DE20117768U1

DE20117768U1 - Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum Positionieren eines Testkopfs an einer Prüfeinrichtung

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Publication number: DE20117768U1
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Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2002-01-17
Anticipated expiration: 2011-11-01

Description

Dr.-Ing. Helmuth Heigl München, 31. Oktober 2001

83059 Kolbermoor Unser Zeichen: 141 028 G

Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum Positionieren eines Testkopfs an einer Prüfeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum Positionieren eines Testkopfs an einer Prüfeinrichtung, die mit einer Halterung für einen Testkopf und mit einem Rahmen, an dem die Halterung verstellbar angeordnet ist, versehen ist. Der Rahmen ist dabei in horizontaler Richtung auf einem Untergestell verfahrbar.

Eine derartige Handhabungsvorrichtung oder Manipulator dient dazu, einen Testkopf exakt bezüglich der Prüfeinrichtung zu positionieren. Anwendung findet die Handhabungsvorrichtung üblicherweise bei der Prüfung elektronischer Bauelemente, wie etwa integrierte Schaltungen (IC) oder Wafer. Um die Funktionsfähigkeit der elektronischen Bauelemente ermitteln zu können, ist es erforderlich, den vergleichsweise schweren Testkopf präzise an die Prüfeinrichtung heranzufahren. Die Prüfeinrichtung, etwa ein Device Handler oder Wafer Prober, stellt die durch den Testkopf zu überprüfenden elektronischen Bauelemente bereit.

Ein unverfälschtes Meßergebnis bei der Prüfung der elektronischen Bauelemente läßt sich nur dann gewährleisten, wenn der Testkopf exakt an der Prüfeinrichtung angedockt wird. Eine genaue und leichtgän-

gige Verstellung der den Testkopf positionierenden Handhabungsvorrichtung ist daher unerläßlich.

Eine Handhabungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist in der US 5,818,219 beschrieben. Die bekannte Handhabungsvorrichtung weist einen Rahmen auf, an dem eine den Testkopf tragende Halterung höhenverstellbar angeordnet ist. Der Rahmen ist mit Gleitrollen versehen, die auf Schienen eines Untergestells geführt werden, um ein horizontales Verstellen des Testkopfs zu ermöglichen. Zum horizontalen Verstellen wird der Rahmen manuell bewegt und in der Endposition mittels Klemmschrauben arretiert. Als Nachteil hat sich dabei der relativ hohe Kraftaufwand erwiesen, der erforderlich ist, um den Rahmen zu verschieben. Grund hierfür ist zum einen, daß der Testkopf über ein relativ großes Gewicht verfügt und Kabelstränge aufweist, die vergleichsweise unbiegsam sind und damit dem Verstellen des Rahmens einen Widerstand entgegensetzen. Zum anderen wird die Handhabungsvorrichtung im allgemeinen in Reinräumen eingesetzt, die das Zuführen von Schmierstoffen zur Verminderung von Reibung und Verschleiß verwehren. Die Gleitrollen des Rahmens haben insofern einen verhältnismäßig hohen Reibungswiderstand zu überwinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Handhabungsvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sich ein exaktes und leichtgängiges Verstellen des Rahmens in horizontaler Richtung erzielen läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind in Übereinstimmung mit Anspruch 1 bei einer Handhabungsvorrichtung mit den anfangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß Antriebsmittel vorgesehen, die den Rahmen auf dem Untergestell verfahren.

Eine solchermaßen ausgebildete Handhabungsvorrichtung macht sich die Erkenntnis zu eigen, daß eine exakte Bewegung des Rahmens in horizontaler Richtung dann erreicht wird, wenn Antriebsmittel vorgesehen sind. Aufgrund der Antriebsmittel entfällt ein kraftaufwendiges manuelles Verschieben des Rahmens. Darüber hinaus ermöglichen die Antriebsmittel eine exakte und reproduzierbare Positionierung des Rahmens. Letzteres kommt in besonderem Maße bei Wartungsarbeiten zum Tragen, die eine Trennung von Testkopf und Prüfeinrichtung erfordern. Im Unterschied zu herkömmlichen Handhabungsvorrichtungen ist aufgrund der exakten Positionierung des Rahmens durch die Antriebsmittel ein zeitaufwendiges Justieren des Testkopfs nach Abschluß der Wartungsarbeiten hinfällig.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung stellen die Gegenstände der Unteransprüche dar.

So ergibt sich ein in konstruktiver Hinsicht einfaches Bewegen des Rahmens dann, wenn die Antriebsmittel ein Zugmittel und eine mit diesem zusammenwirkende Radscheibe aufweisen. Als Zugmittel können zwar grundsätzlich jede Art von kraftschlüssigen und formschlüssigen Transmissionsgliedern, wie etwa Kette, Keilriemen oder Seil, eingesetzt werden, als besonders günstig für die Verwendung in Reinräumen hat sich aber erwiesen, das Zugmittel als Zahnriemen und die Radscheibe entsprechend als Zahnrad auszubilden. Aufgrund des formschlüssigen Eingriffs des Zahnriemens in das Zahnrad ist eine wirksame Kraftübertragung gewährleistet. Um bei einer möglichst hohen Festigkeit einen geringen Verschleiß zu erreichen, ist es besonders vorteilhaft, den Zahnriemen aus Kunststoff zu fertigen und durch eine aus Metall, vorzugsweise Stahl, bestehende Seele zu armieren.

Von Vorteil ist ferner, das Zugmittel feststehend an dem Untergestell zu befestigen und die Radscheibe drehbar an dem Rahmen anzuordnen. Auf diese Weise wird der Rahmen relativ zu dem feststehenden Zugmittel bewegt. Um eine zuverlässige Drehmomentenübertragung zwischen Zugmittel und Radscheibe in diesem Fall sicherzustellen, sind vorteilhafterweise im Bereich der Radscheibe Umlenkrollen für das Zugmittel angeordnet. Denn durch die Umlenkrollen läßt sich ein vergleichsweise großer Umschlingungswinkel zwischen Zugmittel und Radscheibe erreichen.

Einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung entsprechend ist die Radscheibe mittels eines Elektromotors oder mittels eines Kurbeltriebs antreibbar. Besonders das Vorsehen eines mechanischen Kurbeltriebs hat sich als zweckmäßig erwiesen, um ein feinfühliges Verstellen des Rahmens zu erreichen. Darüber hinaus gewährleistet der Kurbeltrieb bei hoher Funktionalität eine in wirtschaftlicher Hinsicht günstige Herstellung der Antriebsmittel.

Bevorzugt weist der Kurbeltrieb einen an einem Rahmen angeordneten Kurbelgriff auf, der durch eine Antriebswelle mit der Radscheibe verbunden ist. Die Antriebswelle stellt sicher, daß der den Kurbeltrieb betätigende Kurbelgriff an einer in ergonomischer Hinsicht günstigen Stelle angeordnet werden kann. In diesem Zusammenhang ist es überdies vorteilhaft, den Kurbelgriff durch ein Winkelgetriebe mit der Antriebswelle und die Antriebswelle durch ein Übersetzungsgetriebe mit der Radscheibe zu verbinden. Das Vorsehen des Winkelgetriebes trägt zu einer kompakten Bauweise der Handhabungsvorrichtung bei. Dagegen ermöglicht das Übersetzungsgetriebe in an sich bekannter Weise

eine für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Übersetzung der Drehzahl der Antriebswelle.

Vorteilhafterweise ist das Übersetzungsgetriebe als selbsthemmendes Rädergetriebe ausgestaltet, um auf einfache Weise eine Arretierung des Rahmens in der gewünschten Endposition zu erreichen. Ein solches Rädergetriebe kann auch als Schaltgetriebe ausgebildet sein, das durch einen Schaltvorgang etwa die Antriebsdrehzahl unterbricht oder die Drehrichtung ändert. Insbesondere letzteres bietet den Vorteil, daß der Kurbelgriff in ergonomisch günstiger Weise sowohl für die Vorwärtsbewegung als auch die Rückwärtsbewegung des Rahmens nur in einer Richtung betätigt werden muß.

Schließlich wird in vorteilhafter Weiterbildung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung vorgeschlagen, den Rahmen auf Geradführungen, die vorzugsweise als Flachführung oder Schwalbenschwanzführung ausgebildet sind, zu verfahren. Eine solche Ausgestaltung gewährleistet eine leichtgängige und präzise Verstellbarkeit des Rahmens und damit des Testkopfs in horizontaler Richtung.
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Einzelheiten und weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles. In den zugehörigen Zeichnungen, die das Ausführungsbeispiel lediglich schematisch darstellen, zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine rückwärtige Ansicht einer Handhabungsvorrichtung

mit einem Testkopf;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Handhabungsvorrichtung gemäß

Fig. 1;

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der Seitenansicht gemäß

Fig. 2 und

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 1 mit IV gekenn

zeichneten Bereichs.

Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Handhabungsvorrichtung dient zum Positionieren eines Testkopfs 40 an einer nicht dargestellten Prüfeinrichtung für elektronische Bauelemente, wie beispielsweise IC oder Wafer. Zu diesem Zweck weist die Handhabungsvorrichtung einen Rahmen 10 auf, an dem eine den Testkopf 40 tragende Halterung 30 in vertikaler Richtung verstellbar angeordnet ist. Der Rahmen 10 ist in horizontaler Richtung auf einem Untergestell 20 verfahrbar. Das Untergestell 20 weist hierfür Geradführungen 21 auf, die als Flachführung ausgebildet sind. Alternativ können die Geradführungen 21 auch mit einem schwalbenschwanzförmigen Querschnitt versehen sein.

Wie besonders deutlich die Fig. 2 bis 4 erkennen lassen, sind Antriebsmittel 50 vorgesehen, um den Rahmen 10 auf den Geradführungen 21 zu verfahren. Die Antriebsmittel 50 weisen ein Zugmittel in Form eines Zahnriemens 51 und eine mit diesem zusammenwirkende Radscheibe, die als Zahnrad 52 ausgebildet ist, auf. Der Zahnriemen 51 ist aus Kunststoff gefertigt und durch eine aus Stahl bestehende Seele armiert. Die Enden des Zahnriemens 51 sind an Einspannstellen 22 fest mit dem Untergestell verbunden. Dagegen ist das Zahnrad 52 drehbar an dem Rahmen 10 befestigt.

Zwei beidseitig des Zahnrads 52 angeordnete Umklenkrollen 53 bewirken, daß der Zahnriemen 51 das Zahnrad 52 mit einem Umschlingungswinkel von ca. 180° umschließt. Auf diese Weise ergibt sich ein

zuverlässiger Formschluß zwischen Zahnriemen 51 und Zahnrad 52, der eine vergleichsweise große Drehmomentenübertragung erlaubt.

Das Zahnrad 52 wird durch einen Kurbeltrieb 54 angetrieben. Der Kurbeitrieb 54 weist zu diesem Zweck einen manuell zu betätigenden Kurbelgriff 55 auf, der an einer gut zugänglichen Stelle und damit in ergonomischer Hinsicht günstig an dem Rahmen 10 angeordnet ist.

Das durch den Kurbelgriff 55 erzeugte Drehmoment wird durch ein Winkelgetriebe 57 auf eine Antriebswelle 56 übertragen, die sich in vertikaler Richtung parallel zu dem Rahmen 10 erstreckt. Die Antriebswelle 56 ist durch ein Übersetzungsgetriebe 58 mit dem Zahnrad 52 verbunden. Das Übersetzungsgetriebe 58 ermöglicht eine geeignete Drehzahl für das Zahnrad 52. Je nach Anwendungsfall kann das Über-Setzungsgetriebe 58 die Drehzahl der Antriebswelle 56 ins Schnelle oder ins Langsame übersetzen. Das Übersetzungsgetriebe 58 ist zudem als selbsthemmendes Rädergetriebe ausgestaltet. Dies stellt eine lagegenaue Arretierung des Rahmens 10 an der jeweils erreichten Position sicher.

Die zuvor beschriebene Handhabungsvorrichtung zeichnet sich durch ein exaktes und leichtgängiges Verstellen des Rahmens 10 in horizontaler Richtung aus. Ursache hierfür sind in erster Linie die Arbeitsmittel 50, die ein Verfahren des Rahmens 10 auf den Geradführungen 21 des Untergestells 20 in einfacher Weise ermöglichen. Der Zahnriemen 51 trägt im Zusammenwirken mit dem durch den Kurbeltrieb 54 angetriebenen Zahnrad 52 zu einer kontrollierten und genau reproduzierbaren Linearbewegung des Rahmens 10 bei. Die Umlenkrollen 53 rufen einen vergleichsweise großen Umschlingungswinkel hervor und stellen somit eine wirksame Drehmomentenübertragung sicher. Nicht zuletzt bewirkt

eine im Querschnitt annähernd C-förmige Profilschiene 59, innerhalb welcher der Zahnriemen 51 angeordnet ist und das Zahnrad 52 beim Bewegen des Rahmens 10 verläuft, einen sicheren Schutz der Arbeitsmittel 50.

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Rahmen

Bezugszeichenliste

20 Untergestell

21 Geradführung

22 Einspannstelle

30 Halterung

40 Testkopf

50	Antriebsmittel
51	Zahnriemen
52	Zahnrad
53	Umlenkrolle
54	Kurbeltrieb
55	Kurbelgriff
56	Antriebswelle
57	Winkelgetriebe
58	Übersetzungsgetriebe
59	Profilschiene

Claims

1. Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum Positionieren eines Testkopfs (40) an einer Prüfeinrichtung, mit einer Halterung (30) für einen Testkopf (40) und mit einem Rahmen (10), an dem die Halterung (30) verstellbar angeordnet ist, wobei der Rahmen (10) in horizontaler Richtung auf einem Untergestell (20) verfahrbar ist, gekennzeichnet durch Antriebsmittel (50), die den Rahmen (10) auf dem Untergestell (20) verfahren.

2. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel (50) ein Zugmittel (51) und eine mit diesem zusammenwirkende Radscheibe (52) aufweisen.

3. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel als Zahnriemen (51) und die Radscheibe als Zahnrad (52) ausgebildet sind.

4. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnriemen (51) aus Kunststoff gefertigt und durch eine aus Metall, vorzugsweise Stahl, bestehende Seele armiert ist.

5. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel (51) feststehend an dem Untergestell (20) befestigt und die Radscheibe (52) drehbar an dem Rahmen (10) angeordnet ist.

6. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Radscheibe (52) Umlenkrollen (53) für das Zugmittel (51) angeordnet sind.

7. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Radscheibe (52) mittels eines Kurbeltriebs (54) oder mittels eines Elektromotors antreibbar ist.

8. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbeltrieb (54) einen an dem Rahmen (10) angeordneten Kurbelgriff (55) aufweist, der durch eine Antriebswelle (56) mit der Radscheibe (52) verbunden ist.

9. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurbelgriff (55) durch ein Winkelgetriebe (57) mit der Antriebswelle (56) und die Antriebswelle (56) durch ein Übersetzungsgetriebe (58) mit der Radscheibe (52) verbunden ist.

10. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsgetriebe (58) als selbsthemmendes Rädergetriebe ausgestaltet ist.

11. Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (10) auf Geradführungen (21), die vorzugsweise als Flachführung oder Schwalbenschwanzführung ausgebildet sind, verfahrbar ist.