 프로브 수용부(306) 중의 하나는 상보적인 형상과 크기를 갖는 대응하는 프로브를 유지할 수 있는 제 1 형상과 크기를 갖는 프로브 유지 오목부(310)를 갖는다. 다른 프로브 수용부(306)가 제 2 종류의 프로브(304)를 유지할 수 있는 다른 형상과 크기를 갖는다. 프로브 수용부(306) 안에 유지되는 프로브는 예컨대 "프로브 다운" 방식으로 제공되는데, 이때 프로브의 선단은 프로브 수용부(306) 내부에(예컨대, 프로브 유지 오목부(310) 안에) 제공된다.

도 3 에 나타나 있는 브로브 매거진(120)을 다시 참조하면, 프로브 매거진(120)은 복수의 프로브 어셈블리 스테이션(300)을 포함한다. 일 실시예에서, 각 프로브 어셈블리 스테이션(300)은, 프로브 수용부(306)를 수용할 수 있는 크기와 형상으로 되어 있는 대응하는 취급 갈퀴부(301)를 포함한다. 이 취급 갈퀴부(301)에 의해, 프로브 수용부(306) 및 프로브 어셈블리(302)(그 안에 있는 프로브(304)를 포함하여)가 프로브 어셈블리 스테이션(300) 각각에 유지될 수 있다. 상기 취급 갈퀴부(301)는 프로브 교환(및 보관)을 위한 인덱싱된 위치에 프로브 수용부(306)를 신뢰적으로 위치시키며, 그리하여 스테이지 액츄에이터(114)와 같은 액츄에이터의 작동으로 각 프로브 수용부(306)의 소켓 피팅(308)과 프로브 교환 도구(128) 사이의 정렬이 보장될 수 있다. 예컨대, 도 3 에 나타나 있는 바와 같이, 프로브 교환 도구(128)는 제 4(왼쪽에서부터) 프로브 어셈블리 스테이션(300)에 제공되어 있는 프로브 어셈블리(302)와 정렬된다. 일 실시예에서, 프로브 어셈블리 스테이션(300)은 예컨대 기구 어셈블리(100)의 제어기에 의해 인덱싱되며 그리하여 프로브 교환 도구(128)를 프로브 어셈블리 스테이션(300) 각각과 하나 이상의 정렬된 상태로 움직이는 스테이지 액츄에이터(114)로 신뢰적으로 위치된다. 유사하게, 프로브가 시험 기구(300)에서 빼내질 때, 프로브 교환 도구(128)는 빈 프로브 어셈블리 스테이션(300)과 신뢰적으로 정렬되어, 마모된 또는 다른 프로브(프로브 수용부(306) 안에 수용되어 있는)를 대응하는 프로브 어셈블리 스테이션(300) 각각에 위치시킨다. 나중에, 마모된 프로브(및 이의 프로브 수용부(306))가 제거되어, 프로브 수용부(306)에 제공되어 있는 새로운(또는 다르게 구성된) 프로브(304)를 포함하는 대응하는 새로운 프로브 어셈블리(302)로 교체된다.

또 다른 실시예에서, 프로브 매거진(120)은, 예컨대 프로브 어셈블리 스테이션(300) 중의 하나 이상에서, 진단 프로브(전술한 바와 같은)를 포함하도록 되어 있다. 일 실시예에서, 진단 프로브는 시험 기구(102)를 위한 보정 기능을 제공하도록 되어 있는 기지의 중량을 갖는 하나 이상의 가중된 프로브를 제공한다. 일 실시예에서, 프로브 매거진(120)은 프로브 어셈블리 스테이션(300)(좌측에서 세어 일곱번째에 있는 스테이션)에 제공되어 있는 제 1 진단 프로브 및 제 2 프로브 어셈블리 스테이션(예컨대, 좌측에서부터 세어 제 8 스테이션)에서 다른 중량을 갖는 제 2 진단 프로브를 포함한다. 진단 프로브는 순서대로 시험 기구(102)와 결합되어, 기지의 중량을 시험 기구(102)과 관련시켜 시험 기구(102)의 기계적 응답의 측정을 가능하게 해준다. 각각의 진단 프로브로 측정되는 기계적 응답을 사용하여, 시험 기구(102)(시험 기구의 트랜스듀서)의 기계적 응답에 대한 기준을 제공하여 미래의 사용을 위해 시험 기구(102)를 보정한다.

다시 도 3 을 참조하면, 작동시 스테이지 수용부 플랜지(126)를 따른 프로브 교환 도구(128)와 같은 프로브 교환 도구는 프로브 매거진(120)과 정렬된다. 예컨대, 프로브 교환 도구(128)는 나타나 있는 바와 같이 프로브 어셈블리 스테이션(300)의 제 4 스테이션과 정렬된다. 일 실시예에서, 프로브 매거진(120)은 매거진 액츄에이터(122)와 같은 액츄에이터로 프로브 교환 도구(128)로 하강된다. 다른 실시예에서, 프로브 교환 도구(128)를 포함하는 샘플 스테이지 면(112)은 스테이지 액츄에이터(114) 중의 하나로서 제공되어 있는 "z" 액츄에이터로 프로브 매거진(120)으로 상승된다. 프로브 교환 도구(128) 및 프로브 어셈블리 스테이션(300)이 가까워짐에 따라, 소켓 피팅(308)(각 프로브 수용부(306)에 걸쳐 일정한 구성을 가짐)이 수용부 소켓(206)에 수용된다. 소켓 피팅(308)이 수용부 소켓(206) 내부에 수용된 상태에서, 원하는 프로브 어셈블리 스테이션(300)에 있는 프로브 어셈블리(302)가 프로브 교환 도구(128)와 결합된다. 일 실시예에서, 스테이지 액츄에이터(114)(예컨대, 병진 운동으로) 프로브 교환 도구(128)를 프로브 매거진(120)으로부터 바깥쪽으로 움직여 취급 갈퀴부(301)로부터 프로브 어셈블리(302)를 분리시킨다. 프로브 매거진(120)으로부터 프로브 수용부(306)가 분리된 후에, 프로브 매거진(120)은 선택적으로 상승되거나 샘플 스테이지 면(112)이 프로브 매거진(120)에 대해 하강되어, 프로브 교환 도구(128)가 프로브 매거진(120)과의 접촉에서 벗어나게 된다. 프로브 수용부(306)가 프로브 교환 도구(128)에 결합된 상태에서, 프로브 교환 도구(128)는 시험 기구(102)에의 관련 프로브(304)의 설치를 위한 준비가 된다(도 4 에 나타나 있는 바와 같이 프로브 교환 도구(128)와 시험 기구(102)의 정렬 후에).

도 4 는 시험 기구(102)와 정렬되어 있는 프로브 교환 도구(128)를 나타낸다. 나타나 있는 바와 같이, 프로브 교환 도구(128) 및 그 위에 있는 프로브 어셈블리(302)는 시험 기구(102)의 트랜스듀서(400)와 정렬되어 있다. 일 실시예에서, 트랜스듀서(400)는 복수의 캐패시터 판을 포함하는 용량성 트랜스듀서이다. 프로브(304)는 그 용량성 트랜스듀서(400)의 중간 (가동) 판과 결합되어 있다. 설치를 원하는 경우, 정렬된 프로브 교환 도구(128)가 상승되거나 시험 기구(102)가 프로브 교환 도구(128)에 대해 하강된다. 기구 어셈블리(100)의 대응하는 부품이 상승 또는 하강함에 따라, 프로브(304)가 트랜스듀서(400)에 근접하게 된다. 프로브 교환 도구(128)가 작동되어 프로브 교환 도구(128)가 회전된다(구동 캡(208)은 그 위에서 수용부 소켓(206)을 가짐). 수용부 소켓(206)을 통해 회전이 프로브 수용부(306)의 소켓 피팅(308)에 전달되고 그래서 프로브 수용부(306)의 프로브 유지 오목부(310)에 수용되어 있는 프로브(304)에 전달된다. 프로브(304) 및 트랜스듀서(400)가 대응하는 나사산, 상호 끼워맞춤 표면 등을 갖는 경우, 회전에 의해 프로브(304)가 트랜스듀서(400)에 설치된다.

일 실시예에서, 프로브 교환 도구(128)는 여기서 설명하는 바와 같은 토크 제한 클러치를 포함한다. 트랜스듀서(400)와의 결합을 조여 역 토크가 프로브(304)를 통해 전달됨에 따라, 그 역 토크에 의해 프로브 교환 도구(128)의 토크 제한 클러치가 촉발되고 또한 구동 캡(208)과 모터(204) 사이의 슬립이 일어나게 된다. 구동 캡(208)과 모터(204) 사이의 슬립핑에 의해, 트랜스듀서 안으로의 프로브(304)의 과도한 토크 주기가 실질적으로 방지되며 그리하여 트랜스듀서에 대한 손상이 실질적으로 방지된다.

프로브(304)가 시험 기구(102)의 트랜스듀서(400) 안에 설치된 후에, 프로브 교환 도구(128)가 트랜스듀서(400)에 대해 물러 나게 된다. 예컨대, 프로브 수용부(306) 및 프로브 교환 도구(128)는 시험 기구(102)에 대해 하강되어(다른 실시예에서는 시험 기구(102)가 상승됨) 프로브(304)로부터 프로브 수용부(306)가 분리된다. 그후 프로브 수용부(306)가 재위치되어(예컨대, 샘플 스테이지 면(112)의 운동으로), 지금 비어 있는 프로브 수용부(306)가 대응하는 비어 있는 프로브 어셈블리 스테이션(300)(도 3 에 나타나 있음)과 정렬된다. 그 후, 비어 있는 프로브 수용부(306)는 미래의 사용을 위해 프로브 어셈블리 스테이션(300) 중의 하나에 보관된다. 다른 실시예에서, 프로브(304)를 빼내는 것이 필요한 경우(마모, 다른 종류의 프로브에 대한 필요성 등 때문에), 프로브 수용부(306)(이전에 설치되어 있는 프로브를 갖지 않는)가 프로브 교환 도구(128)와 결합되어 시험 기구(102)와 정렬되며 이에 따라 프로브(304)를 그로부터 빼낸다.

빼내기를 위해, 비어 있는 프로브 수용부(306)는 시험 기구(102)와 정렬되고 프로브 교환 도구(128)와 시험 기구(102) 중의 하나 이상이 움직여 시험 기구(102)가 프로브 수용부(306)에 대해 가까운 위치로 가게 된다. 프로브 수용부(306)는 그 안에 프로브(304)(예컨대, 마모된 프로브)를 수용하게 된다. 프로브 교환 도구(128)는 설치 방향의 반대 방향으로 회전하고 이에 따라 프로브(304)가 시험 기구(102)에서 분리된다. 사용된 프로브(304) 및 프로브 수용부(306)는 시험 기구(102)로부터 제거되고, 일 실시예에서는 비어 있는 프로브 어셈블리 스테이션(300)에 있는 프로브 매거진(120)(도 3 참조)에 보관된다.

일 실시예에서, 시험 기구(102)로부터 프로브(304)를 분리시키기 위해 사용되는 빼내기 토크는, 프로브 교환 도구(128)와의 설치 작업시 제공되는 설치 토크에 비해 높은 토크이다. 예컨대, 빼내기 동안에 반대 방향 회전이 사용되는 경우에는 토크 제한 클러치가 작동되지 않는다. 따라서, 빼내기 토크가 더 높으면, 프로브(304)가 시험 기구(102)로부터 쉽게 제거된다. 프로브(304)는 빼내기시에는 과도하게 조여지지 못하므로, 시험 기구(102)로부터 프로브(304)를 제거하기 위해 더 높은 토크가 사용된다.

선택적으로, 시험 기구(102)의 트랜스듀서(400)는 여기서 전술한 바와 같은 진단 프로브 중의 하나 이상으로 보정된다. 이러한 실시예에서, 진단 프로브(예컨대, 다른 기지의 중량을 갖는 진단 중량체)의 설치 및 빼내기는 여기서 설명하는 프로브(304)의 설치 또는 빼내기와 실질적으로 동일한 방식으로 수행된다.

도 5a 는 프로브 교환 도구(128)와 같은 프로브 교환 도구의 일 실시예를 나타낸다. 여기서 설명한 바와 같이, 프로브 교환 도구(128)는 도 1 에 나타나 있는 프로브 교환 어셈블리(118)와 같은 프로브 교환 어셈블리에 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 프로브 교환 도구(128)는, 도 7 에 나타나 있고 설명되는 프로브 교환 어셈블리(704)와 같은 다른 프로브 교환 어셈블리에 사용될 수 있다. 다시 도 5a 를 참조하면, 프로브 교환 도구(128)는 구동 캡(208)과 결합되는 모터(204)를 포함한다. 하나 이상의 종류의 프로브에 맞는 크기와 형상을 갖는 프로브 유지 오목부(310)를 포함하는 프로브 수용부(306)는 구동 캡(208)과 결합된다. 모터(204)는 구동 캡(208)에 회전을 제공하고 또한 대응하는 회전을 프로브 수용부(306) 및 프로브 유지 오목부(310) 내부에 있는 프로브(도 3 에 나타나 있는 프로브(304) 참조)에 제공한다. 일 실시예에서, 모터(204)는 프로브(304)를 위해 단일 방향, 예컨대 설치 방향 또는 빼내기 방향을 제공하도록 되어 있다. 다른 실시예에서, 모터(204)는, 도 4 에 나타나 있는 시험 기구와 같은 시험 기구(102)로부터 프로브(304)를 제거하기 위해, 양방향 운동, 예컨대 설치 방향으로의 프로브(304)의 회전 및 빼내기 방향으로의 프로브(304)의 회전을 제공한다.

선택적으로, 프로브 교환 도구(128)는 여기서 설명하는 바와 같은 토크 제한 클러치를 포함한다. 일 실시예에서, 이 토크 제한 클러치(500)는 구동 캡(208)과 모터(204) 사이에 슬립핑 인터페이스를 제공하여, 예컨대 설치 방향으로 프로브(304) 및 민감한 기구에 가해지는 토크의 양을 제한하게 된다. 설치 방향으로 프로브(304)에 제공되는 토크의 양을 제한함으로써, 도 4 에 나타나 있는 트랜스듀서(400)에 대한 토크의 인가에 대해 대응하는 제한이 제공되며 또한 트랜스듀서(400)에 대한 손상(예컨대, 반대쪽에 있는 판들에 대한 트랜스듀서(400)의 중심 판의 과도 회전)이 회피된다. 토크 제한 클러치(500)의 일 실시예가 도 5b 에 나타나 있고 여기서 더 설명한다.

다시 도 5a 를 참조하면, 프로브 수용부(306)와 결합되어 있는 구동 캡(208)이 나타나 있다. 전술한 바와 같이, 프로브 수용부(306)는 공통의 피팅 및 인터페이스를 제공하여, 도 4 에 나타나 있는 시험 기구(102)로부터의 프로브(304)의 빼내기 및 설치를 위해 프로브(304)를 구동 캡(208)과 결합시키는 것을 용이하게 해준다. 프로브 수용부(306)는 구동 캡(208)과 프로브(304) 사이의 공통 인터페이스를 제공한다. 반대로, 프로브 유지 오목부(310)는 대응하는 크기와 형상을 갖는 제공되어 있는 프로브(304)의 유지를 위한 크기와 형상을 갖는 오목부를 제공한다. 이에 따라, 프로브 수용부(306)는, 다양한 다른 종류의 프로브 중의 하나 이상을 유지하기 위한 크기와 형상을 갖는 맞춤형 오목부를 제공하면서, 구동 캡(208)과의 공통적인 인터페이스를 제공한다. 따라서, 프로브 교환 도구(128)는 프로브 수용부(306)의 일정한 인터페이스와 결합하여, 선택적으로 다양한 크기와 형상을 갖는 하나 이상의 프로브(304)를 설치하고 빼내도록 되어 있다.

프로브 수용부(306)와 함께 사용되는 수용부 소켓(206)의 일 실시예가 도 5b 에 나타나 있다. 프로브 수용부(306)의 소켓 피팅(308)은 구동 캡(208)의 수용부 소켓(206)에 맞는 대응적인 형상과 크기를 갖는다. 소켓 피팅(308)과 수용부 소켓(206)을 정렬시키면, 구동 챕(208)과 프로브 수용부(306) 사이에 공통의 인터페이스가 제공되며, 설치 회전과 빼내기 회전 중의 하나 이상이 프로브 수용부(306)에 전달되고 이어서 프로브 유지 오목부(310) 내부에 안착되어 있는 프로브(304)에도 전달된다.

도 5b 는 앞에서 예컨대 도 1 에 나타나 있고 또한 도 5a 에 더 나타나 있는 프로브 교환 도구(128)의 단면면도이다. 토크 제한 클러치(500)의 일 실시예가 도 5b 에 나타나 있다. 토크 제한 클러치(500)는 모터 축(502)과 구동 캡(208) 사이의 중간 인터페이스를 제공한다. 예컨대 토크 제한 클러치(500)는 클러치 슬리브(506)로부터 연장되어 있는 링 클램프(504)를 포함한다. 일 실시예에서 클러치 슬리브(506)는 구동 캡(208)과 고정적으로 결합되고 또한 선택적으로는 모터 구동축(502)과 슬라이딩 가능하게 결합된다. 링 패스너(fastener)(508)와 같은 패스너로 링 클램프(504)를 조임으로써, 클러치 슬리브(506)가 모터 축(502) 주위에 조여지고 모터 축(502)과 클러치 슬리브(506) 사이의 그립핑 및 슬립핑 결합이 제공된다. 충분한 역 토크가 구동 캡(208)과 클러치 슬리브(506)에 제공됨에 따라(예컨대, 프로브(304)가 트랜스듀서(400) 안으로 조여짐에 따라), 클러치 슬리브(506)와 모터 구동축(502) 사이의 마찰 끼워맞춤이 극복되어 구동 캡(208)과 클러치 슬리브(506)가 모터 축(502)(계속 회전함)에 대해 미끄러질 수 있다 링 패스너(508)의 일 실시예는 도 5a 및 5b 에 나타나 있는 세트 스크류(508)와 같은 세트 스크류를 포함한다. 일 실시예에서, 링 클램프(504)는 링 클램프(504)의 각 단부에서 반대로 나사산이 형성되어 있는 개구를 포함하며 그래서 링 패스너(508)의 조임 또는 풀림이 가능하게 되고 또한 이에 대응하여 링 클램프(504)가 클러치 슬리브(506) 주위에 조여지거나 풀릴 수 있다. 일 실시예에서, 링 패스너(508)에는 눈금이 새겨져 있어, 링 패스너(508)의 대응하는 수의 회전 또는 부분 회전이 일어나면, 이에 대응하여 모터 축(502) 사이에 클러칭 결합이 제공된다. 예컨대, 링 패스너(508)의 일 세트의 회전수로, 대응하는 역 토크에 의해 클러치 슬리브(506)가 클러치 슬리브(506)와 모터 구동축(502) 사이의 마찰 결합을 극복하고 이에 따라 구동 캡(208)과 모터 축(502) 사이의 슬립핑이 가능하게 된다.

다른 실시예에서, 토크 제한 클러치(500)는 링 클램프(504)와 협력하여 사용되는 베벨 클램프(508)를 포함한다. 도 5b 에 나타나 있는 이 베벨 클램프(508)는 링 클램프(504)와 클러치 슬리브(506) 사이에 적어도 부분적으로 수용되는 테이퍼부를 갖는다. 링 클램프(504)를 조이면, 이에 따라 베벨 클램프(508)가 조여지고 그리하여 클러치 슬리브(506)가 더 조여지게 된다. 다시 말해, 링 클램프(504)와 베벨 클램프(508)는 서로 협력하여 클러치 슬리브(506)를 모터 축(502) 주위에 조여, 모터 축(502)과 클러치 슬리브(506 사이에 선택적인 슬립핑 인터페이스가 제공된다.

일 실시예에서, 프로브(304)의 빼내기 및 설치를 위해 2개의 프로브 교환 도구(128)가 사용된다. 설치 도구(128)의 토크 제한 클러치(500)는 빼내기 도구(128)의 토크 제한 클러치(500)에 대해 낮은 역 토크에서 슬립핑 결합을 제공하도록 되어 있다. 예컨대, 링 클램프(504)(및 선택적인 베벨 클램프(508))가 빼내기 프로브 교환 도구(128)와 비교하여 설치 프로브 교환 도구(128)에 대해 더 적은 정도로 조여지게 된다(예컨대, 링 클램프(504)는 빼내기 도구에 대해 더 큰 정도로 조여진다). 따라서, 설치 프로브 교환 도구(128)는 설치 중에 더 낮은 토크에서 모터 축(502)과 구동 캡(208) 사이의 슬립핑 결합을 제공하고, 빼내기 프로브 교환 도구(128)는 비교적 더 높은 토크에서 슬립핑 결합을 제공하는데, 왜냐하면 프로브(304)가 과도하게 조여져 트랜스듀서(400)가 손상될 위험이 (설치에 비해) 빼내기 동안에는 최소화되기 때문이다. 빼내기 프로브 교환 도구(128)와 토크 제한 클러치(500)를 포함하므로서, 빼내기 중에 트랜스듀서(400)에 대한 손상의 최소의 위험 조차 더 줄어든다.

도 6a 및 6b 는 프로브 수용부(306)의 일 실시예를 나타낸다. 프로브 수용부(306)는 프로브 유지 오목부(310)를 포함하는 프로브 면(600) 및 소켓 피팅(308)을 포함하는 소켓 면(602)을 포함한다. 먼저 도 6a 를 참조하면, 프로브 유지 오목부(310)는 대응하는 크기와 형상을 갖는 프로브(304)를 수용하기 위한 크기와 형상을 갖는 예시적인 별모양 형태를 갖는 것으로 나타나 있다. 여기서 전술한 바와 같이, 프로브 유지 오목부(310)는 다르게 되어 있으며, 그래서 유사한 크기와 형상을 갖는 프로브(304)를 수용하여 꼭 맞게 유지하기 위한 크기와 형상을 갖는 오목부를 제공한다. 일 실시예에서, 프로브(304)는 형상, 크기 등 중의 하나 이상에 있어 다르다. 또 다른 실시예에서, 프로브(304)는 프로브의 구성 재료, 프로브 기능(예컨대, 밀기 또는 당기기 프로브, 스크랫치 프로브, 결각 프로브 등)을 포함한(이에 한정되지 않음) 다른 특성에 있어 다르다.

도 6a 에 나타나 있는 바와 같이, 예시적인 프로브 수용부(306)는 별모양 프로브 유지 오목부(310)를 포함한다. 이 별모양 프로브 유지 오목부(310)는 전술한 바와 같이 수용되는 프로브(304)의 형상에 대응한다. 일 실시예에서, 프로브(304)는 프로브 유지 오목부(310)와 동일한 형상을 갖는다. 다른 실시예에서, 프로브(304)는 프로브와 오목부 사이의 서브 세트의 코너, 홈, 리지(ridge) 등의 대응에 따라 프로브 유지 오목부(310)에 대응하는 형상을 갖는다. 예컨대, 예시적인 프로브(304)는 정사각형 형상을 가지며, 정사각형의 코너는 별모양 프로브 유지 오목부(310)의 서브 세트의 코너(홈)에 대응한다(예컨대, 별모양은 프로브의 형상에 맞는 2개의 정사각형으로 형성되며 서로에 대해 45도 회전되어 있음). 도 6a 에 제공되어 있는 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 프로브 유지 오목부는 8개의 코너(홈)를 갖는다. 대응하는 정사각형 프로브(304)를 프로브 유지 오목부(310)에 안착시키면, 프로브가 오목부에 안착될 때(예컨대, 빼내기 동안에) 프로브(304)의 네 코너가 오목부(310)의 서브 세트의 4개의 대응하는 코너 안으로 즉시 하강된다. 다시 말해, 프로브(304)의 대응하는 코너의 수 보다 많은 오목부(310)의 복수의 코너(홈) 때문에 프로브(304)는 수용 중에 프로브 유지 오목부(310)에 대해 쉽게 "조깅"하며 그래서 프로브와 오목부 사이의 정렬 불량의 가능성이 최소화된다. 또 다른 실시예에서, 프로브 유지 오목부(310)는 선택적으로 테이퍼부(603)를 포함하여, 프로브(304)가 오목부(310)에 수용되는 것을 용이하게 해준다. 프로브(304)가 오목부(310) 안으로 하강함에 따라, 상기 테이퍼부(603)가 프로브(304)를 오목부(310)의 대응하는 부분과 정렬되는 안착 위치로 안내하게 된다.

더 큰 프로브(304)를 수용하기 위한 프로브 유지 오목부(310)의 일 변형예가 도 6a 에 점선으로 나타나 있다. 다른 실시예에서, 프로브 유지 오목부(310)는 대응하는 프로브(304)에 상보적이고 이 프로브를 꼭 맞게 수용하고 또한 도 4 에 나타나 있는 바와 같이 프로브 수용부(306)로부터 시험 기구(102)의 프로브(304)에 회전(예컨대, 트랜스듀서(400) 내부에의 설치를 위한)을 전달하기 위한 정사각형 또는 다이아몬드형 오목부 형상, 난자형 등을 갖는다. 도 6a 에 나타나 있는 프로브 유지 오목부(310)는 그 안에 프로브를 수용할 수 있는 크기와 형상으로 되어 있다. 따라서, 프로브의 설치 단부는 시험 기구(102)의 트랜스듀서(400)의 대응하는 소켓 내부에 설치되기 위해 프로브 유지 오목부(310) 밖으로 연장되어 있다.

도 6a 에 더 나타나 있는 바와 같이, 프로브 수용부(306)는 하나 이상의 플랜지(606) 및 플랜지(606) 사이에 연장되어 있는 목부(608)를 포함한다. 일 실시예에서, 목부(608)와 협력하는 플랜지(606) 중의 하나 이상은 취급 면(604)을 제공한다. 일 실시예에서, 그 취급 면(604)은 복수의 프로브 수용부(306) 사이에 거울상 관계로 있는 일정한 취급 면이다. 그리하여, 취급면(604)은 도 3 에 나타나 이는 프로브 매거진(120)의 취급 갈퀴부(301)와 쉽게 서로 끼워져 상호 작용하게 된다. 따라서, 복수의 다른 프로브(304)(크기, 형상 등에서 다름)가 프로브 수용부(306)에 의해 유지되며 도 3 에 나타나 있는 취급 갈퀴부(301)로 일정한 프로브 어셈블리 스테이션(300)에 유지된다. 프로브 수용부(306)는 취급면(604)에 의해 프로브 어셈블리 스테이션(300)에 유지된다. 취급 갈퀴부(301) 및 취급면(604)은, 프로브 교환 도구(128)의 하나 이상에 대해 프로브 수용부(306)(및 프로브(304))를 위치시키는데에 사용된다. 예컨대 도 1 에 나타나 있는 바와 같이, 프로브 매거진(120)은 매거진 액츄에이터(122)로 움직이거나 제자리에 유지되며, 스테이지 액츄에이터(114)는 프로브 교환 도구(128)를 움직여, 프로브 수용부(306)와 그 안의 프로브(304)를 갖는 프로브 어셈블리 스테이션 중의 하나 이상과 졍렬시킨다. 프로브 수용부(306)가 프로브 교환 도구(128)와 정렬되어 결합된 후에, 프로브 매거진(120) 또는 프로브 교환 도구(128)를 포함하는 샘플 스테이지 면(112)이 취급 갈퀴부(301)에 대해 움직여, 프로브 어셈블리 스테이션(300)으로부터 프로브 수용부(306)가 분리되고 그후에 프로브(304)를 시험 기구(102) 안에 설치할 수 있다.

도 6b 는 프로브 수용부(306)의 반대쪽 소켓 면(602)을 나타낸다. 소켓 면(602)은 소켓 피팅(308)을 포함한다. 나타나 있는 바와 같이, 소켓 피팅(308)은 선택적인 정렬 핀(612) 및 복수의 구동 플랜지(614)를 포함한다. 프로브 수용부(306)는 일 실시예에서 프로브 매거진(120) 내부에 유지되기 위한 크기와 형상을 갖는 복수의 프로브 수용부(306) 중의 하나이다. 소켓 피팅(308)은 여기서 전술한 바와 같이 프로브 교환 도구(128), 예컨대 프로브 교환 도구의 수용부 소켓(206)과의 일정한 인터페이스를 제공한다. 작동시, 프로브 매거진(120)에 있는 프로브 수용부(306)는 프로브 교환 도구(128)의 수용부 소켓(206)과 정렬된다. 일 실시예에서, 프로브 교환 도구(128)는 프로브 수용부(306)와 정렬되어, 정렬 핀(612)이 수용부 소켓(206)과 정렬된다. 다른 실시예에서, 프로브 매거진(120)은 프로브 교환 도구(128)에 대해 움직인다. 대안적으로, 수용부 소켓(206)과 정렬 핀(612)을 서로 정렬시키기 위한, 프로브 교환 도구(128)와 프로브 매거진(120)의 운동의 어떤 조합이 있다. 정렬 핀(612)이 수용부 소켓(206)과 정렬됨에 따라, 프로브 수용부(306)와 프로브 교환 도구(128) 사이의 높이가 감소하여 정렬 핀(612)이 수용부 소켓(206) 내부에 안착된다. 프로브 수용부(306)가 수용부 소켓(206) 내부에 안착될 때, 구동 플랜지(614)가 자연적으로 수용부 소켓(206)의 대응하는 홈 안으로 떨어지거나, 수용부 소켓(206)의 대응하는 홈 내부에 구동 플랜지(614)가 수용되는 것을 용이하게 해주는 하나 이상의 요소를 갖는다. 예컨대, 구동 플랜지(614)는, 수용부 소켓(206)에 프로브 수용부(306)이 수용되는 것을 용이하게 해주는 하나 이상의 경사부, 테이퍼부 등을 포함하며, 다른 실시예에서는 구동 플랜지(614)(및 선택적으로는 정렬 핀(612))는 자성을 가지며 그래서 수용부 소켓(206)의 대응하는 철 함유 부분(수용부 소켓(206)의 바닥 또는 홈의 내부에 있는 철 함유 부분)안으로 자연적으로 끌리게 된다. 자성 구동 플랜지(614)는 프로브 교환 도구의 회전 중에 그리고 예컨대 프로브 매거진(120)과 시험 기구(102) 사이에서 도구(128)와 프로브 어셈블리(302)(예컨대, 프로브(304)와 수용부(306))의 어셈블리가 움직이는 동안에 프로브 수용부(306)를 수용부 소켓(206)과 프로브 교환 도구(128)에 유지시킨다(단일의 결합 유닛으로서).

정렬핀(612)을 포함하는 소켓 피팅(308)과 구동 플랜지(614)의 상호 협력에 의해, 프로브 수용부(306) 및 그 안에 수용되어 있는 프로브(304)가 프로브 교환 도구(128)에 대해 신뢰적으로 일정하게 위치된다(프로브 교환 도구(128)와 결합되는 프로브(304) 및 프로브 수용부(306)가 트랜스듀서와 정렬될 때는 트랜스듀서(400)도). 따라서, 프로브 교환 어셈블리(118)에 사용될 때 소켓 피팅(308)과 수용부 소켓(206)사이의 일정한 끼워맞춤으로, 프로브 교환 도구(128)와 트랜스듀서(400)에 대한 프로브(304)의 정렬 불량이 실질적으로 최소화된다. 따라서, 프로브 수용부(306), 수용부에 의해 제공되는 공통 인터페이스, 및 대응하는 프로브 유지 오목부(310) 내부에 수용되는 프로브(304)로, 프로브 교환 어셈블리(118)는 다른 크기와 형상을 갖는 다양한 프로브를 시험 기구(102)와 같은 단일의 기구로부터 빼내고 설치하도록 되어 있다. 대응적으로 일정한 소켓 피팅(308)을 가져 프로브 교환 도구(128)와의 공통 인터페이스르 제공하는 일정한 프로브 수용부(304)를 사용하여, 다양한 프로브 형상 사이의 정렬 불량이 실질적으로 회피된다.

도 7 은 다른 실시예의 프로브 교환 매거진(704)을 포함하는 기구 어셈블리(700)의 다른 실시예를 나타낸다. 이 기구 어셈블리(700)의 구성품의 적어도 일부는, 이전에 도 1 에 나타나 있고 설명되는 기구 어셈블리(100)의 구성품과 유사하다. 예컨대, 기구 어셈블리(700)는 기구 어셈블리 기부(116)를 포함한다. 샘플 스테이지 어셈블리(110)는 기구 어셈블리 기부(116)와 결합되고 어셈블리(110)의 샘플 스테이지 면(702)은 하나 이상의 스테이지 액츄에이터(114)를 갖는 어셈블리 기부(116)에 결합된다. 일 실시예에서, 스테이지 액츄에이터(114)는 샘플 스테이지 면(702)을 위한 하나 이상의 운동 축, 예컨대 "x", "y", "z" 운동 축을 제공한다. 또 다른 실시예에서, 스테이지 액츄에이터(114)는 기구 어셈블리(700)의 나머지(예컨대, 시험 기구(102)를 포함하여)에 대해 샘플 스테이지 면(702)을 회전시키도록 되어 있는 회전(θ) 작동 스테이지를 포함한다.

도 7 에 더 나타나 있는 바와 같이, 기구 어셈블리(700)는 기구 어셈블리 기부(116)에 결합되어 있는 시험 기구(102)를 포함한다. 도 7 에 나타나 있는 바와 같이, 기구 어셈블리 기부(116)는 샘플 스테이지 어셈블리(110)의 정상부 위에서 연장되어 있어(아치형으로), 샘플 스테이지 면(702)에 대해 시험 기구(102)(예컨대, 주 기구 마운트에 있는)를 위치시킨다. 일 실시예에서, 시험 기구(102)는 샘플 스테이지 면(702) 상에 위치되어 있는 하나 이상의 샘플에 대해 프로브를 움직이는 트랜스듀서를 포함한다. 예컨대, 시험 기구(102)는 결각, 밀기(압축 부여), 당기기(인장 부여), 스크랫칭, 전기적 특성 시험 등을 포함한(이에 한정되지 않음) 하나 이상의 시험 계획을 위해 구성되어 있다. 일 실시예에서, 시험 기구(102)는 도 4 에 나타나 잇는 트랜스듀서(400)와 같은 트랜스듀서를 포함하며, 이 트랜스듀서는 시험 기구(102)로부터 연장되어 있는 프로브와 결합되고 이 프로브는 샘플 스테이지 면(702) 상에 있는 샘플을 시험하게 된다. 도 7 에 나타나 있는 실시예에서, 선택적인 광학 기구(104)가 시험 기구(102)에 인접하여 제공된다. 광학 기구(104)는 샘플 스테이지 면(702) 상에 위치되어 있는 샘플 상의 시험 위치를 확인하기 위한 시각적 수단을 제공한다. 광학 기구(104)와 시험 기구(102)(시험 기구의 프로브) 사이의 간격은 알려져 있는 거리이다. 따라서, 광학 기구(104)로 시험 위치가 알려지면, 시험 기구(102) 또는 샘플 스테이지 면(702) 중의 하나 이상이 광학 기구(104)에 대해 움직여 시험 기구(102)가 확인된 시험 위치와 정렬된다.

도 7 에 더 나타나 있는 바와 같이, 시험 기구(700)는 프로브 교환 어셈블리(704)와 같은 프로브 교환 어셈블리를 포함한다. 나타나 있는 바와 같이, 프로브 교환 어셈블리(704)는, 앞에서 도 1 에 나타나 있고 설명된 프로브 교환 어셈블리(118)에 있는 적어도 일부의 구성품을 포함한다. 예컨대, 프로브 교환 어셈블리(704)는 기구 어셈블리 기부(116)(예컨대, 시험 기구(102)를 위한 기구 마운트)와 결합되는 프로브 매거진(706)을 포함한다. 일 실시예에서, 프로브 매거진(706)은 기구 어셈블리 기부(116)에 정적으로 장착되어, 하나 이상의 프로브 교환 도구(128)를 포함한 프로브 교환 어셈블리(704)의 나머지에 대해 원하는 위치에 유지된다. 다른 실시예에서, 프로브 매거진(706)은 도 1 에 나타나 있는 매거진 액츄에이터(122)와 같은 전용의 프로브 액츄에이터를 포함한다. 이 매거진 액츄에이터(122)는 프로브 매거진(706)을 프로브 교환 도구(128)에 대해 위치시킨다. 프로브 매거진(706)은, 적어도 몇가지 점에서 도 3 에 나타나 있는 프로브 매거진(120)의 프로브 어셈블리 스테이션(300)과 유사한 복수의 프로브 어셈블리 스테이션을 포함한다. 예컨대, 어셈블리 스테이션 각각은 프로브가 수용되어 있는 프로브 수용부를 포함한 프로브 어셈블리를 유지한다.

도 7 에 더 나타나 있는 바와 같이, 프로브 교환 어셈블리(704)는, 샘플 스테이지 면(702)과 시험 기구(102) 및 프로브 매거진(706)에 대해 프로브 교환 도구(128)를 움직이는 하나 이상의 기구를 포함한다. 예컨대 나타나 있는 바와 같이, 프로브 교환 어셈블리(704)는 가동 아암(예컨대, 신축 가능한(telescopic) 아암(708)) 및 신축 가능한 아암(708)의 일 단부에 제공되어 있는 하나 이상의 프로브 교환 도구(128)를 포함한다. 여기서 설명하는 바와 같이, 일 실시예에서, 프로브 교환 도구(128)은 실질적으로 동일하다. 예컨대, 프로브 교환 도구 각각은 설치 회전과 빼내기 회전 중의 하나 또는 둘다를 제공하도록 되어 있다. 다른 실시예에서, 프로브 교환 도구(128) 중의 하나는 빼내기 회전을 제공하고 프로브 교환 도구(128) 중의 다른 하나는 설치 회전을 제공하도록 되어 있다. 일 실시예에서, 설치 회전에 의해, 제한된 토크가 시험 기구(102)와 결합되어 있는 프로브에 가해져, 캐패시터와 같은 민감한 전자 기구를 포함한 시험 기구(102)에 대한 과도한 토크 주기가 방지된다.

작동시, 신축 가능한 아암(708)에 의해, 프로브 교환 도구(128)가 프로브 매거진(706) 및 시험 기구(102)에 대해 위치된다. 다시 말해, 신축 가능한 아암(708)은, 프로브 교환 도구(128) 및 이 프로브 교환 도구(128)와 결합되어 있는 프로브 어셈블리를 프로브 매거진(706)과 시험 기구(102) 사이에서 움직인다.

여기서 설명하는 바와 같이, 일 실시예에서, 신축 가능한 아암(708)은, 아암 기부와 신축 가능한 아암(708) 사이에 결합되어 있는 액츄에이터로 아암 기부에 대해 움직일 수 있다. 다른 실시예에서, 신축 가능한 아암의 운동을 용이하게 하기 위해 피동 요소가 산축자재형 아암에 포함되어 있다. 예컨대, 신축 가능한 아암은 아암 러그를 포함한다. 기구 어셈블리(700)의 나머지(예컨대, 기구 어셈블리 기부(116)와 결합되어 있음)에 러그 앵커가 제공된다. 신축 가능한 아암(708)과 그 위에 있는 프로브 교환 도구(128)의 운동이 필요할 때 아암 러그는 러그 앵커와 결합된다. 도 7 에서, 신축 가능한 아암(708)은 실질적으로 인출된 또는 후퇴된 위치에 있는 것으로 나타나 있다. 나타나 있는 바와 같이, 프로브 교환 도구(128)는 샘플 스테이지 면(702) 위에 있는 위치로부터 벗어나 위치되어 있다. 따라서, 샘플 스테이지 면(702)의 사용 가능한 영역은 프로브 교환 도구(128)의 후퇴를 통해 최대화된다. 시험 기구(102)로의 프로브의 빼내기 또는 설치가 요망될 때, 신축 가능한 아암(708)이 전개되어(예컨대, 샘플 스테이지 면(702)의 일 부분의 위로), 프로브 매거진(706)과 시험 기구(102)에의 접근이 가능하게 된다.

도 8 은 전개된 상태에 있는 프로브 교환 어셈블리(704)를 나타낸다. 신축 가능한 아암(708)이 프로브 교환 어셈블리(704)의 나머지(신축 가능한 아암과 결합되는 아암 기부를 포함하여)에 대해 전개되어 있다. 나타나 있는 바와 같이, 프로브 교환 도구(128) 중의 하나는 시험 기구(102)의 프로브(800)와 정렬되어 있다. 도 8 에 더 나타나 있는 바와 같이, 신축 가능한 아암(708)은 샘플 스테이지 면(702)의 일 부분에 걸쳐 전개되어 있다. 즉, 프로브 교환 도구(128)를 포함하는 신축 가능한 아암(708)의 일 부분은 샘플 스테이지 면(702)의 일 부분과 동연적(co-extensive)이거나 정렬되어 있다. 샘플 스테이지 면(702)의 일 부분 위에 프로브 교환 어셈블리(704)를 제공함으로써, 기구 어셈블리(700)의 전체 풋프린트가 최소화된다. 예컨대, 프로브의 빼내기 및 설치가 요망될 때, 신축 가능한 아암(708)과 프로브 교환 도구(128)를 포함하는 프로브 교환 어셈블리(704)의 일 부분이 필요에 따라 샘플 스테이지 면(702) 위에 위치되어, 시험 기구(102)로 프로브의 빼내기 및 설치가 가능하게 된다. 프로브의 설치 및 빼내기가 더 이상 요망되지 않을 때, 예컨대 시험 기구(102)로 프로브의 설치 및 빼내기 후에, 신축 가능한 아암(708)은 도 7 에 나타나 있는 상태로 후퇴된다. 따라서, 샘플 스테이지 면(702)은 완전히 노출되어, 시험 기구(102)가 실질적으로 전체 샘플 스테이지 면(702)에 접근할 수 있게 된다.

도 9a 는 프로브 교환 어셈블리(704)의 아암 어셈블리(901)의 일 실시예를 나타낸다. 나타나 있는 바와 같이, 아암 어셈블리(901)는 아암 기부(900)와 가동적으로(신축자재하게) 결합되어 있는 신축 가능한 아암(708)을 포함한다. 캐리지(904)가 아암 기부(900)와 신축 가능한 아암(708) 사이의 움직이는 인터페이스를 제공한다. 캐리지(904)는 아암 기부(900)를 따라 제공되어 있는 하나 이상의 캐리지 레일(906)을 따라 신축 가능한 아암(708)과 함께 선택적으로 움직일 수 있다. 일 실시예에서 여기서 설명하는 신축 가능한 아암(708)은 캐리지(904)에서부터 프로브 교환 도구(128)까지 연장되어 있는 기다란 비임을 갖는 것으로 나타나 있다. 다른 실시예에서, 신축 가능한 아암(708)은 다부재 아암이다. 신축자재 아암(708)의 부재 각각은 독립적으로 움직이거나(예컨대, 전용의 액츄에이터에 따라) 엇갈린 신축자재 방식으로 연장되어 있는 다부재 아암의 형태로 한 개체로서 움직인다.

여기서 설명하는 바와 같이, 일 실시예에서 신축 가능한 아암(708)에는 당김 러그(910)가 제공되어 있다. 일 실시예에서 당김 러그(910)는 프로브 교환 도구(128)에 인접하여 신축 가능한 아암(708)의 일 단부에 제공되어 있는 포스트를 포함한다. 도 9a 에 나타나 있는 바와 같이, 당김 러그(910)는 러그 앵커(912)의 대응하는 부분에 수용된다. 도 7 및 8 에 나타나 있는 바와 같이, 러그 앵커(912)는 기구 어셈블리(700)의 일 부분과 결합된다. 예컨대, 러그 앵커(912)는 기구 마운트(시험 기구(102)와 결합되어 있음)와 결합되어 있고 러그 앵커는 기구 액츄에이터(106)로 움직일 수 있다. 다른 실시예에서, 러그 액츄에이터(912)는 기구 어셈블리 기부(116)와 결합되어 있다. 러그 앵커(912)가 기구 액츄에이터(106)와 결합된 상태에서, 러그 앵커(912)는 당김 러그(910)에 대해 수직 방향으로(예컨대, 상하로) 움직여 러그 앵커(912)를 당김 러그(910) 주위에 위치시킨다.

또 다른 실시예에서, 아암 어셈블리(910)는 신축 가능한 아암(708)과 아암 기부(900) 사이에 결합되는 아암 액츄에이터(도 9a 에 점선으로 나타나 있음)를 포함한다. 일 실시예에서, 아암 액츄에이터(908)는 신축 가능한 아암(708)의 증분적인 정밀 운동을 제공하여 프로브 매거진(706)과 시험 기구(102) 중의 하나 이상에 대해 프로브 교환 도구(128)를 정확하게 위치시킨다. 예컨대, 일 실시예에서, 아암 액츄에이터(908)는, 아암 기부(900)에 대해 신축 가능한 아암(708)(예컨대, 아암과 결합되어 있는 캐리지(904))를 걷게 하거나 증분적으로 이동시키도록 되어 있는 피에조 액츄에이터를 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

도 9a 에 더 나타나 있는 바와 같이, 아암 어셈블리(901)는 선택적인 스테이지 인터페이스(902)를 포함한다. 아암 어셈블리(901)가 샘플 스테이지 어셈블리(11))와 결합되면, 스테이지 인터페이스(902)는 어셈블리(901)와 어셈블리(110) 사이의 견고한 결합을 제공한다. 일 실시예에서, 스테이지 인터페이스(902)는 하나 이상의 핀, 패스너, 상호 피팅, 베이요넷 등을 포함하여, 아암 기부(900)를 샘플 스테이지 어셈블리(11))에 대해 고정적으로 결합시켜, 예컨대 스테이지 액츄에이터(114)의 작동을 통해 샘플 스테이지 어셈블리(110)와 아암 어셈블리(901) 사이의 운동의 정밀한 대응을 보장한다. 즉, 일 실시예에서, 샘플 스테이지 어셈블리(110)의 스테이지 액츄에이터(114)는 단일 어셈블리로서 아암 어셈블리(901)와 샘플 스테이지 면(702)을 위한 운동을 제공하여, 후퇴 위치와 전개 위치 사이에서의 신축 가능한 아암(708)의 운동을 용이하게 해주고 또한 프로브 매거진(706)과 시험 기구(102)에 대한 전개된 프로브 교환 도구(128)의 운동도 용이하게 해준다.

프로브 교환 어셈블리(704)의 아암 어셈블리(901)의 작동이 도 9a 및 9b 에 나타나 있다. 신축 가능한 아암(708)이 도 9a 에서 후퇴 위치에 있는 것으로 나타나 있고, 도 9b 에서는 전개 위치에 있는 것으로 나타나 있다. 도 9a 에 나타나 있는 바와 같이, 당김 러그(910)가 러그 앵커(912) 내부에 수용되어 있다. 여기서 전술한 바와 같이 일 실시예에서, 기구 어셈블리(700)의 기구 액츄에이터(106)에 의해, 러그 앵커(912)(예컨대, 그 안에 있는 오리피스를 포함함)가 당김 러그(910) 위로 하강되어 당김 러그가 앵커(912) 내부에 안착된다. 다른 실시예에서, 샘플 스테이지 어셈블리(110)의 스테이지 액츄에이터(114), 예컨대 "z" 액츄에이터는 당김 러그(910)를 상승시켜 러그 앵커(912)에 수용시킨다. 러그 앵커(912)와 당김 러그(910) 사이의 결합(이들 부분의 상호 끼워맞춤을 통해) 후에, 샘플 스테이지 어셈블리(110)의 샘플 스테이지 면(702)이 스테이지 액츄에이터(114)로 움직이게 된다. 즉, 도 7 에 나타나 있는 바와 같이, 신축 가능한 아암(708)이 러그 앵커(912)에 의해 정적으로 유지된 상태에서, 샘플 스테이지 면(702)은 예컨대 우측에서 좌측으로 페이지 안으로 움직여 아암 기부(900)가 대응하는 방식으로 움직이게 된다. 따라서 신축 가능한 아암(708)은 캐리지(904)로 전개되고(움직이는 아암 기부(900)에 대해 정적으로 유지됨) 그리하여 샘플 스테이지 면(702)의 적어도 일 부분에 걸쳐 연장된다. 선택적으로, 아암 액츄에이터(908)로 선축자재형 아암(708)이 액츄에이터(908)(예컨대, 피에조 액츄에이터)의 작동을 통해 전개된다.

신축 가능한 아암(708)을 움직이기 위해 러그 앵커(912)를 사용하는 실시예를 다시 참조하면, 신축 가능한 아암(708)의 전개 후에, 러그 앵커(912)는 러그 앵커(912)와 당김 러그(910) 사이의 상대 운동(예컨대, 상승)에 의해 당김 러그(910)로부터 분리된다. 그런 다음 스테이지 액츄에이터(114)가 작동되어, 전개된 신축 가능한 아암(708) 및 그 위에 있는 프로브 교환 도구(128)가 프로브 매거진(706) 및 시험 기구(102)(예컨대, 기구 어셈블리 기부(116)와 결합되어 있음) 모두에 대해 움직이게 된다(예컨대, 스테이지 액츄에이터(114)에 의해, 프로브 교환 도구(128) 중의 하나 이상이 프로브 매거진(706)의 프로브 어셈블리와 정렬되고 그후에 프로브 어셈블리가 수용부 소켓(206)(예컨대, 구동 캡(208)의 일 부분)에서 프로브 교환 도구(128)와 결합하게 된다. 그런 다음, 프로브 교환 도구(128)가 움직여(예컨대, 스테이지 액츄에이터(114)에 의해) 프로브 교환 도구가 시험 기구(102)와 정렬된다. 전술한 프로브 교환 어셈블리(118)와 유사하게, 수용부 소켓(206)과 프로브 어셈블리의 시험 기구(102)와의 정렬에 의해, 프로브 어셈블리의 프로브가 시험 기구(102) 안으로 설치되는 것이 용이하게 된다. 예컨대, 프로브 교환 도구는 프로브를 설치 방향으로 회전시켜 그 프로브를 시험 기구(102)(예컨대, 트랜스듀서(400))에 결합한다. 선택적으로, 프로브 교환 도구(128)는 토크 제한 클러치(예컨대, 여기서 설명하는 클러치(500))를 포함하고, 이 토크 제한 클러치는 시험 기구(102)에 있는 트랜스듀서에 전달되는 회전 토크를 제한하여 시험 기구(102)에 대한 손상의 가능성을 실질적으로 최소화시킨다.

다른 실시예에서, 도 9b 에 나타나 있는 전개 상태에서, 프로브 교환 도구(128)는 수용부 소켓(206)에 위치되어 있는 프로브 수용부(306)(예컨대, 프로브(304)는 없음)를 포함하고, 시험 기구(102)로부터 프로브를 빼내는 데에 사용된다. 프로브가 악화 또는 마모되었거나 새로운 능력의 프로브가 요망될 때, 프로브를 시험 기구(102)로부터 빼낸다. 이러한 실시예에서, 프로브 교환 도구(128)는 전개 상태에서 시험 기구(102)와 정렬되며(스테이지 액츄에이터(114)로) 프로브 교환 도구(128)는 설치 방향의 반대 방향으로 시험 기구(102)로부터 프로브를 빼낸다. 다른 실시예에서, 프로브 교환 도구(128)의 다른 것은 수용부 소켓(206)(사전에 프로브 매거진(706)으로부터 로딩되어 있음)에 이미 위치되어 있는 프로브 수용부(306)에서 대체 프로브(304)를 포함한다. 다른 프로브 교환 도구(128)는 즉시 새로운 빈 시험 기구(102)와 정렬되어 새로운 프로브(304)를 시험 기구(102) 안에 설치한다.

시험 기구(102)로 프로브(304)의 빼내기 또는 설치 중의 하나 이상이 완료된 후에, 신축 가능한 아암(708)은 후퇴 위치로 움직인다. 일 실시예에서, 러그 앵커(912)는 당김 러그(910)와 정렬되어 그 러그와 결합된다. 신축 가능한 아암(708)은 스테이지 액츄에이터(114)로 아암 기부(900)와 신축 가능한 아암(708) 사이의 상대 운동에 의해 후퇴 위치(도 9a 참조)로 움직이게 된다. 신축 가능한 아암(708)이 후퇴 위치로 움직인 후에, 러그 앵커(912)가 당김 러그(910)로부터 분리된다. 선택적으로, 아암 액츄에이터(908)를 사용하여, 신축 가능한 아암(708)과 프로브 교환 도구(128)를 전개 위치로부터 인출 위치로 움직인다.

도 10 및 11 은 기구 어셈블리(700)의 나머지에 대해 전개 상태에 있는 프로브 교환 어셈블리(704)(예컨대, 신축 가능한 아암(708))을 나타낸다. 도 10 에 나타나 있는 바와 같이, 프로브 교환 도구(128) 중의 하나는 프로브 매거진(706)을 따라 보관되어 있는 프로브 어셈블리(302)와 정렬된다. 이 상태에서 프로브 교환 도구(128)는 상승될 준비가 되어 있고(또는 이에 따라 프로브 매거진(706)이 하강 준비되어 있음) 그리하여 구동 캡(208)의 수용부 소켓(206)으로 프로브 어셈블리(302)를 분리시킨다. 프로브(800)와 같은 기존의 프로브가 시험 기구(128)와 결합되어 있는 것으로 나타나 있다. 도 10 에 더 나타나 있는 바와 같이, 프로브 교환 도구(128)는 전개 위치에서 샘플 스테이지 면(702) 위에 위치된다. 여기서 설명하는 바와 같이, 신축 가능한 아암(708)과 프로브 교환 도구(128)가 샘플 스테이지 면(702)에 대해 동연적으로 위치됨으로써, 프로브 교환 도구(704)와 샘플 스테이지 어셈블리(110)의 전체적인 풋프린트가 최소화되고 그래서 기구 어셈블리(700)의 전체적인 풋프린트가 최소화된다.

일 실시예에서, 도 10 에 나타나 있는, 프로브 교환 도구(128)의 프로브 매거진(706) 및 특히 프로브 어셈블리(302)에 대한 정렬은, 샘플 스테이지 면(702)과 관련되어 있는 스테이지 액츄에이터(114)(도 7 참조)를 포함하는 하나 이상의 액츄에이터로 달성된다. 앞에서 도 9a 에 나타나 있고 설명한 바와 같이, 아암 어셈블리(901)는 일 실시예에서 스테이지 인터페이스(902)로 샘플 스테이지 면(702)과 결합하여, 스테이지 액츄에이터(114)를 이용하여 프로브 교환 도구(128)를 도 10 에 나타나 있는 프로브 어셈블리(302)와 정렬시킨다. 다른 실시예에서, 신축 가능한 아암(708)에는 그 자체의 정렬 액츄에이터(예컨대, x, y, z 또는 회전 액츄에이터 중의 하나 이상)이 제공되어 있으며, 이 액츄에이터는 프로브 교환 도구(128)를 프로브 매거진(706) 및 그 안의 프로브 어셈블리(302)와 정렬시킨다.

이제 도 11 을 참조하면, 프로브 어셈블리(302)가 프로브 교환 도구(128) 중의 하나와 결합된 후에, 프로브 교환 도구(128)는 시험 기구(102)와 정렬된다. 선택적으로, 프로브(800)와 같은 프로브가 이미 시험 기구(102)로 설치된 경우에는, 프로브 교환 도구(128) 중의 다른 것에는 도 3 에 나타나 있는 프로브 수용부(306)와 같은 프로브 수용부가 제공되어, 시험 기구(102)로부터 기존의 프로브를 빼내게 된다. 다른 실시예에서, 다른 프로브 교환 도구(128)가 여기서 앞에서 설명한 프로브 어셈블리(302)(대체 프로브(304)를 가짐)의 정렬과 유사한 방식으로 프로브(800)와 정렬된다. 이 프로브(800)는 프로브 수용부(306)의 프로브 유지 오목부(310)와 같은 프로브 유지 오목부와 결합되어, 프로브 교환 도구(128)로 프로브(800)를 빼낸다. 프로브 교환 도구는 프로브(800)를 회전시켜 시험 기구(102)로부터 프로브(800)를 분리시킨다.

기존의 프로브(800)의 제거 후에, 대체 프로브(304)를 포함한 다른 프로브 교환 도구(128)가 시험 기구(102)와 정렬되고(예컨대, 트랜스듀서(400)의 중심 판의 오리피스로) 프로브 어셈블리(302)가 상승되어(또는 시험 기구(102)가 하강되어), 대체 프로브(304)가 시험 기구(102)에 근접하게 된다. 여기서 설명한 바와 같이, 일 실시예에서 프로브 교환 도구(128)는 설치 중에 제한된 토크를 프로브(304)에 제공한다. 예컨대, 프로브 교환 도구(128)는 도 5b 에 나타나 있는 토크 제한 클러치(500)를 포함한다. 이 토크 제한 클러치(500)는 시험 기구(102)(예컨대, 그 안에 있는 민감한 캐패시터를 포함하는)에 가해지는 토크의 양을 제한하게 되며 그래서 트랜스듀서(400)의 캐패시터를 손상시킬 수 있는 과도한 토크 주기가 없이 프로브(304)가 설치될 수 있다.

프로브(304)와 시험 기구(102)의 결합 후에, 프로브 교환 도구(128)는 시험 기구(102)(및 새로 설치된 프로브(304))에 대해 하강되거나 또는 시험 기구(102)가 프로브 교환 도구(128)에 대해 상승된다. 프로브 교환 도구(128)(비어 있는 프로브 수용부(306)를 포함하여) 및 신축 가능한 아암(708)이 도 9a 에 나타나 있는 후퇴 위치로 물러나게 된다. 일 실시예에서, 아암 액츄에이터(908)가 전개되고 신축 가능한 아암(708)을 후퇴시킨다. 또 다른 실시예에서, 신축 가능한 아암(708)을 움직이기 위해, 도 9a 에 나타나 있는 러그 앵커(912)와 당김 러그(910)의 조합이 사용된다.

신축 가능한 아암(708)이 후퇴 위치로 물러난 후에, 기구 어셈블리(700)의 프로브 교환 어셈블리(704)는 샘플 스테이지 면(702)과의 정렬에서 벗어나고 샘플 스테이지 면(702)(샘플 스테이지 면의 전체 또는 거의 전체를 포함하여)이 시험 기구(102)를 위해 접근 가능하게 된다. 따라서, 프로브 교환 어셈블리(704) 및 샘플 스테이지 면(702)은 기구 어셈블리(700)의 기능에 따라 실질적으로 동일한 영역을 차지하게 된다. 즉, 시험 계획에서, 프로브 교환 어셈블리(704)는 샘플 스테이지 면(702)의 길에서 벗어나 후퇴되어 시험 기구(102)에 의한 (완전한) 접근이 가능하다. 반대로, 프로브 교환 구성에서, 프로브 교환 어셈블리(704)의 신축 가능한 아암(708)은 샘플 스테이지 면(702)의 일 부분에 걸쳐 전개되어 프로브 매거진(706) 및 시험 기구(102)에 접근하게 된다. 따라서, 프로브 교환 어셈블리(704) 및 샘플 스테이지 어셈블리(110)는 동일한 제한된 풋프린트를 차지하여 기구 어셈블리(700)의 전체적인 풋프린트를 최소화시킨다.

도 12 및 13 은 기구 어셈블리(1200)의 다른 실시예를 나타낸다. 어떤 점에서 기구 어셈블리(1200)의 구성은 전술한 기구 어셈블리(100, 700)와 유사하다. 예컨대, 기구 어셈블리(1200)는, 기구 어셈블리(1200)로 시험하기 위해 샘플을 유지하도록 되어 있는 샘플 스테이지 면(112)를 제공하는 샘플 스테이지 어셈블리(110)를 포함한다. 추가적으로, 기구 어셈블리(1200)는 일 실시예에서 하나 이상의 기구 마운트, 기구 액츄에이터(106) 등으로 기구 어셈블리 기부(116)와 결합된다. 선택적으로, 기구 어셈블리 기부(116)는 샘플 스테이지 어셈블리(110) 및 앞에서 도 1 및 2 에서 설명되었고 나타나 있는 스테이지 액츄에이터(114)와 같은 복수의 스테이지 액츄에이터를 위한 기부를 제공한다.

도 12 에 더 나타나 있는 바와 같이, 기구 액츄에이터(106)는 중간 기구 마운트(1201)에 의해 시험 기구(1202)를 기구 어셈블리 기부(116)에 결합시킨다. 시험 기구(1202)는 도 12 에 나타나 있고, 시험 기구(1202)에 사용되는 복수의 부품 기구(1206)를 제공하도록 되어 있는 기구 교환 어셈블리(1204)를 포함한다. 도 12 에 나타나 있는 바와 같이, 기구 교환 어셈블리(1204)는 기구 어레이 하우징(1210)을 따라 위치되어 있는 복수의 부품 기구(1206)를 포함한다. 기구 어레이 하우징(1210)은 전체 시험 기구(1202), 예컨대 피에조 액츄에이터와 같은 선택적인 기구 전개 액츄에이터(1212)(또는 액츄에이터로부터 연장되어 있는 부재)와 결합된다.

일 실시예에서 기구(1206) 각각은 트랜스듀서(1214)와 같은 기구 작동 기구 및 관련 프로브(1208)를 포함한다. 따라서, 기구(1206) 각각은 부품 프로브(1208)와 결합되는 부품 트랜스듀서(1214)를 포함한다. 선택적으로, 프로브(1208)와 트랜스듀서(1214)는 각 기구(1206) 사이에서 동일하다. 다른 실시예에서, 프로브(1208) 또는 트랜스듀서(1214) 중의 하나 이상이 각 기구(1206) 사이에서 다르며, 그래서 기구 어셈블리(1200)의 시험 기구(1202)에 대해 다른 시험 능력을 제공한다. 다른 부품 기구(1206)을 갖는 실시예에서, 기구(1206)가 순환되어(예컨대, 기구 교환 어셈블리(1204)와 교환됨) 기구 어셈블리(1200)에 대한 복수의 대응하는 시험 능력을 제공한다. 다른 실시예에서, 동일한 부품 기구(1206)로, 기구 교환 어셈블리(1204)에 의해, 시험 절차가 기구(1206)로 연속적으로(거의 연속적인 경우를 포함하여) 수행된다. 예컨대, 프로브(1208) 또는 트랜스듀서(1214) 중의 하나 이상이 마모되었거나 임계 레벨에서 수행하지 못하면, 기구(1206)는 프로브 교환 어셈블리(1204)에 의해 다른 부품 기구(1206)와 교환된다(예컨대, 여기서 설명한 기구 전개 액츄에이터(1202), 스테이지 어셈블리(110)의 스테이지 액츄에이터 등에 의해).

다시 도 12 를 참조하면, 기구 전개 액츄에이터의 실시예가 제공되어 있다. 기구 어셈블리(1200)는 이들 예시적인 기구 전개 액츄에이터 중의 하나 이상을 포함한다. 일 실시예에서, 기구 교환 어셈블리(1204)는 전체적인 기구 전개 액츄에이터(1212)(예컨대, 기구 어레이 액츄에이터)를 포함한다. 이 기구 전개 액츄에이터(1212)는 기구(1206)를 한 개체로서 샘플 스테이지 면(112) 쪽으로 또는 그로부터 멀어지는 방향으로 움직이도록 되어 있다. 즉, 기구 전개 액츄에이터(1212)는 대응하는 방식으로 각 기구(1206)에 운동을 제공하여 그의 각 프로브(1208)를 샘플 스테이지 면(112)에 더 가깝게 또는 그로부터 더 멀리 위치시킨다.

다른 실시예에서, 부품 기구(1206)의 트랜스듀서(1214)는 다른 실시예의 기구 전개 액츄에이터를 제공한다. 예컨대, 기구 전개 액츄에이터(1212)는 기구(1206)를 샘플 가까이에 위치시키는데에 사용되며, 트랜스듀서(1214)가 작동되어 프로브(1208) 중의 하나 이상을 전개시켜, 원하는 또는 확인된 위치에 있는 샘플 상에 대해 시험 작업을 수행하게 된다. 즉, 트랜스듀서(1214)가 선택적으로 작동되어, 부품 기구(1206)의 프로브(1208)가 다른 기구(1206)(및 기구 어레이 하우징(1210))의 프로브(1208)에 대해 샘플과 결합하게 된다.

다른 실시예에서, 기구 전개 액츄에이터는 하나 이상의 전용 부품 기구 전개 액츄에이터(1300)(도 13 에 나타나 있음)을 포함한다. 예컨대, 부품 기구 전개 액츄에이터(1300) 각각은 기구 어레이 하우징(1210)과 복수의 기구의 각 부품 기구(1206) 사이에 결합된다. 이러한 실시예에서, 부품 전개 액츄에이터(1300)는 다른 부품 기구(1206) 및 기구 어레이 하우징(1210)에 대해 선택적으로 전개된다.

도 13 은 앞에서 도 12 에 나타나 있는 기구 어셈블리(1200)의 상세도이다. 도 13 에 나타나 있는 바와 같이, 기구 교환 어셈블리(1204)는, 기구 어레이 하우징(1210)을 따라 제공되어 있는 복수의 부품 기구(1206)를 갖는 시험 기구(1202)를 포함한다. 일 실시예에서, 기구 어레이 하우징(1210)은 기구 전개 액츄에이터(1212)와 같은 전체적인 기구 전개 액츄에이터와 결합된다. 일 실시예에서 기구 전개 액츄에이터(1212)는 기구 마운트(1201)(예컨대, 도 12 에 나타나 있는 판)와 결합되고 기구 마운트(1201)는 기구 액츄에이터(106)와 결합되어 있다. 선텍적으로, 기구 액츄에이터(106)는 각각의 기구(1206)(다른 실시예에서는 기구 전개 액츄에이터)에 대략적인 제어를 제공하여, 기구(1206)가 샘플 스테이지 면(112)에 접근하는 것을 용이하게 하고, 기구 전개 액츄에이터(1212)(시험 기구(1202)와 관련되어 있음)는 복수의 기구(1206)의 샘플 스테이지 면(112)에의 접근에 대한 미세 제어를 제공하게 된다.

복수의 기구(1206) 각각은 부품 프로브(1208) 및 대응하는 트랜스듀서(1214)를 포함한다. 트랜드듀서(1214) 및 프로브(1208)는 서로 협력하여 각 부품 기구(1206)의 시험 기능을 수행한다 도 13 에 나타나 있는 바와 같이, 기구(1206) 중의 적어도 2개는 동일한 프로브(1208)를 갖고 있다. 이와는 달리, 기구(1206) 중의 하나(중앙 기구)는 다른 구성을 갖는 다른 프로브(1208)를 포함한다. 일 실시예에서 프로브(1208)는 동일한 형상, 크기 및 재료를 갖지만, 다른 실시예에서는 프로브(1208)는 재료, 크기, 형상 등 중의 하나 이상에 있어 서로 다르다. 따라서, 대응하는 트랜스듀서(1214) 및 다른 프로브(1208)를 포함하는 기구(1206) 각각은 각 기구(1206)의 구성에 따라 동일한 시험 능력 또는 다른 시험 능력 중의 하나 이상을 제공하도록 되어 있다.

다시 도 13 을 참조하면, 기구 전개 액츄에이터의 복수의 실시예가 제공되어 있다. 예컨대, 전체적으로, 기구 전개 액츄에이터(1212)는 복수의 기구(1206)를 샘플 스테이지 면(112)으로 움직이도록 되어 있다. 다시 말해, 기구 전개 액츄에이터(1212)는 기구 어레이 하우징(1210)을 움직여 각 기구(1206)를 한 개체로서 움직인다. 다른 실시예에서, 기구 전개 액츄에이터는 각 기구(1206)와 관련되어 있는 하나 이상의 부품 기구 전개 액츄에이터(1300)를 포함한다. 도 13 에 나타나 있는 바와 같이, 부품 기구 전개 액츄에이터(1300)는 각 기구(1206)와 기구 어레이 하우징(1210)(예컨대, 피에조 액츄에이터 등) 사이에 결합된다. 부품 기구 전개 액츄에이터(1300)는 각 기구(1206)를 다른 기구(1206) 및 기구 어레이 하우징(1210)에 대해 움직이도록 되어 있다.

일 실시예에서, 액츄에이터(106, 1212, 1300)는 서로 협력하여 작동한다. 대략적인 운동(예컨대, 기구 액츄에이터(106))와 미세 운동(기구 전개 액츄에이터(1212)) 중의 하나 이상으로 시험 기구(1202)가 샘플 스테이지 면(112)에 접근한 후에, 기구(1206) 중의 하나 이상은 대응하는 부품 기구 전개 액츄에이터(1300)로 전개된다. 또 다른 실시예에서, 기구 전개 액츄에이터는 복수의 기구(1206) 각각과 관련되어 있는 트랜스듀서(1214) 중의 하나 이상을 포함한다. 트랜스듀서(1214) 중의 하나는 정전압에 의해 작동되어 프로브(1208) 중의 하나를 프로브(1208)의 나머지에 대해 연장 위치에 둔다. 프로브(1208)(다른 프로브(1208)에 대해 연장되어 있음)는 그후에 전개 위치에서 샘플 스테이지 면(112) 상에 있는 샘플에 대해 시험 절차를 수행한다(예컨대, 트랜스듀서(1214)에서 셋업 전압이 제공되어 있는 작동으로 또는 각 기구 전개 액츄에이터(1300)로부터의 운동으로).

일 실시예에서, 각 기구(1206)는 광학 기구(104)의 촛점 접근에 대해 인덱싱된다. 여기서 설명하는 바와 같이, 일 실시예에서 광학 기구(104)는 샘플의 하나 이상의 시험 위치를 확인하는데에 사용된다. 하나 이상의 액츄에이터(예컨대, 샘플 스테이지 어셈블리(110)의 스테이지 액츄에이터(114))가 작동되어 광학 기구의 위치(확인된 시험 위치에 대응함) 사이에 기구(1206)를 상대적으로 움직여(예컨대, 샘플 스테이지 면(112)의 운동을 통해), 프로브(1208)를 확인된 시험 위치와 정렬시킨다. 선택된 기구(1206)가 확인된 시험 위치와 정렬된 후에, 그 기구(1206)는 기구 어레이 하우징(1210)에 대해(예컨대, 기구(1206)의 나머지에 대해) 전개된다. 일 실시예에서, 부품 기구 전개 액츄에이터(1300)가 사용되어 기구(1206)를 건개시킨다. 선택적으로, 기구의 트랜스듀서(1214)가 사용되어 각 프로브(1208)를 기구(1206)의 나머지에 대해 전개시킨다. 또 다른 실시예에서, 다른 기구(1206)(시험 작업을 위해 선택되지 않은)의 트랜스듀서(1214)가 예컨대 역 전압으로 작동되어, 선택된 기구(1206)의 선택된 프로브(1208)에 대해 선택되지 않은 프로브(1208)를 인출한다.

기구(1206)의 전개(예컨대, 프로브의 전개) 후에, 시험 절차가 기구(1206)에의해 수행된다. 예컨대, 프로브(1208)는 전기적 특성 시험 등을 위해 샘플을 결각하거나 스크랫칭하거나 그 샘플을 당기거나 압축시키고 샘플과 결합하게 된다. 기구(1206)는 시험을 수행하고, 기구(1206)의 나머지는 샘플과 접촉하지 않는 상태로 있다.

다른 실시예에서, 기구(1206)가 실질적으로 서로 동일한 경우(기구(1206) 중의 적어도 2개가 서로 동일), 기구 교환 어셈블리(1204)가 작동되어 마모된 프로브(1208), 부적절한 기계적 응답을 제공하는 트랜스듀서(1214) 등 중의 하나 이상을 갖는 한 기구로부터 새로운 프로브(1208) 또는 적절한 기계적 응답을 제공하는 트랜스듀서(1214)를 갖는 다른 기구로 바꾼다. 이러한 실시예에서, 광학 기구(104)에 의해 제공되고 이전에 마모된 기구(1206)와 정렬되어 있는 시험 위치가 대체 기구(1206)를 위한 인덱스 위치로서 사용된다. 따라서, 예컨대 하나 이상의 스테이지 액츄에이터(114)를 포함하는 샘플 스테이지 어셈블리(110)는 샘플 상의 확인된 시험 위치를 새로운(신규의) 기구(1206)와 정렬시킨다. 새로운 기구(1206)를 사용하여, 확인된 시험 위치를 시험하여 기구 어셈블리(1200)의 작업을 계속한다.

마모된 이전 기구(1206)(프로브(1208) 트랜스듀서(1214))의 부품의 하나 이상으로서 기구(1206)를 교체하여, 기구 어셈블리(1200)의 계속적인 작업이 유지된다. 따라서, 복수의 기구(1206)와 기구 교환 어셈블리(1204)를 포함하는 기구 어셈블리(1200)는 기구 교환을 위한 지연이 거의 또는 전혀 없이 작업을 계속한다. 기구 어셈블리(1200)는 작업을 계속하고 나중에(예컨대, 작업 시간 후에) 마모된 프로브(1208) 또는 마모된 트랜스듀서(1214) 중의 하나 이상을 갖는 기구(1206) 중의 하나 이상이 교체된다. 그리하여 기구 교환 어셈블리(1204)는 거의 연속적으로 사용되기 위해 기구(1206)의 매거진을 제공한다.

다양한 주석 및 실시예

실시예 1 은 기구 교환 어셈블리와 같은 주제를 포함할 수 있는데, 이 기구 교환 어셈블리는, 하나 이상의 프로브 어셈블리 스테이션을 갖는 매거진; 수용부 소켓을 포함하는 적어도 하나의 프로브 교환 도구; 및 상기 매거진의 상기 하나 이상의 프로브 어셈블리 스테이션 내에 유지되는 하나 이상의 프로브 어셈블리를 포함하고, 상기 하나 이상의 프로브 어셈블리 각각은, 프로브 유지 오목부 및 상기 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤을 위한 소켓 피팅을 포함하는 프로브 수용부; 및 상기 프로브 유지 오목부에 수용되는 프로브를 포함하고, 상기 프로브 유지 오목부는 프로브에 대응하는 크기와 형상을 가지며, 프로브 유지 오목부는 상기 대응하는 크기와 형상에 의해 상기 프로브와 상보적 끼워맞춤을 이루게 되며, 상기 하나 이상의 프로브 어셈블리의 소켓 피팅은 적어도 하나의 프로브 교환 도구의 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤을 위한 동일한 크기와 형상을 가지며, 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 상기 상보적 끼워맞춤에 따라 각각의 프로브를 기계적 시험 기구에 설치하거나 그 시험 기구로부터 빼내도록 되어 있다.

실시예 2 는 실시예 1 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 하나 이상의 프로브 어셈블리의 적어도 제 1 및 2 프로브는 서로 다른 크기 또는 형상 중의 하나 이상을 가지며, 상기 제 1 및 2 프로브를 위한 각각의 프로브 수용부의 프로브 유지 오목부는 각각의 제 1 또는 2 프로브와의 상보적 끼워맞춤을 제공하기 위해 상보적 크기와 형상을 갖는다.

실시예 3 은 실시예 1 또는 2 중의 하나 또는 임의의 결합의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 매거진은 상기 하나 이상의 프로브 어셈블리 스테이션 각각에서 취급 갈퀴부를 포함하고, 상기 하나 이상의 프로브 어셈블리의 프로브 수용부 각각은 상기 취급 갈퀴부에 의해 취급되도록 되어 있는 수용부 취급 면을 포함한다.

실시예 4 는 실시예 1 내지 3 중의 하나 또는 임의의 결합의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 매거진은 자동화된 방식으로 상기 하나 이상의 프로브 어셈블리를 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구 쪽으로 또한 프로브 교환 도구로부터 멀어지는 방향으로 이동시키도록 되어 있는 매거진 액츄에이터를 포함한다.

실시예 5 는 실시예 1 내지 4 중의 하나 또는 임의의 결합의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 하나 이상의 프로브 어셈블리의 프로브 수용부 각각의 상기 소켓 피팅은 하나 이상의 구동 플랜지를 포함하며, 상기 소켓 피팅이 수용부 소켓 내부에 수용된 상태에서 상기 프로브 교환 도구는 상기 구동 플랜지를 통해 프로브 수용부 및 이 프로브 수용부 안에 수용되어 있는 프로브를 회전시킨다.

실시예 6 은 실시예 1 내지 5 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 소켓 피팅은 하나 이상의 자성 구동 플랜지를 포함하고, 상기 하나 이상의 자성 구동 플랜지는 상기 소켓 피팅을 상기 수용부 소켓과 상보적 끼워맞춤을 이루도록 안내하고 또한 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤을 유지시킨다.

실시예 7 은 실시예 1 내지 6 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 하나 이상의 프로브 어셈블리 중의 적어도 제 3 및 4 프로브는 트랜스듀서 보정 중량체이고, 상기 트랜스듀서 보정 중량체는 적어도 하나의 프로브 교환 도구에 의해 트랜스듀서와 결합되면 상기 트랜스듀서를 보정하도록 되어 있는 다른 중량을 갖는다.

실시예 8 은 실시예 1 내지 7 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 스테이지 수용부 플랜지를 갖는 샘플 스테이지 면을 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 상기 스테이지 수용부 플랜지를 따라 결합된다.

실시예 9 는 실시예 1 내지 8 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 신축 가능한 아암을 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 상기 신축 가능한 아암의 연장 가능한 단부의 근처에 결합된다.

실시예 10 은 실시예 1 내지 9 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 신축 가능한 아암은 후퇴 위치와 연장 위치 사이에서 움직일 수 있고, 상기 연장 위치에서 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 샘플 스테이지 면의 일 부분 위에 있게 되며, 상기 후퇴 위치에서 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 샘플 스테이지 면으로부터 옆으로 이격되어 있다.

실시예 11 은 실시예 1 내지 10 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 신축 가능한 아암의 상기 연장 가능한 단부는 당김 러그(lug)를 포함하고 이 당김 러그는 기구와 결합되는 러그 앵커와 연결되어 있다.

실시예 12 는 실시예 1 내지 11 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 토크 제한 클러치를 포함한다.

실시예 13 은 실시예 1 내지 12 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 적어도 설치 프로브 교환 도구 및 빼내기 프로브 교환 도구를 포함하고, 상기 설치 프로브 교환 도구는 설치 토크를 제공하고, 상기 빼내기 프로브 교환 도구는 상기 설치 토크 보다 큰 빼내기 토크를 제공한다.

실시예 14 는 실시예 1 내지 13 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 프로브로 샘플을 시험하도록 되어 있는 기계적 시험 기구; 및 상기 샘플을 유지시키도록 되어 있는 샘플 스테이지 면을 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 상기 신축 가능한 아암의 연장 가능한 단부의 근처에 결합된다.

실시예 15 는 실시예 1 내지 14 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 선택적으로 기구 교환 도구 및 수용부 어셈블리를 포함할 수 있고, 수용부 소켓을 갖는 회전 가능한 도구 헤드를 포함하는 프로브 교환 도구; 및 복수의 프로브 수용부를 포함하고, 상기 프로브 수용부 각각은, 상기 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤을 위한 소켓 피팅을 포함하는 소켓 면, 프로브 크기 및 프로브 형상에 대응하는 크기와 형상을 갖는 프로브 유지 오목부를 포함하는 프로브 면, 및 복수의 프로브 어셈블리 스테이션을 갖는 매거진에 의해 취급되도록 되어 있는 수용부 취급 면을 포함하고, 상기 복수의 프로브 수용부는 적어도 제 1 및 2 프로브 수용부를 포함하고, 상기 복수의 프로브 수용부 각각은 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤을 위한 동일한 크기와 형상을 갖는 소켓 피팅을 포함하고, 상기 제 1 프로브 수용부의 프로브 유지 오목부는 제 1 프로브 크기와 형상으로 상보적 끼워맞춤을 제공하고, 상기 제 2 프로브 수용부의 프로브 유지 오목부는 제 2 프로브 크기와 형상으로 상보적 끼워맞춤을 제공한다.

실시예 16 은 실시예 1 내지 15 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 소켓 피팅은 하나 이상의 구동 플랜지를 포함하고, 프로브가 상보적 끼워맞춤에 따라 프로브 수용부와 끼워맞춤되어 있을 때 상기 프로브 교환 도구는 상기 구동 플랜지로 프로브와 프로브 수용부를 회전시키도록 되어 있다.

실시예 17 은 실시예 1 내지 16 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우 상기 소켓 피팅은 하나 이상의 자성 구동 플랜지를 포함하고, 이 하나 이상의 자성 구동 플랜지는 상기 소켓 피팅을 상기 수용부 소켓과 정렬하도록 안내하고 또한 상기 소켓 피팅을 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤 상태로 유지시킨다.

실시예 18 은 실시예 1 내지 17 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우 상기 소켓 피팅은 상기 수용부 소켓 내부에 상보적으로 끼워맞춤된다.

실시예 19 는 실시예 1 내지 18 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 제 1 및 제 2 프로브를 포함하고, 제 1 프로브는 제 1 프로브 크기와 형상을 가지며, 제 2 프로브는 상기 제 1 프로브 크기 또는 형상과는 다른 제 2 프로브 크기와 형상를 갖는다.

실시예 20 은 실시예 1 내지 19 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 트랜스듀서 보정 중량체를 포함하는 적어도 제 3 및 제 4 프로브를 포함하고, 상기 트랜스듀서 보정 중량체는 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구에 의해 트랜스듀서와 결합되면 이 트랜스듀서를 보정하도록 되어 있는 다른 중량을 갖는다.

실시예 21 은 실시예 1 내지 20 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 프로브 교환 도구는 토크 제한 클러치를 포함한다.

실시예 22 는 실시예 1 내지 21 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 프로브로 샘플을 시험하도록 되어 있는 기계적 시험 기구; 상기 샘플을 유지시키도록 되어 있는 샘플 스테이지 면; 및 2개 이상의 프로브 어셈블리 스테이션을 갖는 매거진을 포함하고, 상기 복수의 프로브 수용부의 각 프로브 수용부는 각각의 프로브 어셈블리 스테이션 내에 수용된다.

실시예 23 은 실시예 1 내지 22 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 복수의 프로브 수용부를 보관하는 매거진과 프로브로 샘플을 시험하도록 되어 있는 기계적 시험 기구 사이에서 상기 프로브 교환 도구와 복수의 프로브 수용부의 프로브 수용부를 이동시키도록 되어 있는 하나 이상의 액츄에이터를 포함하고, 이 하나 이상의 액츄에이터는 프로브 교환 도구를 자동적으로 이동시킨다.

실시예 24 는 실시예 1 내지 23 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 기계적 시험 기구의 기구를 자동적으로 교환하기 위한 방법을 포함하며, 이 방법은, 매거진으로부터 프로브 어셈블리를 제거하는 제거 단계(상기 프로브 어셈블리는 프로브 유지 오목부 및 소켓 피팅을 포함하는 프로브 수용부를 포함하며, 상기 프로브 유지 오목부는 프로브 유지 오목부 내의 프로브와 상보적 끼워맞춤을 이루게 됨); 프로브를 기계적 시험 기구에 설치하는 설치 단계; 및 상기 하나 이상의 액츄에이터를 사용하여 프로브 교환 도구와 프로브 수용부를 상기 설치된 프로브와 기계적 시험 기구로부터 철수시키는 단계를 포함하며, 상기 제거 단계는, 하나 이상의 액츄에이터로 프로브 교환 도구를 상기 매거진에 있는 프로브 어셈블리와 정렬시키는 단계, 및 상기 프로브 교환 도구의 수용부 소켓을 상기 프로브 어셈블리의 소켓 피팅과 결합시키는 단계를 포함하고, 상기 수용부 소켓은 상기 소켓 피팅과 상보적 끼워맞춤을 이루고, 상기 설치 단계는, 프로브 어셈블리를 갖는 프로브 교환 도구를 하나 이상의 액츄에이터로 기계적 시험 기구와 정렬시키는 단계, 및 상기 프로브 교환 도구로 프로브 어셈블리를 회전시키는 단계를 포함하고, 상기 프로브 교환 도구의 회전에 따라 상기 프로브 수용부가 회전됨으로써 프로브가 회전하여 기계적 시험 기구에 설치된다.

실시예 25 는 실시예 1 내지 24 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 매거진으로부터 프로브 어셈블리를 제거하는 상기 제거 단계는, 상기 매거진을 프로브 교환 도구까지 하강시키는 단계, 및 하강에 따라 상기 소켓 피팅을 수용부 소켓 안으로 끼우는 단계를 포함한다.

실시예 26 은 실시예 1 내지 25 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 소켓 피팅을 끼우는 단계는, 소켓 피팅의 구동 플랜지를 수용부 소켓 안으로 끼우는 단계를 포함한다.

실시예 27 은 실시예 1 내지 26 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 소켓 피팅을 끼우는 단계는, 소켓 피팅을 자성 구동 플랜지를 갖는 수용부 소켓과 상보적 끼워맞춤되도록 안내하는 단계, 및 상기 자성 구동 플랜지로 상기 상보적 끼워맞춤을 유지시키는 단계를 포함한다.

실시예 28 은 실시예 1 내지 27 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 프로브 교환 도구를 프로브 어셈블리와 정렬시키는 단계와 프로브 어셈블리를 갖는 프로브 교환 도구를 상기 기계적 시험 기구와 정렬시키는 단계 중의 하나 이상은, 샘플 스테이지 면을 움직이는 단계를 포함하고, 상기 프로브 교환 도구는 상기 샘플 스테이지 면의 스테이지 수용부 플랜지를 따라 결합된다.

실시예 29 는 실시예 1 내지 28 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 프로브 교환 도구를 프로브 어셈블리와 정렬시키는 단계와 프로브 어셈블리를 갖는 프로브 교환 도구를 상기 기계적 시험 기구와 정렬시키는 단계 중의 하나 이상은, 신축 가능한 아암으로 상기 프로브 교환 도구를 샘플 스테이지 면 위로 이동시키는 단계를 포함한다.

실시예 30 은 실시예 1 내지 29 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 프로브 교환 도구를 정렬시키는 단계 중의 하나 이상은 당김 러그를 기계적 시험 기구의 러그 앵커와 연결시키는 단계 및 기계적 시험 기구를 움직여 프로브 교환 도구를 샘플 스테이지 면 위로 이동시키는 단계를 포함한다.

실시예 31 은 실시예 1 내지 30 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 프로브 또는 프로브 표시(indicia)로부터 프로브 보정 정보를 읽는 단계, 상기 프로브 보정 정보를 매거진의 적어도 하나의 프로브 어셈블리 스테이션과 관련시키는 단계, 및 관련된 프로브 어셈블리 스테이션에서 나온 프로브를 포함하는 프로브 어셈블리의 제거 또는 프로브의 설치 중의 하나 이상이 이루어질 때, 상기 프로브 보정 정보로 상기 기계적 시험 기구의 트랜스듀서를 자동적으로 보정하는 단계를 포함한다.

실시예 32 는 실시예 1 내지 31 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 프로브를 설치하는 상기 단계는 토크 제한 클러치를 포함하는 프로브 교환 도구로 프로브 어셈블리를 회전시키는 단계를 포함한다.

실시예 33 은 실시예 1 내지 32 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 프로브 교환 도구로 상기 기계적 시험 기구로부터 기존의 프로브를 빼내는 단계를 포함한다.

실시예 34 는 실시예 1 내지 33 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 프로브 교환 도구는 설치 프로브 교환 도구와 빼내기 프로브 교환 도구를 포함하고, 프로브를 설치하는 단계는 상기 설치 프로브 교환 도구로 프로브 어셈블리를 설치 토크로 회전시키는 단계를 포함하고, 상기 기계적 시험 기구로부터 기존의 프로브를 빼내는 단계는 상기 빼내기 프로브 교환 도구로 프로브 어셈블리를 상기 설치 토크 보다 큰 빼내기 토크로 회전시키는 단계를 포함한다.

실시예 35 는 실시예 1 내지 34 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 기계적 시험 기구에 대한 보정을 포함하고, 이 보정은, 프로브 교환 도구로 제 1 보정 중량체를 갖는 제 1 보정 프로브를 상기 기계적 시험 기구의 트랜스듀서에 설치하는 단계; 상기 제 1 보정 중량체로 트랜스듀서 보정을 수행하여 트랜스듀서 응답을 측정하는 단계; 프로브 교환 도구로 상기 제 1 보정 프로브를 매거진 내부에 배치하는 단계; 프로브 교환 도구로 제 2 보정 중량체를 갖는 제 2 보정 프로브를 트랜스듀서에 설치하는 단계(상기 제 2 보정 중량체는 상기 제 1 보정 중량체와는 다른 중량을 가짐); 상기 제 2 보정 중량체로 트랜스듀서 보정을 수행하여 트랜스듀서 응답을 측정하는 단계; 상기 제 1 및 2 제 보정 중량체를 사용한 트랜스듀서 응답을 예상 트랜스듀서 보정 응답과 비교하는 단계; 및 상기 비교에 따라 트랜스듀서를 보정하는 단계를 포함한다.

실시예 36 은 실시예 1 내지 35 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 프로브 교환 도구로 제 1 보정 프로브를 상기 기계적 시험 기구의 트랜스듀서에 설치하는 상기 단계는, 제 2 프로브 수용부와 결합되는 제 1 보정 프로브를 설치하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 프로브 수용부는 프로브 교환 도구의 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤을 제공하는 소켓 피팅을 가지며, 상기 프로브 교환 도구로 제 2 보정 프로브를 상기 기계적 시험 기구의 트랜스듀서에 설치하는 상기 단계는, 제 3 프로브 수용부와 결합되는 제 2 보정 프로브를 설치하는 단계를 포함하고, 상기 제 3 프로브 수용부는 프로브 교환 도구의 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤을 제공하는 소켓 피팅을 갖는다.

실시예 37 은 실시예 1 내지 36 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 선택적으로 기구 교환 어셈블리를 포함할 수 있고, 이 기구 교환 어셈블리는, 기구 어레이 하우징; 기구 스테이션에서 상기 기구 어레이 하우징을 따라 결합되어 있는 복수의 기구 - 복수의 기구의 각 기구는 프로브를 포함함 -; 및 상기 복수의 기구의 하나 이상의 기구와 관련되어 있고, 상기 기구 중의 적어도 하나를 상기 기구 어레이 하우징에 대해 전개시키도록 되어 있는 기구 전개 액츄에이터를 포함한다.

실시예 38 은 실시예 1 내지 37 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 기구 전개 액츄에이터는 상기 기구 어레이 하우징과 결합되는 기구 어레이 액츄에이터를 포함한다.

실시예 39 는 실시예 1 내지 38 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 기구 어레이 액츄에이터는 상기 복수의 기구 각각을 함께 샘플 쪽으로 이동시키도록 되어 있는 z-축 액츄에이터를 포함한다.

실시예 40 은 실시예 1 내지 39 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 복수의 기구의 각 기구는 각 기구의 각 프로브와 결합되는 각각의 트랜스듀서를 포함하고, 각 기구의 트랜스듀서는 전개되고 각각의 프로브는 복수의 기구의 다른 기구의 프로브에 대해 전개된다.

실시예 41 은 실시예 1 내지 40 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 복수의 기구의 각 기구는 각 기구의 각 프로브와 결합되는 각각의 트랜스듀서를 포함한다.

실시예 42 는 실시예 1 내지 41 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 기구 전개 액츄에이터는 상기 복수의 기구의 복수의 트랜스듀서를 포함하고, 각 트랜스듀서는 각각의 프로브를 복수의 기구의 다른 프로브에 대해 전개시키도록 되어 있다.

실시예 43 는 실시예 1 내지 42 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 기구 전개 액츄에이터는 상기 기구 스테이션에서 상기 기구 어레이 하우징을 따라 결합되어 있는 복수의 기구 전개 액츄에이터를 포함하고, 각각의 기구 전개 액츄에이터는 상기 복수의 기구의 각각의 기구와 관련되어 있고 또한 각각의 기구를 복수의 기구의 다른 기구에 대해 전개시키도록 되어 있다.

실시예 44 는 실시예 1 내지 43 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 복수의 기구는 적어도 제 1 기구 및 제 2 기구를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 기구는 서로 다르다.

실시예 45 는 실시예 1 내지 44 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 제 1 기구는 제 1 트랜스듀서와 결합되어 있는 제 1 프로브에 제 1 범위의 힘을 제공하도록 되어 있는 제 1 트랜스듀서를 포함하고, 상기 제 2 기구는 제 2 트랜스듀서와 결합되어 있는 제 2 프로브에 제 2 범위의 힘을 제공하도록 되어 있는 다른 제 2 트랜스듀서를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 범위의 힘은 서로 다르다.

실시예 46 은 실시예 1 내지 45 의 내용을 포함하거나 그 내용과 선택적으로 결합될 수 있으며, 이 경우, 상기 제 1 기구는 적어도 제 1 프로브 특성을 갖는 제 1 프로브를 포함하고, 제 2 기구는 상기 제 1 프로브 특성과는 다른 제 2 프로브 특성을 갖는 제 2 프로브를 포함한다.

이들 비제한적인 실시예 각각은 단독적일 수 있거나 또는 다른 실시예 중의 하나 이상과 어떤 치환이나 조합으로도 결합될 수 있다.

위의 상세한 설명은 상세한 설명의 일 부분을 이루는 도면을 참조한다. 도면은 본 발명이 실행될 수 있는 특정 실시 형태를 예시적으로 나타낸다. 이들 실시 형태를 본원에서 "실시예"라고도 한다. 이러한 실시예는 나타나 있거나 설명된 것 외의 요소들도 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명자는 나타나 있거나 설명된 요소들만 제공되는 실시예도 고려한다. 더욱이, 본 발명자는 특정 실시예(또는 그의 하나 이상의 양태)에 대해 또는 본원에 나타나 있거나 설명되어 있는 다른 실시예(또는 그의 하나 이상의 양태)에 대해, 나타나 있거나 설명되어 있는 요소(또는 그의 하나 이상의 양태)의 임의의 치환 또는 조합을 사용하는 실시예도 고려한다.

이 문헌과 참조로 관련된 문헌 사이의 비일관적인 사용의 경우, 이 문헌에서의 사용이 지배적이다.

이 문헌에서, 단수 표현은, 특허 문헌에서 일반적인 것처럼, 임의의 다른 경우 또는 "적어도 하나의" 또는 "하나 이상" 의 사용과는 독립적으로, 하나 보다 많은 것을 포함하기 위해 사용된다. 이 문헌에서, "또는" 이라는 용어는 비배타적인 것을 말하는데, 그래서 "A 또는 B" 는, 다른 언급이 없으면, "A 이지만 B는 아닌", "B 이지만 A는 아닌", 그리고 "A 와 B"를 포함하는 것이다. 또한, 이하의 청구 범위에서, "포함하는" 이라는 용어는 개방형인데, 즉 그 용어 앞에 열거되어 있는 것 외의 요소를 포함하는 시스템, 장치, 물품, 조성, 제제, 또는 공정도 그 청구 범위에 여전히 포함되는 것이다. 더욱이, 이하의 청구 범위에서, "제 1", "제 2", 및 "제 3" 이라는 용어는 단지 표시로서 사용되는 것이며, 그의 대상에 수치적인 요건을 가하고자 하는 것은 아니다.

여기서 설명되는 방법 실시예는 적어도 부분적으로 기계 또는 컴퓨터로 실행될 수 있다. 일부 실시예는 위의 실시예에서 설명된 방법을 수행하는 전자 장치를 구성하도록 작동될 수 있는 지시로 인코딩되는 컴퓨터 판독 가능한 매체 또는 기계 판독 가능한 매체를 포함할 수 있다. 이러한 방법의 실행은 마이크로코드, 어셈블리 언어 코드, 고 레벨 언어 코드 등과 같은 코드를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 다양한 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 지시를 포함할 수 있다. 상기 코드는 컴퓨터 프로그램 제품의 일 부분을 형성할 수 있다. 또한, 일 예로, 상기 코드는 예컨대 실행 중에 또는 다른 때에 하나 이상의 휘발성, 비일시적, 또는 비휘발성 유형 컴퓨터 판독 가능한 매체에 유형적으로 저장될 수 있다. 이들 유형 컴퓨터 판독 가능한 매체의 예는, 하드 디스크, 제거 가능한 자기 디스크, 제거 가능한 광학 디스크(예컨대, 컴팩트 디스크 및 디지털 비디오 디스크), 자기 카세트, 메모리 카드 또는 스틱, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM) 등을 포함할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.

위의 설명은 예시적이고 비제한적이다. 예컨대, 전술한 실시예(또는 그의 하나 이상의 양태)는 서로 조합하여 사용될 수 있다. 당업자라면 위의 설명을 검토하여 다른 실시 형태도 사용할 수 있다. 요약서는 독자가 본 기술적 개시의 요지를 빠르게 확인할 수 있도록 37 C.F.R.§1.72(b)에 부합하도록 제공된다. 그 요약서는 청구 범위 또는 그의 의미를 해석하거나 한정하는 데에 사용되지 않는다는 조건으로 제출된다. 또한, 위의 상세한 설명에서, 본 개시를 합리화하기 위해 다양한 특징을 함께 그룹화할 수 있다. 이는 청구되지 않은 개시 사항이 청구 범위에 중요하다라는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 사실, 본 발명의 주제는 개시된 특정 실시 형태의 모든 특징 보다 적은 특징에 있을 수 있다. 따라서, 이하의 청구 범위는 실시예 또는 실시 형태로서 상세한 설명에 포함되며, 각 청구항은 개별적인 실시 형태로서 독립적이고, 그러한 실시 형태는 다양한 조합 또는 치환으로 서로 조합될 수 있다. 본 발명의 범위는 그러한 청구 범위에 대한 등가물의 전체 범위와 함께 첨부된 청구 범위를 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (46)

1. 기구 교환 어셈블리로서,
   하나 이상의 프로브 어셈블리 스테이션을 갖는 매거진;
   수용부 소켓을 포함하는 적어도 하나의 프로브 교환 도구; 및
   상기 매거진의 상기 하나 이상의 프로브 어셈블리 스테이션 내에 유지되는 하나 이상의 프로브 어셈블리를 포함하고,
   상기 하나 이상의 프로브 어셈블리 각각은,
   프로브 유지 오목부 및 상기 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤을 위한 소켓 피팅을 포함하는 프로브 수용부; 및
   상기 프로브 유지 오목부에 수용되는 프로브를 포함하고,
   상기 프로브 유지 오목부는 프로브에 대응하는 크기와 형상을 가지며, 프로브 유지 오목부는 상기 대응하는 크기와 형상에 의해 상기 프로브와 상보적 끼워맞춤을 이루게 되며,
   상기 하나 이상의 프로브 어셈블리의 소켓 피팅은 서로 동일한 크기와 형상을 가짐으로써, 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구의 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤을 제공하고, 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 상기 상보적 끼워맞춤에 따라 각각의 프로브를 기계적 시험 기구에 설치하거나 상기 기계적 시험 기구로부터 빼내도록 되어 있는 기구 교환 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 프로브 어셈블리의 적어도 제 1 및 2 프로브는 서로 다른 크기 또는 형상 중의 하나 이상을 가지며,
   상기 제 1 및 2 프로브를 위한 각각의 프로브 수용부의 프로브 유지 오목부는 각각의 제 1 또는 2 프로브와의 상보적 끼워맞춤을 제공하기 위해 상보적 크기와 형상을 갖는 기구 교환 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 매거진은 상기 하나 이상의 프로브 어셈블리 스테이션 각각에서 취급 갈퀴부를 포함하고, 상기 하나 이상의 프로브 어셈블리의 프로브 수용부 각각은 상기 취급 갈퀴부에 의해 취급되도록 되어 있는 수용부 취급 면을 포함하는 기구 교환 어셈블리.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 매거진은 자동화된 방식으로 상기 하나 이상의 프로브 어셈블리를 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구 쪽으로 또한 프로브 교환 도구로부터 멀어지는 방향으로 이동시키도록 되어 있는 매거진 액츄에이터를 포함하는 기구 교환 어셈블리.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 프로브 어셈블리의 프로브 수용부 각각의 상기 소켓 피팅은 하나 이상의 구동 플랜지를 포함하며, 상기 소켓 피팅이 수용부 소켓 내부에 수용된 상태에서 상기 프로브 교환 도구는 상기 구동 플랜지를 통해 프로브 수용부 및 이 프로브 수용부 안에 수용되어 있는 프로브를 회전시키는 기구 교환 어셈블리.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 소켓 피팅은 하나 이상의 자성 구동 플랜지를 포함하고, 상기 하나 이상의 자성 구동 플랜지는 상기 소켓 피팅을 상기 수용부 소켓과 상보적 끼워맞춤을 이루도록 안내하고 또한 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤을 유지시키는 기구 교환 어셈블리.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 하나 이상의 프로브 어셈블리 중의 적어도 제 3 및 4 프로브는 트랜스듀서 보정 중량체이고, 상기 트랜스듀서 보정 중량체는 적어도 하나의 프로브 교환 도구에 의해 트랜스듀서와 결합되면 상기 트랜스듀서를 보정하도록 되어 있는 다른 중량을 갖는 기구 교환 어셈블리.
8. 제 1 항에 있어서,
   스테이지 수용부 플랜지를 갖는 샘플 스테이지 면을 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 상기 스테이지 수용부 플랜지를 따라 결합되는 기구 교환 어셈블리.
9. 제 1 항에 있어서,
   신축 가능한(telescopic) 아암을 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 상기 신축 가능한 아암의 연장 가능한 단부의 근처에 결합되는 기구 교환 어셈블리.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 신축 가능한 아암은 후퇴 위치와 연장 위치 사이에서 움직일 수 있고,
    상기 연장 위치에서 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 샘플 스테이지 면의 일 부분 위에 있게 되며,
    상기 후퇴 위치에서 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 샘플 스테이지 면으로부터 옆으로 이격되어 있는 기구 교환 어셈블리.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 신축 가능한 아암의 상기 연장 가능한 단부는 당김 러그(lug)를 포함하고 이 당김 러그는 기구와 결합되는 러그 앵커와 연결되는 기구 교환 어셈블리.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 토크 제한 클러치를 포함하는 기구 교환 어셈블리.
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 적어도 설치 프로브 교환 도구 및 빼내기 프로브 교환 도구를 포함하고, 상기 설치 프로브 교환 도구는 설치 토크를 제공하고, 상기 빼내기 프로브 교환 도구는 상기 설치 토크 보다 큰 빼내기 토크를 제공하는 기구 교환 어셈블리.
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로브로 샘플을 시험하도록 되어 있는 기계적 시험 기구; 및
    상기 샘플을 유지시키도록 되어 있는 샘플 스테이지 면을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구는 신축 가능한 아암의 연장 가능한 단부의 근처에 결합되는 기구 교환 어셈블리.
15. 기구 교환 도구 및 수용부 어셈블리로서,
    수용부 소켓을 갖는 회전 가능한 도구 헤드를 포함하는 프로브 교환 도구; 및
    복수의 프로브 수용부를 포함하고,
    상기 프로브 수용부 각각은,
    상기 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤을 위한 소켓 피팅을 포함하는 소켓 면,
    프로브 크기 및 프로브 형상에 대응하는 크기와 형상을 갖는 프로브 유지 오목부를 포함하는 프로브 면, 및
    복수의 프로브 어셈블리 스테이션을 갖는 매거진에 의해 취급되도록 되어 있는 수용부 취급 면을 포함하고,
    상기 복수의 프로브 수용부는 적어도 제 1 및 2 프로브 수용부를 포함하고, 상기 복수의 프로브 수용부 각각은 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤을 위한 동일한 크기와 형상을 갖는 소켓 피팅을 포함하고,
    상기 제 1 프로브 수용부의 프로브 유지 오목부는 제 1 프로브 크기와 형상으로 상보적 끼워맞춤을 제공하고,
    상기 제 2 프로브 수용부의 프로브 유지 오목부는 제 2 프로브 크기와 형상으로 상보적 끼워맞춤을 제공하는 기구 교환 어셈블리.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 소켓 피팅은 하나 이상의 구동 플랜지를 포함하고, 프로브가 상보적 끼워맞춤에 따라 프로브 수용부와 끼워맞춤되어 있을 때 상기 프로브 교환 도구는 상기 구동 플랜지로 프로브와 프로브 수용부를 회전시키도록 되어 있는 기구 교환 어셈블리.
17. 제 15 항에 있어서,
    상기 소켓 피팅은 하나 이상의 자성 구동 플랜지를 포함하고, 이 하나 이상의 자성 구동 플랜지는 상기 소켓 피팅을 상기 수용부 소켓과 정렬하도록 안내하고 또한 상기 소켓 피팅을 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤 상태로 유지시키는 기구 교환 어셈블리.
18. 제 15 항에 있어서,
    상기 소켓 피팅은 상기 수용부 소켓 내부에 상보적으로 끼워맞춤되는 기구 교환 어셈블리.
19. 제 15 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 프로브를 포함하고, 제 1 프로브는 제 1 프로브 크기와 형상을 가지며, 제 2 프로브는 상기 제 1 프로브 크기 또는 형상과는 다른 제 2 프로브 크기와 형상를 갖는 기구 교환 어셈블리.
20. 제 15 항에 있어서,
    트랜스듀서 보정 중량체를 포함하는 적어도 제 3 및 제 4 프로브를 포함하고, 상기 트랜스듀서 보정 중량체는 상기 적어도 하나의 프로브 교환 도구에 의해 트랜스듀서와 결합되면 트랜스듀서를 보정하도록 되어 있는 다른 중량을 갖는 기구 교환 어셈블리.
21. 제 15 항에 있어서,
    상기 프로브 교환 도구는 토크 제한 클러치를 포함하는 기구 교환 어셈블리.
22. 제 15 항에 있어서,
    프로브로 샘플을 시험하도록 되어 있는 기계적 시험 기구;
    상기 샘플을 유지시키도록 되어 있는 샘플 스테이지 면; 및
    2개 이상의 프로브 어셈블리 스테이션을 갖는 매거진을 포함하고,
    상기 복수의 프로브 수용부의 각 프로브 수용부는 각각의 프로브 어셈블리 스테이션 내에 수용되는 기구 교환 어셈블리.
23. 제 15 항에 있어서,
    복수의 프로브 수용부를 보관하는 매거진과 프로브로 샘플을 시험하도록 되어 있는 기계적 시험 기구 사이에서 상기 프로브 교환 도구와 복수의 프로브 수용부의 프로브 수용부를 이동시키도록 되어 있는 하나 이상의 액츄에이터를 포함하고, 이 하나 이상의 액츄에이터는 프로브 교환 도구를 자동적으로 이동시키는 기구 교환 어셈블리.
24. 기계적 시험 기구의 기구를 자동적으로 교환하기 위한 방법으로서,
    매거진으로부터 프로브 어셈블리를 제거하는 제거 단계 - 상기 프로브 어셈블리는 프로브 유지 오목부 및 소켓 피팅을 포함하는 프로브 수용부를 포함하며, 상기 프로브 유지 오목부는 프로브 유지 오목부 내의 프로브와 상보적 끼워맞춤을 이루게 됨 -;
    프로브를 기계적 시험 기구에 설치하는 설치 단계; 및
    하나 이상의 액츄에이터를 사용하여 프로브 교환 도구와 프로브 수용부를 상기 설치된 프로브와 기계적 시험 기구로부터 철수시키는 단계를 포함하며,
    상기 제거 단계는,
    상기 하나 이상의 액츄에이터로 프로브 교환 도구를 상기 매거진에 있는 프로브 어셈블리와 정렬시키는 단계, 및
    상기 프로브 교환 도구의 수용부 소켓을 상기 프로브 어셈블리의 소켓 피팅과 결합시키는 단계를 포함하고,
    상기 수용부 소켓은 상기 소켓 피팅과 상보적 끼워맞춤을 이루며,
    상기 설치 단계는,
    프로브 어셈블리를 갖는 프로브 교환 도구를 하나 이상의 액츄에이터로 기계적 시험 기구와 정렬시키는 단계, 및
    상기 프로브 교환 도구로 프로브 어셈블리를 회전시키는 단계를 포함하고,
    상기 프로브 교환 도구의 회전에 따라 상기 프로브 수용부가 회전됨으로써 프로브가 회전하여 상기 기계적 시험 기구에 설치되는, 기계적 시험 기구의 기구를 자동적으로 교환하기 위한 방법.
25. 제 24 항에 있어서,
    상기 매거진으로부터 프로브 어셈블리를 제거하는 상기 제거 단계는,
    상기 매거진을 프로브 교환 도구까지 하강시키는 단계, 및
    하강에 따라 상기 소켓 피팅을 수용부 소켓 안으로 끼우는 단계를 포함하는, 기계적 시험 기구의 기구를 자동적으로 교환하기 위한 방법.
26. 제 25 항에 있어서,
    상기 소켓 피팅을 끼우는 단계는, 소켓 피팅의 구동 플랜지를 수용부 소켓 안으로 끼우는 단계를 포함하는, 기계적 시험 기구의 기구를 자동적으로 교환하기 위한 방법.
27. 제 25 항에 있어서,
    상기 소켓 피팅을 끼우는 단계는,
    소켓 피팅을 자성 구동 플랜지를 갖는 수용부 소켓과 상보적 끼워맞춤되도록 안내하는 단계, 및
    상기 자성 구동 플랜지로 상기 상보적 끼워맞춤을 유지시키는 단계를 포함하는, 기계적 시험 기구의 기구를 자동적으로 교환하기 위한 방법.
28. 제 24 항에 있어서,
    프로브 교환 도구를 프로브 어셈블리와 정렬시키는 단계와 프로브 어셈블리를 갖는 프로브 교환 도구를 상기 기계적 시험 기구와 정렬시키는 단계 중의 하나 이상은 샘플 스테이지 면을 움직이는 단계를 포함하고, 상기 프로브 교환 도구는 상기 샘플 스테이지 면의 스테이지 수용부 플랜지를 따라 결합되는, 기계적 시험 기구의 기구를 자동적으로 교환하기 위한 방법.
29. 제 24 항에 있어서,
    프로브 교환 도구를 프로브 어셈블리와 정렬시키는 단계와 프로브 어셈블리를 갖는 프로브 교환 도구를 상기 기계적 시험 기구와 정렬시키는 단계 중의 하나 이상은 신축 가능한 아암으로 상기 프로브 교환 도구를 샘플 스테이지 면 위로 이동시키는 단계를 포함하는, 기계적 시험 기구의 기구를 자동적으로 교환하기 위한 방법.
30. 제 29 항에 있어서,
    상기 프로브 교환 도구를 정렬시키는 단계 중의 하나 이상은 당김 러그를 기계적 시험 기구의 러그 앵커와 연결시키는 단계 및 기계적 시험 기구를 움직여 프로브 교환 도구를 샘플 스테이지 면 위로 이동시키는 단계를 포함하는, 기계적 시험 기구의 기구를 자동적으로 교환하기 위한 방법.
31. 제 24 항에 있어서,
    프로브 또는 프로브 표시(indicia)로부터 프로브 보정 정보를 읽는 단계,
    상기 프로브 보정 정보를 매거진의 적어도 하나의 프로브 어셈블리 스테이션과 관련시키는 단계, 및
    관련된 프로브 어셈블리 스테이션에서 나온 프로브를 포함하는 프로브 어셈블리의 제거 또는 프로브의 설치 중의 하나 이상이 이루어질 때, 상기 프로브 보정 정보로 상기 기계적 시험 기구의 트랜스듀서를 자동적으로 보정하는 단계를 포함하는, 기계적 시험 기구의 기구를 자동적으로 교환하기 위한 방법.
32. 제 24 항에 있어서,
    프로브를 설치하는 상기 단계는 토크 제한 클러치를 포함하는 프로브 교환 도구로 프로브 어셈블리를 회전시키는 단계를 포함하는. 기계적 시험 기구의 기구를 자동적으로 교환하기 위한 방법.
33. 제 24 항에 있어서,
    상기 프로브 교환 도구로 상기 기계적 시험 기구로부터 기존의 프로브를 빼내는 단계를 포함하는, 기계적 시험 기구의 기구를 자동적으로 교환하기 위한 방법.
34. 제 31 항에 있어서,
    상기 프로브 교환 도구는 설치 프로브 교환 도구와 빼내기 프로브 교환 도구를 포함하고,
    프로브를 설치하는 단계는, 상기 설치 프로브 교환 도구로 프로브 어셈블리를 설치 토크로 회전시키는 단계를 포함하고,
    상기 기계적 시험 기구로부터 기존의 프로브를 빼내는 단계는, 상기 빼내기 프로브 교환 도구로 프로브 어셈블리를 상기 설치 토크 보다 큰 빼내기 토크로 회전시키는 단계를 포함하는, 기계적 시험 기구의 기구를 자동적으로 교환하기 위한 방법.
35. 제 24 항에 있어서,
    상기 기계적 시험 기구에 대한 보정을 포함하고, 상기 보정은,
    프로브 교환 도구로 제 1 보정 중량체를 갖는 제 1 보정 프로브를 상기 기계적 시험 기구의 트랜스듀서에 설치하는 단계;
    상기 제 1 보정 중량체로 트랜스듀서 보정을 수행하여 트랜스듀서 응답을 측정하는 단계;
    프로브 교환 도구로 상기 제 1 보정 프로브를 매거진 내부에 배치하는 단계;
    프로브 교환 도구로 제 2 보정 중량체를 갖는 제 2 보정 프로브를 트랜스듀서에 설치하는 단계 - 상기 제 2 보정 중량체는 상기 제 1 보정 중량체와는 다른 중량을 가짐 -;
    상기 제 2 보정 중량체로 트랜스듀서 보정을 수행하여 트랜스듀서 응답을 측정하는 단계;
    상기 제 1 및 2 제 보정 중량체를 사용한 트랜스듀서 응답을 예상 트랜스듀서 보정 응답과 비교하는 단계; 및
    상기 비교에 따라 트랜스듀서를 보정하는 단계를 포함하는, 기계적 시험 기구의 기구를 자동적으로 교환하기 위한 방법.
36. 제 35 항에 있어서,
    상기 프로브 교환 도구로 제 1 보정 프로브를 상기 기계적 시험 기구의 트랜스듀서에 설치하는 상기 단계는, 제 2 프로브 수용부와 결합되는 제 1 보정 프로브를 설치하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 프로브 수용부는 프로브 교환 도구의 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤을 제공하는 소켓 피팅을 가지며,
    상기 프로브 교환 도구로 제 2 보정 프로브를 상기 기계적 시험 기구의 트랜스듀서에 설치하는 상기 단계는, 제 3 프로브 수용부와 결합되는 제 2 보정 프로브를 설치하는 단계를 포함하고, 상기 제 3 프로브 수용부는 프로브 교환 도구의 수용부 소켓과의 상보적 끼워맞춤을 제공하는 소켓 피팅을 갖는, 기계적 시험 기구의 기구를 자동적으로 교환하기 위한 방법.
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