![]() Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum Positionieren eines Testkopfs an einer Prüfeinrichtung
专利摘要:
EineHandhabungsvorrichtung, die insbesondere zum Positionieren einesTestkopfs (60) an einer Prüfeinrichtungdient, ist mit Positionierungsmitteln (20, 30, 40), durch die einTestkopf (60) im Raum positionierbar ist, versehen. Die Handhabungsvorrichtungist zudem mit einer Halterung (50) versehen, die mit den Positionierungsmitteln(20, 30, 40) verbunden ist und an welcher der Testkopf (60) befestigbarist. Die Positionierungsmittel umfassen eine Säule (20), die sich in vertikalerRichtung (z) erstreckt, einen ersten Horizontalschlitten (30), der inder vertikalen Richtung (z) verstellbar an der Säule (20) angeordnet und ineiner ersten horizontalen Richtung (y) verschiebbar ist, und einenzweiten Horizontalschlitten (40), der an dem ersten Horizontalschlitten(30) angeordnet und in einer zweiten horizontalen Richtung (x),die sich orthogonal zu der ersten Richtung (y) erstreckt, verschiebbar ist.Die Halterung (50) ist an dem zweiten Horizontalschlitten (40) angeordnet.Eine derartige Handhabungsvorrichtung gewährleistet eine vielfältige undzugleich reproduzierbare Verstellung des Testkopfs (60). 公开号:DE102004008402A1 申请号:DE200410008402 申请日:2004-02-20 公开日:2005-09-08 发明作者:Helmuth Heigl 申请人:Heigl, Helmuth, Dr.; IPC主号:B25J1-12
专利说明:
[0001] DieErfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung, die insbesonderezum Positionieren eines Testkopfs an einer Prüfeinrichtung dient. Die Handhabungsvorrichtungist mit Positionierungsmitteln versehen, durch die ein Testkopfim Raum positionierbar ist. Zudem ist die Handhabungsvorrichtung miteiner Halterung versehen, die mit den Positionierungsmitteln verbundenist und an welcher der Testkopf befestigbar ist. [0002] EineHandhabungsvorrichtung oder Manipulator zum Positionieren einesTestkopfs verfügt üblicherweise über mehrereTranslations- und Rotationsfreiheitsgrade und ist insofern geeignet,den Testkopf exakt im Raum zu positionieren. Anwendung findet einesolche Handhabungsvorrichtung daher in der Regel bei der Prüfung vonelektronischen Bauelementen, wie beispielsweise integrierte Schaltungen (IC)oder Wafer. Um die Funktionsfähigkeitder elektronischen Bauelemente testen zu können, ist es erforderlich,den verhältnismässig schwerenTestkopf präzisean eine Prüfeinrichtungheranzufahren. Die Prüfeinrichtung,beispielsweise ein Devicehandler oder Waferprober, stellt die durchden Testkopf zu prüfendenelektronischen Bauelemente bereit. Ein unverfälschtes Messergebnis bei derPrüfungder elektronischen Bauelemente setzt ein genaues Andocken des Testkopfsan der Prüfeinrichtungvoraus. Aus diesem Grund ist eine präzise und leichtgängige Verstellungder den Testkopf positionierenden Handhabungsvorrichtung unerlässlich. [0003] Die DE 101 32 489 A1 beschreibteine Handhabungsvorrichtung, die sich durch eine exakt wiederholbareBewegung des Testkopfs auszeichnet. Dies ist vornehmlich daraufzurückzuführen, dassdie Handhabungsvorrichtung mit den Testkopf im Raum positionierendenPositionierungsmitteln versehen ist, die in einer horizontalen Ebeneschwenkbare Gelenkarme aufweisen. Die Gelenkarme sind mit in horizontalerRichtung verfahrbaren Schlitten gekoppelt, so dass sich eine beliebigeBewegung des Testkopfs in eine Translationsbewegung der Schlittenund eine Rotationsbewegung der Gelenkarme aufteilen lässt. Aufdiese Weise ergibt sich eine reproduzierbare Verstellung der Positionierungsmittel,die eine zuverlässigePositionierung des Testkopfs sicherstellt. [0004] Weiterhinbeschreibt die DE 4007 011 C2 eine Handhabungsvorrichtung, die mit einem Testkopfim Raum positionierenden Doppelgelenkarmen versehen ist. Die Doppelgelenkarmesind an einem ersten Ende gelenkig mit einer den Testkopf befestigendenHalterung verbunden. An einem zweiten Ende sind die Doppelgelenkarmegelenkig mit einem Schwenkarm verbunden, der um eine sich in vertikalerRichtung erstreckende Achse geschwenkt werden kann. Der Schwenkarmist an einer Säuleangeordnet, die es ermöglicht,den Schwenkarm zudem in vertikaler Richtung linear zu verstellen.Wenngleich die bekannte Handhabungsvorrichtung auf Grund der überlagerbarenRotationsbewegungen des Schwenkarms und der Doppelgelenkarme über eine mannigfaltigeVerstellbarkeit in horizontaler Richtung verfügt, ist eine reproduzierbareVerstellung nur mit einem verhältnismässig grossenAufwand möglich. [0005] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Handhabungsvorrichtungzu schaffen, mittels der sich eine vielfältige und zugleich reproduzierbare Verstellungerzielen lässt. [0006] ZurLösungdieser Aufgabe weist eine Handhabungsvorrichtung der eingangs genanntenArt in Übereinstimmungmit Anspruch 1 erfindungsgemäss Positionierungsmittelauf, die eine Säule,die sich in vertikaler Richtung erstreckt, einen ersten Horizontalschlitten,der in der vertikalen Richtung verstellbar an der Säule angeordnetund in einer ersten horizontalen Richtung verschiebbar ist, undeinen zweiten Horizontalschlitten, der an dem ersten Horizontalschlittenangeordnet und in einer zweiten horizontalen Richtung, die sichorthogonal zu der ersten Richtung erstreckt, verschiebbar ist, umfassen.Die Halterung ist an dem zweiten Horizontalschlitten angeordnet. [0007] DieerfindungsgemässeHandhabungsvorrichtung beruht auf der Erkenntnis, zwei Horizontalschlittenvorzusehen, die in zwei orthogonal zueinander verlaufenden Richtungenverschiebbar sind. Die eine Translationsbewegung ausführendenHorizontalschlitten lassen sich präzise und reproduzierbar in horizontalerRichtung verstellen und ermöglichenauf diese Weise eine sogenannte „Side to Side"- und „In andout"-Bewegung. [0008] VorteilhafteAusgestaltungen der erfindungsgemässen Handhabungsvorrichtungstellen die Gegenständeder Ansprüche2 bis 13 dar. [0009] Soist es von Vorteil, wenn die Säuleum eine sich in der vertikalen Richtung erstreckende Achse drehbaran einem Untergestell angeordnet ist. Das Untergestell stellt eineausreichende Standfestigkeit der Handhabungsvorrichtung sicher.Die drehbare Anordnung der Säulean dem Untergestell ermöglicht einesogenannte „Swing"-Bewegung, die sichmit den Translationsbewegungen der Horizontalschlitten überlagernlässt,so dass sich eine vielfältigeVerstellung in horizontaler Richtung ergibt. In Hinsicht auf diedrehbare Anordnung der Säulehat es sich als zweckmässigerwiesen, das Untergestell mit einer Drehplatte zu versehen, aufder die Säuleangeordnet ist. Um eine zuverlässigePositionierung sicherzustellen, ist es ferner zweckmässig, dieSäule mittelsArretierungsmitteln in einer vorgegebenen Stellung an dem Untergestellzu arretieren. [0010] Ineiner bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemässen Handhabungsvorrichtungist die Säulemit wenigstens einer Führungsschieneversehen, auf der ein Vertikalschlitten in der vertikalen Richtungbewegbar ist. Der Vertikalschlitten, an dem vorzugsweise der ersteHorizontalschlitten befestigt ist und der als Linearmotor ausgestaltetsein kann, ermöglichteine sogenannte „Vertical"-Bewegung. Zu einerzuverlässigenPositionierung trägtbei, wenn der Vertikalschlitten vorteilhafterweise mittels Arretierungsmittelnin einer vorgegebenen Stellung an der Säule arretierbar ist. [0011] Bevorzugtweist der erste Horizontalschlitten ein an dem Vertikalschlittenangeordnetes Führungsteilund ein in der ersten Richtung bewegbar an dem Führungsteil angeordnetes Laufteilauf. Das Führungsteilund das Laufteil könnenBestandteil eines eine elektrische Verstellung ermöglichendenLinearmotors sein. Um eine zuverlässige Positionierung zu gewährleisten,ist vorteilhafterweise das Laufteil mittels Arretierungsmittelnin einer vorgegebenen Stellung an dem Führungsteil arretierbar. [0012] Weiterhinist es von Vorteil, wenn der zweite Horizontalschlitten ein an demersten Horizontalschlitten angeordnetes Führungsteil und ein in der zweitenRichtung bewegbar an dem Führungsteilangeordnetes Laufteil aufweist. Das Führungsteil und das Laufteildes zweiten Horizontalschlittens können ebenfalls Bestandteileines Linearmotors sein. In Hinsicht auf eine zuverlässige Positionierungist es ferner von Vorteil, das Laufteil des zweiten Horizontalschlittensmittels Arretierungsmitteln in einer vorgegebenen Stellung an demFührungsteilzu arretieren. [0013] Ineiner bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemässen Handhabungsvorrichtungist der zweite Horizontalschlitten um eine horizontale Schwenkachseschwenkbar an dem ersten Horizontalschlitten angeordnet. Die schwenkbareAnordnung des zweiten Horizontalschlittens ermöglicht eine sogenannte „Tumble"-Bewegung. [0014] Vorteilhafterweiseist die Halterung um eine erste Rotationsachse, die sich vorzugsweisein vertikaler Richtung erstreckt, schwenkbar und mittels Arretierungsmittelnin einer vorgegebenen Stellung arretierbar. Die schwenkbare Anordnungder Halterung ermöglichteine sogenannte „Theta"-Bewegung. [0015] Ausserdemist es von Vorteil, die Halterung mit einer Drehführung zuversehen, durch die der Testkopf um eine zweite Rotationsachse,die sich vorzugsweise orthogonal zu der ersten Rotationsachse erstreckt,drehbar ist. Die mittels Arretierungsmitteln in einer vorgegebenenStellung arretierbare Drehführungermöglichteine sogenannte „Twist"-Bewegung des Testkopfs. [0016] Einzelheitenund weitere Vorteile der erfindungsgemässen Handhabungsvorrichtungergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugtenAusführungsbeispiels.In den das Ausführungsbeispiellediglich schematisch darstellenden Zeichnungen veranschaulichenim einzelnen: [0017] 1 eineperspektivische Ansicht einer Handhabungsvorrichtung, an der einTestkopf angeordnet ist; [0018] 2a eineDraufsicht auf die Handhabungsvorrichtung gemäss 1; [0019] 2b eineDraufsicht gemäss 2a,die den Testkopf in einer anderen Position zeigt; [0020] 3a eineDraufsicht gemäss 2b,die einen ersten Horizontalschlitten in einer ersten Stellung zeigt; [0021] 3b eineDraufsicht gemäss 3a,die den ersten Horizontalschlitten in einer zweiten Stellung zeigt; [0022] 4a eineDraufsicht gemäss 2b,die einen zweiten Horizontalschlitten in einer ersten Stellung zeigt; [0023] 4b eineDraufsicht gemäss 4a,die den zweiten Horizontalschlitten in einer zweiten Stellung zeigt; [0024] 5a und 5b Seitenansichtender Handhabungsvorrichtung, die eine „Twist"-Bewegung des Testkopfs veranschaulichen; [0025] 6a und 6b Seitenansichtender Handhabungsvorrichtung, die eine „Tumble"-Bewegung des Testkopfs veranschaulichen,und [0026] 7a und 7b Draufsichtengemäss 2b,die eine „Theta"-Bewegung des Testkopfs veranschaulichen. [0027] Diein 1 dargestellte Handhabungsvorrichtung dient zumPositionieren eines Testkopfs 60 an einer nicht dargestelltenPrüfeinrichtungfür elektronischeBauelemente, wie zum Beispiel IC oder Wafer. Zu diesem Zweck weistdie Handhabungsvorrichtung eine Halterung 50 auf, an welcherder Testkopf 60 befestigt ist. Darüber hinaus ist die Handhabungsvorrichtungmit Positionierungsmitteln versehen, die mit der Halterung 50 verbundensind und die eine Säule 20,einen ersten Horizontalschlitten 30 und einen zweiten Horizontalschlitten 40 umfassen. [0028] Diesich in vertikaler Richtung z erstreckende Säule 20 ist um einesich in der vertikalen Richtung z erstreckende Achse drehbar aneinem Untergestell 10 angeordnet. Das Untergestell 10 istzu diesem Zweck mit einer Drehplatte 12 versehen, auf derdie Säule 20 angeordnetist. Die Drehplatte 12 kann mittels nicht dargestelltenAntriebsmitteln angetrieben und mittels ebenfalls nicht dargestelltenArretierungsmitteln in einer gewünschtenStellung arretiert werden. Wie insbesondere aus 1 ersichtlichist, weist das Untergestell 10 zwei in einer ersten horizontalenRichtung x parallel zueinander verlaufende Tragbalken 11 auf,auf denen der Drehteller 12 angeordnet ist. Die Tragbalken 11 werdenvon in einer zweiten horizontalen Richtung y, die sich orthogonal zuder ersten Richtung x erstreckt, verlaufenden Traversen 13 abgestützt. Diejeweils auf Tellerfüssen 14 gelagertenTragbalken 11 und Traversen 13 stellen eine ausreichendeStabilitätder Handhabungsvorrichtung sicher. Eine die Tragbalken 11 unddie Traversen 13 im Bereich der Drehplatte abdeckende Abdeckplatte 15 trägt zudemzu einer ergonomischen Bauweise der Handhabungsvorrichtung bei. [0029] Wie 1 zudemzu erkennen gibt, ist die Säule 20 mitzwei parallel zueinander verlaufenden Führungsschienen 21 versehen,auf denen ein Vertikalschlitten 22 in der vertikalen Richtungz linear bewegt werden kann. Der Vertikalschlitten 22 wirdvon nicht dargestellten Antriebsmitteln angetrieben und lässt sichmittels eines Feststellhebels 23 in einer vorgegebenenStellung an der Säule 20 arretieren. [0030] Andem Vertikalschlitten 22 ist der erste Horizontalschlitten 30 befestigt.Wie insbesondere aus den 3a und 3b ersichtlichist, weist der Horizontalschlitten 30 ein an dem Vertikalschlitten 22 angeordnetesFührungsteil 31 undein bewegbar an dem Führungsteil 31 angeordnetesLaufteil 32 auf. Das Laufteil 32 ist mittels einesFeststellhebels 33 in einer vorgegebenen Stellung an demFührungsteil 31 arretierbarund wird von manuell oder elektrisch zu betätigenden Antriebsmitteln, dienicht dargestellt sind, angetrieben. Der an dem ersten Horizontalschlitten 30 angeordnetezweite Horizontalschlitten 40 weist ein Führungsteil 41 auf,das an dem Laufteil 32 des ersten Horizontalschlittens 30 angeordnetist. Zudem weist der zweite Horizontalschlitten 40 einbewegbar an dem Führungsteil 41 angeordnetesLaufteil 42 auf, das mittels nicht dargestellter Arretierungsmittelin einer vorgegebenen Stellung an dem Führungsteil 41 arretiertwerden kann. Das Laufteil 42 wird von manuell zu betätigendenAntriebsmitteln 43 angetrieben. Wie insbesondere die 6a und 6b zuerkennen geben, ist der zweite Horizontalschlitten 40 umeine horizontale Schwenkachse 44 schwenkbar an dem erstenHorizontalschlitten 30 angeordnet. [0031] Diean dem zweiten Horizontalschlitten 40 angeordnete Halterung 50 istmit dem Testkopf 60 verbunden. Die Halterung 50 istum eine erste Rotationsachse, die sich in der vertikalen Richtungz erstreckt, schwenkbar und mittels eines Feststellhebels 53 ineiner vorgegebenen Stellung arretierbar, wie insbesondere aus den 7a und 7b ersichtlich ist.Darüberhinaus ist die Halterung 50 mit einer nicht dargestelltenDrehführungversehen, durch die der Testkopf 60 um eine zweite Rotationsachse,die sich orthogonal zu der ers ten Rotationsachse erstreckt, mittelsmanuell zu betätigenderAntriebsmittel 51 drehbar ist, wie die 5a und 5b zuerkennen geben. Ein Feststellhebel 52 stellt sicher, dassder Testkopf 60 in einer gewünschten Stellung arretiert werdenkann. [0032] Diezuvor beschriebene Handhabungsvorrichtung zeichnet sich durch einevielfältigeund zugleich reproduzierbare Verstellung des Testkopfs 60 aus.Dies ist vornehmlich auf das Zusammenspiel von der Säule 20,dem ersten Horizontalschlitten 30 und dem zweiten Horizontalschlitten 40 zurückzuführen. Soermöglichtdie sich um eine in der vertikalen Richtung z erstreckende Achsedrehbare Säule 20 eine „Swing"-Bewegung des Testkopfs 60,wie insbesondere aus den 2a und 2b ersichtlichist. Aufgrund des Vertikalschlittens 22 ermöglicht die Säule 20 zudemeine „Vertical"-Bewegung des Testkopfs 60.Der an dem Vertikalschlitten 22 befestigte erste Horizontalschlitten 30 ermöglicht einelineare Verschiebung des Testkopfs 60 in einer ersten horizontalenRichtung y, wie insbesondere die 3a und 3b zuerkennen geben. Durch den Horizontalschlitten 30 kann aufdiese Weise eine in der ersten Richtung y stattfindende „Side toSide"-Bewegung desTestkopfs 60 ausgeführtwerden. Eine in einer zweiten horizontalen Richtung x stattfindende „In andout"-Bewegung desTestkopfs 60 ergibt sich durch die lineare Verschiebungdes zweiten Horizontalschlittens 40, wie aus den 4a und 4b ersichtlichist. Es versteht sich von selbst, dass die erste Richtung y unddie zweite Richtung x von der Stellung der Säule 20 abhängen, sodass eine „Sideto Side"-Bewegungdes Testkopfs 60 auch von dem zweiten Horizontalschlitten 40 undeine „Inand out"-Bewegungdes Testkopfs 60 von dem ersten Horizontalschlitten 30 ausgeführt werdenkönnen. [0033] Weiterhinträgt zueiner mannigfaltigen Verstellung des Testkopfs 60 die Halterung 50 bei,die, wie die 5a und 5b zuerkennen geben, eine „Twist"-Bewegung des Testkopfs 60 ermöglicht.Aufgrund der schwenkbaren Anordnung des zweiten Horizontalschlittens 40 umdie Schwenkachse 44 kann der Testkopf 60 zudemeine „Tumble"-Bewegung ausführen, wiedie 6a und 6b zuerkennen geben. Nicht zuletzt kann der Testkopf 60 aufgrund derschwenkbaren Anordnung der Halterung 50 um die erste Rotationsachseeine „Theta"-Bewegung ausführen, wiedie 7a und 7b zuerkennen geben. 10 Untergestell 11 Tragbalken 12 Drehplatte 13 Traverse 14 Tellerfuss 15 Abdeckplatte 20 Säule 21 Führungsschiene 22 Vertikalschlitten 23 Feststellhebel 30 ersterHorizontalschlitten 31 Führungsteil 32 Laufteil 33 Feststellhebel 40 zweiterHorizontalschlitten 41 Führungsteil 42 Laufteil 43 Antriebsmittel 44 Schwenkachse 50 Halterung 51 Antriebsmittel 52 Feststellhebel 53 Feststellhebel 60 Testkopf x zweitehorizontale Richtung y erstehorizontale Richtung z vertikaleRichtung
权利要求:
Claims (13) [1] Handhabungsvorrichtung, insbesondere zum Positioniereneines Testkopfs (60) an einer Prüfeinrichtung, mit Positionierungsmitteln(20, 30, 40), durch die ein Testkopf(60) im Raum positionierbar ist, und einer Halterung (50),die mit den Positionierungsmitteln (20, 30, 40)verbunden ist und an welcher der Testkopf (60) befestigbarist, wobei die Positionierungsmittel (20, 30, 40)umfassen: a) eine Säule(20), die sich in vertikaler Richtung (z) erstreckt; b)einen ersten Horizontalschlitten (30), der in der vertikalenRichtung (z) verstellbar an der Säule (20) angeordnetund in einer ersten horizontalen Richtung (y) verschiebbar ist,und c) einen zweiten Horizontalschlitten (40), deran dem ersten Horizontalschlitten (30) angeordnet und ineiner zweiten horizontalen Richtung (x), die sich orthogonal zuder ersten Richtung (y) erstreckt, verschiebbar ist, wobeidie Halterung (50) an dem zweiten Horizontalschlitten (40)angeordnet ist. [2] Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Säule(20) um eine sich in der vertikalen Richtung (z) erstreckende Achsedrehbar an einem Untergestell (10) angeordnet ist. [3] Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass das Untergestell (10) mit einer Drehplatte (12)versehen ist, auf der die Säule(20) angeordnet ist. [4] Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Säule(20) mittels Arretierungsmitteln in einer vorgegebenenStellung an dem Untergestell (10) arretierbar ist. [5] Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis4, dadurch gekennzeichnet, dass die Säule (20) mit wenigstenseiner Führungsschiene (21),auf der ein Vertikalschlitten (22) in der vertikalen Richtung(z) bewegbar ist, versehen ist, wobei vorzugsweise der erste Horizontalschlitten(30) an dem Vertikalschlitten (22) befestigt ist. [6] Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass der Vertikalschlitten (22) mittels Arretierungsmitteln(23) in einer vorgegebenen Stellung an der Säule (20)arretierbar ist. [7] Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Horizontalschlitten (30)ein an dem Vertikalschlitten (22) angeordnetes Führungsteil(31) und ein in der ersten Richtung (y) bewegbar an demFührungsteil(31) angeordnetes Laufteil (32) aufweist. [8] Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,dass das Laufteil (32) mittels Arretierungsmitteln (33)in einer vorgegebenen Stellung an dem Führungsteil (31) arretierbarist. [9] Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Horizontalschlitten (40)ein an dem ersten Horizontalschlitten (30) angeordnetesFührungsteil(41) und ein in der zweiten Richtung (x) bewegbar an dem Führungsteil(41) angeordnetes Laufteil (42) aufweist. [10] Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurchgekennzeichnet, dass das Laufteil (42) mittels Arretierungsmittelnin einer vorgegebenen Stellung an dem Führungsteil (41) arretierbarist. [11] Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Horizontalschlitten(40) um eine horizontale Schwenkachse (44) schwenkbaran dem ersten Horizontalschlitten (30) angeordnet ist. [12] Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis11, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (50) umeine erste Rotationsachse schwenkbar und mittels Arretierungsmitteln(53) in einer vorgegebenen Stellung arretierbar ist. [13] Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis12, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (50) miteiner Drehführungversehen ist, durch die der Testkopf (60) um eine zweiteRotationsachse, die sich vorzugsweise orthogonal zu der ersten Rotationsachseerstreckt, drehbar ist, wobei die Drehführung mittels Arretierungsmitteln(52) in einer vorgegebenen Stellung arretierbar ist.
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同族专利:
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