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Die Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung zum Transportieren von Schnittstelleneinheiten für eine Testvorrichtung zum Testen von Halbleitern.
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Eine solche Handhabungsvorrichtung ist in der
DE 10 2020 104 641 A1 gezeigt, mit welcher Schnittstelleneinheiten zwischen einer Speichervorrichtung und Testvorrichtung zum Testen von Leiterplatten hin und her transportiert werden können. Die Handhabungsvorrichtung ist ein selbstständig fahrendes Fahrzeug 43, das Dockingelemente aufweist, mit welchen die Handhabungsvorrichtung sowohl an der Speichervorrichtung als auch an einer Testvorrichtung gekoppelt werden kann.
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Derartige Dockingelemente sind beispielsweise aus der
US 7,382,145 B2 bekannt.
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In der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung
DE 10 2021 114 564.3 ist eine weitere Handhabungsvorrichtung dargestellt, welche Dockingelemente aufweist, die sich selbstständig zusammenziehen können, wobei die an der Handhabungsvorrichtung angeordneten Dockingelemente hierbei automatisch axial zu den entsprechenden Gegen-Dockingelementen ausgerichtet werden. Durch die Verwendung zweier solcher Dockingelemente und Gegen-Dockingelemente ist eine entsprechend gekoppelte Handhabungsvorrichtung im Raum eindeutig zu der entsprechenden Gegenvorrichtung festgelegt.
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Eine Schnittstelleneinheit ist eine Art Adapter mit einem oder mehreren Kontaktfeldern, mit welchen ein zu testender Halbleiter kontaktiert wird. Der Halbleiter kann ein Halbleiterbauelement oder auch ein Waver sein. Um unterschiedliche Halbleiter Bauelemente bzw. Waver mit einer Testvorrichtung zu testen, müssen die Schnittstelleneinheiten entsprechend ausgetauscht werden. Eine solche Schnittstelleneinheit ist eine mehrlagige Leiterplatte mit einer Vielzahl von Federkontaktelementen. Eine solche Schnittstellenplatte kostet je nach Komplexität bis zu 500.000 USD. Eine Beschädigung einer solchen Schnittstellenplatte ist einerseits ein unmittelbarer wirtschaftlicher Schaden und andererseits kann dies auch zu Folgeschäden führen, wenn in der Produktion ein bestimmter Typ von Halbleiter bzw. Waver nicht getestet werden kann. Daher ist es überaus wichtig, dass die Schnittstelleneinheiten beschädigungsfrei ausgetauscht und gelagert werden. Die Schnittstelleneinheiten können auch bis zu 40kg wiegen, welche ein mechanisches Handling aus ergonomischen Gründen kaum mehr möglich machen.
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Aus der
EP 2 587 272 A2 geht ein Trolley mit einem Fahrwerk hervor, der zum Transportieren von Schnittstelleneinheiten ausgebildet ist. Dieser Trolley weist einen ausschwenkbaren Roboterarm auf, der mit einer entsprechenden Abstützeinheit am Untergrund abgestützt werden kann. Von einem freien Ende des Roboterarms kann eine Halteeinheit mittels drei Seilen abgesenkt und wieder angehoben werden. Die Halteeinheit weist Führungselemente mit entsprechenden Führungsöffnungen auf, sodass die Halteeinheit möglichst korrekt an einem Tester positioniert wird, um eine Schnittstelleneinheit zu übergeben.
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Aus der
US 2003/0178987 A1 geht ein weiterer Trolley hervor, der mittels entsprechender Rast- und Führungselemente an eine entsprechende Vorrichtung gekoppelt werden kann, um eine Schnittstelleneinheit zu überergeben.
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Die
DE 10 2008 044 756 A1 offenbart einen Manipulator zum Bewegen schwerer Lasten, wie zum Beispiel Testköpfe für integrierte Schaltungen. Dieser Manipulator soll in einem Antriebstrang eine Elastizität aufweisen und trotz eines großen Federweges platzsparend aufgebaut sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche oben erläuterte Handhabungsvorrichtung derart weiterzubilden, dass auf einfache Art und Weise ein Schnittstellenelement sehr präzise übergeben bzw. aufgenommen werden kann.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine oben erläuterte Handhabungsvorrichtung derart weiterzubilden, dass selbst auf unebenem Boden eine zuverlässige und präzise Übergabe bzw. Aufnahme einer Schnittstelleneinheit möglich ist.
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Eine oder mehrere der Aufgaben werden durch eine Handhabungsvorrichtung gelöst, wie sie in den unabhängigen Patentansprüchen definiert ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Handhabungsvorrichtung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Handhabungsvorrichtung zum Transportieren von Schnittstelleneinheiten für eine Testvorrichtung zum Testen von Halbleitern vorgesehen. Die Handhabungsvorrichtung umfasst
ein Fahrwerk mit einer Antriebseinrichtung oder eine Koppeleinheit zum Koppeln an ein solches Fahrwerk, das zum Fahren auf einem im Wesentlichen ebenflächigen Untergrund ausgebildet ist,
eine Greifeinrichtung, die eine Greifelementführungseinheit und ein Greifelement zum Greifen und Halten einer Schnittstelleneinheit umfasst, wobei das Greifelement von der Greifelementführungseinheit abgesenkt bzw. angehoben werden kann, und
eine Dockingeinheit zum Ankoppeln der Greifelementführungseinheit an eine entsprechende Gegen-Dockingeinheit.
Diese Handhabungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Greifelementführungseinheit der Handhabungsvorrichtung mittels eines Schwenkgelenks gelagert ist.
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Das Schwenkgelenk ist in einem Punkt gelagert und frei schwenkend in alle Raumrichtungen ausgebildet. Das Schwenkgelenk ist vorzugsweise ein sphärisches Gelenk bzw. ein Kugelgelenk. Es kann aber beispielsweise auch ein flexibler Körper, wie eine Stange, oder eine flexible Feder sein, die sich in alle Raumrichtungen biegen lässt.
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Die Greifelementführungseinheit der Handhabungsvorrichtung ist mittels des Schwenkgelenks gelagert. So kann die Greifelementführungseinheit zusammen mit einer vom Greifelement gehaltenen Schnittstelleneinheit mit einer unterschiedlichen Neigung bezüglich der übrigen Handhabungsvorrichtung im Raum geführt werden. Dadurch kann die Schnittstelleneinheit immer in einer horizontalen Position gehalten werden, auch wenn sich die Handhabungsvorrichtung auf einem unebenen Untergrund bewegt.
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Da die Dockingeinheit zum Ankoppeln der Greifelementführungseinheit an eine entsprechende Gegen-Dockingeinheit ausgebildet ist, ist sie ebenfalls mittels des Schwenkgelenks gelagert und kann mit unterschiedlichen Neigungen bezüglich der übrigen Handhabungsvorrichtung an eine Gegen-Dockingeinheit gekoppelt werden. Hierdurch kann die Dockingeinheit der Handhabungsvorrichtung ohne Verspannungen auf die Handhabungsvorrichtung auszuüben, mit der Gegen-Dockingeinheit gekoppelt werden. Die Dockingeinheit kann sich somit selbsttätig beim Dockingvorgang an der Gegen-Dockingeinheit ausrichten. Dies ist sehr vorteilhaft, denn hierdurch kann auch die Greifeinrichtung, wenn sie mit der Dockingeinheit verbunden ist, exakt bezüglich der Gegen-Dockingeinheit ausgerichtet werden. Die Gegen-Dockingeinheit ist an einer weiteren Vorrichtung, wie zum Beispiel einer Speichervorrichtung, zum Speichern von Schnittstelleneinheiten oder einer Testvorrichtung zum Testen von Halbleiter starr befestigt und bezüglich dieser Vorrichtung exakt ausgerichtet, wodurch beim Koppeln der Handhabungsvorrichtung diese bezüglich der Speichervorrichtung oder der Testvorrichtung exakt ausgerichtet wird, wobei das Ausrichten im Wesentlichen spannungsfrei erfolgt.
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Im Gegensatz dazu zeigt das Dokument
EP 2 587 272 A2 eine Vorrichtung bei der Dockingelemente an einem Greifelement vorgesehen sind. Die Dockingelemente sind nicht an einer Greifelementführungseinheit angeordnet, die zusätzlich mittels eines Schwenkgelenks an einer Handhabungsvorrichtung gelagert ist, wobei das Greifelement von der Greifelementführungseinheit abgesenkt bzw. angehoben werden kann. Erfindungsgemäß ist ein Fixieren der schwenkbar gelagerten Greifelementführungseinheit mittels der Dockingeinheit vorgesehen, womit ein automatisches Ausrichten der Greifelementführungseinheit bewirkt wird, wodurch das Greifelement zuverlässig und präzise abgesenkt werden kann, sodass der gewünschte Übergabeort zum Übergeben der Schnittstelleneinheit erreicht wird.
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Vorzugsweise weist die Dockingeinheit zwei Dockingelemente auf, die ein Stück voneinander beabstandet sind. Hierdurch ist die an die Gegen-Dockingeinheit gekoppelte Dockingeinheit, in der durch die entsprechenden Gegen-Dockingelemente der Gegen-Dockingeinheit festgelegten Ebene exakt ausgerichtet.
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Die Dockingelemente sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass es sich bei der Ineingriffnahme mit entsprechenden Gegen-Dockingelementen eine Gegen-Dockingeinheit in Axialrichtung zu den Gegen-Dockingelementen ausrichten. Als Axialrichtung wird die Richtung bezeichnet, in welcher die Dockingelemente und die Gegen-Dockingelemente beim Koppeln bzw. Dockingvorgang zueinander bewegt werden. Eine Ausrichtung der Dockingelemente zu den Gegen-Dockingelementen in Axialrichtung führt dazu, dass die Position und Lage der Dockingelemente im Raum eindeutig bezüglich der Gegen-Dockingelemente bzw. Gegen-Dockingeinheit festgelegt ist.
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Die Dockingelemente können derart ausgebildet sein, dass es sich bei der Ineingriffnahme mit entsprechenden Gegen-Dockingelementen einer Gegen-Dockingeinheit in Axialrichtung bis zu einer vorbestimmten Einstellung in die Gegen-Dockingelemente eingezogen werden. Hierdurch kann die Handhabungsvorrichtung zunächst mit einem gewissen Spiel mit der Dockingeinheit an die Gegen-Dockingeinheit gekoppelt werden, wobei sich dann die Dockingeinheit und die Gegen-Dockingeinheit im Wesentlichen spielfrei zusammenziehen, wodurch die Dockingelemente der Dockingeinheit exakt zu den Gegen-Dockingelementen der Gegen-Dockingeinheit positioniert werden. Es genügt somit, die Handhabungsvorrichtung zunächst grob zu positionieren, wobei dann die Feinpositionierung durch das Zusammenziehen der Dockingelemente und der Gegen-Dockingelemente ausgeführt wird.
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Die Handhabungsvorrichtung kann einen Hubmechanismus aufweisen, mit dem die Dockingeinheit sowie die Greifeinrichtung an der Handhabungsvorrichtung angehoben bzw. abgesenkt werden können. Hierdurch ist es möglich, die Handhabungsvorrichtung an unterschiedliche Gegen-Dockingeinheiten zu koppeln, welche in unterschiedlicher Höhe angeordnet sein können. Zudem können eventuelle Toleranzen in der vertikalen Position der Gegen-Dockingeinheit hierdurch ausgeglichen werden.
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Die Handhabungsvorrichtung kann mit einer Kamera zum räumlichen Sehen und einer Steuereinrichtung versehen sein, mit welcher die Handhabungsvorrichtung eine Gegen-Dockingeinheit aufweisende Vorrichtung selbstständig anfahren kann, sodass die Dockingeinheit und die Gegen-Dockingeinheit miteinander in Eingriff treten können. Sind die Dockingelemente und die Gegen-Dockingelemente einander selbst zusammenziehend ausgebildet, wie es oben erläutert ist, dann muss mit der Steuereinrichtung lediglich eine Grobpositionierung der Handhabungsvorrichtung bezüglich der Gegen-Dockingeinheit ausgeführt werden.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Handhabungsvorrichtung zum Transportieren von Schnittstelleneinheiten für eine Testvorrichtung zum Testen von Halbleitern vorgesehen, welche umfasst eine Greifeinrichtung zum Greifen und Halten einer Schnittstelleneinheit, wobei die Greifeinrichtung ein in Vertikalrichtung bewegbares Greifelement zum Greifen einer Schnittstelleneinheit aufweist. Die Handhabungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Greifvorrichtung einen Seilzug aufweist, mit dem das Greifelement abgesenkt oder angehoben werden kann.
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Dadurch, dass das Greifelement mittels eines Seilzuges angehoben und abgesenkt werden kann, wird eine vom Greifelement gehaltene Schnittstelleneinheit ohne Druck, d.h. alleine durch ihr Gewicht auf einer Vorrichtung abgelegt, in welcher die Schnittstelleneinheit aufgenommen werden soll. Eine solche Vorrichtung ist typischerweise eine Testvorrichtung zum Testen von Halbleitern oder eine Speichervorrichtung zum Aufnehmen einer Vielzahl von derartigen Schnittstelleneinheiten. Durch das „drucklose“ Ablegen einer Schnittstelleneinheit wird sichergestellt, dass beim Übergeben der Schnittstelleneinheit von der Handhabungsvorrichtung auf eine weitere Vorrichtung die Schnittstelleneinheit nicht beschädigt wird. Da derartige Schnittstelleneinheiten äußerst empfindlich sind, ist eine solche mit Sicherheit beschädigungsfreie Übergabe an eine Schnittstelleneinheit ein wesentlicher Vorteil gegenüber herkömmlichen Handhabungsvorrichtungen.
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Der Seilzug kann mit einem handelsüblichen Seil, wie zum Beispiel einem Stahl- oder Kunststoffseil ausgeführt sein. Anstelle eines Seiles kann der Seilzug jedoch auch mit einem Riemen ausgeführt sein. Die Verwendung eines Riemens hat den Vorteil, dass ein Riemen im Gegensatz zu einem Seil, insbesondere einem Stahlseil, kaum Abrieb erzeugt und deshalb für die Verwendung in einem Reinraum geeignet ist.
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Der Begriff „Seilzug“ bedeutet nicht, dass der Seilzug eine Übersetzung aufweist, sondern dass die Schnittstelleneinheit alleine durch ein Seil angehoben bzw. abgesenkt wird.
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Die Greifeinrichtung kann das absenkbare Greifelement und eine stationäre Greifelementführungseinheit umfassen, wobei das absenkbare Greifelement zumindest eine Führungsstange aufweist, welche in eine entsprechende Führungsbohrung der Greifelementführungseinheit eingreift. Hierdurch wird beim Absenken oder Anheben des absenkbaren Greifelementes dieses exakt entlang einer Richtung geführt. Vorzugsweise sind mehrere, insbesondere drei oder vier Führungsstangen vorgesehen, welche gleichzeitig am absenkbaren Greifelement befestigt und jeweils durch eine entsprechende Führungsbohrung an der Greifelementführungseinheit geführt werden.
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Vorzugsweise ist die Dockingeinheit der Handhabungsvorrichtung an der Greifelementführungseinheit befestigt und die Greifelementführungseinheit mittels dem Schwenkgelenk an der übrigen Handhabungsvorrichtung gelagert. Hierdurch wird beim Koppeln der Dockingeinheit mit einer entsprechenden Gegen-Dockingeinheit die Greifelementführungseinheit automatisch exakt bezüglich der Gegen-Dockingeinheit und damit exakt bezüglich der Vorrichtung, an der die Gegen-Dockingeinheit befestigt ist, ausgerichtet. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Greifelementführungseinheit exakt parallel zu einer Aufnahmefläche zum Aufnehmen der Schnittstelleneinheit ausgerichtet wird, die an der Vorrichtung vorgesehen ist, an welche die Schnittstelleneinheit von der Handhabungsvorrichtung übergeben werden soll. Eine solche Vorrichtung ist typischerweise eine Testvorrichtung oder eine Speichervorrichtung, wie es oben bereits erläutert ist.
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Die Greifeinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass in der maximal durch den Seilzug angehobenen Stellung das Greifelement an der Greifelement-Führungseinheit anliegt. Hierdurch ist das Greifelement fest an die Greifelementführungseinheit gekoppelt, der Abstand zum Schwenkgelenk minimiert, wodurch beim Bewegen der Handhabungsvorrichtung die Gefahr gering ist, die Schnittstelleneinheit starken Schwingungsbewegungen zu unterziehen.
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Das Greifelement kann einen mittels eines Aktuators betätigbaren Greifer aufweisen. Der Aktuator kann beispielsweise über eine Funkschnittstelle, eine Kabelverbindung oder einem Bowdenzug ansteuerbar ausgebildet sein. Wenn der Aktuator mittels einer Funkschnittstelle ansteuerbar ist, dann ist es zweckmäßig, wenn das Greifelement einen wiederaufladbaren Akkumulator aufweist, der zum Betätigen des Aktuators und der Funkschnittstelle die entsprechende Stromversorgung bereitstellt.
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Die oben erläuterten Aspekte können auch in Kombination an einer Handhabungsvorrichtung vorgesehen sein.
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Weiterhin ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufnehmen einer Schnittstelleneinheit von einer Testvorrichtung zum Testen von Halbleitern mit einer vorstehend erläuterten Handhabungsvorrichtung vorgesehen, umfassend die folgenden Schritte,
Heranfahren der Handhabungsvorrichtung an die Testvorrichtung,
Ankoppeln von Dockingelementen der Handhabungsvorrichtung an Gegen-Dockingelemente der Testvorrichtung,
Greifen einer Schnittstelleneinheit mittels an einem Greifelement der Handhabungsvorrichtung angeordneten Greifern, und
Entfernen der Handhabungsvorrichtung mit einer darauf angeordneten Schnittstelleneinheit.
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Zudem ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Übergeben einer an einem Greifelement einer Handhabungsvorrichtung angeordneten Schnittstelleneinheit an eine Testvorrichtung zum Testen von Halbleitern mit einer vorstehend erläuterten Handhabungsvorrichtung vorgesehen, umfassend die folgenden Schritte,
Heranfahren der Handhabungsvorrichtung an die Testvorrichtung,
Ankoppeln von Dockingelementen der Handhabungsvorrichtung an Gegen-Dockingelemente der Testvorrichtung,
Ablegen einer Schnittstelleneinheit mittels am Greifelement angeordneten Greifern, und
freies Verfahren der Handhabungsvorrichtung.
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Die vorstehend anhand der Handhabungsvorrichtung beschriebenen Vorteile gelten analog für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft näher anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
- 1 eine (schematische) Darstellung einer erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht von schräg vorne,
- 2 eine (schematische) Darstellung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung mit einer Schnittstelleneinheit in einer perspektivischen Ansicht von schräg vorne,
- 3 eine schematische Schnittansicht eines Schwenkgelenks der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung,
- 4 eine schematische Schnittansicht eines flexiblen Körpers bzw. einer flexiblen Feder der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung,
- 5 eine (schematische) Darstellung eines Greifelements der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht von schräg vorne,
- 6 eine (schematische) Darstellung des Greifelements der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung gemäß 5 mit einer Schnittstelleneinheit in einer perspektivischen Ansicht von schräg vorne,
- 7 eine (schematische) Darstellung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung mit einem Seilzug in einer ersten Position in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht, und
- 8 eine (schematische) Darstellung der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung mit dem Seilzug in einer zweiten Position in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht.
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Im Folgenden wird eine erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung 1 zum Transportieren von Schnittstelleneinheiten 2 zwischen einer Speichervorrichtung (nicht dargestellt) und einer Testvorrichtung (nicht dargestellt) zum Testen von Halbleitern anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben (1 bis 8).
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Die Handhabungsvorrichtung 1 umfasst in einem unteren Bereich eine Basis 5. Die Basis 5 ist ein im Wesentlichen U-förmiger Aufnahmekörper mit einer geschlossenen Rückseite, die im Inneren eine Koppeleinheit mit Koppelmitteln zum Koppeln an ein Fahrwerk 3 aufweist. Das Fahrwerk 3 ist beispielsweise ein AGV (automated guided vehicle) oder ein AMR (autonomous mobile robot) und kann in den Aufnahmekörper der Basis 5 eingeschoben und passgenau von dieser aufgenommen werden. Mittels der Koppelmittel kann das Fahrwerk 3 lösbar in der Basis 5 fixiert werden.
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Das Fahrwerk 3 dient zum Verfahren der Handhabungsvorrichtung 1 und ist zum Fahren auf einem im Wesentlichen ebenflächigen Untergrund 17 ausgebildet. Mittels dem Fahrwerk 3 kann die Handhabungsvorrichtung 1 frei auf dem Untergrund 17 bewegt werden. Hierfür weist das Fahrwerk 3 am dem Untergrund 17 zugewandten Ende Räder 4 auf, die mit einer Antriebseinrichtung verbunden sind. Die Antriebseinrichtung ist mit einer Steuereinrichtung zum Steuern der Räder 4 versehen.
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Weiterhin weist das Fahrwerk 3 beispielsweise eine Kamera zum räumlichen Sehen auf, um sich im Raum orientieren zu können. Es können am Untergrund 17 auch Streifen vorgesehen sein, anhand derer sich das Fahrwerk 3 mittels einer am Unterboden des Fahrwerks 3 angebrachten Kamera orientieren kann. Die Streifen geben dann exakt den Weg vor, auf dem sich das Fahrwerk 3 bewegen soll. Es können auch in den Untergrund 17 eingebrachte leitfähige Drähte vorgesehen sein, die mittels Funkwellen und Induktion vom Fahrwerk 3 erkannt werden können. Die Drähte können dann ebenfalls den Weg definieren, auf dem sich das Fahrwerk 3 bewegen soll oder zusätzlich zu einer Navigation mit der Kamera einen Bereich abstecken, den das Fahrwerk 3 nicht verlassen soll.
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Das Fahrwerk 3 weist vorzugsweise eine Funk- oder Datenschnittstelle auf, mit der Signale empfangen werden können. Die Signale können dazu dienen dem Fahrwerk 3 ein neues Fahrziel zu übermitteln oder es zu stoppen. Es kann beispielsweise auch eine transportable Fernbedienung vorgesehen sein, sodass das Fahrwerk 3 von einem Benutzer manuell gesteuert werden kann.
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Auf der Basis 5 ist ein Grundkörper 6 der Handhabungsvorrichtung 1 vorgesehen, der säulenartig auf der Basis 5 nach oben ragt.
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Am Grundkörper 6 ist eine Hubeinrichtung 24 vorgesehen. Die Hubeinrichtung 24 weist einen vertikalen Schenkel 8 und eine horizontalen Schenkel 9 auf, wobei der horizontale Schenkel 9 vom Grundkörper 6 in Fahrtrichtung gesehen nach vorne absteht. Die Hubeinrichtung 24 ist mit ihrem vertikalen Schenkel 8 am Grundkörper 6 verfahrbar angeordnet.
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Hierfür ist die Hubeinrichtung 24 mittels dem vertikalen Schenkel 8 mit dem Grundkörper 6 verbunden, wobei der Grundkörper 6 eine vertikale Schiene 10 aufweist, in der der vertikale Schenkel 8 mittels einem Hubmechanismus 27 (nicht dargestellt) vertikal geführt wird und verfahrbar ist. Weiterhin sind seitlich am vertikalen Schenkel 8 mehrere Führungselemente 22 angeordnet, um den vertikalen Schenkel 8 am Grundkörper 6 zu führen.
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In einem unteren Bereich benachbart zum Grundkörper 6 ist am Fahrwerk 3 ein Stopperelement 23 vorgesehen. Das Stopperelement 23 dient als Anschlag, an dem der vertikale Schenkel 8 in der untersten Stellung der Hubeinrichtung 24 aufliegt.
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Der Hubmechanismus 27 weist zum Führen von Kabeln vom Grundkörper 6 zur Hubeinrichtung 24 Raupen 28 auf, um so die Hubeinrichtung 24 mit Strom zu versorgen und bei Bedarf auch eine Datenverbindung bereit zu stellen.
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An einem oberen Ende des vertikalen Schenkels 8 der Hubeinrichtung 24 ragt der horizontale Schenkel 9 wie ein Arm vom Grundkörper 6 weg. An einem vom Grundkörper 6 entfernten Ende des horizontalen Schenkels 9 weist die Hubeinrichtung 24 eine Greifeinrichtung 7 auf.
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Die Greifeinrichtung 7 umfasst eine Greifelementführungseinheit 11 und ein Greifelement 13. Die Greifelementführungseinheit 11 ist mittels eines Schwenkgelenks 12 mit der Hubeinrichtung 24 verbunden (siehe 3). Das Schwenkgelenk 12 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Kugelgelenk bzw. ein sphärisches Gelenk und umfasst eine Lagerkugel 29, einen Lagerkörper 30 und einen Lagerstummel 31, an dem die Lagerkugel 29 angeordnet ist. Der Lagerkörper 30 umgibt die Lagerkugel 29 im Wesentlichen formschlüssig und ist an dieser drehbar gelagert. Mittels dem Schwenkgelenk 12 ist die Greifelementführungseinheit 11 und somit die gesamte Greifeinrichtung 7 um einen Punkt gelagert und frei schwenkend in alle Raumrichtungen 32 ausgebildet. So strebt die Greifelementführungseinheit 11 zusammen mit dem Greifelement 13 immer dazu in eine horizontale Position zu schwenken und in dieser zu verharren, auch wenn der Untergrund 17 auf dem sich die Handhabungsvorrichtung 1 gerade bewegt geneigt ist und sich die Handhabungsvorrichtung 1 aus diesem Grund in einer Schräglage befindet.
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Das Schwenkgelenk 12 kann beispielsweise auch eine flexibler Körper oder eine flexible Feder 25 sein, die sich in alle Raumrichtungen 32 biegen lässt (siehe 4).
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Die Greifelementführungseinheit 11 dient zum Führen des Greifelements 13. Hierfür weist die Greifelementführungseinheit 11 in etwa auf Höhe des Schwenkgelenks 12 vertikal angeordnete Führungsbohrungen 14 auf, in die entsprechende vertikale Führungsstangen 15 des Greifelements 13 eingreifen können und geführt werden. Mittels der Führungsstangen 15 ist das Greifelement 13 an die Greifelementführungseinheit 11 gekoppelt und unterliegt ebenso wie die Greifelementführungseinheit 11 den schwenkenden Bewegungen des Schwenkgelenks 12. Die Führungsstangen 15 sind dabei innerhalb der Führungsbohrungen 14 in vertikaler Richtung frei beweglich. Die Führungsbohrungen 14 sind verteilt an der Greifelementführungseinheit 11 angeordnet und vorzugsweise maximal weit beabstandet zueinander. Vorzugsweise weist die Greifelementführungseinheit 11 in ihren Eckbereichen jeweils eine Führungsbohrungen 14 auf.
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Das Greifelement 13 (5 und 6) dient zum Greifen und Halten einer Schnittstelleneinheit 2. Eine Schnittstelleneinheit 2 ist eine im Wesentlichen rechteckförmige Platte mit diversen Kontaktelementen, die auch als Federkontakte (Pogo-Pins) ausgebildet sein können.
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Zum Greifen und Halten einer Schnittstelleneinheit 2 weist das Greifelement 13 Greifer 16 auf. Die Greifer 16 sind mechanische Greifer, die beispielsweise in einem seitlichen Bereich des Greifelements 13 angeordnet sind und seitlich an einer Schnittstelleneinheit 2 angreifen, um die Schnittstelleneinheit 2 lösbar an das Greifelement 13 zu koppeln. Es kann beispielsweise auch eine Magnetverbindung vorgesehen sein, mit der die Greifer 16 eine Schnittstelleneinheit 2 an das Greifelement 13 koppeln, oder andere mechanische Koppelelemente, die beispielsweise in Ausnehmungen der Schnittstelleneinheit 2 eingreifen. Es kann auch eine Kombination unterschiedlicher Koppelelemente vorgesehen sein.
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Um eine Schnittstelleneinheit 2 seitlich zu stützen und zu schützen, weist das Greifelement 13 Führungsschienen 18 auf.
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Um die Greifer 16 zu betätigen, weist das Greifelement 13 einen Aktuator 20 auf. Der Aktuator 20 kann beispielsweise über eine Funkschnittstelle, eine Kabelverbindung oder einen Bowdenzug ansteuerbar sein.
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Die Greifelementführungseinheit 11 weist eine Seilzugeinrichtung mit einem Seil 19 und einer Betätigungseinrichtung 26, um das Seil 19 abzulassen und einzuziehen, auf (7 und 8). Das Seil 19 reicht von einem oberen Bereich des vertikalen Schenkels 8 der Hubeinrichtung 24 zu einem zentralen Bereich des Greifelements 13 reicht und ist dort mit dem Greifelement 13 verbunden. Das Seil 19 verläuft vom vertikalen Schenkel 8 bis zu einem zentralen Bereich der Greifelementführungseinheit 11 innerhalb der Hubeinrichtung 24. Von dem zentralen Bereich der Greifelementführungseinheit 11 bis zu dem zentralen Bereich des Greifelements 13 verläuft das Seil 19 frei.
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Innerhalb des vertikalen Schenkels 8 ist das Seil 19 mit der Betätigungseinrichtung 26 verbunden. Die Betätigungseinrichtung 26 ist ein Hubzylinder mit Elektroantrieb, kann aber auch eine Trommel zum Auf- bzw. Abrollen des Seils 19 sein.
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Mittels dem Seil 19 kann das Greifelement 13 zusammen mit einer Schnittstelleneinheit 2 angehoben oder abgesenkt werden. Die maximale Strecke die das Greifelement 13 abgesenkt werden kann, darf die Länge der Führungsstangen 15 nicht überschreiten, die zu jedem Zeitpunkt mit den Führungsbohrungen 14 der Greifelementführungseinheit 11 in Kontakt bleiben sollen.
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Das Seil 19 kann ein handelsübliches Seil, wie zum Beispiel ein Stahl- oder Kunststoffseil sein. Das Seil 19 kann jedoch auch ein Riemen sein. Die Verwendung eines Riemens hat den Vorteil, dass ein Riemen im Gegensatz zu einem Seil, insbesondere einem Stahlseil, kaum Abrieb erzeugt und deshalb für die Verwendung in einem Reinraum geeignet ist.
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Dadurch, dass das Greifelement 13 mittels des Seilzuges 19 angehoben und abgesenkt werden kann, wird eine Schnittstelleneinheit 2 ohne Druck, d.h. alleine durch ihr Gewicht abgelegt. Durch das „drucklose“ Ablegen einer Schnittstelleneinheit 2 wird sichergestellt, dass beim Übergeben der Schnittstelleneinheit 2 von der Handhabungsvorrichtung 1 auf eine andere Vorrichtung die Schnittstelleneinheit 2 nicht beschädigt wird.
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An der Greifelementführungseinheit 11 ist eine Dockingeinheit vorgesehen. Die Dockingeinheit umfasst seitlich in etwa auf Höhe des Schwenkgelenks 12 beabstandet zu diesem und beidseitig jeweils ein Dockingelement 21. Die Dockingelemente 21 dienen zum positionsgenauen Ankoppeln an entsprechende Gegen-Dockingelemente einer Gegen-Dockingeinheit einer Speichervorrichtung oder einer Testvorrichtung.
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Hierfür kann an der Greifelementführungseinheit 11 der Greifeinrichtung 7 eine Kamera vorgesehen sein, sodass die Handhabungsvorrichtung 1 selbstständig den richtigen Abstand zu einer Speichervorrichtung oder einer Testvorrichtung findet und die Dockingelemente 21 selbstständig exakt zu den Gegen-Dockingelementen der Speichervorrichtung oder der Testvorrichtung positioniert.
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Die Dockingelemente 21 und die Gegen-Dockingelemente sind nach dem Stecker-Buchse-Prinzip ausgebildet, wobei die Dockingelemente 21 die Stecker und die Gegen-Dockingelemente die Buchsen ausbilden. Die Dockingelemente 21 weisen einen vorderen Abschnitt auf, der vorzugsweise konusförmig ausgebildet ist. Auch eine zylindrische Ausbildung oder jede andere Form, die eine exakte Positionierung erlaubt, ist möglich. Solche Dockingelemente und Gegen-Dockingelemente werden ausführlich in der
DE 10 2013 109 055 A1 beschrieben.
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Die Dockingelemente 21 sind derart ausgebildet, dass sie sich bei einer Ineingriffnahme mit den entsprechenden Gegen-Dockingelementen der Gegen-Dockingeinheit in Axialrichtung zu den Gegen-Dockingelementen ausrichten. Als Axialrichtung wird die Richtung bezeichnet, in welcher die Dockingelemente 21 und die Gegen-Dockingelemente beim Koppeln bzw. Dockingvorgang zueinander bewegt werden. Eine Ausrichtung der Dockingelemente 21 zu den Gegen-Dockingelementen in Axialrichtung führt dazu, dass die Position und Lage der Dockingelemente 21 im Raum eindeutig bezüglich der Gegen-Dockingelemente festgelegt ist.
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Außerdem sind die Dockingelemente 21 derart ausgebildet, dass sie bei der Ineingriffnahme mit den entsprechenden Gegen-Dockingelementen der Gegen-Dockingeinheit in Axialrichtung bis zu einer vorbestimmten Endstellung in die Gegen-Dockingelemente eingezogen werden. Hierdurch kann die Handhabungsvorrichtung 1 zunächst mit einem gewissen Spiel mit der Dockingeinheit an die Gegen-Dockingeinheit gekoppelt werden, wobei sich dann die Dockingeinheit und die Gegen-Dockingeinheit im Wesentlichen spielfrei zusammenziehen, wodurch die Dockingelemente 21 exakt zu den Gegen-Dockingelementen positioniert werden. Es genügt somit, die Handhabungsvorrichtung 1 zunächst grob zu positionieren, wobei dann die Feinpositionierung durch das Zusammenziehen der Dockingelemente 21 und der Gegen-Dockingelemente ausgeführt wird.
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Die Handhabungsvorrichtung 1 kann eine Funkschnittstelle aufweisen, mit dem Signale empfangen werden können. Die Signale können dazu dienen den Hubmechanismus 27 zu betätigen und/oder das Seil 19 der Seilzugeinrichtung zu bewegen. Es kann beispielsweise auch eine transportable Fernbedienung vorgesehen sein, sodass der Hubmechanismus 27 und/oder die Seilzugeinrichtung von einem Benutzer manuell gesteuert werden kann.
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Mittels der Greifeinrichtung 7 der Handhabungsvorrichtung 1 kann eine Schnittstelleneinheit 2 gegriffen, gehalten und abgelegt werden. Mittels dem Hubmechanismus 27 und dem Seil 19 kann eine Schnittstelleneinheit 2 von der Handhabungsvorrichtung 1 zusätzlich in vertikaler Richtung auf und ab bewegt werden.
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Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Aufnehmen einer Schnittstelleneinheit 2 von einer Speichervorrichtung oder einer Testvorrichtung zum Testen von Halbleitern mit einer Handhabungsvorrichtung 1 gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Die Handhabungsvorrichtung 1 bewegt sich mittels eines Fahrwerks 3 im Raum. Das Fahrwerk 3 ist beispielsweise ein AGV oder ein AMR und hat eine Antriebseinheit, um sich autonom im Raum bewegen zu können. Über eine Funk- oder Datenschnittstelle kann das Fahrwerk 3 Signale wie beispielsweise ein Fahrtziel empfangen. Mittels einer Kamera zum räumlichen Sehen orientiert sich das Fahrwerk 3 im Raum. Es kann beispielsweise auch eine transportable Fernbedienung vorgesehen sein, sodass das Fahrwerk 3 von einem Benutzer manuell gesteuert werden kann. An im Raum montierten Reflektoren orientiert sich das AGV alternativ.
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Die Handhabungsvorrichtung 1 fährt autonom oder von einem Benutzer gesteuert mittels dem Fahrwerk 3 an die Speichervorrichtung oder die Testvorrichtung heran.
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Mittels Dockingelementen 21 koppelt die Handhabungsvorrichtung 1 an die Speichervorrichtung oder die Testvorrichtung an. Die Speichervorrichtung und die Testvorrichtung weisen hierfür dementsprechende Gegen-Dockingelemente auf. Mittels einer Kamera findet die Handhabungsvorrichtung 1 selbstständig den richtigen Abstand zu der Speichervorrichtung oder der Testvorrichtung und positioniert die Dockingelemente 21 selbstständig exakt zu den Gegen-Dockingelementen der Speichervorrichtung oder der Testvorrichtung.
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Für eine vertikal exakte Positionierung der Dockingelemente 21 weist die Handhabungsvorrichtung 1 eine Hubeinrichtung 24 mit einem Hubmechanismus 27 auf. Die Dockingelemente 21 sind mittels einem Schwenkgelenkt 21 an der Handhabungsvorrichtung 1 gelagert und weisen aus diesem Grund immer eine Neigung auf, die ein Koppeln mit den Gegen-Dockingelementen erlaubt, auch wenn die Handhabungsvorrichtung 1 auf einem Untergrund 17 steht, der gegenüber einem Aufnahmebereich, an dem die Schnittstelleneinheit abzulegen ist, geneigt ist. Hierdurch können die Dockingelemente 21 ohne Verspannungen auf die Handhabungsvorrichtung 1 auszuüben, mit der Gegen-Dockingeinheit gekoppelt werden und die Dockingelemente 21 können sich in jedem Fall selbsttätig an den Gegen-Dockingelementen ausrichten.
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Die Dockingelemente 21 und die Gegen-Dockingelemente sind nach dem Stecker-Buchse-Prinzip ausgebildet, wobei die Dockingelemente 21 die Stecker und die Gegen-Dockingelemente die Buchsen ausbilden. Bei Ineingriffnahme mit den Gegen-Dockingelementen richten sich die Dockingelemente 21 in Axialrichtung zu den Gegen-Dockingelementen aus und werden bis zu einer vorbestimmten Endstellung in die Gegen-Dockingelemente eingezogen. Hierdurch kann die Handhabungsvorrichtung 1 zunächst mit einem gewissen Spiel mit den Dockingelementen 21 an die Gegen-Dockingelemente gekoppelt werden, wobei sich dann die Dockingelemente 21 und die Gegen-Dockingelemente im Wesentlichen spielfrei zusammenziehen, wodurch die Dockingelemente 21 exakt zu den Gegen-Dockingelementen positioniert werden.
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Ist die Handhabungsvorrichtung 1 an der Speichervorrichtung oder der Testvorrichtung angekoppelt, wird von der Speichervorrichtung oder der Testvorrichtung die Schnittstelleneinheit 2 an dem Aufnahmebereich bereitgestellt, um von der Handhabungsvorrichtung 1 aufgenommen zu werden.
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Mittels einem Seil 19 wird ein Greifelement 13 mit Greifern 16 heruntergelassen, um die Greifer 16 derart an der Schnittstelleneinheit 2 zu positionieren, dass sie die Schnittstelleneinheit 2 greifen und aufnehmen können. Die Greifer 16 sind mechanische Greifer, die seitlich an einer Schnittstelleneinheit 2 angreifen, um die Schnittstelleneinheit 2 lösbar an das Greifelement 13 zu koppeln. Um die Greifer 16 zu betätigen, weist das Greifelement 13 einen Aktuator 20 auf. Das Greifelement 13 weist Führungsschienen 18 auf, um die Schnittstelleneinheit 2 seitlich zu stützen und zu schützen.
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Nach dem Aufnehmen der Schnittstelleneinheit 2 wird das Greifelement 13 mittels des Seils 19 hochgezogen und die Handhabungsvorrichtung 1 wird durch ein Entkoppeln der Dockingelemente 21 von den Gegen-Dockingelementen gelöst.
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Die Handhabungsvorrichtung 1 wird mittels dem Fahrwerk 3 von der Speichervorrichtung oder der Testvorrichtung entfernt und kann frei Verfahren.
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Weiterhin wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Übergeben einer an Greifern 16 eines Greifelements 13 einer Handhabungsvorrichtung 1 angeordneten Schnittstelleneinheit 2 an eine Speichervorrichtung oder eine Testvorrichtung zum Testen von Halbleitern mit einer Handhabungsvorrichtung 1 gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Der Vorgang des Heranfahrens und des Ankoppelns wurde zuvor bereits ausführlich beschrieben und wird daher im Folgenden nur noch einmal kurz aufgegriffen.
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Die Handhabungsvorrichtung 1 mit der Schnittstelleneinheit 2 fährt autonom oder von einem Benutzer gesteuert mittels dem Fahrwerk 3 an die Speichervorrichtung oder die Testvorrichtung heran.
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Mittels Dockingelementen 21 koppelt die Handhabungsvorrichtung 1 an entsprechende Gegen-Dockingelemente der Speichervorrichtung oder der Testvorrichtung an.
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Mittels einem Seil 19 wird das Greifelement 13 mit der Schnittstelleneinheit 2 heruntergelassen, um die Schnittstelleneinheit 2 an einem Aufnahmebereich der Speichervorrichtung oder der Testvorrichtung abzulegen. Dadurch, dass das Greifelement 13 mittels des Seiles 19 abgesenkt wird, wird eine vom Greifelement 13 gehaltene Schnittstelleneinheit 2 ohne Druck, d.h. alleine durch ihr Gewicht auf der Vorrichtung abgelegt. Durch das „drucklose“ Ablegen einer Schnittstelleneinheit 2 wird sichergestellt, dass beim Übergeben der Schnittstelleneinheit 2 von der Handhabungsvorrichtung 1 auf eine weitere Vorrichtung die Schnittstelleneinheit 2 nicht beschädigt wird.
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Nach dem Ablegen der Schnittstelleneinheit 2 wird das Greifelement 13 mittels des Seils 19 hochgezogen und die Handhabungsvorrichtung 1 wird durch ein Entkoppeln der Dockingelemente 21 von den Gegen-Dockingelementen gelöst.
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Die Handhabungsvorrichtung 1 wird mittels dem Fahrwerk 3 von der Speichervorrichtung oder der Testvorrichtung entfernt und kann frei Verfahren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Handhabungsvorrichtung
- 2
- Schnittstelleneinheit
- 3
- Fahrwerk
- 4
- Rad
- 5
- Basis
- 6
- Grundkörper
- 7
- Greifeinrichtung
- 8
- vertikalen Schenkel
- 9
- horizontalen Schenkel
- 10
- Schiene
- 11
- Greifelementführungseinheit
- 12
- Schwenkgelenk
- 13
- Greifelement
- 14
- Führungsbohrung
- 15
- Führungsstange
- 16
- Greifer
- 17
- Untergrund
- 18
- Führungsschiene
- 19
- Seil
- 20
- Aktuator
- 21
- Dockingelement
- 22
- Führungselemente
- 23
- Stopperelement
- 24
- Hubeinrichtung
- 25
- flexible(r) Körper/Feder
- 26
- Betätigungseinrichtung
- 27
- Hubmechanismus
- 28
- Raupe
- 29
- Lagerkugel
- 30
- Lagerkörper
- 31
- Lagerstummel
- 32
- Raumrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020104641 A1 [0002, 0036]
- US 7382145 B2 [0003]
- DE 1020211145643 [0004]
- EP 2587272 A2 [0006, 0016]
- US 20030178987 A1 [0007]
- DE 102008044756 A1 [0008]
- DE 102013109055 A1 [0036, 0061]
- DE 102012103893 A1 [0036]
- DE 102012112271 A1 [0036]
- DE 102016102836 A1 [0036]
- DE 102017104516 A1 [0036]
- DE 102019119134 A1 [0036]
