TW515893B

TW515893B - Apparatus and method for balancing and for providing a compliant range to a test head

Info

Publication number: TW515893B
Application number: TW090123368A
Authority: TW
Inventors: Nil O Ny; Henri M Akouka; Alyn R Holt
Original assignee: Intest Ip Corp
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2003-01-01
Also published as: US7340972B2; US20060156836A1; US20050020402A1; WO2002025292A2; CN101788643A; JP2004523729A; MY127154A; AU2001291171A1; ATE338952T1; WO2002025292A3; KR20030043966A; MY147595A; CN1306277C; DE60122911D1; CN1484767A; US7084358B2; EP1322965A2; WO2002025292B1; DE06014164T1; HK1095884A1

Description

515893 五、發明説明（發明領域〜本發明有關-種為測試頭相對於一或多條轴線提供平傅《万法及裝置，並且’本發明提供於一或多條軸線提供動作的彈性範圍之方法及相對發明背景測試積體電路、晶片及晶圓時，習慣使用—種包括— 測試頭及用於處理所測試物件的設備之系統，處理咬備可為-封裝元件處理機、晶圓探測機或其他裝置^簡單起見，此設備稱為“元件處理機，，或“處理機，，，測試頭 “對接（dock)’’至處理機。可在測試頭與積體電路之間產生電路連接：使得測試頭可進行適當的測試。般具有兩種對接方法··致動器驅動式對接以及操縱器驅動式對接。稱為“致動器驅動，，式對接之技術首先揭露於史密斯（Smith)的美國專利4,589,815號（下文簡稱為‘ 815號）中且其受化的後績發展揭露於艾梅司（Ames)的美國專利 5,654,631號、玻登（Bogden)的美國專利 5,744,974號、邱（chii〇等人的美國專利5,982，182號、思羅康（Sbcum)等人的美國專利6，104,202號及亦頒予思羅康（Si〇cum)等人的美國專利 5,821，764號；各案以引用方式併入本文中。一般而言，對接系統需要位於兩個所對接物件中的一者上之“對準結構，，，此對準結構與兩物件中的另一者上的“對準容槽”相接合。在‘ 815號專利中，包括導銷作為對準結構之用，並包括導銷容槽及角牽板作為對準容槽。在邱（Chiu)等人及思羅康（Slocum)等人的三項專利案 -4· 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 515893 五、發明説明（' 中’藉由一運動性聯結器提供全部六個自由度之對準，其中可棱供位於設置表面之間的六個接觸點，並且“不超過兩個接觸點為共線狀，，。這些專利案中，兩個所對接物件中的一者上之“運動性表面，，作為對準容槽；兩物件中的另一者則作為對準結構。專利案所描述之較佳實施例中，球或球型表面係為運動性配合表面或對準結構，槽則為運動性表H對準容槽。如專利案所指出，可使用终多其他的表面組合。訂 815號專利所描述之對接總成係與部份顯示（並部份剖、方、圖1 3的左下# )於本申請案的圖} 3之垂直平面處理機位置《兩點對接總成134〇相類似。圖13中僅顯示附接至測試頭的-半總成，這些兩點對接總成均使用兩導销912及各別的配合孔（圖13未顯示）及兩個圓形凸輪91〇。當凸輪 910受到所附接的柄914予以轉動時，導銷912完全插入並配合孔（未圖示）内以將對接件的兩半部拉緊合併。一線纖由施力至兩柄914中之一去々玄土十士… τ《者或另一者來操作對接，因此在本例中以柄作為對接致動器。

瑞德阿敘門製造公司rR (RAM , Reid Ashman Manufacturing

Company ’請見網址及銷售 J. ^ ^ ”村的對接件係與‘815號專利描相概念相類似n編對聯桿及雙臂曲柄而非線境來〗nm機械聯結至各別的雙臂曲柄、J 生冋步動作，藉由對接件。“曲柄…中的-者或另-者來致動

本紙張尺度適財® S -5- 515893

可以多種方式將動力式致動器併入對接件中，譬如可容易地添加先前描述之一線性致動器，以將對接致動直接傳遞至’ 815號的對接件中之線纜或傳遞至其他對接件中之機械聯桿或線性凸輪。線性致動器可為包括電馬達動力式、電螺線管式或氣動式等數種類型中的任一者。美國專利5,654,631及5,744,974號所描述之對接件係利用導銷及孔將兩半部對準。然而，以真空裝置來致動對接件’此真空裝置施加真空時將兩半部驅迫在一起，只要保持真空則可將兩半部保持鎖定在一起。美國專利5,821，764及5,982，182及6，104,202號所描述之對接件使用運動性聯結技術提供兩半部之間的最後對準，亦可利用導銷提供初步的對準，導銷可具有一卡制機構，此卡制機構將導銷攫取在其孔中而不跑出。卡制機構在 764及‘ 2〇2號專利中似乎可自動啟動；但是，‘ 182號專利中對於三個導銷各利用一馬達驅動式裝置。並且， 182號專利中，可分別操作三個馬達以使對接組件之間呈平整狀。在所有三案揭示中，使用一線性致動器在最後將兩半部拉緊在一起，此線性致動器揭露為氣動型。上文預定提供特定可用的致動器驅動式對接技術之簡不圖’可看出可藉由多種不同裝置來致動對接件。一種稱為“操縱器式驅動，，對接的替代方式譬如描述於葛萊姆（Graham)等人的美國專利5，_，258、5,9〇〇,737號，此種替代方式提供一或多條接受動力及受控制的操縱器軸線 (“受控制軸線”）以將測試頭予以定位。譬如上述專利所本紙張I度逋用中國國家標準297公幻6·----.— 五、

發明説明G ::受=轴:仰(。itch)及滾動(_)_^ 線或二? 受控制轴線提供測試頭位？使用位置感測器對於相關回饋。對接時」4:=爾線以首先讓測試頭成為一 =用受1_線來完成對接。在[葛菜姆專 t感測器將測試頭的對接表面對於元件處理機# 測機的對接表面予以適當地在完成對接時停止動作 &吊為”千面性並此南Λ 動作並.已經週當地產生測試頭與元牛處理機/探測機之間的電：且一般不具有與操縱器轴線獨立益==2致動器鎖機構。若不具有分開且獨門=且獨互的閃銷^ 的閂鎖，操縱器軸線必須在且中使得測試頭保持在完全對接的位置中。並且，在操縱器驅動式對接系統中，“—直所有抽線中為測試頭提供平衡。不平衡的：試頭 *導致不可預期且不希望產生的力量，可藉由驅動及控制機構、對準機構及元件處理機/探測機的結構來克服此力量。 -種稱為“閃鎖式對接”系統之對接系統中，與操縱器分開且獨立之-機構係在完全對接時將測朗=至: 件處理機/探測機。-種稱為“非閃鎖式對接，1統中，測試頭僅藉由鎖定操縱器軸線而保持在完全對接的位置中。通常，致動器驅動式對接系統為問鎖式對接系統，本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公β 515893

而操縱器驅動式對接系統為非閃鎖式對接系統。然而，可能具有另兩種組合。設計大型測試頭的操縱器時，需要具有可在最高達六個軸線或動作自由度中大致自由移動之測試頭，Z利^ 易產生文控制的動作。對於如pCT國際專利申請的腦0/00704號“測試頭操縱器，，以及美國臨時專利=請 60/186，196號“在一受驅動的垂直軸線測試頭操縱器中之反向平衡的垂直對接動作，，所描述之人工操縱及安全地供應動力至動作軸線而言，上述作用係成立。對於與一元件處理機或探測機進行對接/解除對接而言，上述作用亦成立，其中藉由如史密斯（Smith)的美國專利4,589,815號、思羅康（Slocum)等人之美國專利5,821，764及6，刚，2〇2號、或邱 (Chiu)等人之美國專利5,982，182號所描述之一對接系統來提供動作。在測試頭與處理機相對接之程序中，此動作自由或“彈性動作”特別重要。圖1 4頒示彳疋供與地面平行動作之兩條軸線（側邊至側邊以及進出）以及垂直地面之軸線（上下），這三條軸線包括 X軸線（側邊至側邊）1315、y軸線（進出）1325、及z軸線（上下）1335。亦顯示包括下列三條旋轉轴線：俯仰轴線（0 X) 1310、滾動軸線（0 y) 1320及搖擺（及偏搖）軸線（0 z) 1330。在與地面平行的兩軸線（X與y )中，通常藉由低摩擦軸承、軌及類似物或利用如史密斯（Smith)的美國專利 4,527,942號所描述之一活節臂來提供動作自由。在垂直或上下軸線（z軸線）的情形中，通常使用配重提供一大致無本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 515893

重1狀〃u以在除了操作者刻意鎖定一軸線之外的時間隨時均提供所需要的動作自由。上下軸線中的其他已知技術係使用如畢庫（BeaUC〇Up)等人的美國專利犯〇號之彈育機構、譬如思羅康（Sl〇cum)等人的美國專利5,931，〇48 號以及史密斯（Smith)的美國專利4,7〇5,447號之一氣動裝置。但是’奥登（AWen)的美國專利5,949,〇〇2號指出此等方式的特定困難處並提議使用一種包含一感測元件力感測器之伺服控制迴路。然而，包含具有力與位置回饋的伺服控制迴路之技術係很複雜且昂貴，且並未提供操作者可在故障時強制控制此系統之簡單方式。在俯仰，、滾動、及偏搖旋轉動作的情形中，已知使旋轉軸線幾乎貫穿測試頭及所附接的安裝機構與線纜之重心，在翻滾模式操縱器中已經藉由添加壓載配重達成此作用。在線纜樞轉操縱器中，如賀特（H〇k)的美國專利 5,450,766號所描述，已經藉由提供多種固定部來改變位於突起的線纜樞轉操縱器之内接座長度來達成此作用。如圖1 3所示，將一或多條旋轉動作軸線放置在測試頭與線纜總成的實際重心上或附近之測試頭内部可能為合乎經濟的方式。可觀察到俯仰及偏搖動作係整合在測試頭結構内’這顯示於圖1 3的俯仰軸線131〇( ± 5度的0 x) 以及偏搖軸線1320( ± 5度的0 z)中，圖1 3亦顯示滾動軸線 1330(±90-95 度的 0y)。現今的系統中，經證實可能需要放置大約± 5度動作之俯仰軸線；至少土 9 〇度動作之滾動軸線（測試頭的外本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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515893 五、發明説明（7 邵）；及測試頭内部之大約± 5度的偏搖動作。這是因為實行位於重心上或重心附近之這些軸線所需要的結構範圍將明顯小於實行若這些軸線位於測試頭外部時所需要的結構，後者結構係使用分別描述於均頒予賀特（H〇的的美國專利5,450,766與5,608,333號中之“ CPPJ，，（對於俯仰）及分圈線纜樞轉技術（Split Ring Cable Pivot)。已經提出藉由將一個球型軸承放置在一測試頭重心附近來實行此概念。可在進出方向中設置一個用於移動球型軸承位置之可外部調整式裝置，使其實際位置可在測試頭處於DUT(測試中的裝置）朝上或〇111朝下定向時對於俯仰（或翻·滚）軸線提供平衡。球型軸承的一項缺點在於同時提供全部三個動作旋轉度。雖然需要但很難將這些内部軸線放置在真實測試頭的真正重心上或附近。改變測試頭内之針電子板（咖 dectronic boards)的插件以及測試頭線纜的尺寸與重量以滿足特疋測試器終端使用者的需求時，常會導致顯著的重心位置偏移因此造成明顯的不平衡力量。此外，測試頭移動通過其動作包絡線時，可能改變線纜在測試頭上的施力；在使用一種具有固定構造的系統時，這將造成可改變的不平衡力。這些不平衡力將會妨礙對於—或多停動作軸線所需要之可自由移動狀態。 " 亦時常需要將-動作轴線的位置重新定位於遠離重心的位置然娜此動作軸線位於測試頭内部或是如操縱器上傳統般地位於測試頭外部。一項範例中，將翻滾轴 — - · 尺度制t關家料(CNS)域^^^

裝訂

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、，泉足位在很非近很厚的測試頭的DUT介面處、而非定位在通^接m頭貫際中心之測試頭重心上。若測試頭為1么尺厚，則將翻滾樞轉軸線放置在重心（因此亦靠近實際中二）係代表操縱器將需要至少i公尺⑽公分）的垂直動作範圍（行私）。#可能將翻滚樞轉軸線放置在耶丁介面的1 J A刀内，操縱器的垂直行程可降低7 4公分（公刀2 6 a刀）藉以降低操縱器的整體高度或能夠產生較 :的主臂以具有來自_已知軸承結構之較大的負載能里…：而如上述，將耠由測試頭重心遠離一已知的實際點而生成不平衡的力量。並且，這些不平衡力將造成測試頭處於不平衡狀態，使其可在所有六㈣線中自由移動。因此，由於測試頭變大且更加複雜，已在各個重要的動作轴線中相對_祕@ 、·ρ & ， T I地i曰大不平衡力，需要具有一種消除廷些不平衡力之裝置，藉以可能操縱並有效地定位測試頭同時對於操作者與設備提供安全性。發明概論 $發明有關-種為-測試頭相對於—軸線提供平衡之裝JL及方法，使彳于測試頭對於此軸線大致不具有重量。本4月進#可適用於測試頭操縱器的多條軸線。並且:本發明有關-種為測試頭相對於測試頭的至少一條軸線提供一動作彈性範圍之裝置及方法。圖式簡單說明圖1U)為根據本發明一項示範性實施例聯結至一測試

裝

丁珂早兀的立體圖；圖叫為_本^另—項㈣性實施例聯試頭之一平衡單元的立體圖； [圖1(e)為根據本發日範性實施例聯武顽〈一平衡單元的立體圖；圖1⑷為根據本發明另-項示範性實施例聯試頭之一平衡單元的立體圖； Θ :()為根據本發明一員示範性實施例聯結中所女裝的一測試頭之一平衡單元的立體圖；、圖2(b)為根據本發明另—項示範性實施例聯座中所安裝的一測試頭之一平衡單元的立體圖·， ”圖（a)為根據本發明_項示範性實施例聯結承所支撐的一測試頭之一平衡單元的立體圖, 圖3(b)為根據本發明另一項示範性實施例聯軸承所支撐的-測試頭之一平衡單元的立體圖; 圖4(a)為根據本發明一項示範性實施例之一的詳細剖視圖；圖4(b)為根據本發明一項示範性實施例之_ 的詳細剖視圖；圖5(a)為根據本發明一項示範性實施例包括測器及-機械鎖之—彈性驅動機構的立體圖；圖5(b)為根據本發明一項示範性實_包括測器及-液壓鎖之—彈性驅動機構的立體圖；圖5(c)為根據本發明一項示範性實施例包括_ 結至一測結至一測結至一測至一接座結至一接至一内軸結至一内氣動紅體液壓缸體位置感位置感 515893

測态及兩弹性疋心致動器之一彈性驅動機構的立體圖；圖6(a)為根據本發明一項示範性實施例之機構及-氣動平衡單元的立體圖；圖6 (b)為根據本發明另—項示範性實施例之-彈性驅動機構及-氣動平衡單元的立體圖；圖7為根據本發明另_項示範性實施例之—彈性驅動機圖8 ( a)為根據本發明一項示範性實施例將一彈性驅動機構及-氣動平衡單元聯結在—起的立體圖；圖8 ()為根據本發明另一項示範性實施例將一動機構及一氣動平衡單元聯結在一起的立體圖；圖9 ( a)為根據本發明一項示範性實施例之一第機構及第一彈性驅動機構之立體圖，該第一彈機構係：結至施用於一第一旋轉軸線之一氣動兀：該第二彈性驅動機構係聯結至施用於-第二線之一氣動平衡單元；圖9(b)為根據本發明另一項示範性實施例之一 f生機構及$ 一彈性驅動機構之立體圖，該第一動機構=聯結至施用於一第一旋轉軸線之-氣動 7L d第一彈性驅動機構係聯結至施用於一第二線之一氣動平衡單元；彈性驅一彈性性驅動平衡單旋轉車由第一彈彈性驅平衡單旋轉軸

裝

圖10(a)為根據本發明線上之一彈性驅動機構的圖10(b)為根據本發明一項示範性實施例位於一垂直轴立體圖；另一項示範性實施例位於一垂直

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軸線上之-彈性驅動機構的立體圖；圖1 0 ( c )為根據本發 ― Α Α 又月另一項不乾性實施例位於一垂亩軸線上之-彈性驅動機構的立體圖；直圖10(d)為根據本發明另一項示範性實施例位於—垂軸線上之-彈性驅動機構的立體圖；圖1 0 ( e)為根據本發明 _ + I Λ另一項不靶性實施例位於一軸線上之一彈性驅動機構的立體圖；圖1 0 ( f)為根據本發明 -^ ^ +〜力另一項不乾性實施例位於一垂軸線上之一彈性驅動機構的立體圖；圖1 1為根據本發明另一項示範性實施例具有複數個彈性驅動機構之-測試頭操縱器的立體圖；圖1 2 (a)為根據本參日曰 ^ ^ ΐΑ. ^ '明一項不靶性貫施例用於將一測試頭與-處理機對接之—種對接裝置的立體圖；圖1 2 (b)為根據本發明一項示範性實施例聯結至一處理機之一種對接裝置的立體圖；圖1 2 (c)為根據本發明一項示範性實施例用於將一測試頭與一處理機對接之一種對接裝置的剖視圖；圖1 2 ( d)為根據本發明一項示範性實施例用於將一測試頭與一處理機對接之一種對接裝置的另一剖視圖；圖1 3為一種習知技藝的測試頭之組裝圖；圖1 4為7T條動作軸線的圖示；圖1 5 ( a) -1 5 (η)為根據本發明之各種示範性實施例的成程圖。發明的詳細知述本紙張尺度適用中關5：標準(CNS) Α4規格 -14- 515893 12 五、發明説明（，务月數項貫施例的下列詳細描述中參照上述圖式可瞭解圖式未依真實比例繪製而是突顯出本發明明顯特徵。 it π在測試裝置期間，測試頭顯然保持完全對接，處理機/ ^測機配備有可將各待測試元件對於測試介面自動地定足機構，廷將在經由對接件聯結至測試頭及操縱器之處里機/ k測機中產生低頻機械振動，必須安全地消除這些㈣的相關能量。基於此理由，許多使用者在測試期主好使用閃鎖式對接並使操縱器軸線保持未鎖定， ^形中，藉由操縱器軸線的動作便利地吸收振動，其以相關的摩擦來消除能量。另一方面，如果在測試期知固地鎖定操縱器幸由線，則主要將由系統中最不具韌 2邯份來吸收振動，測試頭與測試中元件之間介面中私接觸口K包括譬如柏格銷（p〇g〇㈣及探針）係為可能為吸收此振動能量而受損或縮短有效壽命之細微的機結構。在一種非問鎖式對接系統中，需要鎖定特定的縱器軸線以在測試時使測試頭保持完全對接。為了使或多條轴線保持未鎖定以吸收振動，需要提供平衡並有彈性：因此在對接測試頭時一條軸線保持平衡叫狀況將是有利的方式。另-項考量為…不平衡的測試頭#與_元件處探測機相對接時會將全部或部份承 αλ ^ ^ 丨切的不平衡力施加至所| 接的I置上。亦即，此等裝置的&

^ r 衣罝旳5又叶僅支撐一垂直I 載，此不平衡力未必垂直且-般具有不可預期的量值病本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x^Sj 15^ 五發明説明

万ΰ ，未知的不平衡力可能合理晶圓及元件之自動作用。二此^備並犧牲其内部處並且，户機對接《整個期間消除掉不平衡力。多習知的機/探測機上的垂直負載情形中，許向平衡型，這：盡保持在大致無重量狀況之反的垂直負載，而；二:::頭在元件處理機/探測機上硬驅動式垂直轴線的操二:r並且，對於具有- 因此二增加其結構性需求。中，需要能夠在測試頭保持對：動式垂直軸線操縱器全程時間均維持反向平衡狀況。=件處理機/探測機的向平衡機構之情”，1 ° 動為基礎的反力的損失。 4的取麵漏係代表反向平衡絲另：：：慮為具有氣動彈性機構之測試頭操縱器系 r手=而要在對接之前片刻當測試頭緊鄰對接機構時知系：丁以平衡。部份已知的系統中，測試頭必須在其彈性把圍内自由㈣以達成此作用，在此平衡程序中已經歷了測試頭可能突然未預期地以很大力量移動一段凝著的距離’此動作可能造成與對接裝置產生碰撞並損壞細微的電子接觸部，並可能對操作者造成危險。因為測試頭已經變大且更加複雜，已經相對應地增加重要動作軸線中的不平衡。務必具有一種消除這些不平衡之裝置，故操作者與設備均可有效並安全地操縱及定 -16- 515893 五、發明説明（ 14 位測試頭。一疋出種使用一或多個缸體（譬如雙作用氣動虹體）來肖除不平衡之技術，此等缸體具有兩個空氣入口以及配合，其間之_活塞。第—空氣人口稱為延伸入口，第二^氣入口稱為縮回入口。活塞係依照其兩側的氣壓差而和動個附接至活塞之連接桿係與缸體呈同軸狀並通過一端以將線性力量及動作施加在一負載上。若延伸輸入邙上具有比縮回輸入部上更大的壓力，則連接桿從缸體延伸。相反地，若縮回輸入部具有比延伸輸入部更 ^的壓力，則連接桿往缸體縮回。可採用位置感測器來扎不活基的位置，因此可連同一特定軸線(譬如俯仰軸線） ^用^ 一缸體及一適當的控制系統。控制系統可依需要將2氣泵送入延伸或縮回入口内，藉以消除任何的力量不平衡並當測試頭在操縱及對接時提供彈性動作。可預見雙作用氣動缸體將提供彈簧狀效果；亦即，當已經調整壓έ以抵銷軸線中的不平衡時，測試頭可移動而似以極小力量確實予以平衡。基於數種理由，很錐眘4 、機媒^ 万式。首先，唯一的回饋機為基的機構。再者’在氣動缸體中使用密封件藉以盡量減少從活塞的—側到另—側及從連接桿通體終端點之空线漏，位於動作路徑中之這些密封提供靜態與動態摩擦。通常，氣動缸體呈現所謂“分離力(breakawayforce)，，的性質，氣動紅體的分離力係為克服_ 摩擦並使活塞在紅體内移動所需要的力量。可具有相^ 裝訂本紙張尺度適財S S家標準(CNS) -17- 15 五、發明説明（的靜摩檫（靜虞靜摩擦力時常手大\力#)且隨著時間、用途與溫度而改變，變，控制系絲“'力因此’為了進行改化而支口周整芝氣壓差I到卜變化（亦即動作）為止，炊八。應到一位置以吶敕, …後刀析動作依所需要的社果加周正。由於靜摩擦力（靜摩擦），啟動#“= 果加可能且時常遠士、人力作的芏氣壓差平衡。這會-二t動虹體的動摩擦相合併之負載不寸文極阿的非線性及不穩定柝剎pE| 是由於靜摩擦力八H e 制問題，特別善的解決Μ 〇的動魏質，故難以產生及保持妥又作用氣動虹體有可# ^ 線中的不平衡之有於補償-測試頭軸的新方λ·。“ 、需要能夠有效解決用气動二-1明《弟—目的係提供—種用於克服雙作胆的缺點之裝置，藉此可積極利用立優點。在一項示範性實施例中，本發明可頭軸線中的不平銜，妓了女1 lr' J Λ 、纟可有效且安全地操 '縱、對接及解 =接此測試頭。本發明所採用的—種力量源譬如為至二-個上述的雙作用氣動缸體（譬如）並合併其他元件及 —新颖的基本控制計畫。所生成社體與組件之總成稱 H衡單元”。综言之’對於單一轴線，測試頭首先放置及鎖定在相對於其支禮結構的_理想位置中，因此將測試頭㈣於所❹料以鎖定。包括在平衡單元中之—力量感測器（亦即雙向性感測元件）係量測相對於鎖疋軸線之不平衡力，以判定是否具有顯著的不平衡量及不平衡方肖。然後調整雙作用氣動红體的兩Μ之空氣本紙張尺峡計S @家料(CNS)。規格(摩撕公爱) -18- A7 A7

壓力，使捏士旦# 】义诗力I感測器所偵測到的力量降低至某預定最 ^ 、依知測試頭重量及缸體特徵，通常合理值為5至2 5 …：後釋放此鎖’氣動缸體内的壓差係經由連接桿將 ^ b傳遞土 /則试頭以抵銷力量的不平衡，可依需要時吊重復此程序以將選定的測試頭軸線保持在一平衡且可自由移動的狀態。。圖1 U)為根據本發明一項示範性實施例用於一測試頭铋、’又备之測試頭平衡系統的立體圖，提供具有兩端之一平衡單元110。如上述，一平衡單元係為一力量源（亦即雙作用氣動缸體）並合併其他元件及一新穎的控制計畫，藉以知一測試頭相對於一軸線予以平衡。平衡單元的第一端連接至測試頭100，平衡單元110的第二端連接至對於一樞轉軸線102之一支撐結構（未圖示）。平衡單元丨1〇目的在於：當測試頭100的重心與樞轉軸線1〇2不相重合時，便利使測試頭100沿著樞轉軸線102移動。圖丨（a)所示的示範性實施例中，如下述，平衡單元11〇包括一雙作用氣動缸體 128及其相關的組件。平衡單元110包括一力量感測器12〇及一力桿U2。力量感測器120聯結至力桿112使其量測沿著力桿的力量。力桿ιΐ2 經由一軸承116a連接至測試頭100，若一測試頭1〇〇的重心與樞轉軸線102並不重合，則由測試頭1〇〇沿著樞轉軸線1〇2 施加一力。力量感測器120藉由連接至力桿112來量測此力的至少一分量。力量感測器120可能為典型的雙向感測元件，其可量測 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) ' --- 515893 A7 B7 17 五、發明説明（並扣示（言如對於一控制器）測試頭1⑻相對於樞轉軸線1⑹ t力量不平衡的量值與方向。力量感測器12〇可採用一應變規，可以熟知方式將此應變規放在一橋電路中，以提供隨著所量測的力量呈現單調性變化之一電壓輸出。利用類比至數位轉換及一處理器，可判定沿著力桿112的力量是否大於自由移動的最大容忍量；並且若大於最大容忍量，則判定力的方向。或者，可以已知方式使用類比比較為電路來提供可指示是否出現顯著的力量不平衡以及方向之進行/不進行（go/nogo)訊號。力桿112經由一鎖118滑動式附接至氣動缸體128，鎖ία包括一鎖入口 126以致動此鎖ι18，鎖118可在鎖118不受致動時讓力桿112相對於缸體128平行移動。因此，當鎖U8不受到致動時，測試頭1〇〇可沿著軸線1〇2旋轉。當鎖1 π受到致動時，力桿112可能不再對於缸體丨28滑動；並且，測試頭1〇〇相對於軸線1〇2鎖定在位置中。鎖U8為此技藝的數種熟知類型中之一者。依據所選擇的鎖U8類型，可藉由一電訊號、一氣動輸入或對於一特定應用的其他適當裝置予以控制。氣動紅體128僅為用於推向或推離測試頭1〇〇之一力量源’當力量感測器120偵測到一不平衡力時，使用氣動缸體128經由一連接桿114相對於測試頭ι〇〇施加一反向力。此不性實施例中使用一氣動缸體128而需要一空氣系統。可預期藉由譬如液壓缸體或電磁裝置等各種其他裝置產生反向力。本紙用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公嫠了 20-

裝 515893 A7 B7 五、發明説明（18 ) 氣動缸體128係經由一活塞130連接至連接桿114，連接桿 114經由一軸承116b連接至測試頭100，連接桿114與力桿112 呈平行配置狀。缸體128及連接桿114的軸線係與測試頭100 的旋轉軸線102呈正交狀。軸線的配置可使得沿著任一軸線產生作用之一力量將沿著測試頭的旋轉軸線102生成一力矩或扭矩。以足夠力量使連接桿114延伸或縮回時將會造成測試頭100沿著軸線102旋轉。氣動缸體128經由一軸承138連接至支撐結構（未圖示），在氣動缸體128内，活塞130依據活塞130兩側上的氣壓差而移動。氣動缸體128内之活塞130的一側包含一延伸入口 134，氣動缸體128内之活塞130的另一側則包含一縮回入口 132。氣動空氣缸體空氣入口 132及134分別經由電操作式控. 制閥（未圖示）連接至一較高壓空氣供應源（未圖示）。蓄壓器（未圖示）可依需要附接至各入口 132及134提供一較大空氣容積以相對於活塞130運作。當操作時，利用力量感測器120偵測來自測試頭100之一不平衡力；然後將空氣提供至縮回入口 132及延伸入口 134 以對抗力量感測器120所偵測到的力量。因此跨越活塞130 生成一壓差，此壓差目的在於具有足夠的量值與方向藉以將力桿112中的力量降低至預定的最大容許不平衡力以下。再度參照圖1 (a)，氣動缸體128亦包含兩個活塞位置感測器136a及136b，其譬如對於一控制器指示出氣動缸體128 内的活塞130位置。譬如可以已知方式使用限制開關指示 -21- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210x 297公釐)

裝 515893 五、發明説明（l9 ) 出活塞130是否處於中央位置或位於缸體128的何者端點。可依需要提供更複雜的位置感測裝置，譬如可使用具有適备弘子元件及類似物之電位計、絕對編碼器、增量編碼器提供關於活塞130及連接桿114相對於缸體128位置之精確的位置貧訊。需要可校準及可調整的位置感測機構以利系統的構造、裝設及維修。可k供一控制器（未圖示）來操作入口閥132及134及鎖ιΐ8 並接收位置感測器136&及136b及力量感測器12〇的回饋訊號。譬如，啟動時，測試頭1〇〇並未對接至處理機，氣動缸體128通常不受到加壓。在任何控制作用之前，應小心確實不讓測試頭1〇〇及裝置抵住任何會與上述平衡操作相干擾（異物或結構。測試頭100現在已經處於較平衡狀態或更可能處於一不平衡狀態，然後致動此鎖118，若尚未致動則將測試頭100鎖定在位置中。部份情形中，可能需要先將測試頭100移入某理想位置中，可能藉由人工方式達成此動作；或者，控制器可能另配備有適當的運算法’故可以使用設有位置回饋之氣動缸體丨28。請注意：由於上述的靜摩擦力，此控制運算法可能有困難，若企圖在施用鎖118之前讓測試頭100停止於所需位置，亦會有上述作用。但是，亦可使用一適當的鎖118作為煞車，並藉由在測試頭100移入所需位置中時施用鎖118來停止動作。現在因為測試頭100鎖定在位置中，控制器將回應於來自力量感測益120的訊號。力量感測器120可偵測是否具有來自測試頭100沿著樞轉軸線1〇2之顯著的不平衡力。力量 -22- 515893 A7

裝

訂

五、發明説明（2丨) 易2空氣，並依需要週期性重覆此循環一種典型的系統在需要重覆二弘已續π. 氣最長達㈣分鐘。在典型的操作^ 呆持足夠的空如5到8分鐘）即自動重覆此循環。並且母分鐘（譬不需要重覆將測試頭觸移至：土操作中’ 一 7 土/^而位置之步驟。 =0。已遭遇到一意外的硬障礙物或某些其他意外，:二在允許的動作範固内。實際上，若測試頭臟在處t進行所需要功能的一理想位置中，可測試頭100移回一預定的理想位置。匕 i守因此’如圖15(a)所示，在一项示範性實施例中具有如下述之連續的操作順序： 1·如步驟1501所示，將鎖U8鎖定。 2.如步驟及1503所示，調整缸體入口壓力直到力桿 112中的力量小於一預定值為止。 3 .如步驟1504所示’將鎖1 1 8解除鎖定。 4 ·如步驟1505所示，在從缸體128損失顯著空氣量的一段時間之後，進行步驟15〇1。此順序可瓖測試頭1〇〇具有如同軸線1〇2直接通過其重心之表現，將此稱為“正常順序”。一種不範性系統中，步驟15〇1、15〇2、15〇3、15〇4所需要的時間小於4秒，此步驟順序稱為“力量消除順序”。再度參照圖1 ( a)’兩個制動軸環122及124或“動作限制部’’附接至力桿112而使得鎖118位於其間，制動軸環122及 124的位置可使得氣動缸體128中的活塞13〇置於中心時，制 -24- 本紙張尺度it财g @家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)一 515893 A7 B7 五、發明説明（22 ) 動軸％ 122及124將與鎖118中心呈等距離。兩制動軸環122及 124之間的距離“A”將比氣動缸體128内的活塞13〇總行程更小了某合理量，因此，制動軸環122及124可防止活塞13〇移至缸體128端點並卸除力桿112及力量感測器12〇的負載而破壞此程序，其同時作為測試頭1〇〇的正向動作制動部。觀察到此系統若不平衡且鎖118脫離時，兩制動軸環122或124 中的二者將倚靠抵住鎖118，其中力桿112及力量感測器12〇係支撐並量測不平衡力。可將圖1 ( a)未顯示之額外的控制特徵添加至上述系統，譬如可提供按鈕以使操作者啟動以上述步驟或 1502開始的控制順序。可添加一指示燈以在力桿112鎖定時警告操作者；這將幫助操作者避免在進行步驟15〇2時於轴線102中試圖移動操縱器及/或嘗試對接，此嘗試將在測試頭100上產生額外的不平衡力，且此系統將錯誤地嘗試加以補償。此系統亦可與對接機構中的感測器合併，譬如令系統在對接時變成鎖定狀及/或不具作用。並且需要使感測測試頭100處於備妥對接的位置中，且需要在對接之刖片刻進行此順序。如此可確保在實際發生對接時不會進订此順序，並在對接開始之前對於不平衡作最佳的補償。在選足的應用中可能有效進行稱為“鎖定順序”之一種替代性控制循環，在鎖定順序中，當測試頭1〇〇遠離所對接的裝置（圖1 (a)未顯示）時，測試頭1〇〇保持鎖定在相對於軸線102的一大致中央位置，其為‘‘所需要的鎖定位 ^張尺度適财S @家料(C_NS) A4規格(210 X 297公釐)------ 五、發明説明（ 23 ί’力量當^頭⑽操縱進人備妥可對接的-位置中時，引直到有效、、肖；丨、序，亦即，調整氣動缸體128中的空氣壓力並可發生對的力量為止。然後釋放鎖118’ 哭人工或利用氣動缸體128及位置感測 ^ f φ W自動控制將測試頭職置在所需要的鎖定 “二開並未對接，謙首先移動至所需要的鎖定、^ΓΓ相對於受控制的轴線102 ⑽所指示的-大致如；7如位置感測器⑽及 m „ 文甲央位置。在自動控制情形中，較佳 ^ 、忒圖單獨藉由氣動作用予以停止。用正常順序進行對接時，將測試頭_縱至來平置’其中鎖118脫離連接並由氣動虹體128 達到備：；：:。°。依據此系統，操作者或-感測器將在訊"，引：置時提供一備妥可對接訊號。獲得此二:接:Γ=順序方式時，將測試頭_縱至備可:處於接合狀；並當接收到備妥。_行上述力量消除_ n 壬何^巾，當測試頭⑽備妥可對接、剛且在所有料中可自由㈣時 =接5及致動以將測試頭·引入完全對接位置中。甘此應用中’當(藉由操作者或一感測器：二接之-訊號時，則再度施_"用::::= 本紙張尺度it财S @家料_7^(21() χ 297@ 26- 515893 A7

私路時’鎖118保持施用狀態^兩間鎖1關保持施用狀態，直到操作者★對接期 :=訊號為止兩情形中，此時可執行力量消除，、疋順序情形中，最後執行將測試頭100放置在 ^要的中央位置中之程序，並接合鎖118。在正常順序 ^形中，鎖118保持脫離。如下文所描述，在部份應用中，較佳在對接時使鎖118 保持未鎖定，稍後亦提供對接的其他資訊。、圖1(b)顯示與參照圖1(a)所描述的系統相同之一種系統但差異纟於圖Μ)之料承116a及116b係聯結在-起並以單點連接至測試頭1〇〇，相反地在圖1(a)中，軸承11如及 116b分別連接至測試頭1〇〇。所描述之平衡機構係適合使用在圖6 ( a)、6 (b )、8 ( &) 中這些圖式的相關描述可提供對於控制空氣與其他議題之更多資訊及細節。圖1(c)顯示與參照圖1(a)所述的系統相同之一種系統，但差異在於圖1 ( c)中使用一個包括壓力感測器14如及 146b之液壓鎖140，而非圖1 ( a)所示之鎖118及力量感測器 120。至於圖1 ( a)所示的系統，圖1 ( c)中的系統可實施上述正常順序或是上述鎖定順序。圖4 (b)提供液壓鎖定單元140之更詳細剖視圖，其中力桿U2附接至一個雙作用液壓缸體140的活塞144。如圖1 ( c )所示，液壓缸體140剛性附接至氣動缸體128，液壓缸體140充填有適當的不可壓縮性流體（未圖示）。在 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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515893 A7 _ B7 _ 五、發明説明（25 ) 液壓缸體140内，活塞144根據活塞144兩側的壓力而移動，活塞144各側包含一流體入口 154，流體入口 154藉由管件152 經過一控制閥142互相連接。在控制閥142的各側上具有一壓力感測器146a及146b，各壓力感測器146a及146b連接至兩流體入口 154中的一者。因為液壓流體大致不可壓縮，當控制閥142關閉時，力桿112受到鎖定；當控制閥142開啟時，力桿112可自由移動。動作僅受到通過系統的流體流動所阻礙，可藉由尺寸及軟管、管件、孔口及閥操作來控制此流動，適當的流動控制可提供可能有益的系統減振。雖然活塞144兩側上具有相同的壓力，一旦控制閥142關閉時，施加在力桿 112上之測試頭1〇〇的不平衡將造成活塞144 一側的壓力增大且活塞144另一側的壓力減小，然後兩壓力感測器146a及 146b所決定的壓差將指示出施加至力桿U2之力量的量值及方向。圖1 ( C)所示系統具有如同圖1 ( a)的系統所描述之操作’但差異在於致動液壓閥142而非一機械鎖118，並由控制器來讀取及處理壓力感測器輸出以指示出力桿U2中的力量。當操作時，使用壓力感測器14如及146b偵測來自測試頭 100之一不平衡力；將空氣提供至氣動缸體128的縮回入口 132及延伸入口 134，以對抗壓力感測器146a及146b所偵測的力量。圖4 (a)提供氣動缸體Π8的更詳細剖視圖。藉由進入縮回入口 132及延伸入口 134之空氣壓力產生跨過活塞13〇 ____ -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐） 515893 A7

的壓差，此壓差目的為具有足夠的量值及方向藉以將力柃112中的力量降低至小於一預定最大容許不平衡力之量值。

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圖1 ( c )中，具有如下用於沿著樞轉軸線平衡測試頭 100之程序。控制閥142開啟時，測試頭1〇〇放置在相對於其支撐結構（未圖示）的一理想位置中，且控制閥142為關閉狀此時，因為控制閥142關閉，測試頭1〇〇相對於樞轉軸線102鎖定。壓力感測器146a及146b將偵測是否具有來自測試頭100沿著樞轉軸線1〇2之顯著的不平衡力，壓力感測器 146a及146b能夠偵測力的量值及方向。若偵測到顯著的不平衡，則在縮回入口 132及延伸入口 134内調整空氣壓力，目的在於產生跨過活塞丨3〇的一壓差。跨過活塞13〇之此壓差的目的在於具有足夠的量值以將壓力感測器14如及146b 量測的力量降低至預定最大容許不平衡力以下。此時，控制閥142開啟，且測試頭1〇〇在樞轉軸線1〇2方向中大致不具重量。測試頭100現在可在樞轉軸線1〇2方向中移動，可依需要重覆此程序以使測試頭1〇〇保持沿著樞轉軸線1〇2之平衡狀態。圖1 ( d)顯示與圖1 ( c )的系統相同之一種系統，差異在於：圖1 ( d)之軸承116a及116b聯結在一起並以單點連接至測試頭100 ;相反地，圖1 ( c )之軸承116a及1 i6b分別連接至測試頭100。圖2 ( a)辞員示本發明的另一示範性實施例，圖2 ( a)顯示平衡單元110施用至一習知的接座200中所安裝之一測試頭 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 515893 A7 B7 五、發明説明（27 ) 100的翻滾軸線（樞轉軸線）102之立體圖，測試頭100在翻滾軸線102的兩端連接至接座200。提供具有兩端之一平衡單元110，平衡單元110的第一端連接至測試頭100，平衡單元 110的第二端連接至接座200，接座200為對於測試頭沿著翻滾軸線102之支撐結構。若測試頭100的重心與翻滾軸線102不重合，則測試頭100 將沿著翻滾軸線102旋轉而遠離圖2(a)所示的位置，平衡單元110提供一反向力以對於沿著翻滾軸線102之測試頭100 的重心提供平衡而保持圖2 ( a)中的測試頭100位置。因此，已便於使測試頭100沿著軸線102以人工方式移動，測試頭100現在沿著翻滾軸線102大致不具有重量。圖2(b)顯示與圖2(a)所示系統相同之一種系統，差異在於：圖2 ( b )之軸承116a及116b聯結在一起並以單點連接至測試頭100 ;相反地，圖2 ( a)之軸承116a及116b分別連接至測試頭100。圖3(a)顯示本發明的另一項示範性實施例，圖3 (a)顯示平衡單元110施用於一測試頭100的樞轉軸線102的立體圖，藉由一支撐臂302及一固持凸緣300支撐測試頭100，一軸承305容納於測試頭100内，支撐臂302於測試頭1⑻外連接至固持凸緣300。提供具有兩端之一平衡單元110，平衡單元110的第一端連接至測試頭100，平衡單元310的第二端連接至固持凸緣300，固持凸緣300為對於樞轉軸線102的支撐結構。若測試頭100的重心與翻滾軸線102不重合，測試頭100將 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

裝訂穩 515893 A7 B7 五、發明説明（28 ) 經由軸承305沿著翻滾軸線102旋轉而遠離圖3(a)所示的位置。平衡單元110將提供一反向力以沿著翻滾軸線1〇2對於測試頭100的重心提供平衡，而保持圖3 (a)中的測試頭1〇〇位置。因此，已便於使測試頭1〇〇以人工方式移動，測試頭100現在沿著翻滾軸線102大致不具有重量。圖3(b)顯示與圖3(a)所示系統相同之一種系統，差星在於：圖3 (b )之軸承116a及116b聯結在一起並以單點連接至測試頭100;相反地，圖3(a)之軸承116a&116b分別連接至測試頭100。雖然已就聯結至單一軸線.102之單一的平衡單元11〇來描逑本發明，，可在單一軸線或多條軸線上採用兩個或更多個單元。使用超過一個單元時，則可彼此相互作用，整體控制計畫需要考慮這些潛在的相互作用，譬如，若使用兩個單元來控制兩條獨立的旋轉軸線，則一次應操作一者。已知可成功地使用三個或更多個單元來控制藉由發明背景所描述的一球型軸承所安裝之一測試頭。圖5 (a)顯示根據一項示範性實施例之一基本彈性驅動器512機構，其適合使用在一垂直軸線中，其中具有極小或不具有主要由摩擦造成的不平衡力或彈性力。圖中板及板500代表一操縱咨基底構造中所使用的板， Νϊ線，譬如描述於賀特的PCT國際申請US00/0074 其中内建有一或多個垂直動作軸線， (Holt)等人題為“測試頭操縱器，，的唬。如圖所示，兩個線性導執5〇允及5〇北彼此平行配置並均剛性附接至板504的上表面兩對球滑件附接至板500的

515893 A7 B7 五、發明説明（29 ) 底部，其中第一對包括球滑件502a及502b，第二對包括球滑件502c及502d。第一對球滑件502a及502b可與導軌503a滑動式聯結，第二對球滑件502c及502d同樣可與線性導軌503b 滑動式聯結。因此，板500在圖中平行位於板504上方，且板500可相對於板504沿著線性導軌503a及503b所界定的軸線作線性移動。此配置可在一測試頭操縱器基底中實行進出或側邊至側邊的動作。亦請注意：此配置亦適合相對於水平面沿著一垂直軸線旋轉之一水平板所提供的搖擺動作，譬如描述於賀特（Holt)等人題為“測試頭操縱器，，的 PCT國際申請US00/00704號。如圖5 (a)所示，藉由與球滑件 5〇2a、502b、502c、502d及導軌503a、503b相關的摩擦力，產生對於動作的阻力。為方便起見，將沿著線性導軌5〇3a及 503b朝向線性致動器508之板500動作視為“進（i η )，，方向，並如圖5 (a)所示，將相反方向的動作視為‘‘出（out)，，方向0 一線性致動器508的靜態元件506包括一致動器馬達510係附接至板504 ^通常，線性致動器508包含藉由一電馬達所驅動之一球螺絲機構，其中受驅動的元件514係為球螺絲’但是亦可使用可能適合已知應用之其他機構及/或螺絲類型。圖5(a)中，線性致動器508的受驅動元件為致動器軸514，當致動器馬達51〇增能時，致動器軸514從靜態元件506延伸及/或縮回；致動器軸514的動作方向取決於致動器馬達510的旋轉方向。如圖所示，線性致動器508的配置可使得致動器軸514在與線性導軌503a及503b平行之一平面 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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中移動。致動器轴514的运可使與致動器轴514轴線呈標稱直角狀之一孔通過，一 U形鉤516以及貫穿致動器軸514的孔之 U形鉤用銷518係將致動器轴514聯結至一彈性軸520。彈性軸520的軸線較佳與致動器轴514的軸線呈大致同軸狀，但熟悉此技藝者瞭解可能具有其他配置。彈性軸520通過一鎖118 ;此鎖118剛性附接至板500，鎖 118可為包括電操作型及氣動操作型等數種不同類型中的一者。當鎖118接合時，板500受到限制而不會與彈性軸520 相對移動、因此亦不會與板504相對移動。因此，由於鎖 118受到接合，可使用線性致動器508將板500相對於板504沿著線性導軌503a及503b定位。當鎖118未受接合時，板500可相對於彈性軸520及板504自由移動；並因此，板500可實行相對於板504的彈性動作。藉由克服線性導軌503a及503b及球滑件502a、502b、502c、502d的摩擦加上移動通過鎖118之彈性軸520的摩擦所需要之力量來構成此機構所造成的相關彈性力。一延伸的彈性制動部522及一縮回的彈性制動部524均剛性連接至彈性軸520且各位於鎖118的兩側。如圖5 (a)所示，延伸的彈性制動部522位於鎖118及U形鉤516之間；縮回的彈性制動部524位於彈性軸520a的遠端與鎖1185之間。這些彈性制動部522及524的作用在於限制住彈性軸520相對於板500的移行、或是相同地限制住板5〇〇相對於彈性軸520 的移行。若鎖118未受接合，板500可受外力在兩彈性制動本紙張尺度適用中國國家襟準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

裝 -33- 515893 A7 B7 五、發明説明（31 ) 部522及524之間的距離“D”減去鎖118的寬度“W”所界定之一移行範圍移動，此移行範圍亦界定動作之一彈性範圍。亦即，鎖118脫離接合（且較佳關閉線性致動器508) 時，板500可由足以克服上述彈性力之外力沿著線性導軌 503a及503b在D - W所界定的距離上移動。亦即，與球滑件502a、502b、502c、502d及線性導軌503a及 503b相關聯之摩擦係大於彈性軸520及鎖118之間的摩擦。因此，若鎖118未受接合，且線性致動器馬達520增能，則彈性軸520將相對於鎖118及板500移動。若致動器馬達510增能使得致動器軸514從靜態元件506延伸，延伸的彈性制動部522在鎖118方向中移動。若致動器馬達510並未關閉，當抵達彈性範圍終點時，延伸的彈性制動部522係支承抵住鎖118 ;且致動器軸514的進一步延伸則導致板500在相對於板504之“出”方向中移動。或者，若致動器馬達510增能使得致動器軸514縮入靜態元件506中，縮回的彈性制動部524 在鎖118方向中移動。若致動器馬達510並未關閉，當抵達彈性範圍終點時，縮回的彈性制動部524將支承抵住鎖 118 ;且致動器軸514的進一步縮回則導致板500在相對於板 504之“進’’方向中移動。操作時，需要使彈性軸520定位並鎖定於相對於板500之動作範圍内某預選點的一狹小鄰近處内之一位置。此點通常位於兩彈性制動部522及524之間的中點；然而，可能具有需使此點更靠近兩彈性制動部522或524中的一者或另一者之應用，此鄰近處稱為“彈性中立區域”。彈性中立 _^4：___ 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

裝 ir 515893

部份：譬如，40至50公厘彈區域通常為總彈性範圍的— 性範圍内之± 3或4公厘。鎖118位於彈性中立區域與延伸的彈性制動部522之間時’則稱為位於“彈性延伸區域，，中。同樣地，當鎖娜於縮回的彈性制動部524上的彈性中立區域之間時，則稱為位於“彈性縮回區域，，中。裝如圖5 (a)所示，採用一位置感測器528來感應板500相對於彈性軸520之相對位置。位置感丨則器似可為譬如下列數種已知類型中的任-者：精密編碼器、電位計等以及限制開關、鄰近感測器、範圍探尋器等之組合物。位置感測器528至少應能指示出：此機構目前處於彈性延伸、彈性中立或彈性縮回等三區域中的何者區域。現在㈣彈性機構512的操作，首先，鎖118脫開，然後連同活基感測器528使用線性致動器5〇8將彈性軸52〇定位於預定的彈性中立位置。鎖118現在受到鎖定，且使用線性致動為508將板500定位在相對於板5〇4所需要的位置。孽如，所為要的位置可能為測試頭或負載（未圖示）對接之一位置，線性致動器馬達510現在關閉且鎖118脫開。現在可由外力以彈性方式移動板500 ;譬如，當測試頭或負載驅入最後對接位置時，一對接機構將產生力量。根據特疋應用及/或使用者的喜好，一旦達成一最後對接位置時’則鎖118可能選擇是否重新鎖定。並且，根據特定應用及/或使用者的喜好，當測試頭或負載解除對接時鎖ιι8 可能選擇是否鎖定。然而，一旦解除對接，藉由線性致 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 515893 λ/ . Β7 五、發明説明（33 ) 動器508啟動板500的動作之前，彈性軸520應依上述程序放置及鎖定在彈性中立位置。圖5(b)圖顯示圖5(a)的另一實施例，圖5(b)中，一液壓機構513取代圖5 (a)之鎖118及彈性制動部522及524。特定言之，一雙作用液壓缸體140的體部係附接至板500，其孔的軸線係與線性致動器508的致動器軸514軸線處於同一平面。並且，板500沿著線性導軌503a及503b朝向線性致動器508方向中的動作係位於圖5 (b )之“進’’方向，相反方向中的動作則為“出”方向。最遠離線性致動器508之缸體140 端點為“延伸端點” 532，最接近線性致動器之缸體140端點為“縮回端點” 533。一活塞144位於液壓缸體140内；且活塞 144連接至軸520b，軸520b與液壓缸體140孔呈同軸狀並延伸通過液壓缸體140的縮回端533。軸520b作為彈性軸520的元件並如圖5(a)所描述藉由一 U形鉤516及U形鉤用銷518連接至致動軸514。圖5 ( b )中，附接至活塞144的相對側之一第二軸520c係延伸通過液壓缸體140的延伸端532。此第二軸520c作為彈性軸520的一延伸部，且圖5 ( b )中的位置感測器528感測此軸520c相對於板500的位置。然而，系統的配置亦可使得位置感測器528連同第一軸520b操作，以節省設置一第二軸520c的潛在額外成本。液壓缸體140的兩端各具有一埠154，而能夠讓一適當的液壓流動流入或流出缸體140。兩埠154在外部以管件152經由一閥142互相連接，閥142的配置方式可在開啟時讓流體自由流出一埠並進入另一埠；並在關閉時讓流體於兩埠 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 515893 A7 B7 五、發明説明（34 ) 154之間流動。整個機構充填有一種適當的大致不可壓縮流體，選擇流體時應考慮到如果系統中產生洩漏所可能發生潛在有害的效果。並且，因為常以低於水的冰點溫度的飛機貨艙運送此系統，流體應具有低的冰點。因為流體不可壓縮，顯然當閥142關閉時，活塞144無法在任一方向中移動。然而，由於閥142開啟，因為流體可經由埠 154、管件152及開啟的閥142提供的路徑從活塞144一側自由移動至另一側，所以活塞144能夠移動。當閥142關閉時，，大致鎖定了彈性軸520相對於液壓缸體140及與缸體 140附接的板500之動作。因此，由於閥142關閉，線性致動器508的操作將導致板500相對於板504沿著線性導軌503a及 503b所界定的一軸線之動作。然而，由於閥142開啟，可藉. 由外力使得板500沿著線性導軌503a及503b所界定之軸線在一移行範圍上移動，此移行範圍藉由活塞144的可用行程 (其主要為缸體140兩端壁之間的内徑減去活塞144的厚度）所界定；且此界定了動作的一彈性範圍。亦即，由於閥 142開啟（且線性致動器馬達510較佳關閉），可由外力讓板 500在活塞144的可用行程所界定之一段距離上沿著線性導軌503a及503b移動。亦即，閥1 4 2開啟時與活塞在液壓缸體140中移動144相關之摩擦及其他力量係小於與線性導軌503a及503b及球滑件502a、502b、502c及502d相關聯的摩擦力。因此，若閥142 開啟且線性致動器510增能，則彈性軸520相對於液壓缸體 140及板500移動。若致動器馬達510增能而使得致動器軸514 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 515893 A7 B7 五、發明説明（35 ) 從靜態元件506延伸，則活塞144移向缸體的延伸端532。現在，如果致動器馬達510並未關閉，當抵達彈性範圍終端時，活塞144將在缸體140的延伸端532上支承抵住端壁。致動器軸514的進一步延伸則造成板500在相對於板504的“出” 方向中移動。若致動器馬達510增能而使得致動器軸514縮入靜態元件506，活塞144將移向缸體140的縮回端533。現在，如果致動器馬達510並未關閉，當抵達彈性範圍終端時，活塞144將在缸體140的縮回端533上支承抵住端壁。致動器軸514的進一步延伸則造成板500在相對於板504的“進” 方向中移動。操作時，，需要使活塞144(及其附接的彈性軸520)定位並鎖定於相對於板500之動作範圍内某預選點的一狹小鄰近. 處内之一位置。此點通常將位於缸體140兩端之間的中點；然而，可能具有需使此點更靠近兩端中的一者或另一者之應用，亦將此鄰近處稱為“彈性中立區域”。彈性中立區域通常為總彈性範圍的一小部份：譬如，4 0至5 0公厘彈性範圍内之± 3或4公厘。當活塞144位於彈性中立區域與活塞140的延伸端532之間時，稱為位於“彈性延伸區域”中。同樣地，當活塞144位於彈性中立區域與缸體140的縮回端533之間時，稱為位於 “彈性縮回區域”中。如同圖5 ( a )，採用一位置感測器528來感應板500相對於彈性軸520之位置。位置感測器528可為譬如下列數種已知類型中的任一者：精密編碼器、電位計等以及限制開關、 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

裝訂

515893 五、發明説明（36 ) 鄰近感測器、範圍探尋器等之組合物。位置感測器^至少應能指不出：此機構目前處於彈性延伸、彈性中立或彈性縮回等三區域中之何者區域。、=在描述機構513的操作，首先，闕Η2開啟，然後連同 Τ墓感測器观用線性致動器辑活塞144定位於預定的弹性中互位置。閥142現在關閉以將活塞144及彈性轴觸: 足在彈f生中乂位置’且使用線性致動器娜將板·定位在相對於板504所需要的位置中。譬如，所需要的位置可能為測試頭或負載（未圖示）對接之一位置，線性致動器5〇8 現在關閉且閥142開啟。現在可由外力以彈性方式移動板 5〇〇;譬如·，當測試頭或負載驅入最後對接位置時，一對接機構將產生力量。根據特定應用及/或使用者的喜好，旦達成最後對接位置時，則閥142可能選擇是否再度關閉。並且，根據特定應用及/或使用者的喜好，當測試頭或負載解除對接時，閥142可能選擇是否開啟。然而，一一解除對接，藉由線性致動器5〇8啟動板5〇〇的動作之前，活赢144及彈性軸520應依上述程序放置及鎖定在彈性中立位置。圖5(c)圖顯示一水平軸線中使用之另一示範性彈性驅動機構550，其中具有極少或不具有不平衡力且主要由於摩擦造成彈性力。兩水平板500及5〇4、線性導軌5〇允及 5〇3b、球滑件502a、5〇2b、5〇2c、5〇2d及線性致動器5〇8之配置及目的與圖5 (a)所描述者大致相同。此外，一彈性軸52〇藉由一 U形鉤516及U形鉤用銷518連接至致動軸514。板5〇〇本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21GX297I爱) -39- 515893 A7 ___B7 五、發明説明（37 ) 沿著線性導軌503a及503b朝向線性致動器508方向之動作係位於圖5 ( c )中之“進’’方向，相反方向之動作則為‘‘出，，方向0 彈性軸520通過一内安裝框架554及一外安裝框架552，内安裝框架554及外安裝框架552均剛性附接至板500的底側，其中内安裝框架554比外安裝框架552更靠近線性致動器 508。彈性軸520需要可沿著一軸線在相對於安裝框架552及 554的進出方向中自由移動，並可使用球滑件502a、502b、 502c、502d達成此作用。在兩安裝框架552與554之間的一位置處將一彈性制動部556剛性附接至彈性軸520。一外定9致動器558的靜態元件係附接至外安裝框架 552，而一内定心致動器560的靜態元件係附接至内安裝框架554。這兩個定心致動器558及560中各者的受驅動元件係為一柱塞或球螺絲機構，當能量適當施加至致動器558或 560時’此受驅動元件從靜態元件往外延伸或縮入靜態元件中（為方便起見，使用“柱塞，，代表這兩型受驅動元件，其細節可由前後文決定）。兩致動器558及56〇係安裝在相反方向中，使得柱塞或球螺絲與彈性軸52〇的軸線呈大致同軸及平行狀，所以在適當增能時，柱塞或球螺絲係在朝向彈性制動部556的方向中延伸。可看出··若内致動器柱塞564及外致動器柱塞562中任一者或雨者充分縮回而在致動器柱塞562及564中任一者或兩者的遠端與彈性制動部556之間存在有空間，則提供一彈性動作範圍。若符合此條件，可藉由足以克服球滑件5〇2a、 ________-40· _ 本紙張尺度適财® ®^K(CNS) A4規格(210X297公釐) "~" 515893 A7 ' ____B7__ 五、發明説明（38 ) 502b、502c、502d及線性導軌5〇3a及503b之摩擦加上安裝框架 552及554及彈性軸520之摩擦之一外力使得板500沿著線性導軌503a及503b移動。可用的總彈性動作範圍係等於兩致動器柱塞562及564的遠端之間的距離減去彈性制動部556的厚度。因此’可依需要藉由圖5 (c)的系統中之定心致動器 558及560來控制彈性動作範圍；並將彈性區域固定於圖 5(a)及5(b)的系統中。亦可看出：若内與外致動器柱塞564及562分別延伸而使得兩者同時支承在彈性制動部556上，則板500相對於彈性軸 520固定在位置中。隨後可利用線性致動器5〇8使板5〇〇相對於板504移動及定位。亦即，與球滑件502a、50¾、502c、502d及線性導軌503a及 503b相關聯之摩檫係大於彈性軸520及内與外安裝框架554 及552之間的摩擦。因此，若定心致動器柱塞562或564中的一者或兩者充分縮回而可能產生彈性動作，且線性致動咨馬達5丨0隨後增能，彈性軸520及彈性制動部556將分別相對於内與外安裝框架554及552移動。若致動器馬達510增能而使得致動器軸514從靜態元件506延伸時，彈性制動部556 在外致動咨柱塞562的方向中移動。若致動器馬達51〇並未關閉’當抵達彈性範圍的終端時，彈性制動部556將支承抵住外致動器柱塞562。致動器軸514的進一步延伸則將使板500在相對於板5〇4的往外方向中移動。相反地，若致動器馬達510增能而使得致動器軸514縮入靜態元件506，彈性制動邵556在内致動器柱塞564方向中移動。若致動器馬達 - -41 ~ 本紙張尺度適用中國國^^(CNS) A4規格(210X297公釐） "— -- 發明説明（39 ) 510並未關閉，當抵達彈性範圍終端時，彈性制動部556將支承抵住内致動器柱塞564。致動器軸514的進一步縮回則將造成板500相對於板504移動。操作時’需要將彈性軸520定位並固持在相對於板5〇〇之動作範圍内某預選點的一狹小鄰近處内之一位置。此點通常分別位於内與外定心致動器560及558之間的中點；然而’可能具有需使此點更靠近兩定心致動器56〇及558中的一者或另一者之應用，再次將此鄰近處稱為“彈性中立區域’’。彈性中立區域通常為總彈性範圍的一小部份：譬如 4 0至5 0公厘彈性範圍内之± 3或4公厘。當彈性制動部556位於彈性中立區域與外致動器柱塞562 的遠端之間時，稱為位於“彈性外部區域，，中。同樣地，當彈性制動部556位於彈性中立區域與内致動器柱塞5私的远端之間時，稱為位於“彈性内部區域，，中。如下述，若依循適當的定心致動器及設計程序時，可實行圖5 (c)類型的一有效系統而不具有用於感應板5〇〇與板504的相對位置之感測器。但是基於此目的，可依需要知用一位置感測器528(未圖示）來實行可能更複雜的系、、先位置感測备528可為譬如下列數種已知類型中的任一者：精密編碼器、電位計等以及限制開關、鄰近感測器、範圍探等器等之組合物。位置感測器528至少應能指示出：此機構目前處於彈性内部、彈性中立或彈性外部等三區域中之何者區域。為了實行一種不具有位置感測器528之系統，需要使用 515893 A7 B7 五、發明説明（40 ) 定心致動器558及560，此等定心致動器係為可控制能夠讓柱塞562及564在一已知方向中移動到抵達全部移行範圍之類型。此致動器558及560可能為具有在施加能量時立刻全程延伸並在移除能量後受到一彈簧驅迫而全程縮回的一柱塞562及564之一種簡單的螺線管裝置。亦可用一種採用一馬達及一螺絲機構之致動器558及560，若在致動器558及 560中採用硬制動部來防止螺絲過度移行並若適當保護馬達不會在失速時受到過熱，可在一已知方向中以一段足以抵達移行極限的時間簡單地驅動螺絲。此外，一馬達驅動螺絲致動器可能採用限制開關而以訊號告知已經抵達移行位置的終點。另一替代方式可採用一步進馬達，並可能配合一或多個限制開關而藉由控制動作的步數來控制位置。第二項需求為：設計各致動器柱塞562及564或螺絲的行程長度以及内與外安裝框架552及554及定心致動器 558及560的放置以產生理想的結果。特定的判定標準係包括：當致動器558及560均位於完全延伸狀態時，彈性制動部 556穩固地固持在所需要的彈性中立位置；及當兩致動器 558及560位於完全縮回狀態時，則實行所需要的動作彈性範圍。現在描述圖5 ( c )不具有位置感測器之機構的操作，首先，兩定心致動器558及560增能的方式可使柱塞562及564或螺絲完全延伸，而將板500移至相對於彈性軸520之一彈性中立位置。請注意：在圖5 ( c)系統中達成彈性中立位於的此項步驟中，彈性軸520保持靜態時，板500將移動；但在 -43- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 515893

圖5(a)及5(b)的系、统中，#彈性軸52〇移動以達成此目標時，板500保持固定。致動器558及56〇現在處於其柱塞姬及或螺絲保持完全延伸位置而將板5〇〇保持在彈性中立位置 < 狀況。對於不可逆轉馬達驅動式致動器，簡單地關去兒力即可達成此目的。譬如螺線管致動器等其他致動器中，可能需要保持施加能量激勵。由於藉此將板5〇〇固持在彈性中JL位置，隨後使用線性致動器5〇8將板5〇〇定位在相對於板504的所需要位置。譬如，所需要的位置可為測試頭或負載（未圖示）所對接之一位置。現在關閉線性致動器馬達510，並且定心致動器558及56〇的控制方式可使其柱塞562及564或螺絲縮回以生成可供彈性動作的一區域。現在可由外力使板500呈彈性方式移動；譬如，當測試頭或負載驅入其最後對接位置時，一對接機構將產生力量。依據特定應用及/或使用者的喜好，可能選擇是否使用足心致動芬558及560，藉以在抵達最後對接位置時將板500相對於板5〇4有效地鎖定。亦依據特定應用及/或使用者的喜好，可能選擇是否在測試頭或負載解除對接時藉由定心致動器558及560將板500固持在位置中。然而，一旦解除對接時，藉由線性致動器508啟動板500的動作之前，應依據上述程序將彈性軸520放置及鎖定在彈性中立位置。現在描述根據圖5(c)之一種系統，其中採用一位置感測器528a(未圖示）來感應板500相對於彈性軸520的位置。此系統中，最實際的方式係為使用馬達操作式的定心致 -44- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） " ' —-------— 裝訂

五、發明説明（42 動务558及560藉以利用可獲得的位置回饋。致動器柱塞562 及=及螺絲之整個行程以及致動器558及560的放置並不如 ' 一有位置感測咨528a之系統中般地重要。致動器558 、置方式，、要在其柱塞562及564均完全縮回時能夠實 /亍ϋ田々動作彈性範圍；並當完全縮回時柱塞兄^及兄4至 y此夠抵達彈性中立位置即已足夠。這與不具有位置感測器528a之系統具有大致相同的操作，差異在於·使用位置感測器528a指示出彈性制動部556何時已經達成彈性中立位且。並且，若使用編碼器或電位計型位置感測器％如，在圖5(c)的系統中以及圖5(a)及5(b)的系統中可能經由適當地設孓控制系統的程式來改變彈性中立區域的位置而不改變機械結構。圖5(a)(以及圖5(b)及圖5(c))的機構亦可施用至旋轉軸線，其中的動作係為一體部或負載沿著一軸線旋轉而非沿著一軸線平移。此技術亦可施用至旋轉與平移合併的動作。圖7顯示一種施用至一體部1〇〇之彈性機構，此體部100沿著一垂直軸線102旋轉，這與一測試頭操縱器中之搖擺動作相同，圖7中的彈性機構亦顯示對於圖5 ( a)的機構之一替代性實施例。特定言之，圖5 (a)的機構具有附接土一杯（彈性軸520)之致動器軸514或螺絲以及附接至一鎖118之可移式體部（板500)，此鎖118係在桿（彈性軸52〇)上操作。圖7中’鎖118及桿（力桿112)具有顛倒的配置；亦即，致動器軸或螺絲514聯結至一鎖118，此鎖丨18在一力桿 112上操作，力桿112則聯結至可移式體部1〇〇。可看出：圖7 -45- 本紙張尺1適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) ------- 515893 A7 B7

五、發明説明（43 的操作完全類似圖5(a)，下文詳述圖7所包括的特徵。圖5(a)至5(c)的實施例已描述示範性實施例，直中^ 示水平面中之動作軸線的彈性或不具有顯著不平衡力: 其他狀況。圖6(a)及8 (a)顯示用於提供制衡力以抵銷不平衡力並在具有隨位置改變且常不可預測的顯著不平衡力之-受驅動軸線中提供彈性之機構，這些機構稱為“平衡彈性致動器總成（“ BCAA”），，。圖6(a)及8(a)中’體部刚代表可沿著一框轉轴線搬旋轉之-重負載(亦即-測試頭），樞轉軸線1〇2靠近一表面並離開該體部重心-段顯著距離。圖6(a)及8(a)的體部 600代表用於支撐住樞轉軸線搬之―部份的固持結構。兹如，體部湖可代表-測試頭，此測試頭的俯仰或翻滾轴線係靠近對接介面。而體部600可代表—部份的一測試頭固持接座，此部份的測試頭固持接座則受到連接至二測試頭操縱器（未圖示）的主臂之裝置所支撐。下文除非另外指明，均假設樞轉軸線1〇2位於一水平面中。請注音若體部1〇〇旋轉使其重心並非直接位於樞轉軸線1〇2下方，由於體部1GG重量造成的力矩將生成—不平衡，此不平衡係為體部刚位置的函數。因&，彈性力包括克服此力矩所需要的力量以及摩擦與譬如線纜力等其他可能的影響。圖6(a)及8(a)所示之機構以及有待描述的機構係包括尼（Ny)等人讓渡予本巾請人的受讓人名為“測試頭操縱器用之測試頭平衡系統，，之錢臨時專利巾請細4,598號所描述的概念。具體言之，臨時申請案6〇/234,598號說明了圖 -46- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 515893 A7 B7

1(a)、1(c)、2(a)、3(a)、4(a)及 4(b)。 | 雖然未圖示，圖6(a)及8 (a)中暗示一種系統控制器，」此系統控制器實行控制順序並如下文所描述對於致動器 1 :閥提供控制訊號。此外，亦如下文所描述，系統控： '丨器接收操作者的輸入以及來自感測器的回饋訊號。概f之，圖6(a)及8(a)均包括：一線性致動器5〇8，其沿 ·丨著樞轉轴線102驅動體部100 ; —彈性機構，其包括一鎖； 118、力桿112及兩個彈性制動部522及524,藉以讓體部刚產生彈性動作；一力量感測器12〇，藉以量測施加在力桿 |

112中之一不平衡力；及一雙作用氣動缸體128，其用於產 I 生一制衡力以抵銷不平衡力。芩圖6(a)及8(3)相當類似，其差異僅在於雙作用氣動缸 i 體128的體部之支撑方式。因此，下文—起描述這兩圖@ j 共同特徵，並適當地分別描述差異點。，在圖6(a)及8(a)中，一線性致動器5〇8包括馬達51〇的靜悲元件506係藉由一軸承620附接至體部6〇〇，線性致動器5〇8 : 的文驅動元件為一致動器螺絲514，其在馬達51〇增能時係從靜態元件506延伸或縮入靜態元件5〇6。特定言之，若馬：達510增能而在第一旋轉方向轉動，螺絲（致動器）從靜態 j 元件506延伸；並且若馬達51〇增能而在反方向中轉動，致動态d14縮入靜態元件506。致動器螺絲514通常為一球螺 ·丨絲’但亦可依需要使用其他類型的螺絲或其他致動器裝；置。；藉由一軸承116a將一力桿112附接至體部1〇〇，如圖所：丨 _____ -47- ^纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) —-----1 ·· 515893 A7

示，藉由一鎖118來接合力桿112,此鎖118係以一機具螺絲 ^其他通當裝置剛性附接至致動器螺絲514的遠端。鎖US 可為此技蟄热知的數種類型中的一者，依據所選擇的鎖類型，可藉由一電訊號、一氣動輸入或特定應用所適合的其他方式予以控制。鎖118受到啟動時係穩固地握住力才干U2，然後力桿112以剛性方式有效地附接至致動器螺絲。因此，當鎖118接合時，體部1〇〇受限制而不與致動器螺絲514相對移動。當鎖U8解除啟動時，力桿n2可在鎖118 中滑動並沿著與致動器螺絲514軸線大致平行的一條線而和動因此，暫時不管氣動缸體128及任何不平衡力，銷 118啟動時’可利用線性致動器5〇8使體部1〇〇沿著樞轉軸線 1〇2相對於體部600旋轉。此外，當鎖118並未鎖定時，體部 100可相對於致動器螺絲514及體部600與足夠外力起反應而自由私動，並因此達成體邵1⑻相對於體部6〇〇的彈性動作。亦即，由於鎖丨18解除啟動，體部100能夠回應外力而沿其樞轉軸線102及相對於體部600產生彈性動作。為了限制彈性動作量，一延伸的彈性制動部522及一縮回的彈性制動部524係剛性附接至力桿i 12，延伸的彈性制動部522位於鎖118與體部1〇〇之間，縮回的彈性制動部524位於鎖⑽的相對側上而介於鎖118與力桿U2遠端之間。以可沿著力桿112量測力量的方式將一雙向力量感測器 =〇聯結至力桿112,可利用容易取得的一雙向感測元件來貫仃力量感測器120 ’感測元件採用一應變規，此應變規可以熟知方式放在一橋電路中以提供隨著量測到的力量本紙張尺度適用巾g g家標準(CNS) Μ規格(㈣χ撕公董）

裝訂 •48- 515893 A7 B7 五、發明説明（46 ) 呈單調性變化之一電訊號輸出。利用類比至數位轉換及一處理器，可判定沿著力桿112的力量是否大於對於自由移動的一最大容忍量；並且若大於此最大容忍量，則判定力量的方向。或者，可以已知方式使用類比比較器電路來提供指示是否出現顯著的力量不平衡以及方向之進行/不進行（go/nogo)訊號。

上述彈性制動部522及524的作用在於使線性致動器508位於一固定的延伸部上而限制力桿112相對於體部600的移行。若軸鎖118並未接合，可由在兩彈性制動部522及524之間的距離“ C ”減去軸鎖118寬.度“L ’’所界定的一移行範圍作用在體部100上的外力來移動力桿112，且此界定體部100之動作的一彈性範圍。亦即，當軸鎖118脫離接合（且線性致動器馬達510較佳關閉）時，可由足以克服彈性力的外力將體部100沿著樞轉軸線102旋轉一角度，利用經由一距離C -L之力桿112的對應動作來界定此角度。在圖6(a)或8(a) 中，當鎖118相對於力桿112移動時，氣動缸體128中的活塞 130亦將移‘動。活塞130的總可用行程務必讓活塞130及氣動缸體128不與彈性制動部522及524相干擾。觀察到萬一鎖118解除鎖定且體部100旋轉至某一角度使其重心並未直接位於樞轉軸線102下方，則兩彈性制動部 522及524中的一者或另一者將支承抵住鎖118。體部100重量所造成沿著樞轉軸線102的力矩若足以克服系統中的靜摩擦、由於氣動缸體128及活塞130作用在體部100上的力量以及作用在系統上的任何其他力量，則為上述情形。此情 -49- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 515893 A7 B7 五、發明説明（47

形中，致動器馬達510的增能顯然將使體部線崎轉，這未必為一較佳操作模式；而是為明的示範性實施例之各種操作順序時所需瞭解的情況。操作時，需要使鎖118移動並鎖定於相對於力桿m之動作範圍内某預選點的一狹小鄰近處内之一位置。此點通常將位於兩彈性制動部522及524之間的中點；然而，可能具有需使此點更靠近兩彈性制動部522或524中的一者或另一者之應用，將此鄰近處稱為“彈性中立區域，，。彈性中又區域通常為總彈性範圍的一小部份：譬如4 〇至5 〇公厘彈性乾圍内之土 3或土 4公厘。並參照圖6(a)及8(a)，當鎖118位於彈性中立區域與延伸的彈性制動部522之間時，稱為位於“彈性延伸區域，，中。同樣地，當鎖118位於縮回的彈性制動部524上的彈性中1區域之間時，稱為位於“彈性縮回區域，，中。體部100可能需要處於平衡狀態以使鎖118解除鎖定然後移至彈性中立位置，可以譬如包括下列數種方式達成此平衡：使得重心位於樞轉軸線102底下及/或施加外力。但是，如下文所述，氣動缸體128及活塞130目的在於提供可制的制衡力來源。才疋供—位置感測器612來感應力桿112相對於鎖118的位置。位置感測器612可為譬如下列數種已知類型中的任一者·精始、編碼器、電位計等以及限制開關、鄰近感測器、 I已圍彳衣哥為等之組合物。位置感測器612至少應能指示出·· 此機構目前處於彈性延伸、彈性中立或彈性縮回等三區

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515893 A7 B7 五、發明説明（48 ) 域中之何者區域。 — 提供一雙作用氣動缸體128產生一力量以抵銷任何不平衡力，目的在於將作用在體部100上之淨力及/或扭矩盡量減少至可接受值以讓體部100相對於體部600產生彈性動作。達成此作用時，體部100可稱為處於“平衡狀態”。請注意：當處於平衡狀態時，可能具有一 “殘留不平衡力”，其成為縱彈性力的一分量。圖6(a)中，以適當的安裝硬體624及一軸承622將雙作用氣動缸體128附接至體部600。圖 8(a)中，雙作用氣動缸體128利用一框架附接至鎖118。在圖6 (a)及8 (a)中，氣動缸體128包含一活塞130，此活塞130 聯結至與缸體128軸線呈同軸狀之一連接桿114。連接桿114 通過氣動缸體128的端點並朝向體部100延伸，並藉由一軸. 承116b聯結至體部100。雖然圖6(a)及8(a)顯示藉由兩個分開的軸承116a及116b附接至體部100之連接桿114及力桿 112，可能具有替代性結構，包括如圖8(b)使用一框架或類似物以軸承116a及116b將桿114及112均共同聯結至體部 100，其他部份則與圖8(a)相同。圖8(b)顯示鎖118及缸體 128與一框架800聯結在一起，而將桿114及112有效地聯結。一高壓空氣供應源602提供空氣源以操作氣動缸體128。通常，在半導體測試設備中適合且可獲得8 0至100磅每平方叶的空氣壓力。氣動缸體128具有兩個空氣入口 132及 134，其各以一者位於活塞130兩側上並大致接近缸體128的各個端點。第一空氣入口 132以管件聯結至一第一蓄壓器 608a，第二空氣入口 134以管件聯結至一第二蓄壓器608b。 -51- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 515893 A7 B7 五、發明説明（49

第一及第二蓄壓器608a及608b分別以適當管件聯結至第_ 及第二閥604a及604b，第一及第二閥604a及604b均以適當管件聯結至空氣供應源602。藉由未圖示之控制器來控制第一及第二閥6〇4a及604b。此外，兩閥604a及604b各具有一通風埠以使空氣離開缸體128及蓄壓器608a及608b。各閥604a及604b可放置在下列三位置中的一者： “喷射位置”可使空氣從空氣供應源流入蓄壓器60%或 608b及紅體128。 “通風位置，，可使空氣經由通風部流出蓄壓器60如或 608b及缸體128而進入大氣。 “關閉位置”可阻擋空氣而不經由閥604a或604b流入或流出蓄壓器608a或608b及缸體128。市面上銷售具有許多種不同構造之閥（6〇4a及604b)，譬如’除了如圖所示的單一獨立閥（604a及604b)之外，具有包含兩閥之單元，其構造可使得一閥若處於噴射位置則另一閥處於通風位置，所以在相對側上噴射空氣時，空氣從活塞130的一側自動地通風。如上述，氣動缸體128目的在於產生一力量以抵銷作用在負載上的一不平衡力，此負載在此例中為體部丨〇〇。譬如，假設體部1〇〇以一角度樞轉使其重心與樞轉軸線102呈水平狀偏移。然後，體部1〇〇的重量為一不平衡力而產生沿著樞轉軸線102之一扭矩，此扭矩係作用在將重心移至直接位於樞轉軸線102下方一點之一方向中。此扭矩的量 -52- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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515893 A7 B7 五、發明説明（5〇 ) 值及方向係為重量以及樞轉角的量值與方向之一函數，其中樞轉角係為重心對於樞轉軸線102的水平位移除以重心至樞轉軸線102的最短距離之比值的反正弦。可看出此不平衡可改變且為負載位置的一函數，依據活塞130的兩側之空氣壓差，氣動缸體128在其活塞130上產生一力，此力沿著連接桿114傳遞並以一線所判定的位置及方向作用在體部100上，此線為連接桿114軸線的延伸。此裝置可在相交的樞轉角度範圍中使此力線與樞轉軸線102不相交會。因此，活塞130可沿著樞轉軸線102在體部1⑻上產生一扭矩，此扭矩係與體部100重量造成的不平衡扭矩處於反方向且一樣大，且體部100藉以達成平衡狀態。本文將氣動裝置所產生的力稱為“反向平衡力”。操作時，閥604a及604b通常處於關閉位置。為了增加活塞130—側的壓力，對應的閥（604a或604b)切換至喷射位置，所達成的壓力變化係為缸體128中所出現的壓力、空氣供應源的壓力、以及閥（604a及604b)操作的時間長度之一函數。為了減少活塞130的一已知側的壓力，對應的閥 (604a及604b)切換至通風位置。此處，所達成的壓力變化係僅為缸體128中所出現壓力以及閥（604a或604b)之操作時間長度之一函數。因此，閥（604a及604b)可操作的最小時間長度係決定了可以一已知的初始缸體在壓力缸體128中所達成的壓力最小增量。此最小時間通常為8至1 0毫秒，可在連接桿114上進行之反向平衡力的最小增量係取決於最小壓力增量及活塞130面積之乘積。可藉由適當地選擇 _-53-__ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）

裝訂 515893 A7 . B7 五、發明説明（51 ) 組件與參數，達成小於2磅的反向平衡力增量，且這將決定可消除不平衡的程度。若藉由氣動缸體128及活塞130建立反向平衡力，其中體部100位於相對於體部600之一特定位置，且若體部100現在與體部600略呈相對移動，則活塞130在缸體128内移動並且當位於活塞130兩側的空氣容積改變時，所建立的反向平衡力將改變。特定言之，壓差類似於機械彈簧隨著活塞 130位移而單調性增大。施加在活塞130的一已知側之氣動力係與容積呈反比變化。然而，對於具有較小空氣容積變化之位移，具有相等“彈簧常數”K之相等的彈簧力隨著位移呈大致線性的改變，亦即F = Kx，其中F為力量的變化，X為活塞130位移的變化。需要試著產生小的K，使得力量不會隨著動作範圍而明顯改變，K部份取決於相對於每單位活塞130位移增量之壓力變化的空氣總容積；亦即部份取決於V及dP/dx，其中V為容積而P為壓力。當活塞 130接近其行程的一端時，V變小，dP/dx呈指數性變大，因此K如F般地增大。可如上述增加蓄壓器608a及608b，蓄壓器608a及6 0 8 b的作用在於明顯增加可用的空氣容積V，並將dV/dx及dP/dx限制為可接受的數值。這將提供彈性範圍上之較低的K常數值或是顯然理想之所謂的“軟彈簧”效果。簡單描述圖6(a)及8(a)所描述之裝置的元件之後，現在描述系統之進一步細節及操作。為了達成平衡狀態，鎖118首先鎖定以防止體部100產生 _-54-_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 515893 五、發明説明（52 ) 動作。控制器則以適當方式回應來自力量感測器12〇用以操作閥604a及604b之訊號，導致一反向平衡力施加至體部 100。控制器調整反向平衡力直到具有足夠量值與方向將力杯112中的力量降低至代表最大容許不平衡力的預定臨界值以下之I值。依據情況，此臨界值通常小於5至i 〇万，並且，右小心設計此系統，可能低達1至2磅。當符合此條件時，體部100視為處於“平衡狀態”，且原始的不平衡力與活塞13 0產生的反向平衡力之間的差異係稱為“殘留的不平衡力，，。 π現在假設體部100處於此平衡狀態且鎖118鎖定並遠離兩弹性制動部522及524,若鎖118現在解除鎖定，只要任何殘留=不平衡力小於系統中的靜摩擦（包括與氣動缸體128及活基130相關聯的分離力之影響），則體部刚及鎖ιΐ8並不會移動。若抵達此條件，則體部1〇〇稱為“完全平衡，，。然而，/如果剩餘的不平衡力足以克服所有靜摩擦，則體部稱為“幾乎平衡，，。若體部綱幾乎平衡且鎖118釋放，鎖 ns將移向兩彈性制動部522或52钟的_者。鎖1服否停靠抵住彈性制動部（522或524)將取決於不平衡力及反向平衡力如何以位置^化之一函數而改變。可瞭解將需要較大的精在度來達成完全平衡狀況，因此亦需要較高的系統成本以達成幾乎平衡的狀況。現在說明“彈性備妥（c〇mpHance ready)，，，以指示出當體部 100處於平衡狀態且力桿112處於彈性中立區域之情況。平衡狀態-般較佳為完全平衡狀態，所以若鎖118解開鎖 i張尺度適財S _標準(CNS) A4規格(娜 -55- :297公釐） -56- 515893 五、發明説明（53 定’則體部100不會移動。 1 下’可假设起初體部勤並未處於平衡狀態而是處於相對於體部6_―任意位置中，亦假設需要達成彈性備t狀怨，此情況中，藉由力桿112及力量感測器 120支撐及量測不平衡力。若鎖118處於—未鎖定狀態且若 γ察覺到不平衡力，力桿112極可能位於其彈性範圍的一鲕或另知1上，且藉由鎖118支承抵住彈性制動部（122或 124)將不平衡力從力桿112帶到致動器螺絲514。然而，若鎖118位於一鎖定狀態，直接從力桿112將不平衡力帶到鎖 118並前往致動器螺絲514。具有數種可能方式來達成所需要的彈性備妥狀態，但在任何控制作用之前，應小心確保體部1〇〇及其他操縱器裝置不會停靠抵住會與即將進行的平衡及彈性範圍定位操作發生干擾之任何異物或結構。部份情況中，可能需要先將體部1〇〇移入某所需要位置中，此情形中，鎖118若尚未啟動則先予以啟動，然後利用線性致動器5〇8來產生所需要的動作。亦可能需要其他操縱器軸線（若有任何操縱器軸線的話）的動作，可能藉由人工方式達成該動作，其中可包括使用控制器的按鈕指令以操作線性致動器 508 或者’控制器可能配備有適當的演算法而得以連同一自動定位順序中的位置回饋來利用線性致動器5〇8。由於體邵100位於一所需要位置，具有數種可能方式達成一彈性備妥狀況。一特定方法的設計及選擇係取決於該應用的特定細節，下文描述兩種選定方式，其中說明各方本紙張尺度制宁國國家標準(CNS)__A4規格(21〇X297公爱) 裝訂 515893 A7 B7 五、發明説明（54 ) 式的可能應用，兩例中均假設鎖118並不處於一彈性中立位置。方式1 :此方式需將系統設計為平衡會永遠導致一完全平衡狀況，如圖15(b)的流程圖所顯示，其中包含以下的步驟順序： 1 .如步驟1510所示，若尚未鎖定鎖118則予以鎖定。 2. 如步驟1511所示，依據上述程序將體部100予以平衡。 3. 如步驟1512所示，鎖118解除鎖定。 4. 如步驟1513所示，使用線性致動器508將鎖118定位於彈性中立位置。 5. 如步驟1514所示，鎖118再度鎖定。 6 .如步驟1515所示，體部100再度平衡以容納步驟1513所造成之任何不平衡的變化。 7 .如步驟1516所示，體部100現在完全平衡並處於彈性備妥狀態且鎖118受到鎖定。觀察到步驟1513的成功係需要滿足兩項條件，首先，步驟1513中達成的平衡需要為一種完全平衡狀況，以使得鎖 118釋放時體部100保持靜態。再者，鎖118及力桿112之間的摩擦需要小於系統其餘部份之靜摩擦（包括氣動缸體128中之活塞130的分離力）。方式2 :此方式不需將系統設計為平衡會永遠導致一完全平衡狀況，如圖1 5 ( c )的流程圖所顯示，只要平衡為完全平衡或為幾乎平衡即可，此方式包含以下的步驟順序： _如步驟1520所示，鎖118解除鎖定。 -57- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） A7 B7

515893 五、發明説明（55 如步驟1521所示，依據得自位置感測器612的回饋，控制态操作閥6〇4a及604b以操縱雙作用氣動缸體128中的空氣壓力，使得活塞130在需要相對於鎖118移動力桿112的方向中產生動作，這將導致力桿112在所需要的方向中相對於鎖118產生動作。如步驟1522所示，當抵達一彈性中立位置時，停止步驟1521的動作。如步驟1523所示，將鎖118鎖定。如步驟1524所示，依據上述程序使體部1〇〇平衡。如步驟1525所示，體部100現在處於彈性備妥狀態但未必％全平卑。注意到步驟1521及1522中：活塞130為原動力。由於系統靜摩擦尤其包括活塞130的分離力，可能難以實行一種將力桿112相對於鎖ία定位之控制演算法（請注意在方式j 中，線性致動器508為受控制的原動力，其通常提供充沛力量以克服系統的靜摩擦）。若試圖在鎖118施用之前讓體部100停止於所需要的位置時尤其如此。然而，亦可使用一適當的鎖118作為煞車，並可利用作為體部ι〇〇的鎖118移入所需要的彈性中立位置以強迫停止動作。在一測試頭操縱器系統中，達成一彈性備妥位置之後可能具有兩種可能作用中的一種，第一種可能性為測試頭100已經備妥可供對接，此情形中，可略作移動讓對接致動器及對接引導機構（圖6(a)及8(a)中未顯示）變成初步接合。對接裝置的設計通常在此位置中可使得精細的 -58- 1 本紙張尺度適用中國S *標準(CNS) A4規格(210X297公爱) "" '

裝見接觸部不受到接合而無受損的危險，此小量移動通常 =足^1：早性備妥位置。若鎖118鎖t，現在則可釋 11右具有足以造成動作之輕微的殘留不平衡力，動作、"導致對接裝置之配合的引導組件之間產生㈣。ff 部100現在能夠彈性移動，且對接致動器現在可接合以將測試頭100引入一完全對接位置。罘一種可能性為測試頭1〇〇隨著操縱器裝置（圖6 (㈧及 8(a)未顯示）從目前位置移動至一新位置。此情形中，鎖 118較佳鎖^以維持彈性中立位置，且可依需要使用線性致動㈣8將體部1()()移動至所需要的第二位置。請注意：當體部100如此移動時，作用其上的不平衡力可能改變：： /此、，當體部1GG抵達該第二位置時，應再度平衡。一旦平後’因為已保持鎖定在彈性中立位置，體部100處於一彈性備妥狀態。隨後可依需要釋放鎖118，且體部卿可沿著樞轉軸線102彈性移動。理想上，達成一彈性備妥狀態的程序僅須進行一次，且在系統作出譬如包括體部100相對於體部6〇〇的位置等部份改變之前不必重覆進行此程序。然而，氣動缸體系统容易线漏空氣並對應地損失壓力，應依需要間歇性重覆達成一平衡或彈性備妥狀況所需要的程序項示範2 實施例巾、系，统w充m氣藉以在需要重覆所需巳要私序之莉提供大約長達1 〇分鐘使用。在一典型操作中，每隔幾分鐘（譬如5至8分鐘）可自動重覆此循環。對於空氣淺漏或空氣壓差損失的另一考量在於：將在測試頭長= 五 Λ發明説明（ 57

對接時損失反向平衡力，嬖 I 進广、目丨7 土 ° H在連續數分鐘或數小時進仃測試時發生此現象。在 u ^ 杜對接時’精由對接機構槔固

地固持住測試頭，且益法以卜、f、田丁接職㈣U .π •”、忐以上逑万法重新建立反向平衡因此’為了解除對接，彡、刼慰、λ 义/員先鎖疋鎖118以使體部1〇〇相對於致動器螺絲514剛性砺“、a 」性固持。然後，對接致動機構所 ^ 而要在體邵600與100之間產生相，目丨夕力。一種替代方式中，系統可配備有選擇性壓力感 =⑽a、祕），且可在開始對接之前片刻記錄缸體128 4 [力’然後☆在解除對接之前，恢復虹體⑶壓力而恢復週當的反向平衡力。這可使鎖118解除鎖定且在解除對接時讓體邵100彈性移動。此時，本文假設樞轉軸線102已位於一水平面中，這已足以頭7F本發明的原理。然而，框轉轴線⑽可能具有其足向特足相關構造係為一垂直樞轉軸線，其中體部100代表對於一操縱器柱之一支撐結構，此操縱器柱貝：支撐住測試頭。此情形中，樞轉軸線職操縱器的搖擺軸線相對應。可因為測試頭線纜彎曲所產生的力量而一讓不平衡力出現在此軸線中。相較於此時並未出現之前又描述因重力造成之不平衡力，線纜造成的不平衡將以一般不可預測的方式產生變化。然而，圖6(a)或8(a)的機構顯然可有效地提供具有彈性及線纜力反向平衡之一党驅動搖擺軸線。譬如，圖6(b)顯示施用於具有垂直的旋轉軸線（亦即搖擺軸線）之一軸線102的圖6(a)所示類型之一 BCAA。亦觀察出··若具有小而可忽略的線纜力，則可 -60- 515893 A7 B7 -61- 五、發明説明（58 有效使用不具有圖6(a)的雙作用氣動缸體128及相關裝置之機構的簡化形式。因此，圖7顯示一種不需要任何反向力之一搖擺軸線102的應用，圖7與圖6(a)的差異在於移除了力f感測态120及氣動缸體128反向力裝置，圖7類似圖 5 (a)的彈性機構，差異在於圖7中之致動器軸514係直接聯結至鎖118而非聯結至一桿（譬如桿520)。如上述，圖6(a)及8(a)具有很類似的BCAA，使用兩種構造之間的選擇通常係取決於應用的實際配置細節。孽如’當軸線102中（因此線性致動器508中）所需要的動作範圍遠大於所需要的彈性動作範圍時，適合使用圖8 ( a)，這是因為_8(a)中在缸體128内之活塞130僅需具有足以容納彈性動作的行程；但圖6 ( a)中的活塞13〇行程則必須容納軸線102的整個動作範圍。因此，圖8 ( a)中可使用較小且較便宜的氣動缸體128及活塞13〇總成。一項較佳使用圖 6 ( a)的範例係為具有不將bCAA的所有組件緊放在一起之空間限制的情況。特定言之，圖6(a)中，氣動缸體128及活塞130子總成可與包含致動器5〇8、鎖118、力桿n2及相關組件及感測器之子總成分開。圖9(a)顯示一典型操縱器系統應用中所使用之圖8(a) 的兩個平衡致動器總成（BCAA)機構的一種典型應用範例。圖9 (a)中’一機構實行一測試頭100的偏搖轴線934，第二機構實行此測試頭1〇〇的俯仰軸線936。提供一個為簡單起見而未顯示之單一控制系統，以對於兩個BCAA及整個操縱器系統貫行所需要的控制。本紙張尺歧财關家

裝五、發明説明（59 ) 圖9⑷顯示之測試頭職頂表面9〇1上具有測試介面，而τ板_提供測誠中裝置與位於測試頭ι〇〇内的測試頭端子電子裝置(未圖示)之適當介面所需要之介面電路及連接裝置。、剖視圖亦顯示-部份的對接總成916，其中包括四個對接凸輪910中的三者、四個導銷912中的三者、線㈣5、線繞驅動器9Π、及對接柄914。概言之，為了使測試頭動與一測試裝置（譬如元件處理機（未圖示）、晶圓探測機或類似物）相對接，首先操縱測試頭刚使得導銷M2部份地插入位於與測4裝置相附接之一配合的對接總成（未圖示）上之配合的導孔（未圖示）中。此日寺，對接凸輪9H)係與配合的對接總成（未圖示）上之配合的凸輪從動件（未圖示）相接合。現在可施加外力以轉動對接柄914藉以轉動線纔驅動917胃、，泉纜驅動咨917旋轉時，其動作轉移而藉由線、.覽91d同步轉動對接凸輪91〇，藉此將測試頭⑽帶入最後的對接位置中。雖然對接柄91[線纜驅動器917及對接凸輪 910將測試頭1〇〇帶入位置中，測試頭1〇〇需要能夠較佳以所有六個自由度彈性移動，此對接詳述於圖中並描述於下文。並且，此對接係擴大實施史密斯滿）的美國專利4,489,815號所描述之對接，此案以引用方式併入本文中，並使用兩個導銷912及凸輪91〇。此型的其他對接係使用三個導銷912及凸輪91G，其他資訊可見於測試手冊（TEST Handbook)中。測試頭100安裝至一測試頭操縱器（未圖示）之一典型的本纸張尺度制t S S家標準(CNS) A4規格(210X297公董) -62- 515893

線纜樞％ 924，其譬如描述於賀特（H〇k)的美國專利5,〇3〇,869 及5,450,766號及/則试手冊（test Handbook)中。圖9 ( a)顯示一個附接至線纜樞環924之測試頭座926，而一測試頭支撐樑 922之一第一端係附接至該測試頭座926。測試頭支撐樑的軸線與線纜樞環924的平面呈正交狀，且軸線的一延伸部通過線纜樞環924的中心。測試頭支撐樑922延伸通過測試頭100後方的一孔920並剛性附接至一圓形軸承總成9〇5的外環904。一内環902配置於内部且由圓形軸承總成9〇5的外 % 904所支撐。内與外環902及9〇4分別為圓形、共平面及同心狀。偏搖軸線934與兩環902及904的平面相垂直且通過其共同中心。内環902在外環904内沿著偏搖軸線934旋轉。兩附接軸906通過外環904中的槽並將内環9〇2聯結至軸承塊 908,軸承塊908固定至測試頭1〇〇的兩側，此兩側在圖中為與測試頭支撐樑922平行之垂直平面。軸承塊9〇8使得測試頭100能夠沿著附接軸906所界定之俯仰軸線936樞轉。使用六個凸輪從動件（未圖示）作為支撐裝置以將内環 902所施加的負載支承在外環904上同時能夠產生低摩擦的偏搖動作。三個凸輪從動件（未圖示）以12〇度間隔配置於外環904内圓周而在與偏搖軸線934垂直的一方向中支承住徑向負載，另三個凸輪從動件（未圖示）亦配置於外環9〇4 内邵而等距分佈於前三個凸輪從動件之間藉以支撐與偏搖軸線934平行之一軸向負載。综了之，線纜樞環924支撐住測試頭座926。測試頭座926 支每住測試頭支撐樑922，而界定了滾動軸線。測試頭支 __ -63- 本紙張尺度適用中S @家標準(CNS) A4規格(21GX 297公爱）

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515893 A7 B7 撐樑922支撐住外環904 ’外環904則支撐住一内環9〇2。内環 902提供一偏搖軸線934並支撐住附接軸9〇6 ,附接軸9〇6支撐住測試頭100並提供一俯仰軸線936，此配置可使測試頭1〇〇沿著一俯仰軸線936(圖中為水平狀）± 5度旋轉並沿著一偏搖軸線934(圖中為垂直狀）± 5度旋轉，其中偏搖及俯仰軸線彼此正交並與測試頭支撐樑922互相正交。分別藉由為了簡單起見並不在圖9 (a)中顯示之實際限制及系統内建之機械制動部將俯仰及偏搖動作的範圍限制於± 5度。此外，可以已知方式包括位置感測器（未圖示），以指示出測試頭100相對於俯仰936及偏搖934軸線之相對位置，並將此資訊提供至控制系統。線纜樞環924提供測試頭1〇〇沿著支撐樑922所界定的軸線通常位於±9 5度之滾動旋轉。圖9(a)中，測試介面表面朝上’測試頭100在圖中處於大約+ 9 0度位置。通過線纜樞環924及測試頭座926中的開口 928之測試頭線纜的元件係沿著測試頭支撐樑922配置並經由支撐軸開口 92〇進入測試頭100。一個附接至支撐樑922之腹板918係在將多種電子元件（未圖示）散佈於測試頭1〇〇内之前對於線纜元件提供支撐並減輕應變。若可提供平衡的彈性動作而不需使所有旋轉軸線通過重心將是有利的方式。圖9 (a)中使用與圖8 (a)相同類型之上述兩個平衡的彈性致動器總成93〇及932，不再需要讓俯仰936及偏搖934軸線通過重心而有平衡的彈性動作。兩個BCAA930及932的配置可使其力桿112及連接桿114與 -64- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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515893 A7 B7 五、發明説明（62 ) 測試頭支撐樑922所界定之滾動軸線大致平行，偏搖 BCAA930的定向可使得沿著力桿112或連接桿114作用之一力將沿著偏搖軸線934生成一不為零的力矩。同樣地，俯仰BCAA932的定向可使得沿著力桿112或連接桿114作用之一力將沿著俯仰轴線936生成一不為零的力矩。兩個 BCAA930及932之線性致動器508的靜態元件506係以軸承620 適當地附接至測試頭座926。務必能夠以彼此最小的相互作用來操作兩個BCAA930及 932，因此，偏搖BCAA930較佳定位為使其力桿112及連接桿114作用於與俯仰軸線936大致相交之線。同樣地，亦將俯仰BCAA932定位為較佳使其力桿112及連接桿114作用在與偏搖軸線934大致相交之線上。然而，如圖9 ( a)所示，. 兩力桿112及兩連接桿114各以一軸承116a及116b個別連接至測試頭100，因此不可能使得偏搖BCAA930之力桿112的延伸軸線以及連接桿114的延伸軸線與俯仰軸線936相交。實際上，兩桿112及114通常緊接在一起並使得與兩桿112及114 平行且位於大致中點之一線與俯仰軸線936相交會。同樣地，不可能使得俯仰BCAA932之力桿112的延伸軸線及連接桿114的延伸軸線均與偏搖軸線934相交。實際上，兩桿112 及114通常緊接在一起並使得與兩桿112及114平行且位於大致中點之一線與俯仰軸線936相交。如上文參照圖8 (a)及 8(b)所描述，BCAA的另一種結構中，力桿112的測試頭100 端以及連接桿U4可與一適當的框架800接合在一起。並且’聯結至測試頭1〇〇之框架116a及116b可如上文參照圖 ___ -65- 本紙張尺度適用中國國家襟準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐） 515893

8(b)圖所述予以接合，所以僅有軸承丨丨奶需要連接至測試頭100。此情形中，軸承116b可位於與該軸線相交並與力桿 112及連接桿114相平行之一線上。圖9(b)顯示一種具有單軸承116b構造之系統，圖9(b)其餘均與圖9(a)相同。現在可描述圖9 (a)及9 (b)所示的系統之操作，一般情況中，可假設測試頭1〇〇起初處於不平衡狀態及任意位置中，其中兩BCAA930及932的鎖118並未鎖定。在最壞情況中’測4頭100停靠抵住實際限制物及系統内建的機械制動部。易言之，具有將測試頭100維持在一位置中之一顯著的不平衡力，此位置係位於俯仰軸線936及偏搖軸線934 中的動作極限，且不平衡力並未由兩BCAA93〇& 932的任何組件予以完全支撐。第一目的係將測試頭1〇〇放置在相對於偏搖軸線934及俯仰軸線936之一彈性備妥狀態中（亦即處於一平衡狀況及彈性中立位置）。兩BCAA930及932中各者的鎖118受到鎖定，隨後使用致動器5〇8將測試頭1〇〇定位於遠離實際限制物及系統内建的機械制動部之所需要的第一位置，且其中由兩BCAA930及932中一者或兩者的鎖 118及線性致動器5〇8完全支撐住不平衡力。並且，此所需要位置應可讓測試頭1〇〇充分移動通過其彈性範圍而得以達成一彈性備妥狀態且不受任何實際限制物及系統中可月έ内建的機械制動部之干擾。了把以人工方式將測試頭1〇〇移動至一所需要的位置，可能包括對於控制器使用按鈕指令以操作線性致動器 508。或者，控制器可能配備有適當的演算法而能夠在一 L____ -66- 度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇χ 297公6 ' -— ----

裝 A7 B7 五、發明説明（64 自動足位順序中使用線性致動器5〇8及位置回饋。由於測試頭100現在位於一所需要的位置中，此時可達成一彈性備安狀況。在所需要位置中，兩個BCAA930& 932 之間共同分擔不平衡力。亦即，不平衡力分成兩個分力’其中一分力作用在偏搖BCAA力桿112且第二分力作用在俯仰BCAA力桿112。可依序操作軸線，首先為一軸線然後為另一軸線。因為一軸線呈彈性備妥狀將可能破壞先前在另一軸線中達成的狀況，各軸線可依序再次操作直到=者均同時滿意地平衡及定位為止。利用已知方法，可貫订一控制演算法以自動進行依序在各軸線上重覆操作之順序，直到達成一種整體彈性備妥狀況為止。但貫際上，每條軸線嘗試進行兩次通常即已足夠。可能依據各種判定標準來選擇首先操作何條軸線，特疋應用中，可能較佳一直先針對一特定軸線。其他應用中可此較佳隨機選擇。其他應用中，可能依據比較在各別BCAA上的作用力量而較佳選擇第一條操作軸線。譬如’可能需要先操作具有最大不平衡力分量作用之 A 口此’卩远後可比較兩個力量感測器120的輸出，並先選擇具有最大不平衡力分量之軸線。同樣地，可先選擇具有取小不平衡力分量之軸線。無論是何種情形，若不平衡力具有大致相等的兩個分量，則可隨機選擇兩軸線中的任一者。現在將首先選擇操作之軸線稱為第一軸線，另一軸線稱為第一軸線。依循譬如先前描述的方式1 (圖1 5 (b W或張尺度適用中Α4規格- 515893

方式2(®15(e))之—適當程序使得第-㈣進人-彈性備文狀況，在此期間，第二轴線之此从(㈣或呢）的鎖⑽ 保持鎖定。t帛一軸、線已達成一彈性備妥狀態，其 BCAA(930或932)的鎖118受到鎖定；且第二#線隨後亦可進入一彈性備妥狀況。在第二軸線進入一彈性備妥狀況時，可能已略為擾亂第一軸線中所建立的平衡。因此，可重覆進行使第一軸線進入彈性備妥之程序。同樣地，亦可重覆進行使第一軸線進入彈性備妥之程序。一般而吕’兩次重覆通常即足以在兩軸線中同時達成合理程度的彈性備妥。現在可考慮如圖9 ( a)所示採用兩個BCAA93〇及932之一測試頭操縱器之整體操作。首先為處於任意位置中且未與任何測試裝置相對接之測試頭1〇〇，具有叱八八934及936的軸線先進入在鎖118鎖定時呈同時備妥的狀況，隨後可依需要利用BCAA線性致動器508將測試頭1〇〇操縱至一對接備妥位置，亦即進入一緊鄰與測試頭1〇〇相對接的測試裝置之位置，並令對接裝置的配合組件靠近接合點，在圖9 ( a) 的對接機構中係為導銷912緊密相鄰但未插入配合的導孔 (未圖示）内之一點。因為假設測試頭100處於一新的定向，可進一步假設其不再平衡及呈彈性備妥狀。因此，具有BCAA ( 934及936)之軸線再度進入一同時彈性備妥的狀況。現在，BCAA鎖118解除鎖定，測試頭100敏銳移動以使對接致動機構成為接合狀。在圖9(a)的測試頭1〇〇中，當導銷912已插入導孔（未圖示）中且位於配合的對接總成 -68- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 515893 A7 B7 、發明説明（66 ^未圖示）上之凸輪從動件已充分插入對接凸輪91〇而得以操作對接柄914時，則發生此作用。現在啟動對接致動機構並使測試頭1〇〇進入完全鎖定位置。圖9 ( &)中可藉由對接柄914的旋轉來達成此作用。已知具有其他的對：致動機構，並同樣可良好地使用包括電、氣動及真空操作型。在對接時，測試頭100可依需要自由彈性移動。測試頭100可保持對接一段長時間且可能因洩漏而損失氣動缸體128中的空氣壓差。因此，為了解除對接，鎖ιΐ8保持鎖定且測試頭100沿著與測試介面表面（未圖示）相垂直之一條直線路徑抽出，所以不需要完全彈性的動作。或者，系統可配備有壓力感測器（606a、6〇6b)，故恰於對接前已達成彈性備妥狀態時，得以藉由控制器（未圖示）來記錄活塞130各側的壓力。控制器隨後可在解除對接之前使用此資訊恢復彈性備妥狀況，並可以彈性動作解除對接。一旦測试頭100已解除對接之後，BCAA控制的軸線及 936可依需要再度進入一彈性備妥狀況。圖 10a、10b、l〇c、l〇d、l〇e、10f顯示對於_ 垂直軸線之本發明的多種實施例。圖1 0 d及1 0 e相類似，兩者均具有一固定的垂直柱 1000 ,並藉由柱1000界定一條由致動器驅動的垂直軸線。圖10d中，使用圖8a所示類型之一 BCAA提供平衡及彈性；並對於圖1 0 e之此目的使用圖6 a所示類型的一 BCAA，下文概指這兩圖，並依需要指出BCAA類型的特定差異。 _________-69- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐)

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515893 A7 B7 五、發明説明（67 ) 一般參照圖1 0 d及1 0 e，利用軌1058及線性引導軸承（未圖示）或利用一圓形軸（未圖示）及軸承（未圖示）將主臂 1030以常見方式滑動式附接至柱1000。測試頭（未圖示）經由任意習知方式（未圖示）聯結至主臂1030，因此，主臂 1030支撐住負載，主臂1030的垂直動作受到上制動部1032所限制。包括致動器馬達510a之一線性致動器508a的靜態元件506a 係附接至基板1003。此致動器508a稱為主線性致動器508a。主線性致動器508a的受驅動元件514a為一螺絲，其通常為一球螺絲或具有適當螺紋節距及摩擦而不可逆向驅動之一愛克敏（.acme)螺絲。主線性致動器508a無論是否增能均必須能夠安全地支撐住整體負載，主線性致動器508a將主臂1030驅動通過其整個垂直範圍，使得主致動器508a的行程等於操縱器的垂直行程。實際上，可購得具有最高達 3 0吋行程之適當的致動器508a，可相對應地設計具有最高達3 0吋垂直行程之此型操縱器。對於更長的垂直行程，可使用圖1 0 a、1 0 b、1 0 c所示類型的一伸縮柱。一支撐框架1040附接至主致動器螺絲514a的遠端，圖 6 a (如圖1 0 e所示）或圖8 a (如圖1 0 d所示）所示類型的一 BCAA將主臂1030聯結至支撐框架1040 〇 BCAA包括一 BCAA致動器508b以將鎖118相對於力桿112精密地定位。主致動器 508a的操作將造成支撐框架1040的垂直動作，此垂直動作則造成主臂1030及其負載之對應的垂直動作。主臂1030及其負載的重量係經由BCAA機構傳遞至支撐框架1040及致 -70- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

裝 515893 A7 B7 五、發明説明（68 ) 動器螺絲514a。正常使用時，將主臂1030先放置在一彈性備妥狀況中，其中鎖118受到鎖定。亦即，鎖118相對於力桿112處在一彈性中立位置，且調整位於氣動缸體128中的空氣壓力，使得連接桿114及活塞130大致支承整個負載。此情形中，力量感測器120所量測的力量大致為零。並且，活塞130需要相對於缸體128處於一彈性中立位置，使得負載能夠移動於整體的彈性範圍而不使活塞130抵達行程終端。隨後使用主線性致動器508a將負載垂直地定位。垂直軸線的情形中，不平衡方向永遠朝下。因此不需要雙作用氣動缸體（如圖6 a及8 a的一般情形所顯示）；具有單空氣入口 132的單作用缸體128即已足夠。結果，圖中僅具有一個三位置閥604、一蓄壓器608、及一選擇性壓力感測器606且其經由撓性管件1010聯結至高壓空氣供應源 602。撓性管件1010可使氣動缸體128及相關組件相對於通常為靜態的空氣供應源602產生動作。缸體128及活塞130的直徑需要充分支撐住主臂1030及所附接的負載。譬如，若主臂1030及相附接的負載之合併重量為1000磅，而可插入缸體128之最大空氣壓力為100磅每平方吋，缸體128及活塞 130面積需至少為1 0平方吋且對應直徑至少約為3.57吋。所需要的缸體128直徑與負載的平方根成正比。因此，負載若加倍則缸體1 2 8直徑需要增大2的平分根倍，或者，空氣壓力可加倍（譬如藉由一空氣壓:力加倍器）。若一已知負載需要太大的缸體130尺寸，則可平行配置兩或更多個 -71- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 515893 A7 _ B7 _ 五、發明説明（69 ) 較小缸體128。通常需要具有大約± 1忖的垂直彈性動作，通常較佳令活塞130的行程略大於由彈性制動部522及524所決定的彈性範圍，使得活塞130不會在鎖118支承抵住一彈性制動部時造成“破底（bottom out) ”。系統設計在操作時可使得：如果鎖118位於相對於延伸522及縮回的彈性524制動部的彈性中立位置時，則活塞130處於相對於缸體128的一彈性中立位置。負載隨後可移動通過在對接期間由彈性制動部522及 524所界定之整體彈性範圍。圖1 0(d)中，缸體128及鎖118經由框架1052彼此剛性附接，可便利地配置此系統而使得每當鎖118處於一彈性中立位置時，活塞130亦處於此位置。譬如，較佳的彈性中立位置時常為一定於中心的位置；並可配置此系統而使得當鎖118定心於彈性制動部522與524之間時，活塞130處於其行程中心。圖1 0(d)所示之單位置感測器1046足以將鎖 118及活塞130定位於其各別的彈性中立位置。圖1 〇e中，鎖118並未附接至缸體128，鎖118可以並確已相對於缸體128移動。為了達成將鎖118及活塞130定位至彈性中立位置之理想目標，亦需要圖示位置感測器1〇46所提供之外的資訊，活塞130或BCAA致動器508b的相關位置資訊即已足夠。一項較佳實施例中，系統設計可使得BCAA 致動器508b完全延伸且鎖118處於其彈性中立位置，然後活塞130亦將位於一彈性中立位置。可以已知方式容易地感測BCAA致動器508b的一完全延伸狀況，此方式包括使用 -72- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 515893 A7 B7 五、發明説明（7G ) 所購得的BCAA致動器508b總成中所包含之限制開關（未圖示）、或藉由操作BCAA致動器508b使之足以抵達移行端點並停止的一段時間。在後者情形中，建議對於BCAA致動器馬達510b使用一有限電流的電壓供應源，以盡量減少過熱的機會。另一方式係感應活塞130相對於其缸體128的位置。氣動缸體-活塞總成時常配備有可進行此感應之製造廠的限制開關（未圖示）。特定應用中，當活塞130位於其移行範圍中的任何點時，可能需讓BCAA致動器508b能夠將鎖118定位於通過藉由彈性制動部522與524所界定之整體彈性範圍。此情形中，圖1 0 e中之BCAA致動器508b的範圍至少為彈性範圍加上活塞130行程的總和。並且，圖1 0 e中，需要直接感應活塞130達成彈性備妥狀況時之位置。比較言之，圖1 0 d 中之BCAA致動器508b所需要的範圍係至少為彈性範圍或活塞130行程中的較大者，且僅圖示單一位置感測器1046即已足夠。下列係為用於達成一彈性備妥狀況之操作順序：首先界定一 “平衡順序” 平衡順序（如圖1 5 ( d)所示） 1.如步驟1530所示，將鎖118鎖定。 2 .如步驟1531所示，調整缸體128中的空氣壓力直到力量感測器120指示出力桿112施加在鎖118上的力量係小於一臨界量。現在達成一彈性備妥狀態（“彈性備妥順序1”） -73- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）

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所示U谪用於圖 lOd 及10el 1·如步驟1540所示，進行平衡順序。 2 ·如步驟1541所示，鎖ι18解除鎖定。 3 .如步驟1542a所示，利用BCAA致動器5〇8b將鎖118定位至彈性中立位置。 4 ·如步.¾ 1542c中的另一實施例所示，若此系統為圖} 〇 e 所示的類型’如步驟15421)所示將鎖118鎖定，然後利用 BCAA致動器508b將活塞13〇定位至其彈性中立位置。 3 ·如步驟1543所示，若力量感測器12〇指示出已經干擾或破壞了平衡（譬如若所量測的力量大於臨界力量），則重覆平衡順序。 6 ·如步驟1544所示，若鎖us鎖定，則將鎖118解除鎖定。 ’ 凊〉王意：在彈性備妥狀態丨中，平衡的臨界力較佳必須小於合併的靜摩擦及氣動缸體的分離力。否則，當步驟 1541將鎖118解除鎖定時，鎖U8將移動而支承抵住一彈性 d動部522或524 ’且BCAA致動器508b的操作將不使鎖i 18相對於力桿112移動。然而，合併的靜摩擦及氣動缸體分離力通常為5至1 〇磅或更大範圍，可能在丨至3磅内予以平衡。基於後述理由，系統的設計較佳可符合上述判定標準。然而，若不可能達成此判定標準或不切實際時，可以其他可能替代順序達成彈性備妥狀態，現在描述其中兩種。

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515893 A7 B7 五、發明説明（72 ) 第一替代方式係使用氣動缸體128及活塞130以譬如下列 (“彈性備妥順序2 ”）一種操作順序來定位鎖118: 彈性備妥順序2 (如圖1 5 ( Π所示U適用於圖1 0 d及1 0 e ) 1. 如步驟1550所示，鎖118解除鎖定。 2. 如步驟1551所示，從缸體130將空氣進行通風，使得延伸的彈性制動部522支承抵住鎖118。 3 .如步驟1552所示，調整BCAA致動器508b，使其靠近其行程中心或靠近所需要的彈性中立位置（此步驟需要使用熟知的解決方案，包括使用位置感測器1046來感應致動器 508b的受驅動元件514b相對於其靜態元件506b之位置，某些情形中，致動器508b配備有限制開關以偵測受驅動元件 514b何時抵達移行終端；可以已知方式將這些元件與計時器一起使用，以達成所需要的結果）。 4 .如步驟1553所示，將空氣射入缸體128讓缸體空氣壓力增加至造成活塞130分離往上移動之一點。 5 .如步驟1554所示，當以圖示的位置感測器1046監測力桿112相對於鎖118之位置時，繼續調整缸體128空氣壓力， .導致活塞130因此包括連接桿114及力桿112繼續移動。 6 .如步驟1555a所示，當力桿112抵達相對於鎖118之彈性中立位置時，將鎖118鎖定並停止調整缸體128中的空氣壓力。 7 .如步驟1555b的另一實施例所示，若此系統為圖1 0 e所示的類型，利用BCAA致動器508b將活塞130定位至彈性中立位置。 -75- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 515893 A7 B7 五、發明説明（73 ) 8.如步驟1556所示，進行平衡順序。第二替代方式略微改變設計而與避免活塞130破底之上述偏好不同，此系統配置為若缸體128中無空氣壓力且鎖 118解除鎖定，則將活塞130支承抵住缸體128下端。實際上，支承抵住缸體128底端之活塞130係具有延伸的彈性制動部522的功能，並因而系統中可免除延伸的彈性制動部 522(亦請注意：若活塞130得以支承抵住可供制動用之缸體 128頂部，則可免除縮回的彈性制動部524)，則可適用下列的“彈性備妥順序3 ”。彈性備妥順序3 (如圖1 5 ( a)所示）（適用於圖1 0 d及1 0 e) 1 .如步驟1560所示，致動器508a縮回令活塞130得以在缸體128内抵達其行程底部之一位置（依設計，這可取決於致動器508a所採用的限制開關、在足以抵達一完全縮回狀況之一段充分時間内在縮回方向中驅動致動器508a、或其他已知技術）。 2.如步驟1561所示，鎖118解除鎖定。 3 .如步驟1562所示，從缸體128使空氣通風，使得活塞 130支承抵住缸體128底部。 4 .如步驟1563所示，利用BCAA致動器508b將鎖118定位至彈性中立位置。 5 .如步驟1564所示，進行平衡順序。 6 .如步驟1565所示，鎖118保持鎖定，使用BCAA致動器 508b將負載升高至可讓活塞130相對於缸體128處於一彈性中立位置（通常大約位於中心）之一位置。 _-76-__ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）

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一略微 7·如步驟1566所示，因為活塞13G動作可導致發生不平衡，再度進行平衡順序。又 ^性備*順序2及3中，預定但不保證平衡順序臨界 =曰小於合併分離力的靜摩擦。因此，鎖職保持鎖 \到達成—備妥對接位置且藉由對接裝置部份地支擇住貝載^或其他所需要的狀況）為止。但觀察出：若負載與王致動器5〇8a呈垂直定位時鎖118可保持未鎮定，則可使用位置感測器祕來偵測負載是否遭遇到任何障礙物。若遭遇到障礙物’負載上的相關力量將導致力桿ιΐ2相對於鎖 118的動作’可藉由位置感測器_貞測此動作並藉以提供一訊號採取適當行動，譬如停止主致動器她。因此，系統的設計較佳能夠可靠地使用彈性備妥順序i。 f l〇f亦適用於一固定的垂直柱1000，垂直軸線係由致動器508所驅動。圖8(a)及圖10d所示類型的一BCAA係提供垂直驅動以及平衡與彈性，圖10d及10e的大部份描述亦適用於圖l〇f，故此段主要針對新穎不同的部份。圖1 0 f的系統具有單一的線性致動器5〇8，其等於圖h 之BCAA的線性致動器5〇8 ’並具有與圖i 〇 d及1 〇 e的主線性致動态508a相等的行程及規格。致動器螺絲514的遠端附接至鎖118，支撐框架1094將鎖118附接至單作用氣動缸體 128。主臂1030依據系統的狀態而由連接桿U4及活塞丨3〇的子總成、力桿112、力量感測器12〇及鎖118的子總成、或兩者的組合予以支撐。附接至線性致動器5〇8的遠端並聯結至主臂1030之裝置等於圖1 (a)之平衡機構。 -77- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱)~ 515893 A7 ------------_ 五、發明説--— 為了如主臂1030置於一彈性備妥狀態，可使用下列順序 (“彈性備妥順序4，，）：順序4(如圖15ΠΠ所 I如步驟1570所示，鎖118解除鎖定。 2·如步驟1571所示，從缸體128使空氣通風，以延伸的彈性制動部522支承抵住鎖118。 3 ·如步驟1572所tf，將空氣射入缸體128讓缸體空氣壓力增加至造成活塞130分離往上移動之程度。 4 .如步驟1573所示，當監測位置感測器1〇46時，繼續調正缸空氣壓力其使活塞130，進而使連接桿1 14及力桿^ 繼續移動。 5 ·如步驟1574所示，當力桿112抵達相對於鎖U8之彈性中1位置時，將鎖118鎖定並停止調整缸體128中的空氣壓力。 6·如步驟1575所示，進行平衡順序。若平衡順序力量臨界值小於合併之靜摩擦及活塞13〇的分離力，由於使用致動器5〇8將主臂1〇3〇及其支撐的負載驅動土所需要的垂直位置，鎖118可解除鎖定且保持未鎖疋。如上述，此為較佳方式。否則，鎖丨18應保持鎖定直到達成其中藉由對接裝置部份地支撐住負載之一備妥對接位置（或其他適當所需要的狀況）為止。圖1 〇 a及1 〇 b均具有一個具有一伸縮柱1〇〇〇之操縱器，此伸縮柱1000類似於賀特（H〇lt)等人之PC丁申請 PCT/US01/06456號所描述的伸縮柱。圖丨〇 a中，使用圖8 a所 :1 _ -78- 本紙張尺度適财S S家標準格(21G χ 297公爱)---- 515893 A7 B7 五、發明説明（76 ) 示類型的一 BCAA來提供平衡及彈性；並對於圖1 0 b中的此目的使用圖6 a所示類型的一 BCAA。下文描述概括有關此兩圖，並依需要指出BCAA類型之特殊差異。利用一線性導軌1058及線性引導軸承（未圖示）將主臂 1030滑動式附接至伸縮柱1000的上段1001，這可提供主臂 1030相對於上段1000大約± 1吋的垂直微調動作。上及下主臂制動部1032及1054分別提供主臂1030相對於上段1000的移行限制，經由任何數量的已知裝置（亦未圖示）將測試頭 (未圖示）聯結至主臂1030，藉此以主臂1030支撐住負載。一第一線性致動器508a將柱1002的中段相對於固定的下段1004及基底1003垂直移動。一第二線性致動器508b安裝至與中段1002相附接之一第一支撐框架1034，並將上段1001相對於中段1002垂直移動。以伸縮柱1000的延伸及縮回提供負載的第一垂直定位，利用主臂1030在上制動部1032與下制動部1054之間的微調動作進行對接時的彈性垂直動作。一 BCAA 508c係聯結於與上段1001附接的一第二支撐框架 1040與主臂1030之間。圖1 0 a中使用圖8 a所用類型之一 BCAA 508c，且在圖10b中使用圖6a所用類型之一 BCAA 508c。任一情形中，均使用BCAA 508c來控制垂直微調動作並在完整的垂直微調動作範圍提供彈性。此系統中之一彈性備妥狀況係與如圖1 0 d及1 0 e所示之一種具有一固定柱1000的系統相類似。然而，此外，需要將主臂1030定位至位於上主臂制動部1032與下主臂制動部 1054之間之一指定的概括中央位置（或者，若不具有下制 -79- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 515893 A7 B7 五、發明説明（77 ) 動部1054，則定位至從上制動部1032移除一指定距離之一位置），主臂1030的此位置稱為彈性中立位置。對於一彈性備妥狀況可具有如下述的條件： 1.氣動缸體128中的空氣壓力必須使得連接桿114及活塞 130大致支承主臂1030的整個負載及其負載 2 .鎖118必須相對於延伸的彈性制動部522及縮回的彈性制動部524處於一彈性中立位置（通常位於兩者中間） 3 .活塞130相對於其缸體1 2 8係處於彈性中立位置，及 4 .主臂1030必須處於相對於上主臂制動部1032及下主臂制動部1054之彈性中立位置（通常位於兩者中間）。圖10a及10b上述第2及3項中達成鎖118及活塞130的接合定位需求係與前述的圖1 0 d及1 0 e相同。特定言之，可藉由圖1 0 a的設計來達成，其中鎖118經由框架1052附接至缸體128，並在圖1 0 b中需要知道BCAA致動器508c的位置或知道活塞130的位置。為了對於需要共同定位主臂1030與鎖118及活塞130之組合提供一般的解決方式，利用圖1 0 a及1 0 b所示之一位置感測器1056感應主臂1030相對於上段1001之位置。請注意：此感測器1056亦有效地指示出圖1 0b(但非圖1 0a)中活塞 130相對於缸體128之位置。因此，感測器1056連同圖示的位置感測器1046係足以提供圖1 0 a及1 0 b中的一般解決方式所有需要的位置感應。或者，基於整體成本的因素，較佳可將系統設計為：當 BCAA致動器508c完全延伸時，讓主臂1030位於其彈性中立 -80- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 515893 A7 ____ B7 五、發明説明（78 ) 位置，且鎖118亦處於彈性中立位置。藉由此限制，可從圖1 0 a及1 0 b刪除主臂位置感測器1056。然而，需要包括一種用於偵測BCAA致動器508c何時完全延伸之構件，參照圖1 0及1 0 e討論其一般的解決方式。可使用下列的操作順序將裝置放置在彈性備妥狀態 (“彈性備妥順序5 ”）：彈性備妥順序5 (如圖1 5 Π )所示、 1.如步驟1580所示，進行平衡順序。 2 ·如步驟1581a所示，鎖118解除鎖定，並利用BCAA致動器508c將鎖118定位至彈性中立位置。 3 ·如步驟1581b的另一實施例所示，若此系統為圖1 〇 b所示的類型，則鎖定鎖118並利用BCAA致動器508c將活塞130 定位至彈性中立位置。 4 ·如步驟1582所示’若主臂1030尚未處於彈性中立位置 (譬如如此設計），則鎖118鎖定並利用BCAA致動器508c將主臂1030移至彈性中立位置。 5 .如步驟1583所示，若力量感測器120指示出力桿112中的力量大於臨界力，則進行一平衡順序。 6 ·如步驟1584所示，若鎖118受到鎖定則可解除鎖定。注意到步驟1581及1584需使得力臨界值小於合併之靜摩擦及活塞130的分離力。如同圖1 〇 d及1 0 e的情形，此為系統的較佳判定標準。若為此情形，當主臂1〇3〇及其支撐的負載驅至所需要的垂直位置時，鎖1丨8可解除鎖定並保持未鎖定。並且，如賀特（Holt)等人的PCT申請PCT/US01/06456 _ -81 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）五、發明説明（79 ) 號所描述’可使用兩個位晉咸、、彳 J丨口 u I慼/則态1〇46及1〇56中的任一者來偵測主臂1030相對於可指+决、思 τ力、』知不遭遇到障礙物的上段1〇〇1之將系4< #為·力界值不需小於合併的靜摩擦及活塞 130的分離力之情形中，可利用彈性備妥順序2或彈性備妥順序3來取代彈性備妥順序5的前三項步驟，下文提供所生成的順序。可注意到此情形中，―般需要在定位此自載時將鎖聰持鎖定，並且無法使用位置感測器祕及 10)6來偵測動作的障礙物’但任何情形中均可使用力量感 ’則斋120來偵測動作的障礙物。 (如圖15⑴所示）（適用於圖⑽及⑽，其中使用氣動紅體128來定位鎖118，且平衡臨界值大於靜摩擦及分離力） 1·如步驟1590所示，鎖U8解除鎖定。 2.如步驟1591所#，從缸體128將空氣通⑯，使得延伸的彈性制動部522支承抵住鎖118。乂如步驟1592所#，調整BCAA致動器5斷使其接近行程中心或接近其所需要的彈性中立位置（此步驟需使用已知的解決方式，其中包括使用位置感測器來感應致動器的受驅動元件⑽相對於其靜態元件.的位置，部份情形中’致動器508c配備；T限制㈣以偵測受驅動元件514c何時抵達移行端點；可以已知方式連同計時器使料些元件以達成所需要的結果）。 4 .如步驟1593所示，將空氣射入缸體128讓缸體空氣壓力

本紙張尺度朗中國國家標準(CNS) ^規格(2]Ό χ 297公爱) 515893 A7 B7 五、發明説明（8Q ) 增加至造成活塞130分離往上移動之程度。 5 ·如步驟1594所示，當利用位置感測器1046監測力桿112 相對於鎖118的位置時，繼續調整缸體空氣壓力，導致活塞130因此包括連接桿114及力桿112繼續移動。 6 .如步驟1595a所示，當力桿112抵達相對於鎖118之彈性中立位置時，將鎖118鎖定並停止調整缸體128中的空氣壓力。 7 .如步驟1595b中的另一實施例所示，若此系統為圖1 0 b 所示類型，使用BCAA致動器508c將活塞130定位至其彈性中立位置。 8 .如步驟1596所示，若主臂1030尚未處於其彈性中立位置（譬如如此設計），則鎖118鎖定並利用BCAA致動器508c 將主臂1030移至彈性中立位置。 9.如步驟1597所示，進行平衡順序。彈性備妥順序7 (如圖1 5 (k)所示U適用於圖10a及10b，其中活塞130可支承於缸體128底部，且平衡臨界值大於靜摩擦及分離力） 1 .如步驟1600所示，BCAA致動器508c縮回至使得活塞130 抵達缸體128内的行程底部之一位置（依設計，這可取決於致動器508c内所採用的限制開關、在足以抵達一完全縮回狀況之一段充分時間内在縮回方向中驅動致動器508c、或其他已知技術）。 2.如步驟1601所示，鎖118解除鎖定。 3 .如步驟1602所示，從缸體128將空氣通風，使得活塞 _-83-_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

裝訂齡 515893 AV _ B7 五、發明説明（81 ) 130支承抵住缸體128底部。 4 .如步驟1603所示，利用BCAA致動器508c將鎖118定位至彈性中立位置。 5 .如步驟1604所示，將鎖118鎖定，並使用BCAA致動器 508c將負載升高至可讓活塞130相對於缸體128處於彈性中立位置（通常大約位於中心）之一位置'。 6 .如步驟1605所示，若主臂1030尚未處於彈性中立位置 (譬如如此設計），然後將鎖118鎖定並利用BCAA致動器 508c將主臂1030移動至彈性中立位置。 7.如步驟1606所示，進行平衡順序。圖1 0 c亦為具有一個類似賀特（Holt)等人的PCT申請 PCT/US01/06456號所描述的伸縮柱1000之一操縱器，如同前文，利用一線性導軌1058及一線性引導軸承（未圖示）將主臂1030滑動式附接至上段1001，這提供主臂相對於上段1001 大約± 1忖的一垂直微調動作。一第一線性致動器508a將柱1000的中段1002相對於固定下段1004及基底1003垂直移動，圖8 a所示類型之一 BCAA適於將上段1001相對於中段1002移動並在垂直微調軸線中提供平衡及彈性。第二線性致動器1042的靜態元件506b係附接至一第一支撐框架1040，支撐框架1040則附接至中段1002。致動器螺絲 514b的遠端附接至BCAA鎖118，鎖118附接至一第二支撐框架1076，第二支撐框架1076亦附接至上段1001。因此，線性致動器508b驅動上段1001相對於中段1002的垂直動作， -84- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 515893 A7 B7 五、發明説明（82 ) BCAA的氣動缸體128亦附接至第二支撐框架1076。使用力桿112及連接桿114來支撐主臂1030。可看出包括第二線性致動器508b、氣動缸體128、活塞130、連接桿114、力桿 112、力量感測器120、位置感測器1056、彈性制動部522及 524等之裝置係構成圖8 a所示類型之一 BCAA，具有支撐框架1076的額外特徵亦附接至可移式上段1001。處於彈性備妥狀況之主臂1030的條件係與圖1 0 a及1 0 b 相同，但因為鎖118無法如同圖1 0 a及1 0 b般地與上段1001 呈獨立定位，所以此情況較為簡單，淨結果為：若主臂 1030處於彈性中立位置，鎖118亦必須處於彈性中立位置，且反之亦然。亦可使用下列[順序達成彈性中立狀態（“彈性備妥順序8 ”）。彈性備妥順序8 (如圖1 5 Π )所示） 1 .如步驟1610所示，鎖118解除鎖定。 2 .如步驟1611所示，從缸體128將空氣通風，使得主臂 1030支承在下主臂制動部1054上及/或延伸的彈性制動部 522支承在第二支撐框架1076上（請注意在此情形中，第二支撐框架1076及下主臂制動部1054均固定至上段1001)。 3 .如步驟1612所示，將空氣射入缸體128讓缸體空氣壓力增加至造成活塞130分離往上移動之程度。 4 .如步驟1613所示，當監測主臂位置感測器1056時，繼續調整缸體空氣壓力，導致活塞130及因此連接桿114及力桿112、以及主臂1030繼續往上移動。 5 .如步驟1614所示，當力桿112及主臂1030抵達彈性中立 -85- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 五、發明説明（83 ) 位置時，將細鎖定並停止調整缸體128中的空氣壓力。 6.如步驟1615所示，進行平衡順序。若平衡順序力量臨界值小於合併之靜摩擦及活塞刪分離力，由於使用致重力器508a將主臂1〇3〇及其支撐的負載驅動至所需要的垂直位置，鎖118可解除鎖定且保持未鎖疋。否則，鎖118應保持鎖定直到達成可藉由對接裝置部伤地支&住負載I -備妥對接位置（或其他所需要的狀況）為止。由上又可知，此例中一個位置感測器1〇56即已足夠。圖11顯示單一測試頭操縱器1101所使用之本發明的多種示範性實施例中的數項。圖丨i的操縱器1101具有如賀特 (Holt)等人的美國專利申請〇9/646,〇72號所描述之一基底 1103、一固定柱1000、以及用於支撐如前面之圖9(b)所示類型的一測試頭1〇〇之一主臂1〇3〇(請注意：已剖視顯示圖 1 1的測試，並且為簡單起見圖丨丨中並未重覆所示的對接硬ta及内俯仰及偏搖機構）。操縱器丨1〇1具有七條動作軸線：包括三條平移軸線及四條旋轉軸線。平移軸線為進出 1128、側邊至側邊1126、及上下（或垂直）113〇。旋轉軸線為基底的搖擺1115旋轉、以及測試頭ι〇〇的俯仰1113、偏搖 1117及滾動1111旋轉。常見的動作需求為土丨〇吋的進出、 ± )忖的側邊至側邊' 3 〇吋的垂直、3 〇或更多度的搖擺、工9 5度的滾動、± 5度的俯仰、及士 5度的偏搖。此貫施例中，藉由馬達驅動的致動器對於所有操縱器軸線的動作供應動力，藉由一中央控制器（未圖示）以控制致本紙張尺t @ s家標準(_鐵備QX297公& B7 五發明説明（84 ) ' " 動器使得測試頭100從操縱器1101的動作包絡内之一位置及足向移動至另一位置及定向。可採用控制複數條軸線以控制移動之數種技術中的任一者，在所有軸線上使用適當的位置感測器以對於控制器提供回饋。此操縱器1101中，一線纜樞環總成924安裝在與主臂1〇3〇相附接之一支撐框架1114端點上。測試頭1〇〇受到一測試頭支撐樑922所支撐，測試頭支撐樑922固定至一測試頭座 926。測試頭座926聯結至線纜樞環924的可旋轉環1102，使得支撐樑922的中線通過可旋轉環1102的旋轉中心並與可旋轉環1102的平面相垂直。此裝置的構造可使測試頭iQ〇能夠沿著支撐榉922中心所界定之軸線旋轉± 9 5度；此軸線為動作的滚動軸線1111。圖1 1中，滾動軸線1111通過測試頭100的重心，使得滾動軸線大致平衡並實際不具有重量。因此，可由賀特 (Holt)等人的美國專利申請09/646,072號所描述之一馬達齒輪箱-離合器配置對於測試頭100沿著滾動軸線之動作供應動力。當馬達（未圖示）不受驅動時，離合器脫離而可產生沿著滾動軸線1111之平衡的彈性動作。測試頭100的俯仰軸線m3及偏搖軸線1117並未通過測試頭100的重心，上文圖9 ( a)所示之一俯仰BCAA 932及一偏搖BCAA 930係聯結於測試頭1〇〇及測試頭座926之間，其分別示意顯示於圖1 1的機構1106及機構1112並具有與圖9(a) 相同的細節，使用這兩個BCAA 1106及1112將測試頭1〇〇相對於其俯仰軸線1113及偏搖軸線1117予以定位並對於對接 -87- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 515893 A7 ________B7 五、發明説明（85 ) 及/或人工機動移動提供平衡的彈性動作。分別在俯仰軸線1113及偏搖軸線1117中均提供±5度動作範圍。可藉由一種如同上文圖1 〇 (d)、1 〇 (e)、i 〇 (f)替代性實施方式所描述包括一 BCAA之配置來提供測試頭1〇〇的垂直動作。圖1 1中，圖1 〇 (e)的配置明確顯示為機構 1118( u目'/主思圖1 1未纟頃示挽性空氣管件及高壓空氣供應源）。觀察到若使用一伸縮柱取代一固定的柱1〇〇〇，可使用圖10(a)、10(b)或10(c)所示類型之一配置。將圖η 的系統设計為讓靜摩擦加上氣動紅體128分離力大於平衡力臨界值，所以可在鎖118未鎖定時讓測試頭1〇〇垂直定位〇基底1103中的搖擺動作位於水平面中並由圖1 1以機構 1120示意顯示之一彈性驅動機構所實行。通常，此軸線的動作大致平衡並不受外力，此情形中，原則上可採用圖 5(a) ' 5(b)、5(c)或7中任一者類型之一彈性驅動機構。因為大約3 0度或更大的搖擺動作需使得致動器具有實質較長的行程，較佳採用圖5(&)或7。然而，特定應用中，個將測試頭100連接至一測試櫃（未圖示）之厚且略具彈性的測試頭線纜（未圖示）可在此軸線中施加一可依位置改k的力量實行動作。此情形中，可使用一 BCAA作為機構1120以提供驅動及平衡的彈性。適可採用譬如圖6 (b)所不< 一 BCAA構造。並且，此應用同樣適可採用圖8 ( a)或圖8(b)所示類型之一 BCAA。同樣地’基底11〇3的進出及側邊至側邊的動作亦位於水 (CNS) A4規格(210X297公釐) 515893 A7

平面中，圖u中亦分別將這些軸線的彈性驅動機構示意顯示為機構1122及機構1124。如同搖擺動作，這也轴線中的動作大致平衡且μ外力。這些㈣中所需要的動作範圍通常為土5忖至土 10忖。圖5⑷或7的機構因此較佳可提供所需要的行程。若此系統中出現可顯著改變的線纜力量，則適可採用圖6⑷、6(b)、8(a)或8(b)所示類型的BCAA機構並在水平軸線中予以利用。請注意：在可見位置中顯示圖U_CAA及彈性驅動機構’以利清楚描述及討論。實際實行中，可能無法從已知觀察點看見特定的機構或其部份。譬如，機構112〇、 1122及1124的組件通常連同其他機構位於包含操縱器基底 1103的各板之間。並jl，另_範例中，機構⑽可位於操縱器1105的後方或一側或另一側上。有關對接的資訊參知、圖1 1忒明致動态驅動式對接之一項示範性實施例，圖11中，使用操縱器1101讓測試頭1〇〇進入備妥對接位置，然後一分開且獨立的對接致動器（未圖示）將測試頭100引人-最終或完全對接位置。已知利用譬如導銷及導孔、運動性機構等各種類型的引導機構確保測試頭100 與元件處理機/探測機（未圖示）適當且正確地對準。當致動為操作時，測試頭100必須相對於操縱器n〇1彈性移動。元王鎖足時，可此身為致動咨機構之一機構係將測試頭穩固地閂鎖在位置中。當測試頭100已經變大時，‘815號專利之基本對接概念 -89- 本纸張尺度適财S S家標準(CNS) A视格(210 X 297公爱)~ 515893 A7 B7 五、發明説明（87 ) 已演變為提供具有由線纜915互相連接之三或四組導銷 912、導銷容槽912a及圓形凸輪91〇之對接件。本申請案的圖 12(a)、12(b)、12(c)、12(d)顯示具有四個導銷912及孔（答槽）912a組合物以及四個圓形凸輪91〇之一個對接件。此四點對接雖然已經具有附接至四凸輪91〇中各者之一致動器柄，圖中的對接採用附接至線纜驅動器917之單一的致動器柄914。當線纜驅動器917受到對接柄914予以旋轉時，線纜915移動而使得四個凸輪91〇同步旋轉。此配置將單一的致動咨柄放置於操作者便利的一位置。並且，可藉由調整凸輪910直徑對於線纜驅動器直徑之直徑比值來達成較大的機械利益。現在詳細描述圖12(昀至12((1)，圖12(昀為容納於一接座200中之一個測試頭1〇〇的立體圖，接座2〇〇則受到一操縱态（未圖不）所支撐。亦顯示可與測試頭1〇〇對接之一元件處理機1208的一切段。圖12(1))略為放大並較詳細地顯示元件處理機1208(再次提醒讀者，使用“處理機，，時並未損及包括封裝元件處理機、晶圓探測機及類似機具等任意多種測試裝置的普遍性）。先簡單地參照圖12(〇的剖視圖，可看出測試頭100具有電介面1226 ,且元件處理機 1208具有一對應的電介面1228。電介面挪及1228通常具有必、須精密接合之數百或數千個微小脆弱的電接觸部以在測試頭最後對接時提供可靠的對應個別電性連接。如此示範性情形所顯示，元件處理機1208的下表面包含處理機 I 電介面1228，測試頭100以一大致往上動作從下方對接。可 I____^_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) a4^(210 x 297公爱) ------ 裝· •訂…： 515893 Λ7 B7 五、發明説明（88 ) 能且已知具有包括以下的其他定向：以一往下動作對接至一頂表面；以水平動作對接至一垂直平面表面；及對於水平及垂直呈一角度狀對接至一平面。再參照圖12(a)及1 2(b)，顯示完整的四點對接裝置；其部份附接至元件處理機1208或測試頭100。面板1206附接至測試頭100，四個導銷912附接至面板1206四角及位於其附近，面板1206具有一中央孔並附接至測試頭100，使得測試頭電介面1226突出通過中央孔，且導銷912界定具有與電介面1226大致共用的一中心之一約略的長方形。角牽板片1214附接至元件處理機1208的下表面，角牽板片1214具有一中央孔並附接至元件處理機1208，使得處理機電介面1228突出通過中央孔。四個角牽板1216附接至角牽板片1214，其各以一者位於各四角附近。各角牽板1216 鑽設有一導銷孔或容槽912a，各導銷孔912a與一各別的導銷912相對應，其配置方式可在對接時讓各導銷912完全插入其各別的導銷孔912a内。因此，導銷912及導銷孔912a在測試頭與元件處理機之間提供對準。四個對接凸輪910可旋轉式附接至面板1206，凸輪910為圓形並類似於‘ 815號專利所描述者。特定言之，其各沿著圓周具有一側螺絲槽並在上面具有一上切口。各對接凸輪910緊鄰一各別的導銷912使其大致將中心定在大約從測試頭電介面1226的中心延伸通過各別導銷912之一條線上，使得導銷912位於凸輪910與測試頭電介面1226之間。角牽板1216及角牽板片1214的角具有圓形切口，所以在導 -91- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 515893 A7 B7 五、發明説明（89 ) 銷912完全插入角牽板中的導銷孔912a時，各凸輪910的圓周係與各別角牽板1216中之圓形切口相鄰並同心。此配置可在測試頭100首先機動移入與元件處理機1208相對接的位置時於對接組件之間提供初步過程的對準。一個具有一附接的對接柄914之圓形線纜驅動器917亦可旋轉式附接至面板1206，對接線纜915附接至各凸輪910及線纜驅動器917。滑輪1224將線纜路徑適當地引導前往與遠離線纜驅動器914。可藉由施力至柄914以轉動線纜驅動器 917。當線纜驅動器917旋轉時會將力量傳遞至線纜915，造成凸輪910同步旋轉。一個凸輪從動件1210從各角牽板1216的圓形切口延伸，凸輪從動件1210配合於各別凸輪910的上面的上切口内，圖 1 2 ( c )以剖面顯示測試頭100與處理機1208相對接程序的一階段，此處導銷912部份地插入角牽板1216中的導銷孔912a 内，請注意此示範性情形中，導銷912在遠端附近呈推拔狀且在較靠近其與面板1206的附接點具有固定直徑。圖 1 2 ( c )中，導銷912已插入導孔912a内使得固定直徑區恰進入導銷孔912a之一點處。並且，圖1 2 ( c)中，各凸輪從動件1210已經插入各別凸輪910的上面之上切口内螺旋凸輪槽最上端之深度，此構造中，已經備妥可致動對接而施力至柄並轉動凸輪。因此，此構件可稱為“備妥致動（ready to actuate) ’’ 位置 ° 圖1 2 ( d )以剖面顯示完全旋轉凸輪910的結果，測試頭 1⑻現在與處理機1208完全對接，可看出凸輪910已經旋轉 -92- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

裝訂 515893 A7 B7 五、發明説明（9〇 ) 並已經使得凸輪從動件1210依循螺旋槽前往更緊鄰面板 1206之一點，此外，導銷912完全插入其各別的導銷孔912a 内。可觀祭到導銷912的固定直徑區域以及各別的導銷孔 912a的側邊之間的緊密性將決定處理機電介面1228與測試頭電介面1226之間的最後對準。，、丁两。一旦在Χ、γ、及0Z 在與處理機電介面1228的平面垂藉由上述討論，現在適合更詳細討論對接程序及界定特足名词。對接之目的在於將測試頭電介面1226與處理機的包介面1228精岔地配合，各電介面1226及1228界定一個通常但未必與電接觸部的遠端呈近似平行之平面。這兩平面在對接時必須彼此平行，為了防止損壞電接觸部，較佳在電接觸部互相作機械性接觸之前先以五個自由度將兩介面1226及1228對準。若在對接位置中，介面的所界定平面與圖1 4的X - Y平面相平行，則必須在χ、γ、及0 z 中發生對準以使各別接觸部互相排成直線。此外，藉由 ΘΧ及ΘΥ的旋轉動作讓兩平面平行。使兩電介面平面彼此平行之程序稱為介面的“平面化”；介面已達成平面化時則稱為“已平面化，，或“共平面，，。一旦在χ、γ、及㊀。在對接程序中，測試頭 •’進一步的機動移動將使中已平面化及對準之後，在與扇直的Z向產生動作以進行對接< 100首先機動移至處理機12〇8附近角牽板1216的圓形切口進入與凸輪91〇的第一對準，可將此位置或恰在此位f夕箭；^目▲ “供、$ u u

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發明説明（91 印’導銷的遠端已備妥可進入其各別導孔内。進一步的機動移動將使測試頭進入上文圖1 2 ( a)至（d )所描述之“備女致動位置（ready t〇沉加咖ρ〇3^〇η)，，。更一般言之，“備妥致動係指測試頭已達成可致動對接裝置的位置之一種位置在備妥對接位置中，已經達成X、γ、0 Z的大致平面化及對準。當致動對接且導銷912變得更完全地插入其各别的導銷孔912a内時，對準及平面化將變得更加精確。一般了之，備妥致動位置係為兩半部中的對準機構已成為土 ^邯份接合狀並已經在部份軸線且未必所有軸線中達成對準之一種位置。譬如在‘ 815號專利所描述類型以及圖9(a)及（1〇及12(昀至（(1)所示類型之對接件中，此 L置係為推拔狀導銷912已經進一步插入導銷孔9i2a内使得處理機1208上的凸輪從動件121〇已插入對接凸輪91〇中之上述位置，如此一來，測試頭1〇〇通常與目標裝置呈現千分之幾吋内之對準並具有大約一度内之共面性。另一範例中，在身為本又參考文件之美國專利5,982，182號所描述的對接件中，此位置係為已經接合運動性接觸部且系統已備妥了產生與目；^垂直的取後線性動作之一種位置。對於上述問題的解決方式請見圖1(a)至4(b)(尼（Ny) 等人的美國臨時申請60/234,598號）所描述之平衡系統以及亦描述於圖6(a)至9(b)的BCAA。其係為數種常見的態樣；可看出平衡系統係為一BCAA的一組件。因此，可將 BCAA及/或平衡系統依需要添加至操縱器及測試頭1⑻，以依需要或選擇性提供平衡及彈性。

515893 五、發明説明（92 ) 如上文在此申請案中描述，測試頭1〇〇在對接之前可進入並鎖定在一彈性中立位置，可在緊鄰對接系統之最後對接前的片刻使得軸線平衡或彈性備妥。因為在鎖ιι8鎖定時達成此作用，所以測試頭100不會具有突然無預期可能危險的動作，然後對於彈性備妥狀態的系統，鎖ιΐ8解除鎖定以進行彈性動作及對接。如上又較早所描述，可包括壓力感測器（6〇如、並配置為1測氣動缸體1.28各入口的空氣壓力，控制器（未圖示）從壓力感測备接收用於指示所量測的壓力之訊號，，本文先前已描述在解除對接之前使用壓力感測器來恢復一平何狀浞，若不具有此方式，正常操作係在平衡系統鎖已鎖定時將測試頭100解除對接，而失去了在解除對接時產生彈性動作的機會。一系統中亦可使用壓力感測器（606a、606b)在測試頭100 對接同時進行測試之整段時間中保持一平衡狀況，為了達成此作用，測試頭100進入已備妥對接之一位置。具有平衡系統或BCAA之所有軸線係進入一彈性備妥狀況，亦即處於平衡並位於彈性中立區域。然後以控制器量測及記錄氣動缸體128中的壓力。然後，釋放鎖118並與測試頭 100相對接。根據對接系統的類型及應用，當測試頭1⑽最後對接時，可能選擇是否重新鎖定鎖118。當測試頭1〇〇對接時，控制器連續監測氣動缸體128中的壓力，並與記錄值進行比較，且操作閥604使缸體中的壓力保持大致固疋。如此可在活塞130及連接桿114上保持大約固定的力並本紙張尺度適财® ®家標準(CNS) A4規格(210 X 297公 -95-

使系統保持在所需要的平衡狀況。顯然，可藉由一平衡狀況中可用的彈性動作將測試頭100解除對接。具體了之’對接系統為閂鎖型或非閂鎖型將會決定可用的操作模式，閂鎖型對接可如下提供兩種操作模式之間的替代方式： 1.在測試頭100受到對接時，將鎖118解除鎖定而維持平衡（如上述方式），在解除對接時可保留當鎖118未鎖定時提供平衡及彈性動作的機會。 2 .當測試頭1〇〇對接時，鎖118鎖定時並未維持平衡，具有以下兩項解除對接的子選擇： ’ a ·在解除對接之前恢復平衡，並在解除對接時，保留了鎖118未鎖定時之彈性動作的機會 b ·當解除對接時並未恢復平衡且鎖丨18必須保持鎖定，此方式並不需要壓力感測器。在非閂鎖型對接系統中，一般在測試頭1〇〇對接時需要將鎖118鎖定。可能依據對於彈性動作的需要來選擇在對接之前是否恢復平衡。現在考慮一種使用閂鎖型致動器驅動式對接之系統，這是目前最廣泛使用的系統類型，譬如美國專利4,589,815 號所描述之基本的兩點對接裝置可延伸包括上文中如圖 9(a)、9(b)、12(a)至（d)所示之三或四組的導銷912、導銷孔912a及一線纜驅動器。基於此理由在產業中廣泛使用這種兩、三及四點對接，雖然操作者施力至一對接柄Μ# 來人工致動此裝置，已知具有包括馬達、電或氣動性 515893 A7 ____B7 五、發明説明（94 ) 致動器及/或真空操作的裝置等其他類型的對接致動器。 -般而言，測試頭则將與一封裝元件處理機、晶圓探測機或可能其他裝置相對接，其共同稱為處理機副或“目標裝置”，可依循下列順序進行對接：將此系統製為使測試頭100或負載機動從與目標裝置相隔的一啟動點移至一備妥對接位置，如圖15(m)所示。 a.如步驟1620所示，令水平（進出、側邊至側邊及搖擺）軸線上之彈性驅動器及/或BCAA進入一彈性備妥狀況，並兩'其鎖118鎖定。 b ·如步驟1621所示，令俯仰及偏搖入一彈性備妥狀況並將菩鎖118鎖定。 c .如步驟1622所示，令垂直驅動機構中之；6(：^進入一彈性備安狀況（使用彈性備妥順序丨），並將其鎖118解除鎖定。 d ·如步驟1623所示，測試頭或負載1〇〇現在機動移至與目標裝置備妥對接之位置’因此，控制器控制致動器使測试頭100沿著一動作路徑移動進入一備妥對接位置，一般而T ’此備妥對接位置係為對接的雨半部中之對準機構已緊鄰或初步接觸但未完全接合之位置，例如，在具有導銷912之許多型式之對接，此等該對接導銷912靠近或接合其相配合的對接導銷容槽912a之位置，控制器可使用演算法實行此作用，或者一操作者可對於控制器利用按紐、搖桿及/或其他適當輸入裝置來引導此程序。從備妥對接到完全對接中國國家標準(¾ A4規格(210 X 297公爱)97 515893 A7 _ —_B7 五、發明説明（95 ) e ·如步驟1624所示，製備時將具有bCAA之操縱器的所有軸線予以重新平衡，各BCAA依次平衡，一特定的BCaa平衡時可能會擾亂部份其他BCAA的平衡，因此，重覆此程序直到各BCAA的力量感測器120指示出一平衡狀況為止 (一般以三次或更少次重覆、通常以兩次重覆達成此目標）。 f.如步驟1625所示，若在任何的BCAA*採用壓力感測藉由控制器項取目前的壓力並儲存在控制器的記憶體中供後續使用。 g .如步驟1626所示，鎖118均解除鎖定，而可在所有軸線中產生平衡的彈性動作（請注意，依設計，每當馬達未受致動且滾動軸線不受驅動時（如賀特（也⑴等人的美國專利申m 09/646,072號所描述’滾動軸線.的離合器自動脫離），測試頭100或負載現在處於一平衡的彈性狀況，且可由外部裝置以一般小於2 5至30磅的力量予以機動移動。 h ·測試頭100進一步機動移至一備妥致動位置，其為一般小於1吋的整體動作，一般可能以人工方式達成機動移動，但在一更複雜系統中，可使用控制器（未圖示）將測試頭100驅入此備妥致動位置，因此，控制器沿著與處理機（或其他目標裝置）電介面1228的平面相垂直之一條直線路從驅動測试頭100 ’選擇適當的動作軸線（對於水平對接為垂直，對於垂直平面對接為進出或側邊至側邊，或者對於傾斜對接為垂直及進出或側邊至側邊之組合），鎖i 18 鎖足並利用致動器將測試頭100驅入位置中，此時鎖丨18再 ___-98· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱)一------ 五、發明説明（96 ) 度解除鎖定（其他轴綠保持未鎖定而得以產生需要的彈性動作，並可如上述方式讓測試頭職為對準狀）。所示’現在致動對接致動器，將測試頭⑽ …目裇裝置1201完全對接之一位置，在一人工致動的對接件（譬如圖9⑷所示的對接裝置）中，藉由施力至對接柄賺得圖9⑷中㈣接凸輪9贼圖a。）中的線境驅動器（單几914的—部份）轉動而達成此作用。在且有動力式致動器之對接件中，將致動器適當地增能以達成此作用。當測試頭觸引入最後對接位置中將可在所有六個 2間自由度中自由彈性移動，雖然並非永遠較佳，所選擇的軸線可依需要使其鎖嶋合以限制在對應自由度中的彈性動作。對接機構的設計-般可使得：當對接致動器已抵達完全

對接極限時’測試頭卿有效地閃鎖在位置中。因此，測試頭100現在完全對接、ΜA > 牡疋王丁佞門鎖在位置中 '並已經機械性備妥而可測試元件。現在考慮藉由非問鎖式對接對於操縱器驅動式系統之操作：此系統中’操縱器必須克服對接相關的力量，這些力量-般包括需要壓縮數百或數千個載有彈I的柏格銷（pogo-pins)及/或需要在電連接器中聯結數百或數千個配合的接觸部。由於此柏格銷或接觸部需要數克或數盘司的力量’常會遭遇到數百時的總對接力。料操縱器驅動式對接’用於對接之操縱器驅動機構必須、能夠克服除了在自由空間中移動測試頭或負載1〇〇需要的力量以外之本紙張尺度適财目國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) -99- 515893 五、發明説明（97 對接力。若受驅動軸線受到平衡，則降低了驅動力。在將為操縱器驅動式對接的受驅動軸線之軸線中使用 BCAA機構係為有利的方式，首先，驅動軸線之致動器一般容易具有足夠驅動能力之尺寸，故除了測試頭或負載 100機動移動所需要的力量以外尚可克服對接力。並且，如果設計所討論的軸線使其可在鎖n8未鎖定時以平衡狀況機動移動，則可使用相對位置感測器來偵測是否遭遇到阻礙或障礙物（譬如請見圖1〇(8)至1〇(f)的描述）。此外，若測试頭100之操縱在鎖丨18鎖定下被執行時，該力量感測器120可用來偵測是否遭遇到障礙物或阻礙。請回想在致動器驅動式對接中，對接裝置一般在一側上配備有導銷912並在另一側上配備有配合的導孔91以以將測試頭1〇〇導入與元件處理機（圖丨2 (a)中的12〇8)或探測機的測試部位之對準。配合於兩個緊密配合的孔912&中之兩個導銷912只要銷912具有足夠長度且孔912a具有足夠深度則將在五個空間自由度提供對準。若所對接的表面為平面狀，這些自由度係包括平面中的χ、γ及Θ以及相對於平面之俯仰及滾動。剩餘的自由度為對接致動器機構所控制之兩平面之間的垂直距離，亦可在操縱器驅動式對接中使用此技術。但亦瞭解譬如先前所討論的其他技術 [葛萊姆（Graham)等人]。下文概列一種操縱器驅動式對接之程序，並顯示於圖 15(n)的流程圖中，此程序係依循致動器驅動式對接之上述程序的一般形式。

裝訂 % -100-

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1) 此系統的製備方式可讓測試頭或負載1〇〇從與目標裝置相卩⑺之一起動點機動移至一備妥對接位置。 a)如步驟1630所示，令水平（進出、側邊至側邊及搖擺）軸線上之彈性驅動器及/或BCAA進入一彈性備妥狀況，並將其鎖118鎖定。 b )如步驟1631所示，令俯仰及偏搖BCAA進入一彈性備妥狀況並將其鎖118鎖定。 c)如步驟1632所示，令垂直驅動機構中之BCAA進入一彈丨生備女狀況（使用彈性備妥順序丨），並將其鎖118解除鎖定。 2) ·如步驟1633所示，測試頭或負載1〇〇現在機動移至對於目‘裝置可備妥對接之一位置，因此，控制器控制致動器使測試頭100沿著一動作路徑移入一備妥對接位置，此備女對接位置中兩半部之對準裝置已緊鄰或剛接合其配口的fa件，控制器可使用演算法實行此作用，或者一操作者可對於控制器利用按鈕、搖桿及/或其他適當輸入裝置來引導此程序。 3 )從備妥對接到完全對接昀如步驟1634所示，製備時將具有BCAA之操縱器的所有軸線重新平衡，各BCAA依次平衡，一特定的BCAA平衡時可能會擾亂部份其他bcaa的平衡，因此，重覆此程序直到各BCAA的力量感測器指示出一平衡狀況為止（一般以一 ’人或更少次重覆、通常以兩次重覆達成此目標）。 b )如步驟1635所示，若在任何的BCAA中採用壓力感測裝訂

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515893 五、發明説明（丨㈨頭卿人此初步對準位置中。因此，控制器沿著與目標裝置上的對接區平面相垂直之一條直線路徑驅動測試頭剔。若在此步驟使用上述步驟2)e)中所選㈣線以外之抽線’則必須在動作之前先行鎖定並在動作之後再度解除鎖疋(其他軸線保持未鎖定而得以產生需要的彈性” 入f)如步驟1639所示，將測試頭觸驅人對於目標裝置可完王·子接之&置，藉由系統控制器來驅動及控制上述步 =1636中所選擇的軸、線，以沿著一適當的路徑將測試頭削移入其完全對接位置中。當測試頭觸驅入最後的對接位置時’將可在所㈣選定軸線中自由移動。然而，依需要，特疋的非選定軸線可使其鎖118接合以限制對應自由度中的彈性動作；但這一般並非較佳的操作模式。當發生此動作時，監測適當的位置感測器。在測試頭觸已抵達其完全對接位置時，將需要至少一個或更多個位置感測器藉以發出訊號。可依需要使用其他感測器來維持^ 改良測4頭100移入對接位置時之對準及平面化，其限制條件為：此程序期間使得適當的軸線受到驅動及控制。 4)如步驟1640所示，當測試頭1〇〇完全對接時，受驅動軸線（於上述步驟1636所選擇）停止並維持在一完全鎖定狀況’除非在對接硬體中提供一閂鎖機構將測試頭1〇〇維持在對接位置，在後續測試及使用測試頭1〇〇期間必須保持、狀’兄可藉由控制斋來控制此閂鎖，並藉由指示已達成對接位置之訊號予以啟動。用於使測試頭與測試頭裝置維持相對接位置之其他技本紙張國國家標準(CNS) M規格(蒙297公爱) 103- A7 B7 五、發明説明（如 ) =二定二T部份或所有的操縱器動作軸綠。維持測試頭卿維持沉礙紅體1辦的壓力來在對接方法中於各情形中置：兩情形中之備^ 1 山式頭100之兩個中間位致勤，、對接以及致動器驅動式對接中之備妥置。特：C驅動式對接中之相對應的初步對準位在特定的1 兩個中間位置可為同—位置。並且，取及固;^ έ件中’可利用機械^卡制件將測試頭1〇0攫兩個中間位置的-者或兩者中。這些卡制 ’可防止測试頭100移動遠離所獲得的對接位置裝、、t以移至下個對接位置，使用這些卡制件可增強上述万法而非生成新的方法。改圍〜已頋示及描述本發明之較佳實施例，請瞭解 f等實施例僅為範例，熟悉此技藝者可作多種變更、替代而不脫離本發明之精神。因此，申請專利範了本發明的精神與範圍内之所有這些變更。置 1 系統的製備方式可讓測試頭或負載觀從與目標裝相隔之一起動點機動移至一備妥對接位置。狀 a)如步驟1630所示，令水平（進出、側邊至側邊及搖擺轴、’泉上之彈性驅動器及/或Bcaa進入一彈性備妥況’並將其鎖118鎖定。 b )如步驟1631所示，令俯仰及偏搖BCAA進入一彈性備女狀況並將其鎖118鎖定。 c)如步驟1632所示，令垂直驅動機構中之BCAA進入一本紙張尺度適用巾國國家標準(CNS) Μ規格(㈣X 297公爱) •104- 515893 A7 B7 五發明説明（102 彈性備妥狀況（使用彈性備妥順序1 )，並將其鎖118 解除鎖定。 2).如步驟1633所示，測試頭或負載1〇〇現在機動移至對於目標裝置可備妥對接之一位置，因此，控制器控制致動斋使測試頭100沿著一動作路徑移入一備妥對接位置，此備妥對接位置中兩半部之對準裝置已緊鄰或剛接合其配合的體件，控制器可使用演算法實行此作用，或者一操作者可對於控制器利用按鈕、搖桿及/或其他適當輸入裝置來引導此程序。 3 )從備妥對接到完全對接 a)如步驟1634所示，製備睁將具有BCAA之操縱器的所有軸線重新平衡，各BCAA依次平衡，一特定的BCAA 平衡時可能會擾亂部份其他BCAA的平衡，因此，重覆此程序直到各BCAA的力量感測器指示出一平衡狀況為止（一般以三次或更少次重覆、通常以兩次重覆達成此目標）。 b )如步驟1635所示，若在任何的BCAA中採用壓力感測器，藉由控制器讀取目前的壓力並儲存在控制器的記憶體中供後續使用。 -105- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims

515893 A B c D 六、申請專利範圍 1.. 一種用於支撐一負載之裝置，其包含：一力量感測器，其用於偵測從該負載接收的一力量’ 該力量係來自於該不平衡的負載藉以沿著該負載的一條旋轉轴線生成一扭矩；一力量源’其用於回應該力量感測器所偵測的該力量而相對於該負載提供一反向力量。 2·如申請專利範圍第1項之裝置，其進一步包含一鎖，當該力量感測器偵測該力量時及該鎖處於一鎖定狀態時，該鎖可維持該負載的一位置。 3·如申請專利範圍第丨項之裝置，其中當該負載沿著該軸線平衡時及該鎖處於一未鎖定狀態時，該力量源對於該負載提供動作之一彈性範圍。 4· 一種用於平衡一負載之裝置，該負載處於一不平衡狀態藉以沿著該負載的一條旋轉軸線生成一扭矩，該裝置包含：一力量感測g，其用於量測藉由該不平衡的負載施加至該力量感測器之一力量的量值；及一力量產生器，其產生抵銷該力量之一反向力量。 5. 如申請專利範圍第4項之裝置，其進一步包含一鎖，含該力量感測器量測該力量的量值時及該鎖處於一鎖定狀態時，該鎖可維持該負載的一位置。 6. 如申請專利範圍第5項之裝置，其中當該負載沿著嗲軸線平衡時及該鎖處於一未鎖定狀態時，該力b^ Τ 〜刀1屋生器對於該負載提供動作之一彈性範圍。 •106- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 515893 8 A

BCD 7·. 一用於沿著―條㈣平衡-貞載之方法，該方法包本以下步驟： ° f測因為該負載不平衡而由該負載所施加之至少—部份的一力量；及施加一反向力量以抵銷該力量，藉此該負載比施加該反向力量之前更靠近一平衡狀態。 8·如申請專利範圍第7項之方法，其進一步包含以下步驟·· 在該量測步驟期間將該負載鎖定在一位置中。 9· 一種用於支撐一負載之裝置，該裝置包含：一支撐結声，其用於支撐該負載；一驅動單兀，其用於在一方向中驅動該支撐結構；一彈性單兀，其用於對於該支择結構提供一動作範圍，由於該驅動單元驅動該支撐結構，該驅動單元將改變該動作範圍的定位位置；及一鎖’其用於當該鎖處於一鎖定狀態時將該負載的一位置維持在該動作範圍内的一點。 10·如申請專利範圍第9項之裝置，其中該彈性單元包括位於該動作範圍的各端點上之一制動部。 · 11·如申請專利範圍第9項之裝置，其中該驅動單元為動力式。 12·如申請專利範圍第9項之裝置，其中當該鎖處於一未鎖定狀態時藉由克服該負載的滑動摩擦，可在該動作範圍内改變該負載的一位置。 13.如申請專利範圍第9項之裝置，其中該方向為一水平平 -107- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

• tEj 〇 14·如申清專利範圍第9項之裝置，其中該動作範圍係相對、於該驅動單元。 15.如申請專利範圍第9項之裝置，其中該彈性單元為一液壓缸體’而該動作範圍係由該液壓缸體中所包括之一活塞的一行程所界定。 16·如申請專利範圍第15項之裝置，其中該液壓缸體包括位於該活墓的一第一側上之一第一埠、位於該活塞的一第二側上之一第二埠、以及連接該第一埠與該第二埠之管件，該缸體包括流過該第一埠與該第二埠之間的該管件之一不可壓縮性流體，該支撐結構的動作將導致流體在該第一埠與該第__之間流動。 17·如申請專利範圍項之裝置，其中該管件包括一閥，當該閥處於一態時該閥將阻擋該第一埠與該第二埠之間的流體流1¾，該受阻的流體流動係維持該支撐結構相對於該彈性單元位置之一位置。 18. —種用於支撐一負載之裝置，該裝置包含：一支撐結構，其用於支撐該負載；一驅動單元，其用於在一方向中驅動該支撐結構；及一彈性單元，其用於對於該支撐結構提供一動作範圍，該彈性單元包括聯結至該支撐結構之一第一致動器以及聯結至該支撐結構之一第二致動器，其中該第一致動器及該第二致動器中至少一者之操作將改變該動作範圍。 -108- $紙張尺度適用中國國冢標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 19 ··如申請專利範圍第1 8項之裝置，其中該彈性單元進一步包含聯結至該驅動單元之一彈性軸、以及聯結至該彈性轴之一彈性制動部，因此驅動該彈性軸之該驅動單元將會改變該動作範圍内之該彈性制動部的一位置，該動作聋巳圍雙到該第一致動器及該第二致動器之一位置所限制。 20·如申請專利範圍第19項之裝置，其中該驅動單元在一第方向中將該彈性制動部驅往該第一致動器，該驅動單兀在一第二方向中將該彈性制動部驅往該第二致動器，當孩彈性制動部接觸該第一致動部時，該驅動單元在該第一方向中驅動該支撐結構，當該彈性軸接觸該第二致動邵時’該驅動單元在該第二方向中驅動該支撐結構。 21.如申請專利範圍第18項之裝置，其中該驅動單元聯結至該鎖，所以當該鎖處於一未鎖定狀態時，該驅動單元在該動作範圍内驅動該鎖。 22·—種用於支撐一負載之裝置，該裝置包含：力里感測器，其用於偵測從該負載接收的一力量，該力量係來自於相對於該負載的一條軸線不平衡之該負載； -力量源，其用於回應該力量感測器所偵測的該力量而相對於該負載提供一反向力量； …彈性單7C ’其用於相對於該轴線將—動作範圍提供二以一』S彈性單兀包括一鎖，當該鎖處於-鎖定狀態時該鎖將固定住該鎖於該動作範圍内的一位置；及 -109- A8 B8

^驅動單兀，其聯結至該彈性單元以當該鎖處於該鎖足狀悲時在該軸線的一方向中驅動該負載。 23·如申請專利範圍第22項之裝置，其中由於該鎖處於一未、負足狀心時忒驅動單元將驅動該鎖，所以該鎖在該動作範圍内具有可改變的位置。如申請專利範園第22項之裝置，其中該負載的軸線為— 旋轉軸線。 25. 如申請專利範圍第22項之裝置，其中該彈性單元包括位於該動作範ϋ的各端點上之—制動部，該鎖配置於該等制動部之間。 26. 如申請專利範園第25項之裝置，其中在該鎖接觸一個該制動部時，當該鎖處於一未鎖定狀態下該驅動單元在該軸線的一方向中驅動該負載。 ”·如申請專利範圍第22項之裝置，其中該驅動單元為動力式。 28·—種用於支撐一負載之裝置，該裝置包含：一力量感測器，其用於偵測從該負載接收的一力量，該力量係來自於相對於該負載的一條軸線不平衡之該負載；. ” -力量源’纟用於回應該力量感測器所偵測的該力量而相對於該負載提供一反向力量；一彈性單元，其用於相對於該軸線將一動作範圍提供予該負載；及一驅動單元，其與該力量源呈獨立控制，該驅動單元 -110-

聯結至I亥彈性單元以在該軸線的一方向中驅動該負載。 29·如申请專利範圍第2 8項之裝置，其中該軸線為一旋轉軸線。 3〇·如申凊專利範圍第2 8項之裝置，其進一步包含：一鎖’其用於在該鎖處於一鎖定狀態時固定該動作範圍的定位位置。扎如申請專利範圍第2 8項之裝置，其中該彈性單元包括位於該動作範圍的各端點上之一制動部。 32·如申請專利範圍第28項之裝置，其中該驅動單元為動力式。 33.—種用於支撐一負載之裝置，該裝置包含：一支撐結構，其用於支撐該負載；彈性單元’其聯結至該支撐結構以對於該支標結構提供一動作範圍，該彈性單元包括一鎖，該鎖在處於謗鎖定狀態時可用於維持該支撐結構在該動作範圍内之— 位置；一驅動單元，其聯結至該彈性單元以在一方向中驅動該支撐結構’由於當該鎖處於該鎖定狀態時該驅動單元驅動該支撐結構，該驅動單元將改變該動作範圍的定位位置。 34·如申請專利範圍第3 3項之裝置，其中由於該鎖處於—未鎖定狀態時該驅動單元將驅動該鎖，所以該鎖在該動作範圍内具有一可改變的位置。 35·如申請專利範圍第3 3項之裝置，其中該彈性單元包括位 -111· 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 515893 A8 B8 C8 申請專利範圍 •於孩動作範圍的各端點上之一制動部，該鎖配置於該等制動部之間。 36·如申請專利範圍第3 5項之裝置，其中在該鎖接觸一個該致動器時’當該鎖處於一未鎖定狀態下該驅動單元在該方向中驅動該負載。 37·如申請專利範圍第3 3項之裝置，其中該驅動單元為動力式。 38·—種用於支撐一負載之裝置，該裝置包含：一支撐結構，其用於支撐該負載；一彈性軸，其聯結至該支撐結構以對於該支撐結構提供一動作範圍’該彈性軸包括一鎖，該鎖在處於一鎖定狀態時可用於維持該支撐結構相對於該彈性軸位置之一位置；及一致動器，其聯結至該鎖以在一方向中驅動該支撐結構’由於當該鎖處於一鎖定狀態時該致動器驅動該鎖，該致動器將改變該動作範圍的定位位置。 j9.如申凊專利範圍第3 8項之裝置’其中由於該鎖處於一未鎖定狀態時該致動器將驅動該鎖，所以該鎖在該動作範圍内具有一可改變的位置。 4〇·如申請專利範圍第38項之裝置，其中該彈性單元包括位於該動作範圍的各端點上之一制動部。 41· 一種用於支撐一負載之裝置，該裝置包含：一支撐結構，其用於支撐該負載；一彈性軸，其聯結至該支撐結構以對於該支撐結構提 -112- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

裝 515893 A8 B8

.供一動作範圍；一致動器’其聯結至該彈性軸以在一方向中驅動該支撐結構。 42·—種用於支撐一負載之裝置，該裝置包含：一支撐結構，其用於支撐該負載；一彈性軸’其經由一鎖聯結至該支撐結構以對於該支撐結構提供一動作範圍，該鎖在處於一鎖定狀態時可用於維持該支撐結構相對於該彈性軸位置之一位置；一致動器’其聯結至該彈性軸以在一方向中驅動該支撐結構，由於當該鎖處於該鎖定狀態時該致動器驅動該支撐結構’該致動器將改變該動作範圍的定位位置。 43·如申請專利範圍第42項之裝置，其中該彈性單元包括位於該動作範圍的各端點上之一制動部。 44·如申請專利範圍第42項之裝置，其中該致動器為動力式。 45·—種用於在一方向中支撐一負載之裝置，該裝置包含：一力量感測器，其用於偵測該方向中之一力量，該力來自於在該方向中驅迫該負載；一力量源，其用於回應該力量感測器所偵測的力量而提供一反向力量；一彈性單元，其用於在該方向中對於該負載提供一動作範圍，該彈性單元包括一鎖，當該鎖處於一鎖定狀態時該鎖將固定該鎖於該動作範圍内的一位置；及一驅動單元，其與聯結至該彈性單元之力量源呈獨立 -113- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

裝

線、申請專利範圍 .控制，以當孩鎖處於該鎖定狀態時在該方向中驅動該自载。 ’、蚯如申請專利範圍第45項之裝置，其中由於該鎖處於—未鎖足狀態時該驅動單元將驅動該鎖，所以該鎖在該動作範圍内具有可改變的位置。 47·如申請專利範圍第45項之裝置，其中當該鎖處於一未鎖足狀怨且该負載在該方向中大致不具有重量時，該驅動單7L驅動該鎖而使得該鎖在該動作範圍内具有可改變的位置。收如申請專利範圍第45項之裝置，其中該彈性單元包括位於孩動作範圍的各端點上之一制動部。 49·如申睛專利範圍第4 5項之裝置，其中該驅動單元為動力式。 50·種用於在一垂直方向中操縱一負載之裝置，該裝置包含：一力量感測器，其用於偵測該垂直方向中之一力量，居力量來自於在該方向中驅迫該負載；一力f源’其用於回應該力量感測器所偵測的力量而相對於該負載提供一反向力量；彈性單兀，其用於在該垂直方向中對於該負載提供動作範圍，該彈性單元包括一鎖，當該鎖處於一鎖定狀L時違鎖將固定於該動作範圍内的一位置；及一驅動單元’其與該力量源呈獨立控制，以當該鎖處於邊鎖定狀態時在該垂直方向中驅動該負載。 -114- 51:如申請專利範圍第5 0項之裝置，其中該彈性單元包括位於该動作範圍的各端點上之一制動部，該鎖配置於該等制動部之間。 52.如申請專利範圍第5 1項之裝置，其中在該鎖接觸一個該制動部時，當該鎖處於一未鎖定狀態下該驅動單元在謗垂直方向中驅動該負載。 5j.如申請專利範圍第5 0項之裝置，其中該驅動單元為動力式。 54·—種用於將固持在一測試頭操縱器中之一電子測試頭斜接至一電子元件處理機之方法，該方法包含以下步驟：昼’則沿著該測試頭操縱器的複數條動作軸線中至少— 者 < 上或周圍的一不平衡力量的量值；及對於該不平衡力量提供一反向力量，直到該不平衡力量大致為零為止。 55·種用於將一電子測試頭對接至一電子元件處理機之方法，該方法包含以下步驟：量測沿著讀測試頭的複數條動作軸線中至少_者之上或周圍的一不平衡力量的量值；對於4不平衡力量提供一反向力量，直到該不平衡力量大致為零為止；及在施加茲反向力量時將該測試頭相對於該元件處理機移往一對接位置。 5 6. -種用於將固持在—測試頭操縱器中之—電子測試頭對接至-電子元件處理機之方法，該方法包含以下步帮、： -115- 515893

、申請專利範圍 ABCD .I測沿著該測試頭操縱器的複數條動作軸線中至少一者足上或周圍的—不平衡力量的量值；對於該不平衡力量提供一反向力景，旦疋供反向力里，直到該不平衡力 f大致為零為止；及在施加該反向力量時將該測試頭相對於該元件處理機移往一對接位置。 57·-種料將—測試頭對接至—處理機之方法，該方法包含以下步驟：里測/σ著4測喊頭的複數條動作軸線中至少一者之上的一不平衡力量；對於該不平衡提供一反向力量；及與该測試頭及該處理機中的至少一者相附接之複數個對準結構中的至少一者係對準至與該測試頭及該處理機中的另一者相附接之複數個對準容槽中的至少一者，在提供該反向力量時完成該對準步驟。 58. 種用於將一測試頭與一元件處理機對接之方法，該方法包含以下步驟：提供一裝置，該裝置包括：一控制器，一對接裝置，其具有一致動器，該致動器由該控制器所控制並界定一内面平面，一測試頭操縱器，其具有： -兩個或更多個動作度，使得該測試頭得以與該元件處理機相對於該内面平面呈現平面化， -116- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 〇^93

一個或更多條受驅動的動作轴線，其由該控制器所控制，使得該測試頭得以沿著與該内面平面垂直的一條軸線而移動；將該測試頭操縱至一備妥對接位置；將該測試頭平面化；將該測試頭沿著該軸線驅動至一備妥致動位置；及操作忒致動益以將該測試頭帶入—完全對接的位置。 59.如申請專利範圍第58項之方法，其進一步包含以下步驟: 當處於該完全對接位置時，閂鎖該測試頭。吣如申請專利範圍第58項之方法，其進一步包含以下步驟: 當該測試頭處於該完全對接位置時，鎖定該受驅動的軸線。 61·如申請專利範圍第58項之方法，其中與該兩個或更大自由度相對應之該一或多條軸線係受到平衡。 62·如申請專利範圍第58項之方法，其中與該兩個或更大自由度相對應之該一或多條轴線係具有彈性。 6j·如申请專利範圍第5 8項之方法，其中與該兩個或更大自由度相對應之該一或多條軸線係受到該控制器所驅動及控制。 64·如申請專利範圍第58項之方法，其中該一或多條受驅動軸線係具有彈性。 65·如申請專利範圍第5 8項之方法，其中該一或多條受驅動軸線係受到平衡。 66.如申請專利範圍第6 1項之方法，其中該一或多條平衡的 -117- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

裝訂線

515893 申请專利範圍 •軸線係藉由一平衡單元提供平衡。 67.如申請士利範圍第65項之方法，其中該—或多條平衡的轴線係藉由一平衡單元提供平衡。 68·種用於將一測試頭與一元件處理機對接之方法，哕法包含以下步驟： μ 提供一裝置，該裝置包括：一控制器，一對接裝置，其界定一内面平面，一測試頭操縱器，其具有： _兩個或更多個動作度，使得該測試頭得以與該元件處理機相對於該内面平面呈現平面化， _ 一或更多受驅動的動作軸線，其由該控制器所控制，使得該測試頭得以沿著與該内面平面垂直的一條軸線而移動； μ 將該測試頭操縱至一備妥對接位置；將該測試頭予以平面化；及將該測試頭沿著該軸線驅動至一完全對接位置。 69.如申請專利範圍第68項之方法，其進一步包含以下步驟：當處於該完全對接位置時，閂鎖住該對接。 7〇·如申請專利範圍第68項之方法，其進一步包含以下步驟·· 當該測試頭處於該完全對接位置時，鎖定該受驅動的抽線。 71·如申請專利範圍第6 8項之方法，其中與該兩個或更大自由度相對應之該一或多條軸線係受到平衡。 -118- 515893 A B c D 六、申請專利範圍 π如申請專利範圍第6 8項之方法，其中與該兩個或更大自由度相對應之該一或多條軸線係具有彈性。 73·如申請專利範圍第6 8項之方法，其中與該兩個或更大自由度相對應之該一或多條軸線係由該控制器所驅動及控 74·如申請專利範圍第68項之方法，其中該一或多條受驅動軸線係具有彈性。 •如申請專利範圍第68項之方法，其中該—或多條受驅動軸線係受到平衡。 76. 如申請專利範圍第71項之方法’其中該—或多條平衡的軸線係藉由一平衡單元提供平衡。 77. 如申請士利範圍第”項之方法，其中該一或多條平衡的軸線係藉由一平衡單元提供平衡。汛如申請專利範圍第54項之方法，其額外包含以下步驟：當該測試頭對接時，維持該反向力量。 79·如申請專利範圍第“項之方法，其額外包含以下步驟： I己錄該反向力量的量值。 80·如申請專利範圍第“項之方法，其額外包含以下步驟：在該測試頭解除對接之前重新施加該反向力量。· 81’如申凊專利範圍第5 4項之方法，其額外包含以下步驟· 以一氣動缸體施加該反向力量。 82·如：請專利範圍第81項之方法，其額外包含以下步驟： I測及記錄可產生該反向力量之該空氣壓力。如申叫專利範圍第8丨項之方法，其額外包含以下步驴. -119-

.當該測試頭對接時，維持施加至該氣動缸體之空氣壓力。 > 84·如中請專利範圍第81項之方法，其額外包含以下步驟：在該測試頭解除對接之前，對於該氣動缸體恢復及重新施加該空氣壓力。 85·如申請專利範圍第55項之方法，其額外包含以下步驟： §该測試頭對接時，維持該反向力量。 86·如申請專利範圍第55項之方法，其額外包含以下步驟：言己錄該反向力量之量值。 87. 如申請專利範圍第55項之方法，其額外包含以下步驟. 在該測試頭解除對接之前，重新施加該反向力量。 88. 如申請專利範圍第55項之方法，其額外包含以下步驟：以一氣動缸體施加該反向力量。 89. 如申請專利範圍第“項之方法，其額外包含以下步驟：量測及記錄可產生該反向力量之該空氣壓力。 9〇·如申請專利範圍第88項之方法，其額外包含以下步驟：在孩測試頭對接時，維持施加至該氣動缸體之空氣壓力。、 91_如申請專利範圍第88項之方法，其額外包含以下步驟：在孩測試頭解除對接之前，對於該氣動紅體恢復及重新施加該芝氣壓力。 92. 如申請專利範圍第56項之方法，其額外包含以下步驟：當該測試頭對接時，維持該反向力量。 93. 如申請專利範圍第56項之方法，其額外包含以下步驟 -120- G張尺歧财@ S家料(CNS) Μ規格(伽χ撕公寶)----~ 1己錄該反向力量之量值。 94.如申請專利範圍第56項之方法，其額外包含以下步驟：在該測試頭解除對接之前，重新施加該反向力量。 ’ °申請專利範圍第56項之方法，其額外包含以下步驟：以一氣動缸體施加該反向力量。 96’如：請專利範圍第95項之方法，其額外包含以下步驟· 量測及記錄可產生該反向力量之空氣壓力。 97·如申請專利範圍第95項之方法，其額外包含以下步驟：在A測4 -員對接時，維持施加至該氣動虹體之空氣壓力。地如申請專利範圍第95項之方法，其額外包含以下步驟：在汶川4顽解除對接之前，對於該氣動缸體恢復及重新施加該空氣壓力。 99.如申請專利範圍第”項之方法，其額外包含以下步驟：當該測試頭對接時，維持該反向力量。刚·如申請專利範圍第57項之方法，其額外包含以下步驟： 3己錄該反向力量之量值。耻如申請專利範圍第57項之方；去，其額外包含町步t 在該測試頭解除對接之前，重新施加該反向力量。· 趾如申請專利範圍第57項之方法，其額外包含以下步驟：以一氣動缸體施加該反向力量。 1〇3·如申請專利範圍第102項之方法，其額外包含以下步驟量測及記綠可產生該反向力量之空氣壓力。％ 104.如申請專利範圍第102項之方法，其額外包含以下步 -121- 515893 六、申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 •在該測試頭對接時，維持施加至該氣動缸體之空氣壓力。贩如申請專利範圍第1〇2項之方法，其額外包含以下步驟: 在孩測試頭解除對接之前，對於該氣動缸體恢復及重新施加該空氣壓力。川6.如申請專利範圍第1項之裝置，其進一步包含—鎖’ 該鎖處於-鎖定狀態時，該鎖將抵抗該負載相對於該量源的動作。人 107.如申請專利範圍第4項之裝置，其進一步包含—鎖，及鎖處於一鎖定狀態時，該鎖將抵抗該負載相對於該量產生器的動作。、^ 跳如申請專利範圍第“項之方法，其額外包含以下步驟 :邊測试頭對接時，維持該平衡單元所提供的一反力里以平衡該一或多條平衡的軸線。跳如申凊專利範圍第66項之方法，其額外包含以下步妒 =下該平衡單元所提供用以平衡該—或多條平㈣釉線又一反向力量。 110·如申叫專利範圍第66項之方法，其額外包含以下步妒. 、重新施加由該平衡單元所提供的一反向力量，^二 H員解除對接之前平衡該—或多條平衡的轴線。 ⑴·如申印專利範圍第66項之方法，其額外包含以下步$ 、猎由一氣動缸體施加該平衡單元所提供用以平: 或夕條平衡的轴線之一反向力量。 τ'人股如申請專利範圍第lu项之方法，其額外包含以下步驟驟田力田力向 -122- 515893 A8 B8 C8

夏測及》己錄可產生該反向力量之空氣壓力。 Π3.如申請專利範圍第⑴项之方法，其額外包含以下步驟：當_頭對接時’維持施加至該氣動紅體之該反向力量0 肌如申請專利範圍第⑴嚷之方法，其額外包含以下步驟： “測4頭解除對接之前’對於該氣動紅體恢復及重新施加該反向力量。 Π5•如申請專利範圍第67項之方法’其額外包含以下步驟：裝在该測試頭對接時，維持該平衡單元所提供之-反向力量以平衡該一或多條平衡的軸線。 Μ如申請專利範圍第67項之方法，其額外包含以下步t ^錄下料衡單元所提供用以平㈣條平衡的轴、·泉之一反向力量的量值。 Μ如申請專利範圍第67項之方法，其額外包含以下” 在該測試頭解除對接之前，重新施加該平衡單元⑽ 供用以平衡該-或多條平衡的軸線之一反向力量。疋 118·如申請專利範圍第67項之方法，其額外包含以下步驟田藉由一氣動缸體施加該平衡單元所提供之—反向〖'力量，以平衡該一或多條平衡的軸線。 " 119.如：請專利範圍第118項之方法，其額外包含以下步驟: !測及1己錄可產生該反向力量之空氣壓力。 T · 120·如申請專利範圍第118項之方法，其額外包含以下步配· 力當孩測試頭對接時，維持施加至該氣動紅體之空氣塾 -123·

515893 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍

⑵.如申請專利範圍第118項之方法，其額外包含以下步驟、在m頭解除對接之前，對於該氣動紅體恢復及舍新施加該空氣壓力。吸如申請專利範圍第76項之方法，其額外包含以下步驟：當該測試頭對接時，維持該平衡單元所提供之一反向力里以平衡該一或多條平衡的軸線。 σ 123·如申請專利範圍第76項之方法，纟額外包含以下步驟：記錄下該平衡單元所提供用以平衡該一或多條平衡的軸線之一反向力量的量值。如申請專利範圍第76項之方法，其額外包含以下步驟: 在居測4頭解除對接之前，重新施加該平衡單元所提 /、用以平衡忒一或多條平衡的軸線之一反向力量。 U5·如_申請專利範圍第76項之方法，其額外包含以下步驟：藉由一氣動缸體施加該平衡單元所提供之一反向力里，以平衡該一或多條平衡的軸線。 126·如申請專利範圍第125項之方法，其額外包含以下步驟: !測及1己錄可產生該反向力量之空氣壓力。 127·如申請專利範圍第1 2 5項之方法，其額外包含以下步驟: 在4測4頭對接時，維持施加至該氣動缸體之空氣壓力。 128·如申請專利範圍第125項之方法，其額外包含以下步驟：在该測試頭解除對接之前，對於該氣動缸體恢復及重新施加該空氣壓力。 U9.如申請專利範圍第77項之方法，其額外包含以下步驟： -124- 515893 申請專利範圍當該.測試頭對接，時，唯、准持琢千衡單元所提供之_斤a 力I以平衡該-或多條平衡的㈣。反向 no·如申請專利範圍第甘& — 、 /負又万法，其額外包含以下步@. 記錄下該平衡單元所 ^驟，軸^ 或多條平衡的釉、、泉足一反向力量的量值。肌如申請專利範圍第77項之方法，其額外包含以下步辨. 供在：測試頭f除對接之前’重新施加該平衡單元所提，/、又一反向力量，以平衡該一或多條平衡的軸線。 1j2·如申,青專利範圍第7 7項之方法，其額外包含以下步驟· 藉由一氣動缸體施加該平衡單元所提供之一反向力 !’以平衡該一或多條平衡的軸線。 133·如申請專利範圍第132項之方法，其額外包含以下步驟：量測及記綠可產生該反向力量之空氣壓力。 134·如申請專利範圍第132項之方法，其額外包含以下步驟: 在泫測武頭對接時，維持施加至該氣動缸體之空氣壓力。 135.如申請專利範圍第丨3 2項之方法，其額外包含以下步驟: 在該測試頭解除對接之前，對於該氣動缸體恢復及重新施加該空氣壓力。 -125- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）裝訂線