(57)【要約】電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングさせる。電子テストヘッドを取り扱い装置とドッキングするためのシステムが提供されている。本システムは、電子テストヘッドおよび取り扱い装置を、少なくとも部分的に配列し、次いで一緒にするアセンブリを含んでいる。本システムはまた、電子テストヘッドおよび取り扱い装置を一緒にするのを、部分的に動力付き補助を提供する動力駆動アクチュエータを含んでいる。
2004536311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下を含む、電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム：
前記電子テストヘッドを前記取り扱い装置と、少なくとも部分的に配列し、次いで一緒にするアセンブリ；および
前記電子テストヘッドおよび前記取り扱い装置を合一させるのに、部分的に動力付き補助を提供する、動力駆動アクチュエータ。
【請求項２】
前記アセンブリが、前記テストヘッドおよび取り扱い装置のうちの一方の上に配置された少なくとも2つのカムを含み、前記2つのカムの動作が機械的に同期する、請求項1に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム。
【請求項３】
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置が、それらの間で電気的に接触する以前に、配列される、請求項1に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム。
【請求項４】
前記アクチュエータが、前記アセンブリの動作の間、触覚応答を変化させるよう、空気圧の可変量により作動される、請求項1に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム。
【請求項５】
前記テストヘッドと前記取り扱い装置との間のさらなる配列が、前記電子テストヘッドを前記取り扱い装置と合一させている間に起こる、請求項1に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム。
【請求項６】
追加的に以下を含む、請求項1に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム：
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの一方の上の、多数の配列機構；および
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の他方の上の、前記配列機構を受けるための、多数の配列機構受口。
【請求項７】
追加的に以下を含む、請求項1に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム：
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの一方の上に取り付けられた、前記アセンブリを動作させるための、多数のカム；および
前記テストヘッドと前記取り扱い装置間の粗配列を提供するために、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の他方の上に取り付けられ、各々が、互いに向って動かされる前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置上の前記カムのうちの少なくとも1つに、隣接して配列する、多数のガセット。
【請求項８】
追加的に以下を含む、請求項1に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム：
前記動力駆動アクチュエータが、前記電子テストヘッドおよび前記取り扱い装置を互いに向ってもたらすよう動作可能となるように、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置が互いに対して位置決めされていることを検出する、少なくとも1つのセンサ。
【請求項９】
前記センサが、さらに前記動力駆動アクチュエータの動作を可能にする、請求項8に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム。
【請求項１０】
前記配列機構がガイドピンであり、さらに前記配列機構受口がガイドピン受口である、請求項6に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ガイドピン受口の各々が、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの一方の上に取り付けられた多数のガセットのうちの1つに含まれ、前記ガセットの各々が、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の他方の上に取り付けられた、少なくとも1つのそれぞれのカムと隣接して配列している、請求項10に記載のシステム。
【請求項１２】
前記配列機構の少なくとも1つが、運動学的合わせ面、および運動学的表面を含む対応する配列機構受口を含む、請求項6に記載のシステム。
【請求項１３】
前記運動学的合わせ面がボールを含み、さらに前記配列機構受口が溝を含む、請求項12に記載のシステム。
【請求項１４】
前記システムが、各々がボールを含む3つの前記運動学的合わせ面、および3つの前記配列機構受口を含む、請求項12に記載のシステム。
【請求項１５】
前記システムが、以下を追加的に含む、請求項7に記載のシステム：
以下のうちの少なくとも1つを検知するための、少なくとも1つの追加的センサ、
(a) 前記カムの少なくとも1つの位置、および
(b) 互いに対して、少なくとも2つの配列位置のうち、より粗い1つに位置決めされた前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置。
【請求項１６】
以下を含む、テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム：
前記電子テストヘッドを前記取り扱い装置と合一させるアセンブリ；
前記アセンブリを動作させるための機構；
前記機構を動作させるための、少なくとも1つのアクチュエータ；および
前記機構の位置を検出するための、少なくとも1つのセンサ。
【請求項１７】
前記機構が、少なくとも2つのカムを含む、請求項16に記載のシステム。
【請求項１８】
前記機構と共に動く目標をさらに含み、前記センサが、前記目標からの反射光を検出する、請求項17に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム。
【請求項１９】
請求項17に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステムにおいて、前記センサが、以下のうち少なくとも1つを検知する：
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の一方の上に配置された、少なくとも1つの前記カムが、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の他方の上に配置されたそれぞれのカムフォロアを受ける準備ができている、第1の位置；
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置が、一緒にドッキングする、ドッキング位置；および
前記第1の位置と前記ドッキング位置との間の位置。
【請求項２０】
追加的に、以下を含む、請求項16に記載のシステム：
以下のうちの少なくとも1つを検出するための、少なくとも1つの追加的センサ、
(a) 互いに対して、少なくとも2つの配列位置のうち、より粗い1つに位置決めされた前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置、および
(b) 前記少なくとも1つの駆動アクチュエータが、前記電子テストヘッドおよび前記取り扱い装置を互いに向って動かすよう動作可能となるように、前記取り扱い装置に対して位置決めされた前記テストヘッド。
【請求項２１】
追加的に、以下を含む、請求項16に記載のシステム：
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの一方の上の、多数の配列機構；および
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の他方の上の、前記配列機構を受けるための、多数の配列機構受口。
【請求項２２】
以下を含む、電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム：
前記電子テストヘッドを前記取り扱い装置と合一させるアセンブリ；
前記アセンブリを動作させるために、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの一方の上に位置する、多数のカム；
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の他方の上に位置する、各々が前記多数のカムのうちの少なくとも1つに、隣接して配列するための、多数のガセット；
前記カムの動力付き動作を提供するための、少なくとも1つの動力駆動アクチュエータ；および
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置が、互いに対して、少なくとも2つの配列位置のうち、より粗い1つに位置決めされていることを検出するセンサ。
【請求項２３】
追加的に、以下を含む、請求項22に記載のシステム：
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの一方の上の、多数の配列機構；および
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の他方の上の、前記配列機構を受けるための、多数の配列機構受口。
【請求項２４】
前記配列機構がガイドピンであり、さらに前記配列機構受口がガイドピン受口である、請求項22に記載のシステム。
【請求項２５】
前記ガイドピン受口の各々が、前記多数のガセットのうちの1つに含まれる、請求項24に記載のシステム。
【請求項２６】
前記配列機構の少なくとも1つが、運動学的合わせ面、および運動学的表面を含む対応する配列機構受口を含む、請求項22に記載のシステム。
【請求項２７】
前記運動学的合わせ面がボールを含み、さらに前記配列機構受口が溝を含む、請求項26に記載のシステム。
【請求項２８】
前記システムが、各々がボールを含む3つの前記運動学的合わせ面、および、3つの前記配列機構受口を含む、請求項26に記載のシステム。
【請求項２９】
追加的に、以下を含む、請求項22に記載のシステム：
以下のうちの少なくとも1つを検知するための、少なくとも1つの追加的センサ、
(a) 前記カムの少なくとも1つの位置、および、
(b) 前記少なくとも1つのアクチュエータが、前記電子テストヘッドおよび前記取り扱い装置を互いに向って動かすよう動作可能となるように、前記取り扱い装置に対して位置決めされている前記テストヘッド。
【請求項３０】
以下を含む、電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム：
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの一方の上の、多数のカム；
前記カムを動かすための、少なくとも1つのアクチュエータ；
前記テストヘッドを前記取り扱い装置とドッキングさせるために前記カムと合せる、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の他方の上に取り付けられた、ガセット；
前記カムと係合するために、前記ガセットに取り付けられた、カムフォロア；および
前記カムフォロアの少なくとも1つがそれぞれのカムと係合したとき、前記テストヘッドと前記取り扱い装置との間の相対位置を判定するための、少なくとも1つのセンサ。
【請求項３１】
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置を配列させるための、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの一方の上の、多数の配列機構をさらに含む、請求項30に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム。
【請求項３２】
前記カムを動かすことが、手動でオーバーライド可能である、請求項30に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム。
【請求項３３】
前記テストヘッドと前記取り扱い装置が、電気的接触をする前に、X、Y、およびθZにおいて配列する、請求項30に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム。
【請求項３４】
前記センサが、以下のうち少なくとも1つを検出する、請求項30に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム：
前記アクチュエータが作動準備ができている、作動可能位置；
前記テストヘッドと前記取り扱い装置が、一つにドッキングする、ドッキング位置；および
前記作動可能位置と前記ドッキング位置との間の位置。
【請求項３５】
前記センサが、光電センサである、請求項30に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム。
【請求項３６】
前記センサが、光ファイバにわたって光を運ぶ、光電センサである、請求項30に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム。
【請求項３７】
前記テストヘッドが、動力減少後も、前記取り扱い装置にドッキングしたままである、請求項30に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム。
【請求項３８】
前記システムが、ドッキング前に、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの少なくとも1つの上の電気的接触を保護するための、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの一方の上のガセットを含む、請求項30に記載の電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム。
【請求項３９】
以下を含む、電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステム：
前記電子テストヘッドを前記取り扱い装置と合一させるアセンブリ；
前記アセンブリを動作させるための、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの一方の上に位置する、少なくとも2つのカム；
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の他方の上に位置する、各々が前記多数のカムのうちの少なくとも1つに隣接して配列するための、多数のガセット；
前記カムの、少なくとも部分的動力付き動作を提供するための、少なくとも1つの動力駆動アクチュエータ；
前記カムの少なくとも1つの任意の、前記カムの少なくとも部分的な前記動力付き動作に加えて、または、それとは無関係の、手動動作のための少なくとも1つのハンドル；
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの一方の上に位置した、多数の配列機構；
前記配列機構を受けるための、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の他方の上の、多数の配列機構受口。
【請求項４０】
前記配列機構が、運動学的合わせ面を含み、前記配列機構受口が運動学的表面を含む、請求項39に記載のシステム。
【請求項４１】
追加的に、以下を含む、請求項39に記載のシステム：
以下のうちの少なくとも1つを検出するための、少なくとも1つのセンサ、
(a) 前記カムの少なくとも1つの位置、
(b) 前記少なくとも1つのアクチュエータが、前記電子テストヘッドおよび前記取り扱い装置を互いに向って動かすよう動作可能となるように、前記取り扱い装置に対して位置決めされている前記テストヘッド、および
(c) 互いに対して、少なくとも2つの配列位置のうち、より粗い1つに位置決めされている前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置。
【請求項４２】
以下のステップを含む、テストヘッドを取り扱い装置にドッキングする方法：
前記テストヘッドを前記取り扱い装置と配列させるステップ；および
前記テストヘッドを前記取り扱い装置と合一させる際に、部分的に動力付きの補助を提供するために、少なくとも1つの動力駆動アクチュエータを作動させるステップ。
【請求項４３】
以下のステップを含む、テストヘッドを取り扱い装置にドッキングする方法：
少なくとも1つの前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの一方の上に位置する、配列機構の、それぞれの前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の他方の上に位置する配列機構受口への進入を検出するステップ；
少なくとも1つの動力駆動アクチュエータが、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置を互いに向って動かすよう動作可能となるよう、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置が、互いに対して位置決めされていることを検知するステップ；および
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置を、互いに向って動かすよう、少なくとも部分的に動作付きの補助を提供するために、前記少なくとも1つの動力駆動アクチュエータを作動させるステップ。
【請求項４４】
以下のステップを含む、テストヘッドを取り扱い装置にドッキングする方法：
少なくとも1つの前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの一方の上に位置する、配列機構の、それぞれの前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の他方の上に位置する配列機構受口への進入を検出するステップ；
多数のカムの少なくとも1つの位置を検出するステップであって、前記位置は、以下のうちの少なくとも1つである、
(a) 前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの一方の上に配置された、前記カムの少なくとも1つが、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の他方の上に配置された、それぞれのカムフォロアを受ける準備ができている、第1の位置、
(b) 前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置が、一つにドッキングする、ドッキング位置、および
(c) 前記第1の位置と前記ドッキング位置との間の位置；および
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置を互いに向って移動させるための、少なくとも部分的に動力付きの補助を提供するために、少なくとも1つの動力駆動アクチュエータを作動させるステップ。
【請求項４５】
以下のステップを含む、テストヘッドを取り扱い装置にドッキングする方法：
少なくとも1つの前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置のうちの一方の上に位置する、配列機構の、それぞれの前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の他方の上に位置する配列機構受口への進入を検出するステップ；
少なくとも1つの動力駆動アクチュエータが、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置を互いに向って動かすよう動作可能となるように、前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置が互いに対して位置決めされていることを検知するステップ；
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置を互いに向って動かすために、オペレータにより、アセンブリの手動作動を初期化するステップ；および
前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置を互いに向って動かすために、少なくとも部分的に動力付きの補助を提供するよう、前記少なくとも1つの動力駆動アクチュエータを作動させるステップ。
【請求項４６】
前記初期化ステップが、前記アセンブリの動作を初期化するハンドルを動作させることを含む、請求項45に記載の方法。
【請求項４７】
以下のステップを、追加的に含む、請求項45の方法：
前記テストヘッドを前記取り扱い装置に対してラッチするステップ。
【請求項４８】
以下のステップを、追加的に含む、請求項45に記載の方法：
オペレータが以下のうちの少なくとも1つを検出した場合に、前記初期化ステップまたは前記作動ステップの前記ステップのいずれかを中断するステップ、
(a) 前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の間の誤配列、および
(b) 前記テストヘッドおよび前記取り扱い装置の間に存在する障害。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子テストヘッドドッキングの分野、より詳しくは、ドッキング作動のための1つ以上のアクチュエータにより、少なくとも部分的に動力付きカムを用いる、テストヘッドドッキングのための方法および装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
集積回路(IC)および他の電子装置の製造では、全プロセスの1つ以上のステージで、自動テスト装置(ATE)を用いたテストが実行されている。テストされる装置をテスト用位置に配置する、特殊取り扱い装置が用いられている。若干の場合には、特殊取り扱い装置はまた、テストされる装置を適切な温度にし、および/または、テストの間、それを適切な温度に保つ場合もある。特殊取り扱い装置には、ウエハ上の非包装装置を検査するための「プローバー（prober）」、および包装部品をテストする「デバイスハンドラー」を含め、様々なタイプがある；ここで「取り扱い装置」は、こうしたあらゆるタイプの装置を参照するために用いられる。電子テスト自体は、取り扱い装置へ接続し、およびドッキングするのに必要なテストヘッドを含む、大きくて高価なATEシステムにより提供される。テストされる装置(Device Under Test:（DUT）)は有効なテストのための高精度、高速の信号を必要とする。従って、通常、DUTのテストに用いられるATE内の「テストエレクトロニクス」は、出来る限りDUTの近傍に位置決めされなければならないテストヘッド内に配置される。テストヘッドは非常に重く、DUTが電気的接続の数を増やして複雑なものとなるのに従い、テストヘッドのサイズおよび重さも、数100ポンドから、2,000〜3,000ポンドもの大きさとなってきた。テストヘッドは、通常、信号、アース、および電力のための伝導経路を提供するケーブルにより、ATEの静止メインフレームに接続される。追加的に、テストヘッドは、多くの場合ケーブル内に束ねられているフレキシブル配管を通して、冷却剤が供給されるのを必要としてもよい。
【０００３】
複雑な装置のテストでは、テストヘッドとDUTの間に、数百または何千もの電気接続が確立されなければならない。これらの接続は、デリケートで、間隔を置いた緻密な接点で達成される。ウエハ上の非包装装置のテストでは、DUTへの実際の接続は、通常、プローブカード上に取り付けられた針のようなプローブで達成される。包装装置のテストでは、通常、「ＤＵＴボード」上に取り付けられたテストソケットを用いる。いずれの場合も、通常、プローブカード、またはＤＵＴボードは、多くのDUTを順番にテスト位置に運ぶ取り扱い装置に、適切に固定されている。いずれの場合でも、プローブカードまたはＤＵＴボードはまた、テストヘッドが対応する電気接続を作成可能な、接続ポイントを提供する。テストヘッドは、通常、プローブカードまたはDＵＴボードとの接続を達成する接点要素を含む、インタフェースユニットを備えている。接点要素は、通常、「ポゴピン（pogo pin）」を装填したスプリングである。全般に、接点は、非常に脆く、デリケートであり、ダメージから保護されなければならない。
【０００４】
テストヘッドを取り扱い装置に対して操縦するために、テストヘッドマニピュレータが用いられてもよい。こうした操縦は、1メーター以上のオーダーの、比較的大きな距離にわたってもよい。目標とされるのは、ある取り扱い装置から他のものへ即座に変更可能なこと、または、サービス、および/または、インタフェース要素の変更のために、テストヘッドを、現在の取り扱い装置から遠く離すことである。テストヘッド、およびプローブカードまたはＤＵＴボードとの接続の全てが達成されるよう、テストヘッドが取り扱い装置に対して所定の位置に保持されている場合、テストヘッドは取り扱い装置に「ドッキングされている」と言う。ドッキングが成功するには、テストヘッドは、デカルト座標系に関して自由度6で正確に位置決めされなければならない。概ね、テストヘッドマニピュレータは、テストヘッドを、ドッキング位置のおよそ数センチメートル以内の粗配列の第1のポジションに操縦するために用いられ、続いて「ドッキング装置」が、最終的に正確な位置決めを達成するのに用いられる。通常、ドッキング装置の一部は、テストヘッド上に配列され、その残りは、取り扱い装置上に配列される。1つのテストヘッドが、多くの取り扱い装置に有用となる場合があるので、通常、テストヘッド上のドッキング装置には、より高価な部分を配置することが好ましい。ドッキング装置は、ドックの2つの部分を接近させ、その結果、テストヘッドをドッキングするアクチュエータ機構を含む場合がある。これを「アクチュエータ駆動」ドッキングと呼ぶ。ドッキング装置、または「ドック」には、以下を含む、多くの重要な機能がある。(1) 取り扱い装置とのテストヘッドの配列、(2) テストヘッドと取り扱い装置とを一つに引き寄せ、後に切り離すこと、(3) 電気接点のためにプレ配列保護を提供すること、および、(4) テストヘッドおよび取り扱い装置を、一つにラッチし、または保持すること。
【０００５】
インテストハンドブック（inTEST Handbook）(第5版 (C)1996、インテストinTEST 社)に従って、「テストヘッド位置決め」は、成功ドッキングおよびドッキング解除に必要な、取り扱い装置への正確な配列に結合した、取り扱い装置へのテストヘッドの簡単な動きについて言及している。テストヘッドマニピュレータはまた、テストヘッド位置決め装置と呼んでもよい。適切なドッキング手段に結合されたテストヘッドマニピュレータは、テストヘッド位置決めを実行する。この技術は、例えば、前記インテストハンドブック（inTEST Handbook）内で説明されている。また、この技術は、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、および特許文献６で説明されているが、これらはすべて、テストヘッド位置決めシステムの分野における、それらの教示に関する参照により、組み込まれる。以上の特許は、主としてアクチュエータ駆動ドッキングに関連するものである。テストヘッド位置決めシステムは、また、単一の装置が、テストヘッドの比較的大きい距離の操縦、及び最終的に正確なドッキングの双方を提供することで知られている。例えば、参照により全て組み込まれる、特許文献７（ホルト（Holt）他、および特許文献８、および特許文献９、グラハム（Ｇｒａｈａｍ）他は、ドッキングがアクチュエータ駆動よりむしろ「マニピュレータ駆動」である位置決めシステムについて説明している。しかしながら、アクチュエータ駆動システムは、最も広く用いられており、本発明はそれらに向けられている。
【０００６】
典型的なアクチュエータ駆動位置決めシステムでは、オペレータが、テストヘッドをある位置から別の位置まで操縦する、マニピュレータの動きを制御する。これは、オペレータにより、テストヘッドがその移動軸で完全にバランスをとられるシステム内で、テストヘッド上に直接力を作用させることにより手動で達成されてもよいし、またはオペレータにより直接制御されるアクチュエータを用いて達成されてもよい。いくつかの現行システムでは、テストヘッドは、若干の軸における直接的な手動力の組み合わせ、および他軸内のアクチュエータによって操縦される。
【０００７】
テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするために、オペレータは、最初にテストヘッドをその最終ドッキング位置の近傍にほぼ配列する、「ドッキング準備」位置に操縦しなければならない。ドッキングアクチュエータがテストヘッドの動きの制御を引き継ぎ可能な「作動準備」位置に、テストヘッドが来るまで、テストヘッドはさらに操縦される。その後、アクチュエータは、テストヘッドを、最終的な完全にドッキングされた位置へ引き出すことが出来る。この動作では、様々な配列機能によりテストヘッドの最終的配列が提供される。ドックは、初期ステージから最終ステージまで、異なるステージの配列を提供する、2セット以上の異なるタイプの配列機能を使用してもよい。一般に、テストヘッドは、好ましくは、損なわれ易い電気接点が機械接触をなす前に、自由度5で配列される。テストヘッドは、その後、自由度6に対応する、すなわち、インタフェース平面(通常、プローブカード、またはＤＵＴボード平面)に対して垂直である、直線に沿って促される。そして、接点は、それらにダメージを与えるような、いかなる横向きスクラビングや力もなく、接続を形作ることになる。
【０００８】
ドッキングアクチュエータが動作されるので、テストヘッドは、通常、最終配列および位置決めを可能にするその軸の、全てではなくとも数本に従って、自由に移動する。アクチュエータ駆動ではなく、適切にバランスをとられるマニピュレータ軸のためには、これは問題ではない。しかしながら、一般に、アクチュエータ駆動軸では、コンプライアンス機構がそれらに組み込まれている必要がある。いくつかの典型的な例がスロカム（Slocum）他に対する特許文献１０およびアルデン（Alden ）に対する特許文献１１で説明されている。多くの場合、コンプライアンス機構には、特に非水平なアンバランス軸に対し、コンプライアンスに加えて、特定量の弾力または「跳ね返り」を加える、スプリング状の機構が必要とされる。また、さらに、テストヘッドをATEメインフレームに接続するケーブルも弾力がある。オペレータが、テストヘッドをほぼ配列内へ、さらに、ドッキング機構により捕捉可能な位置へ操縦しようとするなら、オペレータは、システムの弾力に打ち勝たなければならなくなるが、非常に大きくて重いテストヘッドでは、多くの場合、それは困難である。さらに、ドッキング機構が適切に係合する前に、オペレータがテストヘッドに適用された力を解放してしまうと、テストヘッドは、コンプライアンス機構の弾力により、ドックから遠くに移動してしまうことになりかねない。これは、時に、跳ね戻り効果と呼ばれているものである。
【０００９】
スミス（Smith）に対する特許文献１２では、従来技術のドッキング機構を開示している。特許文献１２の図5A、図5B、および図5Cに示されたドッキング機構では、最終配列および2つの円形カムを提供するよう、2つのガイドピンと穴の組み合わせを用いている。これらのカムが、それらに取り付けられたハンドルによって回転させられると、ドックの両半分は、その嵌め合い穴に完全に挿入されるよう、ガイドピンと共に引かれる。ワイヤケーブルは、2つのカムを同時に回転するようリンクする。ケーブルの配置により、2本のハンドルの内の一方、またはもう他方のみに力を適用することにより、ドックを動作可能にする。この場合、ハンドルは、ドッキングアクチュエータに従っている。
【００１０】
特許文献１２のドックの基本的な考え方は、テストヘッドが、3セットまたは4セットのガイドピン、およびケーブルにより相互接続された円形カムを有するドック内へと、より大きくなるのに従って発展してきた。本願の図1A、図1B、図1Cおよび図1Dは、4つのガイドピンと穴の組み合わせ、および4つの円形カムを有する、従来技術のドックを示しており、後に詳述される。こうした4ポイントのドックは、4つのカムの各々に取り付けられたアクチュエータハンドルを有するよう製造されてきたが、示されたドックは、ケーブルドライバを動作させる、単一アクチュエータハンドルを組み込んでいる。ケーブルドライバが、ハンドルにより回転させられると、ケーブルが動かされ、4つのカムが連動する形で回転する。この構成は、単一のアクチュエータハンドルを、オペレータにとり便利な位置に配置する。また、カムの直径のケーブルドライバの直径に対する比を適切に調整することにより、より大きな機械的有用性を達成可能である。
【００１１】
特許文献１３、および特許文献１４で説明されているドックは、両半分を配列するのにガイドピンと穴を利用している。しかしながら、ドックはバキューム装置により作動され、真空が適用されると、バキューム装置が両半分を一つにする。両半分は、真空が維持されている限り、しっかりくっついたままとなる。しかしながら、バキューム装置で発生可能な力の量は、大気圧×実効面積に制限される。従って、こうしたドックは、それらのアプリケーションにおいて制限される。
【００１２】
特許文献１５、特許文献１６、および特許文献１７にて開示されるドックは、両半分の間に最終配列を提供するのに、運動学的カップリングなどの他の技術を用いている。また、初期配列を提供するのに、粗配列ピンが利用される場合もある。粗配列ピンは、その穴にガイドピンを捕らえて、それが逃げるのを防ぐ、キャッチ機構が設けられる場合もある。キャッチ機構は、特許文献１５および特許文献１７では、自動的に起動するように思われる。ところが、特許文献１６では、モータ駆動装置は、3つの粗配列ピンの各々のために利用されている。特許文献１６ではまた、3つのモータは、ドッキングされた要素間の平担化をもたらすよう、別々に動作されてもよい。特許文献１５〜１７の全部に於いて、リニアアクチュエータは、最終的に両半分を引き合わせるのに用いられる。リニアアクチュエータは、空気式タイプとして開示されている。このタイプのドックでは、損なわれ易い電気接点の損害を回避可能な程度のプレ配列を提供するためには、他の機構を使用する必要がある。この理由により、前記粗配列ピンが使用されているが、それにより、全体にコストおよび複雑さが大きくなっている。結果的に、2セットの配列機構が提供される。すなわち。 (1) 粗配列ピン‐穴の組み合わせ、および、 (2) 運動学的カップリング。上述し、および次に述べる、カム‐作動ドックは、ガセットおよびカムを伴うプレ配列、ガイドピンおよび受口の正確な配列、および機械的有用性、および、カムおよびカムフォロアのロックを、3つの簡単な機構により結合する。この簡単さと立証された技術を、大きなテストヘッド用の動力付きドックにも保有することは、望ましいものと言えよう。
【００１３】
より具体的には、特許文献１６は、１対のボールと溝が、その組は、運動学的カップリングを形成するのに必要ないくつかの接点を提供するゆえ、「運動学的コンタクト」と呼ばれていることを開示している。単一点での接触を実現するので、溝の各側面は「運動学的表面」と呼ばれている。ボールは、一点だけで運動学的表面に接触するので、「運動学的合わせ面」と呼ばれる。特許文献１６は、運動学的カップリングの満足し得る動作では、運動学的表面の形成のために溝を用いる必要がないことを示している。ゴシックアーチなどの、他の形も同様に使用可能である。また、運動学的合わせ面として、ボールを用いる必要もない。円錐の先端などの他の形を、単一点で表面に接触させることが可能である。同様に、各運動学的接触が、2つの運動学的表面を含んでいる必要もない。他の適切な運動学的接触の例は以下の通りである。1つの平面を押すボール(1接点あたり1つの運動学的表面)。四面体を押すボール(1接点あたり3つの運動学的表面)、または3つのボールを押すボール(1接点あたり3つの運動学的表面)。合計で6つの運動学的表面がある限り、1つのカップリングに異なるタイプの接触が用いられてもよい。
【００１４】
ここで、図1Aから図1Dに示された、従来技術のドックの構成および動作の選択された詳細を説明する。この記述には、参照により組み込まれる、特許文献６において説明された、以前のドッキング装置からの態様が含まれている。
【００１５】
図1Aは、テストヘッドマニピュレータ(図示せず)により順番に支えられた、受け台190により保持された、テストヘッド100を斜視図で示す。また、テストヘッド100がドッキングされるかもしれない、取り扱い装置108の、切断部分も示されている。図1Bは、デバイスハンドラー108を、若干大きなスケールで、より詳細に示している。 (この特定の例では、取り扱い装置は、包装されたデバイスハンドラーであり、テストヘッドは下方からそれにドッキングされる。)図1 Cの断面図を一瞥すると、テストヘッド100が電気インタフェース126を有し、取り扱い装置108が対応する電気インタフェース128を有することが分かる。電気インタフェース126、128は、通常、数百、または数千もの、小さくて、損なわれ易い電気接点(図示せず)を有しており、それらは、テストヘッドが最終的にドッキングされたとき、信頼性があり対応するそれぞれの電気接続を提供する形で正確に係合しなければならない。この典型的な場合に示されるように、取り扱い装置108の下面は、取り扱い装置電気インタフェース128を含んでおり、テストヘッド100は、概して下方から上向きに動いてドッキングされる。他の方向付けは可能であり、既知のものは以下を含んでいるが、それに限定されるものではない。下方に移動してトッププレートとドッキングすること、水平に移動して垂直平面とドッキングすること、および、水平および垂直の双方に対して角度を持つ平面とドッキングすること。
【００１６】
図1Aおよび図1Bに戻ると、ここでは、完全な4点ドッキング装置が示されている；その部分は、取り扱い装置108、または、テストヘッド100のいずれかに取り付けられている。テストヘッド100には、面板106が取り付けられている。面板106の4つのコーナーに付近に、4つのガイドピン112が取り付けられ、配置されている。面板106は中央開口部を有し、テストヘッド電気インタフェース126 (図1Aおよび1Bには図示せず)が開口部を通して突出し、さらにガイドピン112が、電気インタフェース126とほぼ正確な共通のセンターを有する、ほぼ正確な長方形を形作るよう、テストヘッド100に取り付けられる。
【００１７】
ガセットプレート114は、取り扱い装置108の下面に取り付けられている。ガセットプレート114は中央開口部を有し、取り扱い装置電気インタフェース128が開口部を通して突出するよう、取り扱い装置108に取り付けられる。4つのガセット116は、ガセットプレート114に、その4つのコーナーの各々の付近に1つずつ取り付けられる。各ガセット116は、その内部にくり抜かれた、ガイドピン穴、または受口112aを有している。各ガイドピン穴112aは、それぞれ、ガイドピン112に対応している。これらは、テストヘッドが完全にドッキングされると、各ガイドピン112が、そのそれぞれのガイドピン穴112aに完全に挿入されるよう、配置されている。その対応する穴112a内の各ガイドピン112の嵌合は、静合である。従って、ガイドピン112およびガイドピン穴112aは、テストヘッド100と取り扱い装置108との間に配列を供給する。
【００１８】
4つのドッキングカム110は、回転可能に面板106に取り付けられている。カム110は円形であり、特許文献６で説明されるカムと同様である。特に各々は、その円周の周りに、上部表面上に上部切欠125を伴う、側面螺旋状溝129を有している。各ドッキングカム110は、概して、ガイドピン112が、カム110とテストヘッド電気インタフェース126の間に位置する形で、それぞれのガイドピン112を通り、テストヘッド電気インタフェース126のほぼ中央から伸びる線上に中心を置くよう、それぞれのガイドピン112の近傍に配置される。ガセット116およびガセットプレート114のコーナーには、ガイドピン112がガセット内のガイドピン穴112aに完全に挿入されると、各カム110の円周がそのそれぞれのガセット116内の円形の切欠に隣接し、かつ同心となるような、円形の切欠がある。この配置により、テストヘッド100が最初に取り扱い装置108とのドッキング位置に操縦されるとき、ドッキング要素間に初期粗配列が提供される。初期粗配列はまた、それらのそれぞれの受口112aに入る、ガイドピン112のテーパエンドにより提供されてもよい。ガセット116、カム110、およびガイドピン112は、ガイドピン112が実際にそれらのそれぞれのガイドピン穴112aに受け取られるまでは、取り扱い装置電気インタフェース128がテストヘッド電気インタフェース126(図1Aおよび図1Bには図示せず)から離れた状態に保たれるよう、配置されている。従って、電気接点には、プレ配列保護が提供される。
【００１９】
結果的に、2セットの配列機構が提供される。すなわち、 (1) ガセット116とカム110の嵌合、および、 (2) ガイドピン112と受口112aの組み合わせ。
【００２０】
また、付属ドッキングハンドル135を備えた円形ケーブルドライバ132が、面板106に回転可能に取り付けられる。ドッキングケーブル115は、各カム110、およびケーブルドライバ132に取り付けられる。プーリ137は、ケーブルドライバ132に出入りするケーブルの経路を適切に方向づける。ケーブルドライバ132は、取り扱い装置135に力を適用することにより、回転可能である。ケーブルドライバ132が回転するに従い、それは、カム110を同期して順番に回転させるケーブル115に力を伝える。
【００２１】
各ガセット116の円形の切欠からは、カムフォロア110aが伸びている。カムフォロア110aは、そのそれぞれのカム110の上面上の上部切欠に嵌合する。図1Cは、テストヘッド100を取り扱い装置108にドッキングするプロセスの１ステージの断面図を示している。ここでは、ガイドピン112は、ガセット116内のガイドピン穴112aに部分的に挿入されている。この典型的な場合には、ガイドピン112が、その遠方終端付近では先細りとなり、面板106への取り付け点に近いところでは一定の直径となっていることに注意されたい。図1 C では、ガイドピン112は、一定直径の領域がちょうどガイドピン穴112aに入る点まで、ガイドピン穴112a内に挿入されている。また、図1 Cでは、各カムフォロア110aは、螺旋状カム溝129の最上端である深さまで、そのそれぞれのカム110の上面の上部切欠125に挿入されている。この構成では、ドックは、ハンドル135(図1 Cでは、図示せず)に力を適用し、カム110を回転させることによって、作動させる準備が整っている。従って、この構成は、「作動準備」位置と呼んでもよい。この位置では、自由度5の配列が達成されていることに注意するのが重要である。特に、取り扱い装置の電気インタフェース126の平面が三次元インタフェースのX‐Y平面である場合、その全直径を受口に挿入させるガイドピン112は、X、Y、およびシータZ配列を確立している。さらに、カムフォロア110aの全切欠125への完全な挿入は、取り扱い装置電気インタフェース126とテストヘッド電気インタフェース128との間の平坦化を確立している。
【００２２】
図1Dは、カム110を完全に回転させた結果を断面図で示す。ここで、テストヘッド100は、取り扱い装置108に「完全にドッキングされて」いる。カム110が回転され、カムフォロア110aが、面板106に向かい、より近い近接点まで螺旋状溝129をたどっているのが分かる。さらに、ガイドピン112は、それらのそれぞれのガイドピン穴112aに完全に挿入されている。ガイドピン112の一定直径領域とそれぞれのガイドピン穴112aの側面との嵌合の精密さにより、取り扱い装置電気インタフェース128とテストヘッド電気インタフェース126との間の最終配列が決定されるのが分かる。従って、概して、3〜7000分の１インチ以内のドッキング位置の再現可能性を提供する、密接嵌合が必要とされる。さらに、ガセットプレート114がいったん取り扱い装置108に取り付けられると、ガイドピン112は、面板106上にガセットに対して正確に配置されなければならない。これを容易にするために、ガイドピン112は、位置調整が可能な形で取り付けられてもよい。広く用いられている、これを実行する方法は、特許文献６で説明されている。
【００２３】
カムフォロアの動きに関する、何らかの情報を再検討することは有用である。図4は、カム110の動きの様々な点での、カムフォロア110aの垂直位置を示している。図4は、例えば、レイドアッシュマンマニュファクチャリング（Reid Ashman Manufacturing）社により製造されている、あるドッキング装置で用いられているような直線的カムと同様に、円形(または筒状)カムにも適用される。カム溝129および切欠125の形状は、概略的に示されている；図4は、説明を目的とするものであるから、正しい縮尺で描かれてはいない。カムフォロアの110aがカム溝に出入り可能な切欠領域は、点Ｏで示されている。カムフォロア110a(カム溝129内の様々な点に、破線円で示されている)は、位置400で切欠125に入り、続いて「作動準備」位置に対応する位置410に達する。切欠領域は、点Ｏと点Aの間にある、溝129の概して水平な領域に繋がっている。この水平領域は、概してカムフォロア1〜2個分の直径の長さ(しかし、時にはより短くてもよい)であり、カム動き全体の僅かな部分(数度)を表すのみである。カムフォロア110aがいったん切欠125の底部に挿入されると、カムは、この水平領域にカムフォロアを「捕捉」するために回転してもよい。カムフォロア110aは、位置420で「捕捉」される。水平溝は、カムがさらに動かされるにつれ、点Aで傾斜溝に遷移する。カムが動かされるにつれ、カムフォロアは、それに従い、鉛直方向に上がるか、または下げられる。スロープの下端の点Bで、溝は、通常少なくともカムフォロア1〜2個分の直径の長さの概して水平領域へと遷移する。この後者の領域では、カムフォロアは、その進行の限度まで来ており、装置は完全にドッキングされている。カムフォロアが、溝の最も奥の位置である点C(位置440にカムフォロア110aと共に示す)にあるとき、装置はラッチされる(または、代替的に、完全にドッキングされ、ロックされる)と考えられる。AからBまでの領域は、「中間」領域(位置430でカムフォロア110aと共に示されている)と呼んでもよく、さらに、BからCまでの領域は、ドッキング領域と呼ばれてもよい。
【００２４】
以上の議論から、ここで、ドッキングプロセスについてより完全に議論を行い、特定の用語を定義することが適切であろう。ドッキングの目的は、テストヘッド電気インタフェース126と取り扱い装置電気インタフェース128を正確に合せることである。各電気インタフェース126、および128は平面を形作り、通常は、必ずしもそうではないが、名目上、電気接点の遠心端に平行となっている。ドッキングされると、これらの2つの平面は、互いに平行でなければならない。電気接点へのダメージを防ぐために、電気接点が互いに機械的接触となるのを許容する前に、2つのインタフェース126および128を自由度5で最初に配列するのが好ましい。ドッキング位置で、各インタフェースの形作られた平面が、三次元デカルト座標系のX-Y平面と平行であるならば、それぞれの接点が互いに並ぶように、配列は、X軸、Y軸、およびX‐Y平面に対して垂直なZ軸(シータZ)の周りの回転で起こらなければならない。さらに、2つの平面は、X軸およびY軸の周りの回転運動により、平行にされる。2つの電気インタフェース平面を互いに平行にするプロセスは、インタフェースの「平坦化」と呼ばれている；そして、それが達成された場合、インタフェースは、「平坦化された」または「共平面」であると呼ばれる。いったん平坦化され、X、Y、およびシータZで配列されると、取り扱い装置電気インタフェース128の平面に垂直な、Z方向に動かすことにより、ドッキングが進行する。ドッキングプロセスでは、テストヘッド100は、最初に、取り扱い装置108の近傍に操縦される。さらに、ガセット116の円形切欠が、カム110との第1の配列へと操縦される。この位置、または、その1つ前の位置は、「ドッキング準備」位置と考えてもよい。より一般的には、「ドッキング準備」とは、何らかの第1の粗配列手段が、ほぼ係合すべき位置にある位置を指している。このステージで、および設計の詳細に応じて、ガイドピンの遠心端は、それぞれのガイド受口に入る準備が出来ている。さらにテストヘッドは、すでに図1 Aから図１Dに関して定義された、「作動準備位置」に操縦される。より一般的には、「作動準備」は、ドッキング装置が作動可能な位置をテストヘッドが達成した位置を示している。作動準備位置で、X 、YおよびシータZでの、ほぼ正確な平坦化および配列が達成されている。ドックが作動し、ガイドピン112が、それぞれのガイドピン穴112aに、より完全に挿入されるにつれて、配列および平担化はより正確になる。特許文献９および特許文献８で説明されたようなマニピュレータ駆動ドッキングでは、粗位置決めモードから精細位置決めモードに変化させるために、センサが、作動準備位置と同等のものを検出する。結果的に、当業者にとって、アクチュエータ駆動ドック内の作動準備位置を検出することは、特許文献９および'特許文献８により、教示され、および開示されたことの、自然な拡張(直感的かつ明白)である。
【００２５】
【特許文献１】
米国特許第5,608,334号明細書
【特許文献２】
米国特許第5,450,766号明細書、
【特許文献３】
米国特許第5,030,869号明細書
【特許文献４】
米国特許第4,893,074号明細書
【特許文献５】
米国特許第4,715,574号明細書
【特許文献６】
米国特許第4,589,815号明細書
【特許文献７】
米国特許第6,057,695号明細書
【特許文献８】
米国特許第5,900,737号明細書
【特許文献９】
米国特許第5,600,258号明細書
【特許文献１０】
米国特許第5,931,048号明細書
【特許文献１１】
米国特許第5,949,002号明細書
【特許文献１２】
米国特許第4,589,815号明細書
【特許文献１３】
米国特許第5,654,631号明細書
【特許文献１４】
米国特許第5,744,974号明細書
【特許文献１５】
米国特許第5,821,764号明細書
【特許文献１６】
米国特許第5,982,182号明細
【特許文献１７】
米国特許第6,104,202号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
上述されたタイプのドックは、1,000ポンドまで、および1,000ポンド以上の重さがあるテストヘッドを用いて、首尾よく使用された。しかしながら、テストヘッドがさらに大きくなり、接点数が増加するに従い、多くの問題が明らかとなった。第1に、接点数が増加するに従い、接点の係合に要する力が増加する。通常1接点あたり数オンス必要である；従って、1000以上の接点を有するテストヘッドのドッキングには、この目的のために100ポンドまたは200ポンドを超える力が必要となる。１立方ヤード以上の容積を占めるテストヘッドでは、テストヘッドがいつドッキング準備位置、および作動準備位置に来たかを判定するために、オペレータが、全てのガセットおよびカムを目視することは、ますます困難となる。また、コンプライアンス機構およびテストヘッドマニピュレータ内のケーブルの弾性ゆえに、跳ね戻り効果により、同時に作動開始する一方で、テストヘッドを作動準備位置に維持することが困難となる。作動機構が打ち勝つべき力の量が増加することによる、さらなる困難は、ケーブルのストレッチングにより、カムの動きが非同期化しかねないことである。機構歪みと同様の問題は、堅いリンクとベルクランクを用いるドックにおいて既知である。
【００２７】
上述のようなドッキング装置は、使用されるガイドピンおよび受口の数により特徴付けられてもよい。特許文献６で説明された装置は、2点ドックとして特徴付けられ、さらに、図1A から図1Dまでに示された装置は、4点ドックとして知られている。同じ一般的原理に従う3点ドックもまた既知であり、共通に用いられており、本発明は、3点構成に関して説明される。しかしながら、これは、本発明の他の構成への応用を制限するものではない。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明は、典型的実施例において、電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステムおよび方法を提供する。アセンブリは、電子テストヘッドおよび取り扱い装置を、少なくとも部分的に配列し、次いで一緒にするために設けられている。電力駆動アクチュエータは、電子テストヘッドおよび取り扱い装置を一緒にすることを、部分的に動力付き補助を提供する。
【００２９】
他の典型的実施例では、本発明は、再び、電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステムおよび方法を提供する。アセンブリは、電子テストヘッドと取り扱い装置を一つにするために設けられる。また、アセンブリを動作するための機構、およびその機構を動作させる、少なくとも1つのアクチュエータも設けられる。また、機構の位置の検出のために、少なくとも1つのセンサが含まれている。
【００３０】
他の典型的実施例では、本発明は、再び、電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステムおよび方法を提供する。アセンブリは、電子テストヘッドと取り扱い装置を一つにするために設けられる。テストヘッドまたは取り扱い装置のどちらか一方の上には、多数のカムが配置されている。カムは、アセンブリを動作させるためのものである。テストヘッドと取り扱い装置の他方上には、多数のガセットが配置される。各ガセットは、多数のカムの少なくとも1つに隣接して配列するためのものである。少なくとも1つの動力駆動アクチュエータが、カムの動力付き動作を提供する。センサは、テストヘッドおよび取り扱い装置が、互いに、少なくとも2つの配列位置の、より粗い位置に位置決めされていることを検出する。
【００３１】
さらに他の典型的実施例では、本発明は、再び、電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステムおよび方法を提供する。テストヘッドまたは取り扱い装置のどちらか一方の上には、多数のカムが配置されている。少なくとも1つのアクチュエータがカムを動かす。テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするために、カムと連結するガセットが、テストヘッドと取り扱い装置の他方上に設けられる。カムフォロアは、カムに係合するようそれぞれのカムに係合するとき、テストヘッドと取り扱い装置との間の相対的位置を測定する。
【００３２】
さらに他の典型的実施例では、本発明は、再び、電子テストヘッドを取り扱い装置にドッキングするシステムおよび方法を提供する。アセンブリは、電子テストヘッドと取り扱い装置を1つにするために設けられる。テストヘッドと取り扱い装置のうちの１つの上に位置する、少なくとも2つのカムが、アセンブリを動作させる。テストヘッドと取り扱い装置の他方上には、多数のガセットが配置される。各ガセットは、多数のカムの少なくとも1つに隣接して配列するためのものである。少なくとも1つの動力駆動アクチュエータが、少なくともカムの動力付き動作の一部分を提供する。少なくとも部分的に動力付きカム動作に加えて、または、それと独立して、カムの少なくとも1つを任意に手動動作させる、少なくとも1本のハンドルが含まれている。多数の配列機構は、テストヘッドおよび取り扱い装置のうちの一方の上に配置されている。多数の配列機構受口が、配列機構を受けるために、テストヘッドと取り扱い装置の他方上に配置されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明は、上述のような基本的手動ドックの改良に向けられる。特に、本発明は、数百または数千ポンドの駆動力を要し、数百または数千の電気接点を有する、大きく、重いテストヘッドのドッキングの簡素化に向けられる。また、本発明は、作動準備位置および完全ドッキング位置の間のドッキングプロセスを、部分的に、または完全に自動化する手段を提供する。また、本発明は、ドッキング力が非常に高いドッキング装置に起こる、ケーブルまたはリンケージの伸びの量を減少させる。
【００３４】
図2は、本発明の典型的実施例に従う、改良されたドックの斜視図である。図3Aは、図2に示されたドッキング装置の、テストヘッド側の拡大図を提供し、さらに、図3Bは、図2に示されたドッキング装置の、取り扱い装置側の拡大図を提供する。図1Aにおけるように、図2のドッキング装置は、取り扱い装置に取り付けられたガセットプレート114、およびテストヘッドに取り付けられた面板106を含んでいる。各々がガイドピン受口112aおよびカムフォロア110aを有している、3つのガセット116は、ガセットプレート114に取り付けられている。各ガセットは、例えば、取り付けねじ199を用いてガセットプレート114に取り付けられていてもよい。対応して、3つのカム110および3つのガイドピン112が、面板106上に配置される。従って、図2に示されるドッキング装置は、3点ドックである。しかしながら、述べられるべき概念は、また、2点、もしくは4点、もしくは他の構成にも同様に適用される。加えて、述べられるべき概念は、直線的カムを含む、カムの他の配置を有するドックにも適用される。
【００３５】
面板106およびガセットプレート114の双方は、すでに図1Aから図1Dに関して述べたように、それぞれ、テストヘッドおよび取り扱い装置の電気インタフェース(図示せず)を収容する、中央開口部を有している。ガイドピン112は、中央が、テストヘッド電気インタフェースのほぼ中央に位置する、ほぼ正確な正三角形の3つのコーナーに配列されている。カム110、ガセット116、およびガイドピン穴112aの位置は、ガイドピン112の位置により決定される。特に、各カム110は、前述の三角形の中心から、ガイドピンを通って伸びる線上に、ほぼセンタリングされ、さらに三角形の中央からガイドピンより遠くに位置決めされている。図1Aに関して述べたように、テストヘッドが完全にドッキングされると、ガセットは、カムとほぼ同心となる円形切穴により形成され、カムフォロア110aは、各ガセット116の各円形切穴241の表面に取り付けられる。図2で示されるように、ガセットプレート114は、ガセットの切穴241と同形の、円形切穴を有している。また、図1Aに関して述べたように、図2の各カム110は、上面上の上方切穴125と共に、その円周の周りに、側面螺旋状溝129を有している。各ガセット116は、その内部にくり抜かれた、ガイドピン穴、もしくは受口112aを有している。
【００３６】
また、図2では、各ガイドピン穴112aは、それぞれ、ガイドピン112に対応している。これらは、テストヘッドが完全にドッキングされると、各ガイドピン112が、そのそれぞれのガイドピン穴112aに完全に挿入されるよう、配置されている。その対応する穴112a内の各ガイドピン112の嵌合は、静合である。従って、ガイドピン112およびガイドピン穴112aは、テストヘッド100と取り扱い装置108の間に配列を提供する。
【００３７】
図2に続いて、各カム110は、その側面に、1つ以上のねじ穴212を有している。1つ以上のドッキングハンドル135が、適当なロッドから作られ、適切な穴212にねじ込むことにより、各々をカム110に取り付け可能となるよう、一端にねじを切られる。この方法で、ドッキングハンドル135は、特定アプリケーションに最適なように、容易に取り外されたり、移動されたりしてよい。図2の配置では、カムドライバーは存在しない。しかしながら、カムドライバーを組み込んだ代替配置は容易に可能である。
【００３８】
4つの粗配列ピン210は、ガセットプレート114の4つのコーナーの近傍に取り付けられる。ブッシング210aに並んだ4つの粗配列ガイド穴は、面板106上の対応位置に配置される。粗配列ピン210は、対応する粗配列ブッシング210a内へ、非常に緩く収まる。粗配列ピン210は、カム110の高さより長い。従って、対応するブッシング210aへの粗配列ピン210の挿入により、テストヘッドと取り扱い装置との第1の粗いプレ配列を提供する。ドッキング装置が、本発明の他の態様からの利益を得るには、この機構を有する必要はないことに注意されたい。また、ガイドピン112および粗配列ピン210の双方が、配列機能を実行し、概して、双方を「配列ピン」と呼んでもよいことに注意されたい。用語「配列ピン」は、ここでは、ガイドピン、および粗配列ピンなどの配列機構を指すものとして用いられている。
【００３９】
本発明により克服される他の問題は、より大きなテストヘッドに必要な、ドッキング力の増加である。テストヘッドがドッキングされるとき、電気コネクタは係合し、ポゴピンなどの弾力を有する接点が圧縮される。状況により、接続に数百もしくは数千もの電気接点が要され、必要となる直接力は、1,000もしくは2,000ポンドに達することにもなりかねない。手動もしくは動力付きにかかわらず、ドックアクチュエータは、テストヘッドを動かし、いかなるコンプライアンス機構にも打ち勝つ力と同様に、この力にも打ち勝たなければならない。アクチュエータにより適用されなければならない実際の力は、駆動機構のメカニカルアドバンデージによって分割される前記の直接力である。例えば円形カムを有するドックでは、メカニカルアドバンデージは、カム溝129のスロープにより一部決定されている。メカニカルアドバンデージがカム位置の関数として変化するよう、カム溝129に非一定スロープを提供することは可能である。これは、打ち勝つべき直接力が、電気インタフェース間の分離と共に変化する状況で、動作範囲にわたってほぼ一定のアクチュエータの力を必要とするドックを考慮に入れてもよい。また、ドックが手動で動かされる場合は、ハンドル長も、メカニカルアドバンデージを決定する際に考慮される。ケーブルドライバ132が用いられる場合、ケーブルドライバ132の直径と、カム110の直径の比は、メカニカルアドバンデージを決定するさらなる要素である。接点数の増加により、テストヘッドがより大きく、より重くなるに従い、手動動作アクチュエータを提供することが困難となる。
【００４０】
1つ以上、好ましくは2つ以上の、線形ダブルアクション空気アクチュエータ225、226は、サポートブラケット223により面板106に取り付けられている。アクチュエータ225、226により使用される空気は、エアホースクリップ227、229により適所で支えられた、エアホースによって配送されてもよい。アクチュエータ225、226は、閉鎖端を有するシリンダに沿って動く、ピストンを有するタイプであってもよい。空気は、いずれの方向にもピストンを動かす力を発生させるよう、ピストンのいずれの側からも注入もしくは排出可能である。ピストンは、シリンダと同軸で、シリンダの各端まで延びるロッドの、中央位置に取り付けられ、ロッドの各端には、ドッキングケーブル115が取り付けられている。ドッキングケーブルは、必要に応じてプーリ137の周りに操縦され、ケーブルファスナ221によりドッキングカム110に取り付けられている。既知の方法で、ドッキングケーブル115に適切な張力を与えるよう、ターンバックル(図示せず)が組み込まれてもよい。従って、各カム110は、少なくとも1つの空気アクチュエータ225もしくは226に取り付けられる。空気圧を加えることによりアクチュエータが動作すると、ドッキングケーブル115に張力が適用され、カム110に回転トルクが順番に与えられる。2つのケーブル115のいずれかの全長が、アクチュエータ225なしで必要な、総ケーブル長のおよそ1/3〜2/3であるので、これにより、全ケーブルストレッチングは減少する。
【００４１】
例えば、レギュレータと共に制御することにより、アクチュエータ225、226に与えられる空気圧、ドッキングケーブル115に与えられる力の量、および、その結果カム110に与えられるトルク量が制御される。比較的低い量の圧力が用いられている場合、与えられたトルクでは、ドッキング力に抗してドックを動作させるには不十分となろう。しかしながら、与えられたトルクは、ドックを動作させるために、オペレータがドッキングハンドル135に与えなければならない力の量を、減少させることになろう。この場合、ドックは補助を伴って、手動で動作される。従って、ドックは、手動動作を補助するよう、部分的に動かされてもよい。手動ドッキングには、オペレータが、ドッキングもしくはドッキング解除がいつ終了するか、もしくは、より重要だが、何らかの障害もしくは不調が起こっているかを感得可能となる、ある程度の触覚フィードバックをオペレータに提供する利点がある。これには、簡単さと低コストというさらなる利点がある。しかしながら、すでに議論したように、ますます多くの電気接点により、テストヘッドはさらに大きく、さらに重くなるので、程よい手動動作の提供は、達成が困難である。これら手動動作ドックの簡単さと、立証された配列技術を、動力付きドックでも保有することは望ましいだろう。
【００４２】
補助量は、与えられる空気圧の制御により、制御される。与えられたアプリケーションでは、空気圧を、オペレータがドックを比較的作動させ易く、さらに、何らかの触覚フィードバックが与えられる程度に低い量に調整するのが望ましい。他方では、十分高い空気圧を使用することにより、オペレータの力を用いずに、完全に自動的にドッキングを実行可能である。この場合、ドックを動作させるのに十分でありながらも、いかなる障害もしくは誤動作の場合にもダメージを回避可能な程度低い、空気圧を用いることが望ましい。この配置のさらなる利点は、空気圧の低下や、特定の非常時の場合に、ドックがいつでも手動で動作されてもよいということである。しかしながら、オペレータは、そうするために、かなりの力を加えなければならないことになろう。
【００４３】
このように、与えられる空気圧を制御することにより、ドッキングシステムは、完全動力付きシステム、または、部分動力付きシステムの、どちらかになろう。
【００４４】
本発明の様々な典型的実施例では、テストヘッドと取り扱い装置とを合一する際の、完全動力付き補助に対するものとして、一部のみ動力付きの補助を提供している。例えば、「一部のみ」動力付きの補助は、1つ以上の動力付き駆動アクチュエータにより提供されてもよい。上で示したように、ある状況では、テストヘッドと取り扱い装置とを合一する際に、オペレータに補助を提供するのが望ましいこともある。例えば、安全および他の理由(例えば、オペレータの裁量よる)で、テストヘッドと取り扱い装置との合一を開始するハンドルの動きを、オペレータが始めることが望ましいこともある。他の例では、オペレータが、(例えば、接点が確実に障害なしで適切に連結するよう)テストヘッドと取り扱い装置とを合一させる動力付きアクチュエータを監督するのが望ましいこともある。このように、「一部のみ」動力付きの補助、という用語は、テストヘッドと取り扱い装置との合一に、オペレータがかかわることを示している。しかしながら、オペレータのかかわりは、最小限のかかわり(例えば、監督)から、より不可欠のかかわり(例えば、駆動ハンドルを回転させる)まで及ぶことが可能である。
【００４５】
他の例では、供給される空気圧がある閾値圧力より低い場合、オペレータは、ドックを作動させるために、何らかの手動補助を提供することが必要である(「一部のみ」動力付きシステム)。もしくは、空気圧がある閾値圧力より高ければ、ドックは完全に動力動作可能であり、オペレータの補助は全く必要とされない。このように、システムは、供給される空気圧に応じて、「一部のみ」動力付きか、もしくは完全動力付きかの、いずれかになってもよい。供給された空気圧に応じて、システムが、完全もしくは一部のみ動力付きとして動作され得るので、こうしたシステムは、「少なくとも一部分」動力付きと呼ばれてもよい。
【００４６】
若干のテストシステムでは、テストヘッドがいったんドッキングされると、テストヘッドが不意に動いたり、もしくはドッキング解除されたりしないよう、適所で機械的にロックされるようにするのが望ましい。図2は、左手角に位置するカム110に動作する、ラッチアセンブリ240を含んでいる。ラッチアセンブリ240は、カムロックラグ242、ラッチ245、ラッチサポート244、ラッチスロット247(図5Aに図示)、および空気圧シリンダ246を含んでいる。カム110が完全にドッキングされ、ラッチされた位置へと、完全に回転すると、エアシリンダ246は、解放されるまでカムをその位置にロックするのに役立つラッチ245を、カム内の連結ラッチスロット247へ追いやるよう、オペレータもしくはコントローラにより、加圧されてよい。空気圧シリンダ246は、ラッチの係合および解放の双方のために、空気駆動を必要とする、複動であってもよい。代替的に、ラッチ245がばね押しとなっていて、単動シリンダが使われてもよい。これは、1つもしくは2つの方法のいずれかで達成され得る。第1の方法では、ばねがラッチ245をはずす方向に力を加え、単動空気圧シリンダがラッチ245をラッチしておく加圧のまま残される。空気圧を解放することにより、スプリングの力でラッチ245が外される。第2の方法では、ばねはラッチ245をラッチされた位置に追いやるよう力を加え、空気圧はラッチ245を外すために提供される。第2の方法では、動力もしくは空気圧が無くなると、ラッチが、ラッチされたまま残るので、概して好ましい。
【００４７】
センサは図2のドッキング装置内に組み込まれている。センサ出力は、例えば、選択されたマニピュレータ運動軸の制御を含む、位置決めシステムの他の機能も制御し得る、システムコントローラ(図示せず)の適切な入力に接続されていてもよい。概観すると、粗配列センサは、その対応する粗配列ガイドブッシング210a内の、各粗配列ピン210の存在を検出するよう設けられる；作動準備センサは、各カムフォロア110aが、その対応するカム110内のその対応する切穴125内に完全に挿入されたときを検出する；そして、アクチュエータ位置センサは、カム110の回転位置を検出する。本発明の他の実施例では、粗配列ピン210が排除可能であり、それに代わり、ガイドピン112先端のそれぞれの受口112aへの挿入の検知など、粗配列検知の他の手段を用いることが出来る。
【００４８】
図2、図3A、および図3Bに示された典型的実施例では、センサは全て同じタイプで、反射光線の存在もしくは不存在を検出する、反射光学センサである。こうしたセンサは、米国、ニュージャージー州、ウッドクリフレイクのケイエンス（Keyence）社から市販されている。特に、ケイエンス（Keyence）モデルFS-V11、およびFS-V11P「アンプ」、および、F-2HAフォーカスレンズが装備されたケイエンス（Keyence）タイプFU-35FZ「反射ファイバユニット」が、典型的実施例で使用されている。これらの装置の情報は、ケイエンス（Keyence）刊行物 FSG-KA-C3-3-0201およびFSV10-KA-C-3-0201 (共に日本で印刷)において提供されている。1つのセンサは、1つの反射ファイバユニットと結合した1つのアンプから成っている。そして、ケイエンス（Keyence）社は、この組み合わせを「光ファイバセンサ(Fiber Optic Sensor)」と呼んでいる。簡単にまとめると、反射ファイバユニットは、入射光および反射光用の平行経路を備えた光ファイバケーブルの、一方の終端に取り付けられた小さな検知ヘッドを含んでいる。光ファイバケーブルの他方の終端はアンプに結合されている。アンプ内の発光ダイオードが光を発生させ、それは、光ファイバケーブルを通して、検知ヘッドに伝えられ、そこで、それは細い光線を放出する。放出された光線は、空間を通して伝えられ、適当な目標で反射される。光線は、集束レンズで焦点を合わせられるのが好ましい。そして、以下では、説明された各検知ヘッドは、図示されていないが集束レンズを含んでいる。反射光は検知ヘッドにより集められ、光ファイバを通してアンプへ送り戻され、そこで電気信号に変換されて分析される。そのアンプは、あらかじめセットした閾値を超える、十分な強度の反射光の存在もしくは不在を示す、バイナリ出力信号を提供する。従って、アンプは、好適には、小さな検知ヘッドから遠く離れた位置に配置されてもよい。アンプユニットは、特定のアプリケーションついて、それぞれのセンサを調整する、複雑な電子装置およびオペレータ制御を含むこともある。反射スポットサイズは、正確な検出能力を提供するには、数1000分の1インチの程度の小ささでよい。
【００４９】
上述されたタイプの9個のセンサが、典型的実施例で使用されている。4個のアンプ251、252、253、254は、面板106の左側面に沿った左アンプ穴233に配列され、左カバー231により保護するようカバーされている。残りの5個のアンプ255、256、257、258、259は、面板106の右側面に沿った右アンプ穴234に配列され、右カバー232により保護するようカバーされている。光ファイバが嵌合する235などの溝(全てが図示されているわけではない)には、面板106内に、光ファイバの検知ヘッド位置へ保護するようルートを決めている。
【００５０】
4つの粗配列センサは、それぞれのブッシング210a内での、4つの粗配列ピン210の各々の存在もしくは不存在を検知するのに使用される。これらの4つのセンサは、アンプ251、254、255、259を利用する。3つの作動準備センサは、3つの各カムフォロア110aの各々が、そのそれぞれの切穴125に完全に挿入され、そのそれぞれのカム110が回転準備が出来たときを検知するのに使用される。これらの3つのセンサは、アンプ252、253、258を利用する。残る2つのセンサは、カム110の回転位置の4つの領域を検知するのに使用される；そして、これらは、アンプ256、257を利用する。従って、検知は、以下を示すために提供される。
１. 全ての粗配列ピンセンサが、全ての4つの粗配列ピン210の、そのそれぞれのブッシング210aへの挿入を示しているが、カムフォロアのセンサのいずれもが、いかなるカムフォロア110aも、そのそれぞれのカム切穴l25への完全挿入を示していないときに、テストヘッドと取り扱い装置との粗配列が検出される。
２．全てのカムフォロアセンサが、全てのカムフォロアの110aの、そのそれぞれのカム110内のそのそれぞれのカム切穴125への完全挿入を示すときの、ドックの作動準備状態。
３．カム回転の範囲、例えば、入口/出口および捕捉(結合される)、中間、ドッキング、およびドッキングかつロック(結合される)。
これらの各々は、ここで、以下により詳細に説明される。
【００５１】
最初に粗配列検知について議論する。図5B、図6B、および図7Bは、粗配列ピン210、およびその対応するガイドブッシング210aの、3つの連続した位置における断面図である。説明の目的のために、図2の左側の粗配列ピン210およびガイドブッシング210aが考慮されている。最初は、図5Bに示すように、粗配列ピン210は、ガイドブッシング210aの外にある。面板106の溝235内の光ファイバケーブル501bは、検知アンプ251(ここでは図示せず)と結合されている。光ファイバケーブル501bはまた、ガイドブッシング210aのリップを貫いてくり抜かれた穴に取り付けられた、検知ヘッド505bに結合されている。検知ヘッド505bおよび対応するアンプは、光線510が、検知ヘッド505bから放出され、ガイドブッシング210aを横切り、実質的に反射が全く戻らないよう調整されている。光線510bは、ガイドブッシング210aの上方終端で開口部により形作られる平面に対し、およそ5mm下方で、本質的に平行となっている。図5Bでは、アンプ251は反射光の不存在を検知している。図6Bでは、粗配列ピン210の先端は、ガイドブッシング210a内に、光線510bを反映することが可能な程度の僅かな距離だけ挿入されており、その結果、アンプ251出力は、反射光の存在を示す状態に切り替わることになる。このようにして、センサは、粗配列ピン210が、その対応するガイドブッシング210aの開口部に挿入されたことを検出する。図7Bでは、粗配列ピン210はガイドブッシング210a内に、さらに完全に挿入されている。光線510bは、反射されたままで残っており、アンプ251は、反射の存在を示し続けている。残る粗配列センサは、本質的には同じ方法で構成されて、動作する。全ての粗配列アンプが反射の存在を示す場合、全ての粗配列ピン210がそのそれぞれのガイドブッシング210aに挿入され、粗配列が達成されたことを示すことになる。
【００５２】
粗配列の検知を、粗配列ピン210およびブッシング210aの場合について説明したが、配列の2つ以上の位置のうちのより粗い1つなど、配列のいくつかの位置の内の1つを判定するために、 (任意に、配列機構受口により受け取られている)いかなるタイプの配列機構も検知可能である。このようにして、粗配列センサは、テストヘッドと取り扱い装置とが、互いに対して、配列の2つ以上の位置のうちのより粗い1つに位置決めされたか否かの判定に、使用可能である。
【００５３】
ここで、作動準備検知について議論する。これは、ガセット116のボトムエッジが、面板106から所定の距離に達したときを検出することにより達成される。図5A、図6A、図7A、および図8Aは、カム110、カムフォロア110a、ガイドピン112、ガセット116、および面板106の左側上に配置された関連アイテムの断面図である。また、断面図に示されているのは、すでに議論した、ロックアセンブリ240の部品である。図6Aでは、ガセット116およびカムフォロア110aは、カム110から離れた距離である。検知ヘッド505aは、面板106に取り付けられた、(図2と図3Aに示された)取り付けブラケット260に取り付けられている。光ファイバケーブル501aは、検知ヘッド505aをアンプ252(ここでは図示せず、図2参照)に結合している。検知ヘッド505aは、いかなる反射光も検知ヘッド505aに戻らない形で、ガイドピン112の正面を通る光線510aを放出する。図7aでは、カムフォロア110aは、カム切穴125内に部分的に挿入されており、ガセット116は、部分的にカム110の横にあり、さらに、ガイドピン112の先細りした終端は、ガイドピン受口112a内に部分的に挿入されている。図8Aでは、カムフォロア110aは、カム110の切穴125内に完全に挿入されている。この位置では、ガセット116のボトムエッジは、光線510aを反射し、結果的に検知ヘッド505aへの反射光が存在することになる。検知ヘッド505aおよびアンプ252は、反射光線が検知ヘッド505aにより検知され、さらにアンプが反射光線の存在を示す出力を提供するよう、調整され、および較正されている。従って、アンプ252の出力は、反射光の存在を示す状態に切り替えられる。こうして、作動準備位置が達成される。この点において、ガイドピン112の真っ直ぐな一定直径の部分が、ちょうどガイド受口112aに挿入され始めたところであり、近接した配列を提供していることに注目されたい。また、検知ヘッド505aの高さが、面板106に対して適切に配置されなければならず、さらに、光線510aは好ましくは面板106に対してほぼ平行でなければならないことにも注目されたい。図9Aは、カム110が中間位置に部分的に回転した状態を示している。特に、光線510aは、反射したまま残っており、アンプ252は。反射光線の存在を示す信号を提供し続けている。
【００５４】
上の典型的記述に基づき、作動準備検出とは、テストヘッドと取り扱い装置とが、作動システム(例えば、完全動力付き、または少なくとも一部分動力付き、または一部のみ動力付きなど)が、互いに向かってテストヘッドと取り扱い装置を合一させるよう、動作可能な形で、互いに対して位置決めされているかを検出するものであると、記述可能である。
【００５５】
粗配列ピン210を有しない本発明の他の実施例では、粗配列は、例えば、ガセット116のボトムエッジが、ガイドピンの先細りした先端をその受口112aにちょうど挿入する高さにある点に対応する面板106よりも上の高さに、検知ヘッドを取り付けることにより、検出される。対応する検知アンプは、ガセット116のエッジからの光の反射を認識するよう、もしくは、その存在がガセット116により中断される適当な目標からの光線の反射の不存在を検出するよう、設定可能であった。ガイドピン112の全長、および先端直径と全直径との比は、面板106からの適当な検出距離、および粗配列の点での適当にゆるい嵌合を提供するよう、調整されてもよい。若干のシステムでは、粗配列センサを組み込むことなく、適切な性能が達成可能であることに注意されたい。こうした場合、結果として、粗配列装置のコストを節約可能である。
【００５６】
ここで、カム回転の検知を、図2、図4、図12、図8 C、図9C、図10C、図11C、および図12を参考に説明する。すでに述べたが、図4は、カム溝129および切穴に対する様々な位置におけるカムフォロア110aを示しており、いくつか領域は以下のように定義されている。
・  カムフォロア110a(カム溝129内の様々な位置に、破線円で示されている)が切穴に入り、垂直に移動する(位置400および410)、入口/出口点
・  溝129が、面板106(図4には図示せず)に対し、本質的に平行で、入口/出口点と、溝がスロープとなり始めるところ(位置420)との間の、捕捉領域
・  溝129が、カム110の周囲に沿うスロープに続く、中間領域(位置430)、(中間領域は、一定のスロープであってもよいし、または、より一般には、特定アプリケーションに最適となるよう、スロープが変化してもよいことに注意されたい)
・  溝129が、本質的に面板106に対して平行となっている、スロープのボトムの終端のドッキング領域(位置435)
・  装置がその最終的なドッキング位置にある、溝129終端のドッキングおよびラッチ点(位置440)。最終位置にドッククリックの感覚を与えるために、この点での溝内には、止めがあってもなくてもよい
【００５７】
位置432は、アプリケーションによる特定の必要性に従って、その位置が設計者により選択される、所定の「制御位置」を表している。概して、制御位置432は、捕捉領域とドッキングおよびラッチ位置440の間の点に選択される。選択された制御位置432から、この位置を含まない位置440までの領域は、「選択制御領域」と呼ばれる。さらに、後で制御位置432と制御領域の態様については、後述する。
【００５８】
図2は、ドッキングケーブル115に取り付けられた、カム回転センサ目標265を示している。目標265は、位置の便宜上、右空気圧シリンダ226にまたがっている；他の構成では、これは必要でないこともある。目標ガイド267は、目標265を保護し、支えを提供するよう、シリンダ226に取り付けられる。カム110が回転するに従い、目標265は、取り付けられたケーブルの動きと共に、直線的に移動する。2つの反射式ファイバユニットの検知ヘッド(この図でははっきりとは見えない)は、カム回転センサブラケット261上に取り付けられており、それらは、カム110の位置を示す目標265上の反射/非反射パターン(この図では目視出来ない)を検出する。図12は、カム回転検知装置の重要部分の斜視図(スケーリングなし)である。図12では、水平および垂直に互いに離れている検知ヘッド505c、505dを支える、カム回転センサブラケット261がある。検知ヘッド505c、505dは、集束レンズ(図示せず)を含んでいる。検知ヘッド505c、505dは、それぞれ光ファイバケーブル501c、501dにより、それぞれアンプ256、257(図12には図示せず、図2参照)と結合されている。例えば、図12の右下部分の光ファイバケーブル501cの開放端はアンプ256(図12には図示せず)に導かれ、さらに、図12の右下部分の光ファイバケーブル501dの開放端はアンプ257(図12には図示せず)に導かれている。
【００５９】
目標265は、反射材料、好ましくはステンレススチールで作られており、ドッキングケーブル115にしっかりと取り付けられている。2つの非反射性または光散乱性の小片269c、269dが、共にケーブル115に対して平行となるよう、目標265に取り付けられている。小片269c、269dは、例えば目標265上にスクリーン印刷されてもよい；また、粘着方法も、他の技術のように可能である。検知ヘッド505c、505dは、それぞれの放出光線510c、510dが、目標に対して垂直で、非反射性の小片269c、269dのそれぞれの、垂直位置に対応した垂直高さで位置決めされる。従って、ケーブル115が目標を前後に移動させるにつれ、光線510cは、ある領域では、反射面に当って反射され、他の領域では、非反射面269cにより、吸収されたり、または散乱されたりする。同様に、光線510dは、ある領域では、反射面に当って反射され、他の領域では、非反射面269dにより、吸収されたり、または散乱されたりする。例えば、図12に示される位置では、光線510dは、目標265の反射面に当たっているが、光線510cは非反射面269cに当たっている。
【００６０】
バイナリの値をもつ2つの検知ユニットを有するこの配置により、最大4つの領域もしくは点のカム位置の検知が可能であり、多くのアプリケーションに対して十分である。4つ以上の領域もしくは位置の検知が必要な場合は、この配置を拡大してもよい。例えば、追加的非反射性小片を目標に対して、さらに、追加的検知ヘッドおよび追加的アンプを追加可能であり、各追加的検知ヘッドおよび追加的アンプは、検出可能な領域および点の数を潜在的に倍にすることが出来た。さらなる代替的検知手段は後述される。
【００６１】
典型的実施例として、図8C、図9C、図10C、および図11Cは、表示目標265(図5Cおよび図12に図示)、および関心事であるカム回転の異なる4点での検知ヘッド505c、505dを示している。図5C、図6C、図7C、図8Cでは、カムは、回転の入口/出口点にある。図8Cでは、ドックはさらに、作動準備位置にある。ここでは、これらの場合に、双方の光線510c、510d(光線がページに垂直となっており、さらに、それぞれのヘッド505c、505d背後であるので、光線は図8 Cでは見えない；光線510c、510dは図12参照)は、目標265の反射面に当っており、そのそれぞれのアンプ256、257(図3A参照)は、共に反射光の存在を示す。図9 Cでは、カム110(図9A参照)は、中間位置(例えば、図4の430)に移動している。ここでは、光線510c(図12参照)は、非反射面269cに当っており、光線510d(図12参照)は、目標265の反射面に当っている。従って、検知ヘッド505cに結合されたアンプ256(図3A参照)は、反射光の不存在を示す。そして、検知ヘッド505dに結合されたアンプ257(図3A参照)は、反射光の存在を示す。図10Cでは、カム110(図10A参照)は、ドッキング領域にあるが、溝129の終端(図10A参照)にはなく、その結果、図4の位置435に対応している。双方の光線510c、510d(図12参照)は、非反射面269c、269dに当っている。従って、双方のアンプ256および257(図3A参照)は、反射光の不存在を示している。図10Cでは、非反射面269dが、検知ヘッド505dの左へ延びていることが分かる。表面269dの左手終端は、所定の制御位置432に対応している。従って、アンプ257は、制御位置432において反射光と非反射光との間の変化を検知し、選択された制御領域全体において反射光の不存在を検知する。この典型的な場合に、位置432、435の双方が、選択された制御領域に含まれていることに注意されたい。図11Cでは、カム110(図11A参照)は、溝129(図11A参照)でのそれらの進行の終端およびラッチされた位置にある。この点で、光線510c(図12参照)は目標265の反射面に当っている。また、非反射性小片269dが、目標265の終端に延びているのが分かる。この位置において、光線510d(図12参照)は、目標265の終端から離れ、さらに、目標265にも小片269dにも当っていない。その結果、光線510dからの反射光は全くない。従って、この位置では、アンプ256(図3A参照) の出力は、反射光の存在を示し、アンプ257(図3A参照) の出力は反射光の不存在を示している。
【００６２】
以下の表は、説明されてきた、検知配置により検出される位置をまとめたものである。
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【００６３】
カム位置の検知は、より一般的には、アセンブリがテストヘッドと取り扱い装置とを合一させる際に、アセンブリを動作させる機構に対する位置検知として呼ばれてもよい。上述したように、アセンブリを動作させる機構としてカムが用いられる実施例では、カム位置の検知は、テストヘッドと取り扱い装置が互いに関連するいくつかの位置のうちの1つにあるか否かを判定するために用いることが出来る。例えば、カム位置センサは、テストヘッドと取り扱い装置のうちの1つの上に配置された、少なくとも1つのカムが、（テストヘッド取り扱い装置のうちの他方の上に配置された）それぞれのカムフォロアを受ける準備が出来ている第1の位置に、システムがあることを検知してもよい。他の例は、カム位置センサが、テストヘッドと取り扱い装置が一緒にドッキングされるドッキング位置に、システムがあることを検知するか否かである。さらには、カム位置センサは、システムが第1の位置とドッキング位置との間の位置にあることを検知してもよい。
【００６４】
上述の計画は、所望される場合は、他の位置および領域の状態の検出を提供するよう、変更可能であることに留意されたい。また、他の多くの位置センサを使用することも可能である。例えば、ストリング電位差計(もしくは、延長ケーブル変換器)の使用は、コストの競合的解決を提供することが可能であろう。また、距離計、エンコーダ、および、電磁装置、リミットスイッチ、などを組み込んだ電気機械的な可能性が利用可能である。粗配列および作動準備検知に関しては、距離計、近接検出器、磁気検出手段、および画像化手段の使用を含む、代替的アプローチが可能であるが、これらに制限されない。
【００６５】
図5Aから図11Cを参照して、ここで、本発明を使用した、テストヘッド100の取り扱い装置108へのドッキングプロセスを考察する。これらの図の多くは、すでに説明されており、これらの詳細を全て繰り返すことはしない。システムコントローラは、オペレータを補助するためにいくつかのアクチュエータを制御するのと同様に、センサ出力を読み込みそれらに作用するよう使用されていると考えられる。システムコントローラはまた、マニピュレータの追加機能を制御してもよい。
【００６６】
図5Aから図5Cでは、テストヘッド100は、取り扱い装置108の近傍にもたらされる。粗配列ピン210は、まだそれらのそれぞれのガイドブッシング210aに挿入されていない。カム110は、全て入口/出口位置にあり、さらに、それらのそれぞれのカムフォロア110aを受ける準備ができている。カム回転センサは、カムが捕捉領域への入口/出口位置にあるのを示している。図6Aから図6Cでは、少なくとも1つの粗配列ピン210が、そのそれぞれの粗配列センサにより示されるように、そのガイドブッシング210aに挿入されている。コントローラの補助と共に、オペレータは、4つの粗配列ピン210の全てを、それらのそれぞれのブッシング210a内に挿入するよう努力するだろう。コントローラ、モニタリング検知アンプ251、254、255、259は、視覚インディケータもしくはディスプレイ、音声信号、または他の手段により、オペレータに、フィードバックを提供してもよい。図7Aから図7Cでは、全ての粗配列ピン210は、それらのそれぞれのブッシング210aにほぼ半分まで挿入されている。ガセット116は、それらのそれぞれのカム110と整列し、隣接している。カムフォロア110aは、それらのそれぞれのカム切穴125に入り、ガイドピン112の先細りした終端は、それらのそれぞれのガイドピン受口112aに入っている。粗配列ピン210の長さおよび直径、さらに粗配列ブッシング210aの直径は、ガイドピン112の先細りした終端が、この点で、それらのそれぞれの受口112aに挿入されるのを保証するよう、設計されていなければならない。
【００６７】
図8Aから図8Cでは、カムフォロア110aは、それらのそれぞれの切穴125に完全挿入され、さらに、光線510aは、すでに説明されたように、反射される。従って、検知アンプ252、253、258は、全て反射光の存在を示している；これは、テストヘッドが作動準備状態にあることを、コントローラに対して順番に示している。この位置では、自由度5での配列が達成されている。特に、取り扱い装置電気インタフェース126の平面が、三次元インタフェースのX‐Y平面である場合、それらの全直径を受口112aに挿入したガイドピン112は、X、Y、およびシータZ配列を確立している。さらには、カムフォロア110aの全ての切穴125への完全挿入は、取り扱い装置電気インタフェース126とテストヘッド電気インタフェース128との間の平担化を確立している。ここで、カムは、カムフォロアを捕捉領域に動かすのに、比較的低い力で作動可能であろう。ここで、カム溝129は、面版106および電気インタフェース126、128に平行となっているので、接点のいかなる挿入も圧縮も起こっていない。コントローラは、空気圧シリンダ223、224に空気を注入することにより、自動的にこの小さな動きを引き起こすことが出来る。代替的実施例では、コントローラは、ハンドル135により、カム110を手動で回転させるよう、オペレータへの信号を表示してもよい。さらに他の実施例では、上記が結合されていてもよい。すなわち、コントローラは、オペレータに手動相互作用の合図を送り、同時に、シリンダ123、124に対し、単独で回転を引き起こすには不十分であるが、オペレータが供給しなければならない力を減少させるには十分な、少量の空気を注入してもよい。このように、これは部分的動力付きドッキングシステム(または、代替的に、「一部のみ」動力付き)における、オペレータの介入の他の例である。捕捉領域へのこの動きの間、コントローラは、カム回転検知アンプ256、257をモニタしていてもよい。アンプ256の出力が、反射光の不存在の検出から、反射光の存在の検出へ切り替わるとき、カムフォロア110aは、捕捉領域の終端に到達している。さらには、カムの動きにより、カムフォロアは、中間領域内のスロープのある溝129へともたらされることになる。
【００６８】
図9Aから図9Cは、カム110が、すでに述べ、しかもそこには、選択された制御領域の一部が含まれる、図4における位置430などの中間位置へと回転したときの状態を示している。この領域では、テストヘッド100をドッキングするのに要する作動力は、数百および数千もの電気接点の挿入および圧縮に打ち勝たなければならないのが一般である。従って、コントローラは、ケーブル115内に、カムをドッキング位置440に向って動かす方向へ張力を発生させるよう、空気圧を空気圧シリンダ223、224に供給してもよい。あるアプリケーションでは、所望の動きを完全に自動化し得る程度の空気圧が供給されることが好ましい。他のアプリケーションでは、動きを引き起こすには不十分であるが、オペレータが適格レベルまでドッキングハンドル135へと供給しなければならない力の量を受け入れ可能なレベルに減少させるには十分な、低減された空気圧を供給するのが好ましい。再び、これは、部分動力付き (または、代替的に、「一部のみ」動力付き) ドッキングシステムにおける、オペレータへの介入についてのさらに他の例となっている。コントローラは、動きがこの中間領域の終端点に達したときを判定するため、検知アンプ256、257の出力を、モニタしていてもよい。さらには、動きがテストヘッド100をドッキング解除するものである場合、圧縮された接続ピンが、ドッキング解除の方向へ力を加えるので、必要とされる力は、一般に、より小さくなる。しかしながら、ドッキング解除の間、他の電気接点およびコネクタには、引き出されるものもあると思われるので、このために若干量の力が必要であろう。従って、空気圧シリンダ225、226が複動である場合、空気圧は、動力付き、または、一部のみ動力付きのドッキング解除(手動の介入を必要とする)、または少なくとも部分的に動力付きのドッキング解除(本願明細書では、完全または一部のみ動力付きと定義される)を提供するのに利用されてもよい。
【００６９】
図10Aから図10Cは、カムフォロア110はドッキング領域にあるが、カムはその最終的な、完全回転位置にない場合の状態を示している。再び、この領域では、双方のカム回転検知アンプ256、257の双方の出力は、反射光不存在の状態である。
【００７０】
最終的に、図11Aから図11Cは、カム110が完全に回転し、カムフォロア110aが溝129の終端に達している状態を示している。この位置への到達は、検知アンプ256の出力が、反射光存在状態へ遷移することにより示される。この位置では、ラッチスロット247は、ラッチ245に整列され、コントローラは、ラッチ245がスロット247に挿入させるよう、空気圧シリンダ246を付勢可能であり、これにより、図11Aに示されるように、カムは適所でラッチされる。ドッキング解除をするには、何らかの手段によってカム110が回転可能となる前に、必ず、最初にラッチ245をスロット247からはずさなければならない。
【００７１】
ドッキング位置では、動力または空気の供給が減少すると、カムを回転させたり、ドックをドッキング解除させたりすることはないのが分かる。これは、ラッチがラッチされているか否かとは無関係である。さらに、動力または空気圧が減少している場合、ドックは、メンテナンス担当者、またはオペレータにより与えられ得る十分な力であれば、要求されるように、手動で動作されてもよい。
【００７２】
非反射性小片269c、269dの設計を、さらに詳細に調べることは有益である。小片269cの第1の終端(図12の左側終端)は、ドッキングする際には、カム110がカム入口/出口位置410から420などの捕捉位置へ離れるにつれ、光線510cが反射性目標265の表面から、非反射性小片269cへ動くように、配置されるのが望ましい。目標とするのは、カム110が、カムフォロア115を開口部125に挿入可能にし、または排出可能する位置に来たときを検知することである。この初期のカムの動きは、通常、小さく、捕捉領域にあり、比較的小さな力を要し、本質的に水平である。従ってオペレータは、動力を伴う補助を用いず、手動でこの初期運動を実行可能である。光線510cが、反射面から小片269cへ遷移するとき、アンプ256の出力は状態を変え、その結果、空気圧を与える信号を提供する。小片269cの第2の終端(図12の右側終端)は、カム110がドッキングし、およびラッチした位置440に到達したとき、光線510cが非反射性小片269cから目標265の反射面に遷移するような形で、配置される。非反射性小片269dの第1の終端(図12の左側終端)は、選択された制御点432がドッキングの間に到達されたとき、光線510dが目標265の反射面から小片269dの非反射面に遷移するように、配置される。小片269dの第2の終端(図12の右側終端)は、ドッキングされ、およびラッチされた位置440が到達されたとき、光線510dが反射光へ遷移しないよう、目標265の終端まで完全に延長されている。
【００７３】
制御位置432は、異なる特定アプリケーションに対して、目的を変えるよう選択されてもよい。若干の例は以下を含んでいる。
・  必要とされるドッキング力は、カムが中間領域を進行するに応じて、突然、1つの値から他の値に変化してもよい。その後、力が変化する点で、コントローラが、空気圧を適切に対応して変化させるよう、制御位置432は選択可能であった。
・  あるアプリケーションでは、カム溝129は、2つの別のスロープを有してもよい。例えば、捕捉領域に隣接する中間領域は、急な初期スロープを提供してもよい。そのスロープは、ある点で、緩やかなスロープに変化し、ドッキング領域における全くスロープなしへの遷移まで続いてもよい。スロープが、ある値から他の値に遷移する点は、制御位置432であるように望ましく選択されてもよい。
・  ドッキングまたはドッキング解除の間、例えば、中間領域のある点に達したとき、外部装置に信号を供給することが必要な場合もある。制御位置432は、この目的のために選択されてもよい。
・  制御位置432は、ドッキングされ、およびラッチされた位置440に達する前に、供給される空気圧を停止し、または実質的に変更することが所望されるアプリケーションにおいては、ドッキング領域の近傍または内部、例えば、位置435で選択されてもよい。この可能性は、また、所望に応じて、ドッキングが解除されたとき、空気圧を供給する点を合図するために用いられてもよい。
・  制御位置432は、カムフォロア110aが、カム110によりしっかりと捕捉されたことを確認する信号を提供するために、捕捉領域に密接するよう選択されてもよい。
【００７４】
制御位置432に対する他の目的および位置は、当業者ならば思いつくであろう。また、設備がますます自動化されるようになると、多くの制御位置432を有することが望ましくなることが明らかである。これは、カム位置センサをインプリメントする前述の手段により、本発明の範囲内で適応可能となる。
【００７５】
以上では、本発明は、円形カムを有するドックについて説明されてきた。リニアカムを有するドックに対しても、同等の利点を伴って、同じ原則が適用可能であることは、本技術になじんでいる者ならば自明であろう。
【００７６】
以上の説明においては、ガイドピンは、主として配列機構として記述されてきた。加えて、ガイドピン受口は、対応する配列機構受口として記述されてきた；しかしながら、配列機構および配列機構受口が、いかなるタイプの配列対も含み得るのは明確である。例えば、配列機構は、ボールなどの運動学的合わせ面であってもよい。さらに、配列機構受口は、運動学的表面を含んでいてもよい。例えば、配列機構受口は、2つの運動学的表面を含んだ溝であってもよい。
【００７７】
上述の実施例では、空気圧シリンダ225、226は、ドックを動作させる、リニアアクチュエータとして使用されてきた。他のタイプのリニアアクチュエータ、例えば、電気モータ動力付きアクチュエータ、または電気ソレノイドも、アプリケーションに適合される場合がある。代替的に、動力付き回転を付加するために、回転モータ、および適切な伝動装置が、円形カムを有するドック内の、円形カムのうちの1つ、またはケーブルドライバ(備えられているとすれば)に追加されてもよいし、または、リニアカムおよびリンケージを組み込んだドック内の、ベルクランクに追加されてもよい。この回転モータは、電動式、または空気式であってもよい。
【００７８】
本願明細書において、図示され、および説明されたものは、特定の実施例についてのものであるが、それにもかからず、本発明は、示された詳細に制限されることを意図したものではない。むしろ、本発明の精神から外れることなく、請求項の等価のものの範囲内で、様々な変更が詳細にわたって成され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１Ａ】従来技術ドッキング装置の斜視図である。
【図１Ｂ】取り扱い装置に取り付けられる、従来技術ドッキング装置の一部分の斜視図である。
【図１Ｃ】作動準備位置にある、従来技術ドッキング装置の断面図である。
【図１Ｄ】完全ドッキング位置にある、従来技術ドッキング装置の断面図である。
【図２】本発明に従うドッキング装置の斜視図である。
【図３Ａ】ドッキング装置のテストヘッド側面の斜視図である。
【図３Ｂ】ドッキング装置の取り扱い装置側面の斜視図である。
【図４】従来技術ドッキング装置のカム回転角に対するカムフォロア垂直位置を示す、非縮尺概略図である。
【図５Ａ】ドッキング準備位置にある、カムおよびガセットの断面図である。
【図５Ｂ】ドッキング準備位置にある、粗配列ピンおよびガイドブッシングの断面図である。
【図５Ｃ】ドッキング準備位置にある、カム回転センサおよび目標の正面図である。
【図６Ａ】第1の粗配列位置にある、カムおよびガセットの断面図である。
【図６Ｂ】第1の粗配列位置にある、粗配列ピンおよびガイドブッシングの断面図である。
【図６Ｃ】第1の粗配列位置にある、カム回転センサおよび目標の正面図である。
【図７Ａ】第2の粗配列位置にある、カムおよびガセットの断面図である。
【図７Ｂ】第2の粗配列位置にある、粗配列ピンおよびガイドブッシングの断面図である。
【図７Ｃ】第2の粗配列位置にある、カム回転センサおよび目標の正面図である。
【図８Ａ】作動準備位置にある、カムおよびガセットの断面図である。
【図８Ｂ】作動準備位置にある、粗配列ピンおよびガイドブッシングの断面図である。
【図８Ｃ】作動準備位置にある、カム回転センサおよび目標の正面図である。
【図９Ａ】作動準備位置と完全ドッキング位置との中間の、カムおよびガセットの断面図である。
【図９Ｂ】作動準備位置と完全ドッキング位置との中間の、粗配列ピンおよびガイドブッシングの断面図である。
【図９Ｃ】作動準備位置と完全ドッキング位置との中間の、カム回転センサおよび目標の正面図である。
【図１０Ａ】完全ドッキング位置にある、カムおよびガセットの断面図である。
【図１０Ｂ】完全ドッキング位置にある、粗配列ピンおよびガイドブッシングの断面図である。
【図１０Ｃ】完全ドッキング位置にある、カム回転センサおよび目標の正面図である。
【図１１Ａ】完全ドッキングおよびロック位置にある、カムおよびガセットの断面図である。
【図１１Ｂ】完全ドッキングおよびロック位置にある、粗配列ピンおよびガイドブッシングの断面図である。
【図１１Ｃ】完全ドッキングおよびロック位置にある、カム回転センサおよび目標の正面図である。
【図１２】カム回転位置センサ装置の主要点の斜視図である。
【符号の説明】
【００８０】
１００  テストヘッド、１０６  面板、１０８  取り扱い装置、１１０  カム、１１０ａ  カムフォロア、１１２  ガイドピン、１１２ａ  ガイドピン受口、１１４  ガセットプレート、１１６  ガセット、１２５  上方切穴、１２９  側面螺旋状溝。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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2004536311.tif 000077
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004536311.tif 000078
2004536311.tif 000079
【国際調査報告】
2004536311.tif 000080
2004536311.tif 000081