DE102004026031B3

DE102004026031B3 - Handhabungsvorrichtung zum Positionieren eines Testkopfs, insbesondere an einer Prüfeinrichtung

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Publication number: DE102004026031B3
Application number: DE200410026031
Authority: DE
Inventors: Helmuth Heigl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2024-05-28

Abstract

Eine Handhabungsvorrichtung, die zum Positionieren eines Testkopfs (80), insbesondere an einer Prüfeinrichtung, dient, ist mit Positionierungsmitteln, durch die der Testkopf (80) im Raum positionierbar ist, und einer Halterung (50), an welcher der Testkopf (80) befestigbar ist, versehen. Die Positionierungsmittel umfassen eine Säule (20), die sich in vertikaler Richtung (z) erstreckt, und einen in der vertikalen Richtung (z) bewegbaren Vertikalschlitten (22), der an der Säule (20) angeordnet und mit der Halterung (50) verbunden ist. Der Vertikalschlitten (22) ist mit einem Gegengewicht (23), das die Masse des Testkopfs (80) ausgleicht, verbunden. DOLLAR A Um eine zeitweilige Belastung des an eine Prüfeinrichtung andockenden Testkopfs (80) zu erzielen, ist eine Einstellvorrichtung (60) vorgesehen, die durch eine Antriebsspindel (61) in der vertikalen Richtung (z) bewegbar ist. Die Einstellvorrichtung (60) ist mit einem Mitnehmer (62), der ein mit der Antriebsspindel (61) zusammenwirkendes Innengewinde aufweist, und einer Gegenplatte (63), an der das Gegengewicht (23) befestigt ist und die sich durch wenigstens ein Federelement (64) an den Mitnehmern (62) abstützt, versehen. Der Mitnehmer (62) ist entgegen der Wirkung des Federelements (64) zwischen einer ersten Stellung (I) und einer zweiten Stellung (II) relativ zu der Gegenplatte (63) in der vertikalen Richtung (z) verstellbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung, die zum Positionieren eines Testkopfs, insbesondere an einer Prüfeinrichtung, dient. Die Handhabungsvorrichtung ist mit Positionierungsmitteln, durch die ein Testkopf im Raum positionierbar ist, und einer Halterung, an welcher der Testkopf befestigbar ist, versehen. Die Positionierungsmittel umfassen eine Säule, die sich in vertikaler Richtung erstreckt, und einen in der vertikalen Richtung bewegbaren Vertikalschlitten, der an der Säule angeordnet und mit der Halterung verbunden ist. Der Vertikalschlitten ist mit einem Gegengewicht, das die Masse des Testkopfs ausgleicht, verbunden.
Eine Handhabungsvorrichtung oder Manipulator zum Positionieren eines Testkopfs verfügt üblicherweise über mehrere Translations- und Rotationsfreiheitsgrade und ist insofern geeignet, den Testkopf exakt im Raum zu positionieren. Anwendung findet eine solche Handhabungsvorrichtung daher in der Regel bei der Prüfung von elektronischen Bauelementen, wie beispielsweise integrierte Schaltungen (IC) oder Wafer. Um die Funktionsfähigkeit der elektronischen Bauelemente testen zu können, ist es erforderlich, den verhältnismässig schweren Testkopf präzise an eine Prüfeinrichtung heranzufahren. Die Prüfeinrichtung, beispielsweise ein Devicehandler oder Waferprober, stellt die durch den Testkopf zu prüfenden elektronischen Bauelemente bereit. Ein unverfälschtes Messergebnis bei der Prüfung der elektronischen Bauelemente setzt ein genaues Andocken des Testkopfs an der Prüf einrichtung voraus. Aus diesem Grund ist eine präzise und leichtgängige Verstellung der Positionierungsmittel unerlässlich.

Die DE 40 07 011 C2 beschreibt eine Handhabungsvorrichtung, die mit einen Testkopf im Raum positionierenden Doppelgelenkarmen versehen ist. Die Doppelgelenkarme sind an einem ersten Ende gelenkig mit einer Halterung, an welcher der Testkopf befestigt ist, verbunden. An einem zweiten Ende sind die Doppelgelenkarme gelenkig mit einem Schwenkarm, der um eine sich in vertikaler Richtung erstreckende Achse geschwenkt werden kann, verbunden. Der Schwenkarm ist an einem Vertikalschlitten angeordnet, der es ermöglicht, den Schwenkarm in vertikaler Richtung linear zu verstellen. Der Vertikalschlitten ist über einen Flaschenzug mit einem Gegengewicht verbunden, das die Masse des Testkopfs ausgleicht und damit eine leichtgängige Verstellung des Testkopfs in der vertikalen Richtung ermöglicht. Handhabungsvorrichtungen, die eine solche Gewichtsentlastung des Testkopfs gestatten, werden ferner in der EP 0 237 697 B1 , DE 36 17 741 C2 und DE 101 32 489 A1 beschrieben.

Neben der für eine zuverlässige Verstellung erforderlichen Präzision der Positionierungsmittel hat es sich in der Praxis als zweckmässig erwiesen, den Testkopf beim Andocken an eine Prüfeinrichtung kurzzeitig zu belasten, um eine sichere Kontaktierung der Prüfeinrichtung zu erreichen. Die hierfür erforderliche Kraft ist feinfühlig aufzubringen, um eine Beschädigung der Prüfeinrichtung zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Handhabungsvorrichtung zu schaffen, durch die sich eine zeitweilige Belastung des an eine Prüfeinrichtung andockenden Testkopfs erzielen lässt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Handhabungsvorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen in Übereinstimmung mit Anspruch 1 erfindungsgemäss eine Einstellvorrichtung vorgesehen, die durch eine Antriebs spindel in der vertikalen Richtung bewegbar ist. Die Einstellvorrichtung ist mit einem Mitnehmer, der ein mit der Antriebsspindel zusammenwirkendes Innengewinde aufweist, und einer Gegenplatte, an der das Gegengewicht befestigt ist und die sich durch wenigstens ein Federelement an dem Mitnehmer abstützt, versehen. Der Mitnehmer ist entgegen der Wirkung des Federelements zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung relativ zu der Gegenplatte in der vertikalen Richtung verstellbar.

Die erfindungsgemässe Handhabungsvorrichtung ermöglicht es, den Testkopf beim Andocken an eine Prüfeinrichtung zeitweilig zu belasten. Dies ist auf die Einstellvorrichtung zurückzuführen, durch die der von der Antriebsspindel in der vertikalen Richtung bewegbare Mitnehmer beim Andocken des Testkopfs an die Prüfeinrichtung relativ zu der Gegenplatte und damit dem Gegengewicht verstellt werden kann. Die Verstellung des Mitnehmers entgegen der Wirkung des zwischen dem Mitnehmer und der Gegenplatte angeordneten Federelements bewirkt, dass ein Teil der an dem Gegengewicht angreifenden Gewichtskraft durch die von dem Federelement erzeugte Gegenkraft kompensiert wird. Auf diese Weise sind der Testkopf und das Gegengewicht nicht mehr tariert mit der Folge, dass an dem Testkopf eine Kraft angreift, welche die Prüfeinrichtung zusätzlich belastet. Die Grösse dieser Kraft entspricht der durch das Federelement bewirkten Kompensation der an dem Gegengewicht angreifenden Gewichtskraft. Auf Grund der Verstellung des Mitnehmers durch die Antriebsspindel lässt sich der Mitnehmer präzise zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung bewegen, so dass eine feinfühlige Belastung der Prüfeinrichtung sichergestellt ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Handhabungsvorrichtung werden durch die Ansprüche 2 bis 16 definiert.

So ist es in Hinsicht auf eine einfache und kostengünstige Bauweise von Vorteil, den Mitnehmer mit einer Buchse, die das Innengewinde aufweist, zu versehen. Die beispielsweise mittels einer Schraubenverbindung auswechselbar an dem Mitnehmen befestigte Buchse gewährleistet, dass die Ausgestaltung des Mitnehmers unabhängig von der Gestaltung der Antriebsspindel ist.

Von Vorteil ist ferner, das Federelement vorzuspannen. Die Vorspannung des Federelements bewirkt, dass sich der Mitnehmer nur dann relativ zu der Gegenplatte bewegen lässt, wenn die von der Antriebsspindel auf den Mitnehmer ausgeübte Kraft die Vorspannung übersteigt. Die Vorspannung trägt zudem dazu bei, ein durch beispielsweise äussere Umgebungseinflüsse, wie zum Beispiel Reibungswiderstände oder Schwingungen, hervorgerufenes Ungleichgewicht zwischen dem Testkopf und dem Gegengewicht zu kompensieren. Demzufolge ist sichergestellt, dass das Gegengewicht durch die Antriebsspindel in vertikaler Richtung bewegt wird, solange der Testkopf nicht auf einen eine Gegenkraft erzeugenden Gegenstand, wie zum Beispiel eine Prüfeinrichtung, aufgesetzt ist. Der mit dem Gegengewicht durch beispielsweise ein Zugmittel verbundene Vertikalschlitten wird durch die Bewegung des Gegengewichts präzise und reproduzierbar in vertikaler Richtung verstellt.

Um eine einfache und sichere Befestigung des Federelements zu erreichen, sind zweckmässigerweise der Mitnehmer und/oder die Gegenplatte mit einer Aussparung versehen, in der das Federelement angeordnet ist.

Bevorzugt sind die Gegenplatte und das Gegengewicht durch einen Abstandhalter miteinander verbunden. In diesem Fall ist der Mitnehmer in einem durch den Abstandhalter zwischen der Gegenplatte und dem Gegengewicht gebildeten Zwischenraum zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung bewegbar. In der ersten Stellung drückt das Federelement den Mitnehmer gegen das Gegengewicht. Eine Vorspannung des Federelements hängt von der Höhe der Abstandhalter in der vertikalen Richtung ab. Werden die Abstandhalter lösbar an der Gegenplatte und dem Gegengewicht befestigt, dann lässt sich durch Auswechseln der Abstandhalter der Abstand zwi schen der Gegenplatte und dem Gegengewicht variieren, um die Vorspannung des Federelements bedarfsgerecht anzupassen.

Eine zuverlässige und verkantungsfreie Bewegung des Mitnehmers lässt sich dann erreichen, wenn vorteilhafterweise in dem Zwischenraum wenigstens eine den Mitnehmer in der vertikalen Richtung führende Führungsstange angeordnet ist.

Bevorzugt ist die Antriebsspindel mit einem Schraubengetriebe verbunden, das manuell, zum Beispiel mittels einer Kurbel, oder von einem Motor antreibbar ist. Das Schraubengetriebe gewährleistet eine präzise Bewegung der Antriebsspindel und damit eine feinfühlige Verstellung des Gegengewichts und des Mitnehmers.

Vorteilhafterweise weist die Einstellvorrichtung einen Sensor auf, der die Stellung des Mitnehmers überwacht. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass beispielsweise bei einem elektromotorischen Antrieb der Antriebsspindel eine vorgegebene Verstellung des Mitnehmers eingehalten wird.

Zweckmässigerweise wird das Gegengewicht durch einen Gewichtskasten, in dem eine Vielzahl an Gewichtsplatten angeordnet ist, gebildet. Die vorteilhafterweise formschlüssig in dem Gewichtskasten gehaltenen Gewichtsplatten lassen sich auswechseln, um das Gegengewicht an die Masse des Testkopfs anzupassen.

Zweckmässig ist ferner, das Gegengewicht mit dem Vertikalschlitten durch wenigstens einen Riemen, der über eine Umlenkrolle geführt ist, zu verbinden. Der Riemen gewährleistet eine praxisgerechte Kraftübertragung.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemässen Handhabungsvorrichtung umfassen die Positionierungsmittel ferner einen ersten Horizontalschlitten, der an dem Vertikalschlitten angeordnet und in einer ersten hori zontalen Richtung verschiebbar ist, und einen zweiten Horizontalschlitten, der an dem ersten Horizontalschlitten angeordnet und in einer zweiten horizontalen Richtung verschiebbar ist. Die Halterung ist in diesem Fall an dem zweiten Horizontalschlitten angeordnet. Die eine Translationsbewegung ausführenden Horizontalschlitten lassen sich präzise und reproduzierbar in horizontaler Richtung verstellen und ermöglichen auf diese Weise eine sogenannte „Side-to-Side"- und „In-and-Out"-Bewegung.

Weiterhin ist es von Vorteil, die Säule um eine sich in der vertikalen Richtung erstreckende Achse drehbar an einem Untergestell anzuordnen. Das Untergestell stellt eine ausreichende Standfestigkeit der Handhabungsvorrichtung sicher. Die drehbare Anordnung der Säule an dem Untergestell ermöglicht eine sogenannte „Swing"-Bewegung, die sich mit den Translationsbewegungen der Horizontalschlitten überlagern lässt, so dass sich eine vielfältige Verstellung in horizontaler Richtung ergibt. Um die drehbare Anordnung der Säule zu realisieren, kann das Untergestell mit einer Drehplatte, auf der die Säule angeordnet ist und die sich zweckmässigerweise mittels Arretierungsmitteln in einer vorgegebenen Stellung arretieren lässt, versehen sein.

Bevorzugt ist die Säule mit wenigstens einer Führungsschiene, auf welcher der Vertikalschlitten in der vertikalen Richtung bewegbar ist, versehen. Der Vertikalschlitten, an dem der erste Horizontalschlitten befestigt ist und der als Linearmotor ausgestaltet sein kann, ermöglicht eine sogenannte „Vertical"-Bewegung. Zu einer zuverlässigen Positionierung trägt bei, wenn der Vertikalschlitten oder das Gegengewicht mittels Arretierungsmitteln in einer vorgegebenen Stellung an der Säule arretierbar sind.

Weiterhin ist es in Hinsicht auf eine vielfältige Verstellung der Handhabungsvorrichtung von Vorteil, wenn die Halterung um eine erste Rotationsachse schwenkbar ist. Die schwenkbare Anordnung der Halterung ermöglicht eine sogenannte „Theta"-Bewegung. Ausserdem ist es von Vorteil, die Halterung mit einer Drehführung zu versehen, durch die der Testkopf um eine zweite Rotationsachse, die sich vorzugsweise orthogonal zu der ersten Rotationsachse erstreckt, drehbar ist. Die mittels Arretierungsmitteln in einer vorgegebenen Stellung arretierbare Drehführung ermöglicht eine sogenannte „Twist"-Bewegung des Testkopfs.

Einzelheiten und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels. In den das Ausführungsbeispiel lediglich schematisch darstellenden Zeichnungen veranschaulichen im einzelnen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Handhabungsvorrichtung, an der ein Testkopf angeordnet ist;
2 eine Seitenansicht einer Säule der Handhabungsvorrichtung gemäss 1, die eine im Inneren der Säule angeordnete Einstellvorrichtung zu erkennen gibt;
3 eine weitere Seitenansicht der Säule gemäss 2; 4 eine Draufsicht auf die Einstellvorrichtung;
5 eine Seitenansicht der Einstellvorrichtung entsprechend 3; 6 einen Schnitt gemäss der Linie VI-VI in 4;
7a eine Darstellung der Funktion der Einstellvorrichtung mit einem sich in einer ersten Stellung befindenden Mitnehmer und
7b eine Darstellung gemäss 7a, die den Mitnehmer in einer zweiten Stellung zeigt.
Die in 1 dargestellte Handhabungsvorrichtung dient zum Positionieren eines Testkopfs 80 an einer nicht dargestellten Prüfeinrichtung für elektronische Bauelemente, wie zum Beispiel IC oder Wafer. Zu diesem Zweck weist die Handhabungsvorrichtung eine Halterung 50 auf, an welcher der Testkopf 80 befestigt ist. Darüber hinaus ist die Handhabungsvorrichtung mit Positionierungsmitteln versehen, die mit der Halterung 50 verbunden sind und die ein Untergestell 10, eine Säule 20, einen ersten Horizontalschlitten 30 und einen zweiten Horizontalschlitten 40 umfassen.
Die sich in vertikaler Richtung z erstreckende Säule 20 ist um eine sich in der vertikalen Richtung z erstreckende Achse drehbar an dem Untergestellt 10 angeordnet. Das Untergestell 10 ist zu diesem Zweck mit einer Drehplatte 12 versehen, auf der die Säule 20 angeordnet ist. Die Drehplatte 12 kann mittels nicht dargestellten Antriebsmitteln angetrieben und mittels ebenfalls nicht dargestellten Arretierungsmitteln in einer gewünschten Stellung arretiert werden. Das Untergestell 10 weist ferner zwei in einer ersten horizontalen Richtung x parallel zueinander verlaufende Tragbalken 13 auf, auf denen der Drehteller 12 angeordnet ist. Die Tragbalken 13 werden von in einer zweiten horizontalen Richtung y, die sich orthogonal zu der ersten horizontalen Richtung x erstreckt, verlaufenden Traversen 11 abgestützt. Die jeweils auf Tellerfüssen 14 gelagerten Tragbalken 13 und Traversen 11 stellen eine ausreichende Standfestigkeit der Handhabungsvorrichtung sicher. Eine die Tragbalken 13 und die Traversen 11 im Bereich der Drehplatte 12 abdeckende Abdeckplatte 15 trägt zudem zu einer ergonomischen Bauweise der Handhabungsvorrichtung bei.
Wie 1 ferner zu erkennen gibt, ist die Säule 20 mit zwei parallel zueinander verlaufenden Führungsschienen 21 versehen, auf denen ein Vertikalschlitten 22 in der vertikalen Richtung z linear bewegt werden kann. Der Vertikalschlitten 22 ist durch drei Riemen 26, die über Umlenkrollen 27 geführt werden, mit einem Gegengewicht 23 verbunden. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, wird das die Masse des Testkopfs 80 ausgleichende Gegengewicht 23 durch einen Gewichtskasten 24, in dem eine Vielzahl an Gewichtsplatten 25 angeordnet ist, gebildet. Die Anzahl der auswechselbar in dem Gewichtskasten 24 angeordneten Gewichtsplatten 25 hängt von der Masse des Testkopfs 80 ab und kann bedarfsgerecht angepasst werden.
An dem Vertikalschlitten 22 ist der erste Horizontalschlitten 30 befestigt. Wie insbesondere 1 zu erkennen gibt, weist der Horizontalschlitten 30 ein an dem Vertikalschlitten 22 angeordnetes Führungsteil 31 und ein in der ersten horizontalen Richtung x bewegbar an dem Führungsteil 31 angeordnetes Laufteil 32 auf. Das Laufteil 32 ist mittels eines Feststellhebels in einer vorgegebenen Stellung an dem Führungsteil 31 arretierbar und wird von manuell oder elektrisch zu betätigenden Antriebsmitteln angetrieben. Der zweite Horizontalschlitten 40 weist ein Führungsteil 41 auf, das an einer Platte 44, die an einem Befestigungsträger 33 des ersten Horizontalschlittens 30 befestigt ist, angeordnet ist. Zudem weist der zweite Horizontalschlitten 40 ein in der zweiten horizontalen Richtung y bewegbar an dem Führungsteil 41 angeordnetes Laufteil 42 auf. Das Laufteil 42 wird von Antriebsmitteln angetrieben und kann mittels Arretierungsmitteln in einer vorgegebenen Stellung an dem Führungsteil 41 arretiert werden. Es versteht sich von selbst, dass die Bewegung der Horizontalschlitten 30, 40 in der ersten horizontalen Richtung x und der zweiten horizontalen Richtung y von der Stellung der drehbaren Säule 20 abhängt.
Die Platte 44 ist im Bereich eines oberen Endes um eine sich in der zweiten horizontalen Richtung y erstreckende Achse 43 schwenkbar gelagert und im Bereich eines unteren Endes mit einem von einem Antriebsmittel 45 in der ersten horizontalen Richtung x verstellbaren Bolzen 46 verbunden. Durch die Verstellung des Bolzens 46 lässt sich die Platte 44 und damit der zweite Horizontalschlitten 40 um die Achse 43 schwenken.
Die den Testkopf 80 tragende Halterung 50 ist mit dem zweiten Horizontalschlitten 40 verbunden. Die Halterung 50 ist um eine erste Rotationsachse 51, die sich in der vertikalen Richtung z erstreckt, schwenkbar und mittels eines Feststellhebels in einer vorgegebenen Stellung arretierbar. Darüber hinaus ist die Halterung 50 mit einer Drehführung versehen, durch die der Testkopf 80 um eine zweite Rotationsachse, die sich orthogonal zu der ersten Rotationsachse 51 erstreckt, drehbar ist. Ein Feststellhebel stellt sicher, dass der Testkopf 80 in der gewünschten Stellung arretiert werden kann.
Wie insbesondere die 2 und 3 zu erkennen geben, sind im Inneren der Säule 20 zwei Einstellvorrichtungen 60 angeordnet, die durch jeweils eine Antriebsspindel 61 in der vertikalen Richtung z bewegbar sind. Die Antriebsspindeln 61 sind jeweils mit einem Schraubengetriebe 74 verbunden, das manuell oder von einem Motor angetrieben werden kann. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, sind die Schraubengetriebe 74 durch eine Verbindungswelle 75 miteinander verbunden, um einen synchronen Antrieb der Antriebsspindeln 61 zu gewährleisten.
Wie insbesondere aus den 4 bis 6 ersichtlich ist, weist die Einstellvorrichtung 60 einen Mitnehmer 62 auf, der mit einer Buchse 65 versehen ist. Die mittels einer Schraubenverbindung auswechselbar an dem Mitnehmer 62 befestigte Buchse 65 ist mit einem Innengewinde versehen, das mit der Antriebsspindel 61 zusammenwirkt. Die Einstellvorrichtung 60 weist ferner eine Gegenplatte 63 auf, an der das Gegengewicht 23 mittels Befestigungsschrauben 69 befestigt ist. Die Gegenplatte 63 und das Gegengewicht 23 sind durch Abstandhalter 68, durch die sich die Befestigungsschrauben 69 hindurcherstrecken, voneinander beabstandet. In dem auf diese Weise zwischen der Gegenplatte 63 und dem Gegengewicht 23 gebildeten Zwischenraum 70 sind Federelemente 64 angeordnet, durch die sich die Gegenplatte 63 auf dem Mitnehmer 62 abstützt. Die als Schraubenfeder ausgebildeten Federelemente 64 sind in Aussparungen 66, 67 des Mitnehmers 62 und der Gegenplatte 63 angeordnet und in der vertikalen Richtung z vorgespannt. Die Grösse der Vorspannung der Federelemente 64 hängt von der Höhe des Zwischenraums 70 in der vertikalen Richtung z ab und lässt sich beispielsweise durch Auswechseln der Abstandhalter 68 an den jeweiligen Anwendungsfall anpassen. Unbeschadet hiervon können auch andere Maßnahmen vorgesehen sein, die geeignet sind, die Federelemente 64 mit einer variabel an den jeweiligen Anwendungsfall anpassbaren Vorspannung zu versehen.
Die eine Abdeckung 72 aufweisende Gegenplatte 63 ist mit einer Öffnung 73 versehen, durch die sich die Antriebsspindel 61 hindurch erstreckt, wie ins besondere aus 6 ersichtlich ist. Auf diese Weise bewegt der Mitnehmer 62 die Einstellvorrichtung 60 zusammen mit dem Gegengewicht 23 in der vertikalen Richtung z, wenn die Antriebsspindel 61 angetrieben wird. Die Bewegung des Gegengewichts 23 ruft eine entgegengesetzte Bewegung des Vertikalschlittens 22 hervor, so dass der Testkopf 80 in der vertikalen Richtung z positioniert werden kann. Setzt der Testkopf 80 an beispielsweise einer Prüfeinrichtung auf, dann wirkt der an dem Testkopf 80 angreifenden Gewichtkraft F_t eine Gegenkraft der Prüfeinrichtung F_p entgegen, wie in den 7a und 7b gezeigt ist. Wird die Antriebsspindel 61 weiter angetrieben, dann bewegt sich der Mitnehmer 62 entgegen der Wirkung des Federelementes 64 in Richtung auf die Gegenplatte 63. Eine verkantungsfreie Bewegung des Mitnehmers 62 in der vertikalen Richtung z wird durch Führungsstangen 71 sichergestellt, die in dem Zwischenraum 70 angeordnet sind. Die Verstellung des Mitnehmers 62 von einer ersten Stellung I, in welcher der Mitnehmer 62 durch die Federelemente 64 an das Gegengewicht 23 gedrückt wird, in eine zweite Stellung II, in der die auf Druck beanspruchten Federelemente 64 über die Vorspannung hinaus komprimiert sind, bewirkt, dass ein Teil der an dem Gegengewicht 23 angreifenden Gewichtskraft durch die von den Federelementen 64 erzeugte Gegenkraft kompensiert wird. Folglich greift an dem Testkopf 80 eine Kraft F_z an, welche die Prüfeinrichtung zusätzlich belastet und deren Größe dem Anteil der von den Federelementen 64 kompensierten Gewichtskraft des Gegengewichts 23 entspricht, wie aus 7b ersichtlich ist.
Die zuvor beschriebene Handhabungsvorrichtung zeichnet sich zum einen durch eine vielfältige und zugleich reproduzierbare Verstellung des Testkopfs 80 aus. Grund hierfür ist das Zusammenspiel der um eine vertikale Achse drehbaren Säule 20, des in horizontaler Richtung bewegbaren Horizontalschlittens 30, des in horizontaler Richtung bewegbaren und um die horizontale Achse 43 schwenkbaren Horizontalschlittens 40 und der sowohl um die erste Rotationsachse 51 als auch um die zu dieser orthogonalen zweiten Rotationsachse drehbaren Halterung 50. Zum anderen zeichnet sich die Hand habungsvorrichtung durch eine zeitweilige Belastung des an eine Prüfeinrichtung andockenden Testkopfs 80 aus. Dies ist auf die Einstellvorrichtung 60 zurückzuführen, die es ermöglicht, den Mitnehmer 62 beim Andocken des Testkopfs 80 an die Prüfeinrichtung entgegen der Wirkung der Federelemente 64 zwischen der ersten Stellung I und der zweiten Stellung II in dem zwischen der Gegenplatte 63 und dem Gegengewicht 23 gebildeten Zwischenraum 70 zu verstellen. Die Stellung I, II des Mitnehmers 62 wird durch Sensoren 76 überwacht, welche die Funktionsfähigkeit der Einstellvorrichtung 60 sicherstellen. Nicht zuletzt trägt die Vorspannung der Federelemente 64 zu einer praxisgerechten Handhabung bei, indem sich der Mitnehmer 62 nur dann relativ zu der Gegenplatte 63 bewegen lässt, wenn die von der Antriebsspindel 61 auf den Mitnehmer 62 ausgeübte Kraft die Vorspannung übersteigt.

10: Untergestell
11: Traverse
12: Drehplatte
13: Tragbalken
14: Tellerfuss
15: Abdeckplatte
20: Säule
21: Führungsschiene
22: Vertikalschlitten
23: Gegengewicht
24: Gewichtskasten
25: Gewichtsplatte
26: Riemen
27: Umlenkrolle
30: erster Horizontalschlitten
31: Führungsteil
32: Laufteil
33: Befestigungsträger
40: zweiter Horizontalschlitten
41: Führungsteil
42: Laufteil
43: Achse
44: Platte
45: Antriebsmittel
46: Bolzen
50: Halterung
51: Rotationsachse
60: Einstellvorrichtung
61: Antriebsspindel
62: Mitnehmer
63: Gegenplatte
64: Federelement
65: Buchse
66: Aussparung
67: Aussparung
68: Abstandhalter
69: Befestigungsschraube
70: Zwischenraum
71: Führungsstange
72: Abdeckung
73: Öffnung
74: Schraubengetriebe
75: Verbindungswelle
76: Sensor
80: Testkopf
F_t: Gewichtskraft Testkopf
F_p: Gegenkraft Prüfeinrichtung
F_z: Kraft
x: erste horizontale Richtung
y: zweite horizontale Richtung
z: vertikale Richtung
I: erste Stellung
II: zweite Stellung

Claims

Handhabungsvorrichtung zum Positionieren eines Testkopfs (80), insbesondere an eine Prüfeinrichtung, mit Positionierungsmitteln, durch die der Testkopf (80) im Raum positionierbar ist, und einer Halterung (50), an welcher der Testkopf (80) befestigbar ist, wobei die Positionierungsmittel eine Säule (20), die sich in vertikaler Richtung (z) erstreckt, und einen in der vertikalen Richtung (z) bewegbaren Vertikalschlitten (22), der an der Säule (20) angeordnet und mit der Halterung (50) verbunden ist, umfassen, und wobei der Vertikalschlitten (22) mit einem Gegenwicht (23), das die Masse des Testkopfs (80) ausgleicht, verbunden ist, gekennzeichnet durch eine Einstellvorrichtung (60), die durch eine Antriebsspindel (61) in der vertikalen Richtung (z) bewegbar ist, wobei die Einstellvorrichtung (60) mit einem Mitnehmer (62), der ein mit der Antriebsspindel (61) zusammenwirkendes Innengewinde aufweist, und einer Gegenplatte (63), an der das Gegengewicht (23) befestigt ist und die sich durch wenigstens ein Federelement (64) an dem Mitnehmer (62) abstützt, versehen ist, und wobei der Mitnehmer (62) entgegen der Wirkung des Federelements (64) zwischen einer ersten Stellung (I) und einer zweiten Stellung (II) relativ zu der Gegenplatte (63) in der vertikalen Richtung (z) verstellbar ist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (62) mit einer Buchse (65), die das Innengewinde aufweist, versehen ist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (64) vorgespannt ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (62) und/oder die Gegenplatte (63) mit einer Aussparung (66, 67), in der das Federelement (64) angeordnet ist, versehen sind.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenplatte (63) und das Gegengewicht (23) durch einen Abstandhalter (68) miteinander verbunden sind, wobei der Mitnehmer (62) in einem durch den Abstandhalter (68) zwischen der Gegenplatte (63) und dem Gegengewicht (23) gebildeten Zwischenraum (70) zwischen der ersten Stellung (I) und der zweiten Stellung (II) bewegbar ist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum (70) wenigstens eine den Mitnehmer (62) in der vertikalen Richtung (z) führende Führungsstange (71) angeordnet ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsspindel (61) mit einem Schraubengetriebe (74), das manuell oder von einem Motor antreibbar ist, verbunden ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (60) einen Sensor (76), der die Stellung (I, II) des Mitnehmers (62) überwacht, aufweist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht (23) durch einen Gewichtskasten (24), in dem eine Vielzahl an Gewichtsplatten (25) angeordnet sind, gebildet ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht (23) mit dem Vertikalschlitten (22) durch wenigstens einen Riemen (26), der über eine Umlenkrolle (27) geführt ist, verbunden ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsmittel einen ersten Horizontalschlitten (30), der an dem Vertikalschlitten (22) angeordnet und in einer ersten horizontalen Richtung (x) verschiebbar ist, und einen zweiten Horizontalschlitten (40), der an dem ersten Horizontalschlitten (30) angeordnet und in einer zweiten horizontalen Richtung (y) verschiebbar ist, umfassen, wobei die Halterung (50) an dem zweiten Horizontalschlitten (40) angeordnet ist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Horizontalschlitten (40) um eine horizontale Achse (43) schwenkbar an dem ersten Horizontalschlitten (30) angeordnet ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Säule (20) um eine sich in der vertikalen Richtung (z) erstreckende Achse drehbar an einem Untergestell (10) angeordnet ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Säule (20) mit wenigstens einer Führungsschiene (21), auf welcher der Vertikalschlitten (22) in der vertikalen Richtung (z) bewegbar ist, versehen ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (50) um eine erste Rotationsachse (51) schwenkbar ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (50) mit einer Drehführung versehen ist, durch die der Testkopf (80) um eine zweite Rotationsachse, die sich vorzugsweise orthogonal zu der ersten Rotationsachse (51) erstreckt, drehbar ist.