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Hintergrund
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Hier wird eine Handhabungs- und Untersuchungsvorrichtung für Linsen sowie ein Handhabungs- und Untersuchungsverfahren für Linsen beschrieben. Details hierzu sind in den Ansprüchen definiert; aber auch die Beschreibung und die Zeichnung enthalten relevante Angaben zur Struktur und zur Funktionsweise der Vorrichtungskomponenten.
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Stand der Technik
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Bei der industriellen Herstellung von Linsen, insbesondere bei der industriellen Herstellung von Flüssigkristalllinsen, weist zumindest ein kleiner Teil der gefertigten Linsen Produktions- oder Eigenschaftsfehler auf und muss vor einer Weiterverarbeitung oder Auslieferung der Linsen ausgesondert werden. Weiter ist selbst bei einer Hochpräzisionsfertigung von Linsen bereits aus Qualitätssicherungsgründen eine Inspektion der gefertigten Linsen geboten.
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Problematisch hierbei ist, dass die Inspektion der Linsen jeweils einzeln erfolgen muss und vergleichsweise zeitaufwendig ist, sodass die Linsen im betrieblichen Ablauf schneller produziert als inspiziert werden können. Die Prüfung der gefertigten Linsen auf Produktions- oder Eigenschaftsfehler stellt somit einen „Flaschenhals“ im gesamten Betriebsablauf der Linsenfertigung dar. Ferner müssen die Linsen üblicherweise nacheinander mechanisch, elektronisch und optisch überprüft werden, was die Dauer der Überprüfung weiter erhöht.
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Weiter ist es üblich, die zu überprüfenden Linsen manuell in hierfür vorbereitete Teststationen einzulegen, zu überprüfen und anschließend wieder zu herauszunehmen. Dieses bindet einerseits Personal und ist andererseits zeitaufwendig, sodass der Produktionsprozess weiter verzögert wird.
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Technische Aufgabenstellung
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Trotz vorhandener Vorrichtungen und Verfahren zur Überprüfung von Linsen besteht somit weiterhin Bedarf an verbesserter Handhabung beim Überprüfen der Linsen.
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Vorgeschlagene Lösungen, Ausgestaltungen und Vorteile
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Zur Lösung der technischen Aufgabenstellung wird eine Vorrichtung nach dem Anspruch 1 sowie ein hierzu korrespondierendes Handhabungssystem und ein hierzu korrespondierendes Handhabungsverfahren vorgeschlagen.
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Eine Handhabungsvorrichtung für Linsen, insbesondere für Flüssiglinsen oder Flüssigkristalllinsen, umfasst zumindest eine Bereitstellungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, Linsen bereitzustellen.
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Die Bereitstellungsvorrichtung kann zum Beispiel einen Input Indexer mit Input- und/oder Output-Stacker zum Bereitstellen eines Trägers (Gel-Pack, Waffle Pack, JEDEC Tray) umfassen und optional dazu eingerichtet sein, mehrere Linsen, insbesondere Flüssiglinsen oder Flüssigkristalllinsen, gleichzeitig bereitzustellen. Alternativ oder ergänzend kann die Bereitstellungsvorrichtung dazu eingerichtet sein einen, Träger in Form eines Carrier Tapes oder einer Waferfolie mit klebend anhaftenden Linsen bereitzustellen.
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Ferner umfasst die Handhabungsvorrichtung zumindest eine erste Transportvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine von der Bereitstellungsvorrichtung bereitgestellte Linse zu einer Teststation zu fördern, wobei die Teststation dazu eingerichtet ist, die Linse zu fixieren und Eigenschaftsfehler der fixierten Linse zumindest mit optischen und elektronischen Prüfverfahren festzustellen.
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Die Teststation ist hierbei dazu eingerichtet, zumindest ein optisches Prüfverfahren und zumindest ein elektronisches Prüfverfahren zur Feststellung von Eigenschaftsfehlern der Linse zumindest teilweise zeitlich überlappend bzw. zumindest zeitweise gleichzeitig auszuführen. Das optische Prüfverfahren und das elektronische Prüfverfahren können für jede zu überprüfende Linse an einem jeweils gleichen Ort durchgeführt werden. Mit anderen Worten kann eine durch die Teststation fixierte Linse mit verschiedenen Prüfverfahren überprüft werden, ohne dass diese hierzu in verschiedene Überprüfungspositionen bewegt werden muss.
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So wird Gesamtdauer des Überprüfungsprozesses reduziert, der zumindest eine Bereitstellung der Linsen, eine Zuführung der Linsen in eine Testumgebung sowie eine Überprüfung der Linsen mit verschiedenen Überprüfungsverfahren (sowie deren Abgabe aus der Testumgebung) umfasst.
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Die Handhabungsvorrichtung erlaubt einige Vorteile, die synergistisch zur Verkürzung der zur Linsenüberprüfung benötigten Zeit zusammenwirken. Ein Vorteil ist, dass durch die zeitlich überlappende bzw. gleichzeitige Inspektion der Linsen mit optischen und elektronischen Prüfverfahren die Gesamtdauer des Überprüfungsverfahrens verkürzt werden kann. Die zeitliche Verschränkung von optischen, elektronischen oder auch mechanischen Überprüfungsverfahren ist hierbei deshalb möglich, da eine Beleuchtung der Linse, das Anlegen einer Spannung an die Linse und/oder eine mechanische Krafteinwirkung auf die Linse zumindest nicht über einen gesamten jeweiligen Testvorgang hinweg miteinander wechselwirken und/oder die Testergebnisse eines jeweils parallel ausgeführten Überprüfungsverfahren zumindest nicht durchgehend derart beeinflussen, dass die jeweiligen Überprüfungsergebnisse unbrauchbar würden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die Zuführung / Abgabe der Linsen mit Hilfe einer hierzu eingerichteten Transportvorrichtung die Gesamtdauer des Überprüfungsprozesses bzw. die Effizienz des Gesamtprozesses erheblich gesteigert werden kann.
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Die Teststation kann weiter dazu eingerichtet sein, zumindest ein optisches Prüfverfahren und/oder ein elektronisches Prüfverfahren und/oder ein mechanisches Prüfverfahren, insbesondere automatisiert, auszuführen. Die jeweiligen Prüfverfahren können hierbei jeweils zumindest teilweise zeitlich überlappend/überlagernd bzw. zumindest zeitweise gleichzeitig durch die Teststation ausgeführt werden.
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Die automatisierte Durchführung eines Prüfverfahrens bezeichnet hierbei die Handhabung einer Linse durch die Teststation inklusive Aufnahme der Linse, Fixierung der Linse, Überprüfung der Linse sowie Defixierung und Abgabe der Linse ohne Eingriff oder manuelle Bedienung der Teststation durch einen Bediener.
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Eine zumindest teilweise zeitlich überlappende/überlagernde bzw. zumindest zeitweise gleichzeitige Durchführung eines Prüfverfahrens bedeutet, dass zumindest zwei voneinander verschiedene Prüfverfahren zumindest für eine bestimmte / bestimmbare Zeitspanne gleichzeitig bzw. parallel für eine bestimmte Linse ausgeführt werden. Die voneinander verschiedenen Prüfverfahren können hierbei über die gesamte Dauer zumindest eines der Prüfverfahren gleichzeitig bzw. parallel zueinander ausgeführt werden oder die Prüfverfahren können jeweils nur für einen Teil ihrer Dauer gleichzeitig bzw. parallel zueinander ausgeführt werden.
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Ein optisches Prüfverfahren bezeichnet hierbei eine Überprüfung einer Linse auf Produktions- bzw. Eigenschaftsfehler mit zumindest einem optisch erfassenden Sensor.
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Ein solcher optisch erfassender Sensor kann zum Beispiel einer jeweiligen Teststation zugeordnet sein oder durch eine Teststation umfasst sein.
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Ein elektronisches Prüfverfahren bezeichnet hierbei eine Überprüfung einer Linse auf Produktions- bzw. Eigenschaftsfehler mit zumindest einem Sensor, der zur Erfassung einer elektrischen Stromstärke und/oder einer elektrischen Spannung und/oder eines Stromstärkeverlaufs und/oder eines Spannungsverlaufs eingerichtet ist.
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Ein mechanisches Prüfverfahren bezeichnet hierbei eine Überprüfung einer Linse auf Produktions- bzw. Eigenschaftsfehler mit zumindest einem Sensor, der zur Erfassung einer Kraft, einer räumlichen Ausdehnung der zu überprüfenden Linse, einer Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere einer Oberflächenrauheit, der zu überprüfenden Linse und/oder einer Härte oder Oberflächenhärte der zu überprüfenden Linse und/ oder eines Gewichts der zu überprüfenden Linse eingerichtet ist.
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Optional kann ein Ergebnis einer Eigenschaftsfehlerfeststellung an eine, insbesondere integrierte oder externe, Datenverarbeitungsvorrichtung ausgegeben werden.
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Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann zum Beispiel eine elektronische Datenverarbeitungsanlage sein, die das Ergebnis einer Eigenschaftsfehlerfeststellung speichert und/oder verarbeitet und/oder an eine weitere Vorrichtung oder an ein weiteres Vorrichtungsbestandteil weiterleitet.
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Weiter kann die Handhabungsvorrichtung eine zweite Transportvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Linse, insbesondere abhängig von einem Ergebnis der Eigenschaftsfehlerfeststellung, entweder in eine Linsenaufnahmevorrichtung oder in eine Ausschussaufnahmevorrichtung zu fördern, aufweisen.
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Ein Vorteil hierbei ist, dass durch die zweite Transportvorrichtung auch eine Abgabe bzw. Herausförderung der Linsen aus der Teststation automatisiert werden kann. Optional können die Bewegungen bzw. die Fördervorgänge der ersten Transportvorrichtung und der zweiten Transportvorrichtung synchronisiert ablaufen. Die zweite Transportvorrichtung, die die Linsen abhängig von einem Ergebnis der Eigenschaftsfehlerfeststellung entweder in eine Linsenaufnahmevorrichtung oder in eine Ausschussaufnahmevorrichtung fördert, trägt somit ebenfalls zu einer Reduzierung der Gesamtdauer des Überprüfungsprozesses bei. Insbesondere kann die automatisierte Abgabe bzw. Herausförderung der Linsen aus der Teststation eine Verweildauer der Linse in der Teststation verkürzen und somit zu einer optimierten Auslastung der Teststation mit zu überprüfenden Linsen beitragen.
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Optional kann die Handhabungsvorrichtung ferner eine oder mehrere Bilderfassungsvorrichtung/en aufweisen, die dazu eingerichtet und ausgebildet ist/sind, einen Positionierungsfehler und/oder einen Eigenschaftsfehler der durch die erste und/oder zweite Transportvorrichtung geförderten Linse festzustellen.
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Die Bilderfassungsvorrichtung/en können hierbei insbesondere optisch erfassende Sensoren, zum Beispiel Kamerasensoren, aufweisen.
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In einer Variante können die Bilderfassungsvorrichtung/en dazu eingerichtet sein, einen Positionierungsfehler und/oder einen Eigenschaftsfehler einer Linse festzustellen, während diese, insbesondere kontinuierlich oder taktweise, durch die erste oder zweite Transportvorrichtung gefördert wird. Mit anderen Worten kann die Feststellung einer Fehlpositionierung einer transportierten Linse (z.B. eine unerwünschte Verdrehung oder ein unerwünschter Versatz der transportierten Linse) während einer andauernden Transportbewegung bzw. „on the fly“ festgestellt werden.
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Die Bilderfassungsvorrichtung/en können gemeinsam mit der ersten und/oder zweiten Transportvorrichtung beweglich sein oder nicht gemeinsam mit der ersten und/oder zweiten Transportvorrichtung beweglich sein.
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Optional können die erste und/oder zweite Transportvorrichtung zur Korrektur, insbesondere zur automatisierten Korrektur, eines festgestellten Positionierungsfehlers der geförderten Linse eingerichtet sein. Zum Beispiel kann die erste und/oder zweite Transportvorrichtung einen Positionierungsfehler einer Linse bei der Ablage/Abgabe der Linse durch eine Kompensationsbewegung ausgleichen und/oder die Linse während des Transports relativ zur ersten und/oder zweiten Transportvorrichtung rotieren und/oder verschieben.
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Ein Vorteil hierbei ist, dass die Gesamtdauer des Überprüfungsprozesses weiter reduziert werden kann, da zur Feststellung und/oder Korrektur eines Positionierungsfehlers einer Linse keine zusätzliche Bearbeitungszeit aufgewendet werden muss. Weiter kann durch die Korrektur eines Positionierungsfehlers während des andauernden Transportvorgangs oder während der Ablage/Abgabe der Linse eine korrekte Positionierung der Linse in der Teststation sichergestellt werden, sodass Wartezeiten zur Repositionierung der Linse und/oder mangelhafte Prüfungsergebnisse aufgrund einer Fehlpositionierung der Linse in der Teststation, welche eine Wiederholung der Überprüfung der Linse erforderlich machen, vermieden werden. Somit tragen auch die Bilderfassungsvorrichtung/en synergistisch zu einer Verringerung der Gesamtdauer des Überprüfungsprozesses bei und ermöglichen eine weiter optimierte Auslastung der Teststation.
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Optional kann die erste Transportvorrichtung und/oder die zweite Transportvorrichtung einen Bestückkopf oder Vakuumgreifer aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann die erste Transportvorrichtung und/oder die zweite Transportvorrichtung auch eine umlaufende Fördervorrichtung, zum Beispiel ein Förderband, umfassen.
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Die Teststation kann eine Auflage mit zumindest einer Öffnung und/oder ein bewegliches Verschlusselement mit zumindest einer Öffnung aufweisen. Die Auflage und/oder das Verschlusselement können dazu eingerichtet sein, im Zusammenwirken die Linse aufzunehmen und/oder zu fixieren.
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Ein Vorteil hierbei ist, dass die Öffnungen die Beleuchtung und/oder die Erfassung einer in der Teststation aufgenommenen und/oder fixierten Linse durch eine jenseits der Auflage und/oder des Verschlusselements angeordnete Beleuchtungs- und/oder Erfassungseinrichtung ermöglichen. Die Beleuchtungseinrichtung kann hierbei insbesondere eine der Teststation zugeordnete Lichtquelle aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die fixierte Linse durch die Öffnung in der Auflage und/oder durch die Öffnung in dem Verschlusselement hindurch zu beleuchten. Die Lichtquelle kann hierbei eine LED oder eine Laserlichtquelle und einen Kollimator umfassen. Ferner kann die Teststation einen Kamerasensor aufweisen, der dazu eingerichtet ist, einen Eigenschaftsfehler der fixierten Linse mit einem optischen Prüfverfahren festzustellen, wobei der Kamerasensor die Linse insbesondere durch eine der Öffnungen hindurch optisch erfassen kann. Alternativ oder ergänzend zu dem Kamerasensor kann die Teststation auch andere optisch erfassende Sensoren aufweisen, die dazu geeignet sind, einen Eigenschaftsfehler der fixierten Linse mit einem optischen Prüfverfahren festzustellen, wobei eine optische Erfassung der Linse insbesondere durch eine der Öffnungen in der Auflage und/oder in dem Verschlusselement hindurch erfolgen kann.
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Weiter können die Auflage und/oder das Verschlusselement dazu eingerichtet sein, die Linse, insbesondere im Zusammenwirken bzw. gemeinsam, aufzunehmen und/oder zu fixieren.
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In einer Variante können die Auflage und/oder das Verschlusselement ferner Mittel zur elektrischen Kontaktierung einer aufgenommenen und/oder fixierten Linse aufweisen, wobei die Teststation ferner einen Sensor aufweisen kann, der dazu eingerichtet ist, einen Eigenschaftsfehler der fixierten Linse mit einem elektronischen Prüfverfahren festzustellen.
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Ein Handhabungssystem für Linsen, insbesondere für Flüssigkristalllinsen, umfasst eine Bereitstellungsvorrichtung, die dazu eingerichtet ist, Linsen bereitzustellen.
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Die Bereitstellungsvorrichtung kann zum Beispiel einen Input Indexer mit Input- und/oder Output-Stacker zum Bereitstellen eines Trägers (Gel-Pack, Waffle Pack, JEDEC Tray) umfassen und optional dazu eingerichtet sein, mehrere Linsen, insbesondere für Flüssigkristalllinsen, gleichzeitig bereitzustellen. Alternativ oder ergänzend kann die Bereitstellungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, einen Träger in Form eines Carrier Tapes oder einer Waferfolie mit klebend anhaftenden Linsen bereitzustellen. Zum Bereitstellen der Linsen kann der Träger zum Beispiel taktweise in eine erste Richtung oder in eine der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung bewegt werden.
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Ferner umfasst das Handhabungssystem ein erstes Transportsystem, das dazu eingerichtet ist, eine oder gleichzeitig mehrere von der Bereitstellungsvorrichtung bereitgestellte Linsen zu jeweils einer von mehreren Teststationen zu fördern, wobei die mehreren Teststationen jeweils dazu eingerichtet sind, jeweils eine Linse zu fixieren und Eigenschaftsfehler der jeweils fixierten Linse mit optischen und elektronischen Prüfverfahren festzustellen. Die mehreren Teststationen sind ferner jeweils dazu eingerichtet, jeweils zumindest ein optisches Prüfverfahren und zumindest ein elektronisches Prüfverfahren zur Feststellung von Eigenschaftsfehlern der jeweils fixierten Linse zumindest teilweise zeitlich überlappend auszuführen.
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Das erste Transportsystem kann hierbei Bestückköpfe, Vakuumgreifer, umlaufende Fördervorrichtungen und/oder eine oder mehrere Bilderfassungsvorrichtung/en entsprechend der vorangegangenen Beschreibung aufweisen.
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Optional können die Teststationen jeweils modular ausgebildet und jeweils entlang der ersten Richtung bzw. orthogonal zu einer Linearachse der ersten und zweiten Transportsysteme verschieblich gelagert sein. Hierdurch ist es möglich, die einzelenen Teststationen jeweils zwischen einer Arbeitsposition und einer Wartungsposition zu bewegen, sodass eine oder mehrere Teststationen jeweils in einer Wartungsposition während eines andauernden (Weiter-)Betriebs der Handhabungsvorrichtung gewartet werden können.
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Optional kann das Handhabungssystem ferner ein zweites Transportsystem aufweisen, dass dazu eingerichtet ist, eine oder gleichzeitig mehrere Linsen jeweils abhängig von einem Ergebnis der Eigenschaftsfehlerfeststellung entweder in eine Linsenaufnahmevorrichtung oder in eine Ausschussaufnahmevorrichtung zu fördern,
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Auch das zweite Transportsystem kann hierbei Bestückköpfe, Vakuumgreifer, umlaufende Fördervorrichtungen und/oder eine oder mehrere Bilderfassungsvorrichtung/en entsprechend der vorangegangenen Beschreibung aufweisen.
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In einer Variante können die Bilderfassungsvorrichtung/en an den Bestückköpfen oder Vakuumgreifern der ersten und/oder zweiten Transportvorrichtung angeordnet und jeweils gemeinsam mit der ersten und/oder zweiten Transportvorrichtung beweglich sein.
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In einer Variante können das erste und/oder das zweite Transportsystem dazu eingerichtet sein, die Linsen jeweils taktweise und/oder jeweils zueinander synchron zu fördern.
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Da die Durchführung der Prüfverfahren einen vergleichsweise zeitaufwendigen Produktionsschritt bei der Herstellung von Linsen darstellt bzw. einen „Flaschenhals“ im Produktionsablauf darstellt, kann durch die parallele Prüfung mehrerer Linsen der Gesamtdurchsatz eines Produktionssystems gesteigert werden. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um eine einfache „Dopplung“ der beschriebenen Handhabungsvorrichtung für Linsen. Vielmehr wird die Teststation als solche im Wesentlichen baugleich vervielfacht, wohingegen die Bereitstellungsvorrichtung (Gel-Pack, Waffle Pack, JEDEC Tray) sowie ggf. vorhandene Linsenaufnahmevorrichtungen keiner oder nur geringer Anpassungen bedürfen und die Transportvorrichtung lediglich zu einem, insbesondere synchronbeweglichen, Transportsystem zum gleichzeitigen, insbesondere synchronen, fördern von mehreren Linsen angepasst werden muss.
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Eine Überprüfungskapazität für Linsen, insbesondere Flüssigkristalllinsen, kann somit quasi beliebig n-fach gesteigert werden bis eine Gesamtüberprüfungskapazität einer Produktionskapazität angeglichen ist, wobei der technische Aufwand bzw. die Kosten einer n-fach gesteigerten Überprüfungskapazität lediglich unterlinear gesteigert sind:
- Der Implementierungs- und somit Kostenaufwand für eine jeweils weitere Testvorrichtung ist stets ein zumindest im Wesentlichen konstanter Wert („a“), der jedoch immer geringer als der Implementierungs- und somit Kostenaufwand für eine vollständige weitere Handhabungsvorrichtung ist („0 < a < 1“). Ferner ergibt sich durch die jeweils weiteren Testvorrichtungen ein Implementierungs- und Kostenaufwand für die hierdurch notwendigen Anpassungen des Transportsystems und der Bereitstellungsvorrichtung. Dieser Anpassungsaufwand steigt zwar als absoluter Wert mit jeder weiteren zu integrierenden Testvorrichtung an, jedoch mit lediglich degressiven Steigerungen (in etwa entsprechend der Funktion „b*ln(n)“, wobei „b>0‟). Somit steigt der Implementierungs- und Kostenaufwand für ein Handhabungssystem mit n-facher Überprüfungskapazität lediglich Entsprechend der Funktion a*n + b * ln(n), wobei 0 < a < 1 und b > 0. Für jeden zulässigen Wert für a und b ist zumindest ab einem bestimmten Wert für n (=Anzahl der Testgeräte) ein Effizienzvorteil gegenüber einer bloßen Vervielfachung der beschriebenen Handhabungsvorrichtung erreicht, sodass das Handhabungssystem vorteilhaft gegenüber einer solchen bloßen Vervielfachung der Handhabungsvorrichtung ist.
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Ein Verfahren zur Handhabung von Linsen, insbesondere von Flüssigkristalllinsen, umfasst die Schritte:
- - Bereitstellen von Linsen mit einer Bereitstellungsvorrichtung;
- - Fördern einer bereitgestellten Linse zu einer Teststation mit einer ersten Transportvorrichtung;
- - Fixieren der Linse mit der Teststation;
- - Feststellen von Eigenschaftsfehlern der Linse mit optischen und elektronischen Prüfverfahren mit der Teststation, wobei
zumindest ein optisches Prüfverfahren und zumindest ein elektronisches Prüfverfahren zur Feststellung von Eigenschaftsfehlern der Linse zumindest teilweise zeitlich überlappend mit der Teststation ausgeführt werden.
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Ein weiteres Verfahren zur Handhabung von mehreren Linsen, insbesondere mehreren Flüssigkristalllinsen umfasst die Schritte:
- - Bereitstellen von mehreren Linsen mit einer Bereitstellungsvorrichtung;
- - Fördern, insbesondere gleichzeitiges Fördern, einer oder mehrerer bereitgestellter Linsen zu jeweils einer Teststation mit einem ersten Transportsystem;
- - Fixieren der jeweiligen Linse mit den jeweiligen Teststationen;
- - Feststellen von Eigenschaftsfehlern der jeweiligen Linsen mit optischen und elektronischen Prüfverfahren mit den jeweiligen Teststationen, wobei
zumindest jeweils zumindest ein optisches Prüfverfahren und zumindest ein elektronisches Prüfverfahren zur Feststellung von Eigenschaftsfehlern der jeweiligen Linse zumindest teilweise zeitlich überlappend durch die jeweiligen Teststationen ausgeführt werden.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und mögliche Abwandlungen werden für einen Fachmann anhand der nachstehenden Beschreibung deutlich, in der auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist. Dabei zeigen die Zeichnungen schematisch Varianten Handhabungsvorrichtung und des Handhabungssystems, ohne die Varianten der beschriebenen Gegenstände auf diese zu beschränken.
- 1 zeigt schematisch und beispielhaft eine Handhabungsvorrichtung für Linsen, insbesondere für Flüssigkristalllinsen.
- 2 zeigt schematisch und beispielhaft eine Teststation für Linsen, insbesondere für Flüssigkristalllinsen.
- 3 zeigt schematisch und beispielhaft eine Teststation für Linsen, insbesondere für Flüssigkristalllinsen mit einem optisch erfassenden Sensor.
- 4 zeigt schematisch und beispielhaft ein Handhabungssystem für Linsen, insbesondere für Flüssigkristalllinsen.
- 5 zeigt schematisch und beispielhaft ein weiteres Handhabungssystem für Linsen, insbesondere für Flüssigkristalllinsen.
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Detaillierte Beschreibung der Figuren
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In den Figuren sind einander entsprechende oder funktionsähnliche Bauteile mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Die Vorrichtungen und Verfahren werden nun anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
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1 zeigt schematisch ein Beispiel für eine Handhabungsvorrichtung 100 für Linsen L, insbesondere für Flüssigkristalllinsen.
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Die Handhabungsvorrichtung 100 umfasst die in der 1 nur teilweise dargestellte Bereitstellungsvorrichtung 10. Die Bereitstellungsvorrichtung 10 ist im gezeigten Beispiel ein lediglich teilweise dargestellter (Input-)Indexer, der eine Vielzahl von Linsen L, hier in Reihen und Spalten angeordnet, bereitstellt.
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Weiter umfasst die Handhabungsvorrichtung 100 die erste Transportvorrichtung 20. Die erste Transportvorrichtung 20 umfasst im gezeigten Beispiel einen Bestückkopf, der zur Aufnahme, zum Transport und zu einer Ablage je einer Linse L eingerichtet ist. Im gezeigten Beispiel ist der Bestückkopf der ersten Transportvorrichtung 20 zumindest zu einer Bewegung in einer ersten Richtung X und in einer zur ersten Richtung X orthogonalen zweiten Richtung Y ausgebildet. Andere Ausführungsformen der Handhabungsvorrichtung 100 (nicht gezeigt) können jedoch auch Transportvorrichtungen aufweisen, die in allen drei Raumrichtungen beweglich sind und/oder dazu eingerichtet sind, eine Linse entlang aller drei Raumrichtungen zu fördern.
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Die gezeigte erste Transportvorrichtung 20 ist dazu eingerichtet, jeweils eine Linse L von der Bereitstellungsvorrichtung 10 aufzunehmen, anschließend zur schematisch gezeigten Teststation 30 zu fördern und dort abzulegen. Noch während die Teststation 30 eine Überprüfung der Linse L vornimmt, kann die erste Transportvorrichtung 20 bereits mit der Zuführung einer weiteren Linse beginnen und hierzu zur Bereitstellungsvorrichtung 10 zurückbewegt werden.
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Die in der 1 gezeigte erste Bilderfassungsvorrichtung 25 umfasst einen Kamerasensor, der dazu eingerichtet ist, einen Positionierungsfehler und einen Eigenschaftsfehler einer Linse L zu bestimmen, während diese von der ersten Transportvorrichtung 20 zur Teststation 30 gefördert wird. Eine Unterbrechung des im gezeigten Beispiel kontinuierlichen Transportvorgangs ist hierzu nicht erforderlich. Vielmehr werden die Linsen L „on the fly“, also während des andauernden kontinuierlichen Transportvorgangs, auf eine Fehlpositionierung am Bestückkopf der ersten Transportvorrichtung 20 überprüft. Wird eine Fehlpositionierung der Linse L am Bestückkopf der ersten Transportvorrichtung 20 festgestellt, veranlasst die erste Bilderfassungsvorrichtung 25 eine Positionskorrektur durch die erste Transportvorrichtung 20, welche zu einer Repositionierung einer aufgenommenen Linse L während des Transports und/oder während eines Ablagevorgangs in der Teststation 30 ausgebildet ist. Die Repositionierungsanweisung kann hierbei unmittelbar von der ersten Bilderfassungsvorrichtung 25 an die erste Transportvorrichtung 20 übermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann eine Repositionierungsanweisung auf von einer integrierten oder externen Datenverarbeitungsanlage (nicht gezeigt), welche von der Bilderfassungsvorrichtung 25 gewonnene Erfassungsdaten auswertet, an die erste Transportvorrichtung 20 übermittelt werden. Optional kann zur Repositionionierung einer in der Teststation bereits abgelegten Linse diese von der ersten Transportvorrichtung 20 erneut aufgenommen und anschließend wieder in der Teststation abgelegt werden, wobei die erste Transportvorrichtung eine zuvor festgestellte Fehlpositionierung bzw. einen Positionierungsfehler der Linse hierbei korrigiert.
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Die in der 1 schematisch gezeigte Teststation 30 ist dazu eingerichtet, die Linse L zu fixieren und Eigenschaftsfehler der fixierten Linse L mit optischen und elektronischen Prüfverfahren festzustellen. Dieses wird anhand der 2 und 3 näher erläutert.
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Nach einer Überprüfung der Linse L wird diese durch die Teststation wieder freigegeben / defixiert und durch eine zweite Transportvorrichtung 40 aufgenommen.
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Die gezeigte zweite Transportvorrichtung 40 umfasst ebenfalls einen Bestückkopf, der zur Aufnahme, zum Transport und zu einer Ablage einer Linse L eingerichtet ist. Analog zur ersten Transportvorrichtung 20 ist auch die zweite Transportvorrichtung 40 zumindest zu einer Bewegung in einer ersten Richtung X und in einer zur ersten Richtung X orthogonalen Richtung Y ausgebildet. Andere Ausführungsformen der Handhabungsvorrichtung 100 (nicht gezeigt) können jedoch auch Transportvorrichtungen aufweisen, die in allen drei Raumrichtungen beweglich sind und/oder dazu eingerichtet sind, eine Linse entlang aller drei Raumrichtungen zu fördern.
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Die zweite Transportvorrichtung 40 ist dazu eingerichtet, jeweils eine Linse L von der Teststation 30 aufzunehmen und die Linse L anschließend, insbesondere abhängig von einem Ergebnis der Überprüfung durch die Teststation, entweder in eine Linsenaufnahmevorrichtung 50 (in der 1 nur teilweise gezeigt) oder in eine Ausschussaufnahmevorrichtung 60 zu fördern und dort abzulegen.
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Noch während die Teststation 30 eine Überprüfung einer weiteren Linse vornimmt, kann die zweite Transportvorrichtung 40 bereits zur Teststation 30 zurückbewegt werden, um eine Auslastung der Teststation 30 durch den verzugslosen Abtransport der jeweils zuvor überprüften Linsen zu optimieren.
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Analog zur ersten Bilderfassungsvorrichtung 25 überwacht eine zweite Bilderfassungsvorrichtung 45 eine Positionierung der Linsen während des Transports durch die zweite Transportvorrichtung 40. Auch die zweite Bilderfassungsvorrichtung 45 umfasst einen Kamerasensor, der dazu eingerichtet ist, einen Positionierungsfehler einer Linse L zu bestimmen, während diese von der zweiten Transportvorrichtung 40 gefördert wird. Wird eine Fehlpositionierung der Linse L am Bestückkopf der zweiten Transportvorrichtung 40 festgestellt, veranlasst die erste Bilderfassungsvorrichtung 45 eine Positionskorrektur durch die zweite Transportvorrichtung 40, welche zu einer Repositionierung einer aufgenommenen Linse L während des Transports und/oder während eines Ablagevorgangs in die Linsenaufnahmevorrichtung 50 ausgebildet ist. Analog zur ersten Bilderfassungsvorrichtung 25 kann die entsprechende Repositionierungsanweisung hierbei unmittelbar von der zweiten Bilderfassungsvorrichtung 45 an die zweite Transportvorrichtung 40 übermittelt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Repositionierungsanweisung auch von einer integrierten oder externen Datenverarbeitungsanlage (nicht gezeigt), welche von der Bilderfassungsvorrichtung 45 gewonnene Erfassungsdaten auswertet, an die zweite Transportvorrichtung 40 übermittelt werden.
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Die gezeigte Linsenaufnahmevorrichtung 50 kann zum Beispiel ein (Output-)Indexer mit Input- und/oder Output-Stacker zum Bereitstellen eines Trägers (Gel-Pack, Waffle Pack, JEDEC Tray) sein. Alternativ oder ergänzend kann die Linsenaufnahmevorrichtung 50 auch dazu eingerichtet sein, einen leeren Träger in Form eines Carrier Tapes oder einer Waferfolie bereitzustellen. Optional kann der Träger hierbei, insbesondere taktweise, in eine erste Richtung oder in eine der ersten Richtung entgegengesetzten Richtung bewegt werden.
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Die Ausschussaufnahmevorrichtung 60 kann zum Beispiel eine Abfallbox oder ein Indexer (mit Waffel Pack, JEDEC Tray, etc.) sein.
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Optional können zumindest die erste Transportvorrichtung 20, die Teststation 30 und die zweite Transportvorrichtung 40 auf einem gemeinsamen Grundrahmen (nicht gezeigt) angeordnet sein. Ferner können die Bereitstellungsvorrichtung 10 und/oder die Linsenaufnahmevorrichtung 50 jeweils als separate Module ausgebildet und mit dem Grundrahmen lösbar verbunden sein. Dieses ermöglicht eine verbesserte Anpassung bzw. Austauschbarkeit der Bereitstellungsvorrichtung bzw. Linsenaufnahmevorrichtung.
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Die 2 zeigt schematisch vereinfacht eine Teststation 30 mit einer Auflage 32 und einer Abdeckung 36. Die Abdeckung 36 bildet hierbei ein bewegliches Verschlusselement der Teststation 30 aus und ist schwenkbar mit der Auflage 32 verbunden.
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Die gezeigte Auflage 32 hat eine Öffnung 34. Hierzu korrespondierend hat auch die Abdeckung 36 eine Öffnung 38. Die Öffnungen 34, 38 können hierbei zum Beispiel durch Auslassungen in der Auflage 32 und/oder der Abdeckung 36 ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend können die Öffnungen 34, 38 auch durch transparente Materialien, zum Beispiel Glas, ausgefüllt sein und/oder Linseneinsätze umfassen.
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Die gezeigte Teststation 30 weist ferner eine Linsenaufnahme 39 auf, die dazu angeordnet und ausgebildet ist, eine Linse L aufzunehmen, die von der ersten Transportvorrichtung 20 freigegeben bzw. abgelegt wird.
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Wie in der 3 schematisch gezeigt, können die Auflage 32 und die Abdeckung 36 im Zusammenwirken bzw. gemeinsam eine in der Linsenaufnahme 39 aufgenommene bzw. abgelegte Linse L fixieren. Hierzu wird die Abdeckung 36 in Richtung der Auflage 32 geschwenkt, sodass die Linse mit optischen und elektronischen Prüfverfahren gleichzeitig überprüft werden kann. In anderen Ausführungsformen (nicht gezeigt) kann die Abdeckung 36 auch verschieblich zu Auflage 32 angeordnet sein.
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Zur optischen Überprüfung der Linsen L weist die in der 3 gezeigte Teststation 30 eine Beleuchtungsvorrichtung Q und einen optisch erfassenden Sensor S auf. Das von der Beleuchtungsvorrichtung Q emittierte Licht wird mit optisch wirksamen Vorrichtungselementen, zum Beispiel mit Spiegeln durch eine der Öffnungen 34, 38 hindurch auf die in der Linsenaufnahme 39 fixierte Linse L gerichtet. Die Beleuchtungsvorrichtung Q kann zum Beispiel eine Laserlichtquelle oder wenigstens eine LED sein. Der optisch erfassende Sensor S, welcher zum Beispiel ein Kamerasensor sein kann, erfasst die in der Linsenaufnahme 39 fixierte und durch die Beleuchtungsvorrichtung Q beleuchtete Linse L. Anhand der Erfassung des optisch erfassenden Sensors S kann eine integrierte oder externe Auswerteeinrichtung/ Datenverarbeitungsanlage (nicht gezeigt) einen Eigenschafts- bzw. Produktionsfehler der aufgenommenen Linse feststellen. Der festzustellende Eigenschafts- bzw. Produktionsfehler der aufgenommenen Linse kann insbesondere eine mangelhafte optische Eigenschaft, zum Beispiel eine unerwünschte Trübung oder eine unerwünschte Brechungseigenschaft, der aufgenommenen Linse sein.
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Ferner weist die Teststation 30 zumindest ein Kontaktierungselement (nicht gezeigt) auf, dass dazu eingerichtet ist, eine elektrische Spannung an eine in der Linsenaufnahme 39 aufgenommene bzw. fixierte Linse anzulegen. In einer Variante können sowohl die Auflage 32 als auch das Verschlusselement bzw. die Abdeckung 36 ein Kontaktierungselement aufweisen. Das zumindest eine Kontaktierungselement ist dazu eingerichtet, eine elektrische Spannung an eine in der Linsenaufnahme 39 aufgenommene bzw. fixierte Linse L anzulegen. Ein Sensor (nicht gezeigt), der zur Erfassung einer elektrischen Stromstärke und/oder einer elektrischen Spannung und/oder eines Stromstärkeverlaufs und/oder eines Spannungsverlaufs eingerichtet ist, ist mit dem zumindest einen Kontaktierungselement elektrisch leitend verbunden. Anhand der Erfassung dieses Sensors kann eine integrierte oder externe Auswerteeinrichtung/Datenverarbeitungsanlage (nicht gezeigt) einen Eigenschafts- bzw. Produktionsfehler der aufgenommenen Linse feststellen.
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Die Überprüfung der in der Teststation 30 bzw. der Linsenaufnahme 39 fixierten Linse L mit zumindest einem optischen Prüfverfahren und zumindest einem elektronischen Prüfverfahren zur Feststellung von Eigenschaftsfehlern der Linse findet im gezeigten Beispiel gleichzeitig statt.
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Nach der Beendigung der Prüfverfahren kann die Linse durch eine Schwenkbewegung der Abdeckung 36 weg von der Auflage 32 freigegeben bzw. defixiert und anschließend von der zweiten Transportvorrichtung 40 aufgenommen und/oder abtransportiert werden.
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Die Auflage 32, Abdeckung 36 sowie die Beleuchtungsvorrichtung Q und der optisch erfassende Sensor S können als eine gemeinsame Baugruppe ausgebildet sein. Die Teststation 30, welche diese Baugruppe umfassen kann, kann zum Beispiel zum Zwecke einer Wartung in eine Wartungsposition bewegt werden.
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4 zeigt ein Handhabungssystem 1000 für Linsen, insbesondere für Flüssigkristalllinsen.
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Wie gezeigt umfasst das Handhabungssystem 1000 ein erstes Transportsystem 21 und ein zweites Transportsystem 41 mit jeweils mehreren Bestückköpfen, die zur Aufnahme, zum Transport und zu einer Ablage je einer Linse L eingerichtet sind. Im gezeigten Beispiel sind die Bestückköpfe jeweils zu einer Bewegung in einer ersten Richtung X und in einer zur ersten Richtung X orthogonalen zweiten Richtung Y ausgebildet. Andere Ausführungsformen des Handhabungssystems (nicht gezeigt) können jedoch auch Transportsysteme aufweisen, die in allen drei Raumrichtungen beweglich sind und/oder dazu eingerichtet sind, Linsen entlang aller drei Raumrichtungen zu fördern.
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Die Transportsysteme 21, 41 sind jeweils dazu eingerichtet, mehrere Linsen gleichzeitig zu mehreren Teststationen 31 bzw. zur Linsenaufnahmevorrichtung 50 und/ oder in die Ausschussaufnahmevorrichtung 60 zu fördern und dort abzulegen. Die gezeigten Bilderfassungsvorrichtungen 25, 45 sind hierbei dazu eingerichtet, jeweils alle der gleichzeitig bzw. parallel zueinander geförderten Linsen L auf Positionierungsfehler zu überprüfen. Das Transportsystem 1000 erlaubt somit einen Parallelbetrieb mehrerer Teststationen 31, wodurch eine Überprüfungskapazität für Linsen erhöht werden kann.
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Die Teststationen 31 sind im gezeigten Beispiel jeweils modular ausgebildet und jeweils entlang der ersten Richtung X bzw. orthogonal zu einer Linearachse der ersten und zweiten Transportsysteme 21, 41 verschieblich gelagert. Hierdurch sind die gezeigten Teststationen 31 jeweils zwischen einer Arbeitsposition und einer Wartungsposition beweglich. Hierdurch ist es ermöglicht, dass eine oder mehrere Teststationen 31 jeweils in einer Wartungsposition während eines (Weiter-)Betriebs der Handhabungsvorrichtung gewartet werden können.
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5 zeigt einen alternativen Aufbau für eine Handhabungsvorrichtung 2000 für Linsen, insbesondere für Flüssigkristalllinsen.
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Wie gezeigt umfasst auch das Handhabungssystem 2000 ein erstes Transportsystem 22 und ein zweites Transportsystem 42 mit jeweils zumindest einem Bestückkopf. Der Bestückkopf ist im gezeigten Beispiel als Vakuumgreifer ausgebildet. Die Vakkumgreifer sind jeweils zur Aufnahme, zum Transport und zu einer Ablage je einer Linse L eingerichtet.
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Im gezeigten Beispiel 2000 sind die Bestückköpfe jeweils zu einer Bewegung in einer ersten Richtung X und in einer zur ersten Richtung X orthogonalen zweiten Richtung Y ausgebildet, wobei die Bestückköpfe des ersten Transportsystems und des zweiten Transportsystems entlang einer gemeinsamen Linearachse in der zweiten Richtung Y beweglich sind. Die Bestückköpfe des ersten und des zweiten Transportsystems 22, 42 sind somit stets in der zweiten Richtung Y zueinander fluchtend angeordnet. Eine Kollision der Bestückköpfe der Transportsysteme 22, 42 wird hierbei durch eine Systemsteuerung (nicht gezeigt) verhindert.
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Im gezeigten Beispiel verläuft die gemeinsame Linearachse der Bestückköpfe parallel zu den im gezeigten Beispiel mehreren Teststationen 32. Ein Vorteil hierbei ist, dass die Bestückköpfe der Transportsysteme 22, 42 während einer Bewegung entlang der gemeinsamen Linearachse nicht über die einzelnen Teststationen 32 hinweggeführt werden, sodass insbesondere eine Beleuchtung und/oder eine optische Überprüfung von jeweils in den Teststationen 32 aufgenommenen Linsen nicht beeinträchtigt wird.
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Jeder der gezeigten Bestückköpfe der Transportsysteme 22, 42 kann bis zu vier Antriebe aufweisen: Einen ersten Antrieb zur Bewegung des Bestückkopfes in der ersten Richtung X; einen zweiten Antrieb zur Bewegung des Bestückkopfes in der zweiten Richtung Y; einen dritten Antrieb zur Bewegung des Bestückkopfes in einer zur ersten und zur zweiten Richtung orthogonalen dritten Richtung zum Aufnehmen und zum Absetzen der Linsen und einen vierten Antrieb zur Rotation einer durch die Bestückköpfe aufgenommenen bzw. geförderten Linse.
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Ferner weisen die Transportsysteme 22, 42 im gezeigten Beispiel jeweils einen mit dem Transportsystem beweglichen Sensor 23, 43 auf. Der mit dem ersten Transportsystem 22 bewegliche Sensor 23 ist dazu angeordnet und ausgebildet, einen Positionierungsfehler und/oder einen Eigenschaftsfehler der durch das erste Transportsystem transportierten Linse/n festzustellen. Analog hierzu ist der mit dem zweiten Transportsystem 42 bewegliche Sensor 43 dazu angeordnet und ausgebildet, einen Positionierungsfehler und/oder einen Eigenschaftsfehler der durch das zweite Transportsystem transportierten Linse/n festzustellen. Das erste und das zweite Transportsystem 22, 42 sind hierbei jeweils dazu eingerichtet, eine Linse im Falle eines festgestellten Positionierungsfehlers zu repositionieren. Ferner ist das zweite Transportsystem 42 dazu ausgebildet, die jeweils transportierten Linsen im Falle eines festgestellten Eigenschaftsfehlers in die Ausschussaufnahmevorrichtung 60 zu fördern und dort abzulegen. Die Sensoren 23 und 43 können die Bilderfassungsvorrichtungen 25 und 45 hierbei wahlweise ergänzen oder ersetzen.
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Weiter sind Beispiele für Handhabungssysteme 2000 möglich, welche weitere Sensoren (nicht gezeigt) aufweisen, die die jeweils durch die Bereitstellungsvorrichtung 10 bereitgestellten und/oder die durch Linsenaufnahmevorrichtung 50 aufgenommenen Linsen auf Eigenschafts- und/oder Lagefehler hin überprüfen.
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Im gezeigten Beispiel für ein Handhabungssystem 2000 ist das erste Transportsystem 22 dazu eingerichtet, eine Linse in eine Teststation 32 zu fördern bzw. dort abzulegen, während das zweite Transportsystem 42 eine Linse aus einer jeweils anderen Teststation aufnimmt bzw. in eine Linsenaufnahmevorrichtung 50 oder in eine Ausschussaufnahmevorrichtung 60 fördert oder dort ablegt.
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Die Teststationen 32 sind im gezeigten Beispiel jeweils modular ausgebildet und jeweils entlang der ersten Richtung X bzw. orthogonal zu einer Linearachse der ersten und zweiten Transportvorrichtung 22, 42 verschieblich gelagert. Hierdurch sind die gezeigten Teststationen 32 jeweils zwischen einer Arbeitsposition und einer Wartungsposition beweglich. Hierdurch ist es ermöglicht, dass eine oder mehrere Teststationen 32 jeweils in einer Wartungsposition während eines Weiterbetriebs der Handhabungsvorrichtung gewartet werden können.
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Optional können zumindest das erste Transportsystem 22, die Teststationen 32 und das zweite Transportsystem 42 auf einem gemeinsamen Grundrahmen (nicht gezeigt) angeordnet sein. Ferner können die Bereitstellungsvorrichtung 10 und/oder die Linsenaufnahmevorrichtung 50 jeweils als separate Module ausgebildet und mit dem Grundrahmen lösbar verbunden sein. Dieses ermöglicht eine einfache Anpassung bzw. Austauschbarkeit der Bereitstellungsvorrichtung bzw. Linsenaufnahmevorrichtung.
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Die vorangehend beschriebenen Varianten des Produkts sowie deren Aufbauaspekte dienen lediglich dem besseren Verständnis der Struktur, der Funktionsweise und der Eigenschaften; sie schränken die Offenbarung nicht etwa auf die Ausführungsbeispiele ein. Die Figuren sind schematisch, wobei wesentliche Eigenschaften und Effekte zum Teil deutlich vergrößert dargestellt sind, um die Funktionen, Wirkprinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmale zu verdeutlichen. Dabei können jede Funktionsweise, jedes Prinzip, jede technische Ausgestaltung und jedes Merkmal, welches/welche in den Figuren oder im Text offenbart ist/sind, mit allen Ansprüchen, jedem Merkmal im Text und in den anderen Fig., anderen Funktionsweisen, Prinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmalen, die in dieser Offenbarung enthalten sind oder sich daraus ergeben, frei und beliebig kombiniert werden, so dass alle denkbaren Kombinationen der beschriebenen Vorgehensweise zuzuordnen sind. Dabei sind auch Kombinationen zwischen allen einzelnen Ausführungen im Text, das heißt in jedem Abschnitt der Beschreibung, in den Ansprüchen und auch Kombinationen zwischen verschiedenen Varianten im Text, in den Ansprüchen und in den Figuren umfasst. Auch die Ansprüche limitieren nicht die Offenbarung und damit die Kombinationsmöglichkeiten aller aufgezeigten Merkmale untereinander. Alle offenbarten Merkmale sind explizit auch einzeln und in Kombination mit allen anderen Merkmalen hier offenbart.
