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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Brechvorrichtung für das Vereinzelnen
von Keramikleiterplatten entlang von Schwächungslinien auf einer Keramikleiterplatte,
aufweisend eine Brechfalle mit mehreren relativ zueinander verlagerbaren
Auflageplatten, die aus einer Ausgangsposition, in der die Auflageplatten
an einer Bruchlinie aneinander grenzen und eine im Wesentlichen
ebene Auflagefläche bilden,
in eine Bruchposition verlagert werden können, in der die Auflageplatten
mit einem Winkel zueinander angeordnet sind.
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Eine
derartige Brechvorrichtung ist aus
US-A-5 069 195 bekannt. Insbesondere weist
die in dieser Schrift beschriebene Brechvorrichtung ein Vielzahl
von relativ zueinander verlagerbaren Auflageplatten auf, die an
einer Vielzahl von parallelen und rechtwinkligen Bruchlinien aneinander
grenzen und miteinander verbunden sind. Eine Anordnung aus einer
Vielzahl von beispielsweise federbelasteten Stempeln ist über den
Auflageplatten vorgesehen, so dass für jede Auflageplatte ein Stempel
vorgesehen ist. Ferner ist eine relativ komplizierte Antriebsvorrichtung
vorgesehen, mittels derer die einzelnen Auflageplatten relativ zueinander
verlagert werden können.
Im Betrieb wird eine Keramikleiterplatte auf der Brechfalle positioniert,
die Stempelanordnung nach unten gefahren, so dass jeder Stempel
mit einer bestimmten Vorspannung gegen die Keramikleiterplatte drückt. Im
weiteren Verlauf werden die einzelnen Auflageplatten relativ zueinander
bewegt, wobei die Stempel sicherstellen, dass die Keramikleiterplatte entlang
der Bruchlinien knickt und bricht.
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Derartige
Brechvorrichtungen werden für das
Vereinzelnen sog. Hybridschaltungen verwendet. Dabei handelt es
sich um elektronische Bauelemente auf Keramiksubstraten, wie sie
insbesondere für
Hochtemperaturanwendungen, beispielsweise als Motorsteuerungen in
den Motorräumen
von Kraftfahrzeugen oder als Motorsteuerungen für Elektromotoren, verwendet
werden. Häufig
sind Leiterbahnen und/oder Widerstände im Druckverfahren auf die Oberflächen der
Substrate aufgebracht, während
die elektronischen Bauteile im SMD-Verfahren aufgebracht und verlötet werden.
Häufig
wird dabei mit "offenen" elektronischen Bauteilen,
wie beispielsweise Prozessoren, gearbeitet, die auf der Oberfläche der Keramiksubstrate
angebracht und gebondet werden und erst im Anschluss daran beispielsweise
mit einem Harz vergossen werden. Entsprechend empfindlich sind derartige
Hybridschaltungen. Entsprechend ist es ein Nachteil von
US-A-5 069 195 ,
zentral auf die Hybridschaltungen einen von der Federkraft vorgespannten
Stempel aufzusetzen. Es besteht die Gefahr, dass einzelne Bauteile
oder Lötverbindungen beschädigt werden.
Ein weiterer Nachteil bei
US-A-5 069
195 besteht darin, dass nur Hybridschaltungen gleicher
Größe mit dieser
Brechvorrichtung gebrochen werden können, da die Auflageplattengröße die Größe der Hybridschaltungen
vorgibt, die gebrochen werden können.
Ein Umrüsten
ist praktisch nicht oder nur mit erheblichem Aufwand möglich.
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In
der Praxis ist es so, dass weit über
90% der Keramikleiterplatten von Hand gebrochen werden. Die Schwächungslinien
sind grundsätzlich
entweder geritzt, beispielsweise mittels eines Diamanten, oder in
der Art einer Perforierung, die typischerweise nicht durch das Substrat
hindurch geht, von einem Laser hergestellt. Der Grund dafür, dass
immer noch ein sehr großer
Anteil dieser Keramikleiterplatten von Hand vereinzelt wird, liegt
daran, dass das maschinelle Brechen dieses spröden Materials häufig zu
viel Ausschuss produziert, weil kleinste Beschädigungen die komplette Zerstörung einer
Keramikleiterplatte mit den gesamten zu vereinzelnden Hybridsubstraten
zur Folge haben können.
Da die einzelnen Hybridschaltungen in der Regel sehr teuer sind,
ist ein derartiger Ausschuss nicht tolerabel.
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Bei
derartigen Keramikmaterialien treten typischerweise beim Brechen
zwei unterschiedliche Fehler auf. Das sind zum einen "wilde Brüche" und zum anderen "Muschelbrüche". Wilde Brüche laufen wild über das
Substrat, unabhängig
von den vorgegebenen Schwächungslinien.
Das Keramikmaterial ist kein homogenes Material, wodurch solche
wilden Brüche
begünstigt
werden. Muschelbrüche
sind Ausbrüche
oder Abplatzungen an den Bruchkanten. Es ist of fensichtlich, dass
bei wilden Brüchen
die betroffenen Hybridschaltungen untauglich werden. Muschelbrüche führen häufig nicht
zu einem Sofortausfall, sondern zu einem Ausfall lange vor der eigentlichen
Lebensdauer. Zur Vermeidung derartiger Fehlbrüche ist es höchst wünschenswert,
die Brechkräfte lokal
auf die Schwächungslinien
aufzubringen und nicht irgendwo auf eine Hybridschaltung.
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In
DE 299 19 961 U1 und
DE 100 07 642 A1 ist
eine Brechvorrichtung beschrieben, wie sie nach der Kenntnis der
sachkundigen Anmelderin als eine der wenigen tatsächlich in
nennenswertem Umfang zur Vereinzelung von Keramikleiterplatten eingesetzt wird.
Diese Brechvorrichtung weist eine elastisch nachgiebige, durchgehende
Auflageplatte auf, die beispielsweise aus einem Gummimaterial gebildet ist.
Zum sicheren Festhalten der Keramikleiterplatten ist eine Saugvorrichtung
vorgesehen, die mehrere Reihen von reihenweise gemeinsam geschalteten Saugöffnungen
aufweist, wobei jeweils für
eine einzelne Hybridschaltung an der Keramikleiterplatte eine Saugöffnung vorgesehen
ist. Ein von einem Roboterarm manipuliertes Brechschwert wird über der zu
brechenden Schwächungslinie
positioniert und dann nach unten gefahren. Es drückt gegen die Schwächungslinie
und drückt
an dieser Schwächungslinie
die Keramikleiterplatte gegen die Gummiauflage, bis sie bricht.
Beim Brechen wird schlagartig die in der Gummiauflage gespeicherte
Energie frei, was zusätzliche
Kräfte
und ggf. in Folge davon Brüche
in die Keramikleiterplatten einbringt. Aus einer Keramikleiterplatte
werden so in einem ersten Brechschritt eine Mehrzahl von länglichen
Reihen aus mehreren in einer Reihe angeordneten Hybridschaltungen
herausgebrochen. Diese Schaltungen müssen gegriffen werden und zu
einer weiteren Vereinzelungsstation transportiert werden, an denen
diese entlang der Schwächungslinien,
die in Längsrichtung
nacheinander auf dieser Reihe vorgesehen sind, noch gebrochen werden,
um die einzelnen Hybridschaltungen voneinander zu separieren. Diese zweite
Brechvorrichtung funktioniert prinzipiell genauso wie die erste
und ist in entsprechender Weise aufgebaut. Ein Problem besteht in
dem Transport der Reihen von Hybridschaltungen von der ersten Brechvorrichtung
zur zweiten Brechvorrichtung. Die Reihen können nicht von ihren Längsseiten
her gegriffen werden, da zwischen den einzelnen Bruchstücken der
Keramikleiterplatte keine Spalte vorhanden sind, in die ein Greifer greifen
könnte.
Entsprechend müssen
die Reihen von ihren Enden her gegriffen werden. Bei diesen Brechvorrichtungen
kommt es jedoch häufig
zu Brüchen
quer zur Reihe, so dass die Reihe nicht an den Längsenden gegriffen werden kann
und zur nächsten
Brechvorrichtung transportiert werden kann. Eine solche nicht ordnungsgemäß verarbeitete
Reihe muss beispielsweise von Hand nachgeführt werden.
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Mit
dieser beschriebenen Brechvorrichtung aus dem Stand der Technik
lassen sich Hybridschaltungen einer gewissen Größe relativ problemlos vereinzelnen.
Auch sind die dabei auftretenden Ausfälle in einem tolerablen Rahmen.
Ein Nachteil dieser Brechvorrichtung liegt jedoch darin, dass sie
für bestimmte
Hybridschaltungsgrößen ausgelegt
ist. Hybridschaltungen, die deutlich andere Maße haben, müssen jedoch auf speziellen
Brechvorrichtungen gebrochen werden, da die Ventilanordnungen etc. nicht
mehr kompatibel sind. Ein Umrüsten
auf andere Hybridschaltungsformate ist deshalb bei dieser Vorrichtung
nicht problemlos möglich.
Außerdem
treten Probleme auf, wenn die einzelnen Hybridschaltungen zu klein,
z.B. kleiner als 15 mm in einer Richtung, werden. In Folge der Nachgiebigkeit
der Unterlage müssen
dann relativ hohe Kräfte
zum Brechender Hybridschaltungen auf die Schwächungslinien aufgebracht werden.
Je kleiner die Hybridschaltungen werden, umso größer werden auch die Kräfte, die
frei werden, wenn das elastische Material sich nach dem Brechen
wieder in seine Ausgangsposition zurück bewegt. Es kann dazu kommen,
dass die Saugkräfte nicht
mehr ausreichend sind, vereinzelte Reihen an der Unterlage festzuhalten,
und die einzelnen Hybridschaltungen können infolgedessen unkontrolliert
brechen und auf der Auflagefläche
verteilt sein.
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US-A-4,516,712 beschreibt
eine Vorrichtung zum Brechen von Boden- bzw. Wandfliesen, die drehbar
gelagerte Auflageplatten aufweist.
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Bei
den geschilderten Problemen des Stands der Technik ist es die Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Brechvorrichtung der geschilderten
Art bereitzustellen, die einfach aufgebaut ist, mit der Hybridschaltungen
unterschiedlichster Größe mit minimalem
Ausschuß vereinzelt
werden können
und bei der die Bruchkräfte
möglichst
auf die Schwächungslinie
begrenzt auf die Keramikleiterplatten aufgebracht werden können.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Insbesondere kann die Brechfalle
zwei Auflageplatten aufweist, die an einer Bruchlinie aneinander
grenzen, wobei die Brechvorrichtung ferner aufweist:
ein Brechschwert,
das derart an der Brechvorrichtung angeordnet ist, dass es über der
Bruchlinie positioniert und in Richtung auf die Bruchlinie zu und darüber hinaus
bewegt werden kann;
einen Antrieb zum Bewegen des Brechschwerts;
und
ein Positionierelement, das derart ausgebildet ist, dass
es die Schwächungslinien
einer Keramikleiterplatte nacheinander in Ausrichtung mit und über der Bruchlinie
positionieren kann;
wobei die Auflageplatten derart nachgiebig
angeordnet sind, dass sie sich im Verlauf der Bewegung des Brechschwerts
nach unten über
die Bruchlinie hinaus, nach unten in die Bruchposition verlagern.
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Dieses
Verlagern der Auflageplatten kann aktiv geschehen, beispielsweise
durch einen Antrieb der Auflageplatten, der mit der Bewegung des
Brechschwerts koordiniert ist. Alternativ kann das Brechschwert
die Auflageplatten gegen eine Kraft nach unten drücken. Es
ist günstig,
eine Einrichtung vorzusehen, die die Auflageplatten wieder in die
Ausgangsposition zurück
bringt. Es hat sich herausgestellt, dass anders als bei dem vorangehend
geschilderten Stand der Technik
DE 299 19 961 U1 und
DE 100 07 642 A1 der Bewegungsweg
des Brechschwerts ein sehr unkritischer Wert ist. Normalerweise
reicht es aus, die Auflageplatten aus ihrer Ausgangsposition wenige
Zehntel Millimeter bis wenige Millimeter nach unten zu verlagern.
Eine Verlagerung weiter nach unten hat keine negativen Auswirkungen
auf die Keramikleiterplatte. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Brechvorrichtung
besteht darin, dass es nicht nötig
ist, die Keramikleiterplatte zum Brechen in Position zu fixieren,
insbesondere nicht durch irgendwelche Stempel, die auf an der Keramikleiterplatte angebrachte
Bauelemente pressen. Da es nicht erforderlich ist, die einzelnen
Hybridschaltungen einer Keramikleiterplatte an einer genau vorgegebenen Position
zu positionieren, sei es, um sie dort mit den Saugöffnungen
festzuhalten oder sei es, um an einem Arbeitstisch Brüche entlang
sämtlicher
Schwächungslinien
auszuführen,
ist es ausreichend, das Positionierelement gegen ein Ende der Keramikleiterplatte
arbeiten zu lassen, d.h. es reicht aus, ein ausreichend breites
Positionierelement vorzusehen, das in Vorschubrichtung eine perfekte
Ausrichtung der Keramikleiterplatte sicherstellt und die korrekte Position
der Schwächungslinie über der
Bruchlinie anfährt.
Damit ist ein Verkanten und eine seitliche Reibung an Führungsanschlägen ausgeschlossen, wodurch
ungewollte Brüche
beim Positionieren fast gänzlich
ausgeschlossen werden können.
Das Positionierelement kann die Keramikleiterplatte um jeden gewünschten
Wert verschieben, der beispielsweise einstellbar ist. Das hat zur
Folge, dass mit einer Brechvorrichtung Keramikleiterplatten mit
unterschiedlichst angeordneten Schwächungslinien vereinzelt werden
können.
Ein komplettes Umrüsten
der Brechvorrichtung auf ein anderes Rastermaß ist nicht erforderlich.
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Ein
weiterer Vorteil dieser Art der schrittweisen Positionierung liegt
darin, dass selbst bei dem Auftreten von wilden Brüchen die
Positioniervorrichtung diese betreffenden Bruchstücke einfach
weiter schiebt, die Bruchstücke
werden anschließend
ggf. weiter vereinzelt, und lediglich die tatsächlich fehlerhaften Hybridschaltungen
müssen
aussortiert werden.
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Vorzugsweise
können
die Auflageplatten der Brechfalle nach oben in eine Abgreifposition
verlagert werden, in der der Spalt zwischen den Auflageplatten und
entsprechend auch betriebsmäßig zwischen
den Bruchstücken
einer Keramikleiterplatte vergrößert ist.
Ein grundsätzlich
beim Vereinzeln von Keramikleiterplatten auftretendes Problem liegt
darin, dass es häufig
problematisch ist, die Bruchstücke weiter
zu transportieren, da die einzelnen Bruchstücke so eng nebeneinander liegen,
dass es praktisch nicht möglich
ist, mit einem Greifer oder sonstwie zwischen die Bruchstücke zu greifen.
Bei der Brechvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist dieses Problem dadurch gelöst, dass die Auflageplatten
der Brechfalle typischerweise aus der Bruchposition in eine Abgreifposition
nach oben verlagert werden, die über
der Ausgangsposition ist. Durch diese Bewegung nach oben wird der
Spalt zwischen den Auflageplatten und entsprechend auch zwischen
den Bruchstücken
deutlich vergrößert. Wenn
der Spalt groß genug
ist, kann man in den Spalt eingreifen, um das Bruchstück weiter
zu transportieren. Die Brechfalle der vorliegenden Erfindung hat
entsprechend drei Arbeitstakte: (i) Auflageplatten in der Ausgangsposition;
das Positionierelement positioniert die Keramikleiterplatte über der
Bruchlinie, und das Brechschwert fährt nach unten. (ii) Die Bruchfalle
ist in der Bruchposition, und die Keramikleiterplatte ist entlang der
Schwächungslinie
gebrochen. Die Auflageplatten der Brechfalle werden nach oben über die
Ausgangsposition angehoben, so dass ein Spalt zwischen den Enden
der Auflageplatten entsteht. (iii) Die Bruchfalle befindet sich
in der Abgreifposition, und das abgebrochene Bruchstück der Keramikleiterplatte
wird abgegriffen und abtransportiert, und die Auflageplatten werden
wieder in die Ausgangsposition zurückgebracht.
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Vorzugsweise
weist die Brechvorrichtung ein Transportelement auf, das derart
ausgebildet ist, dass es betriebsmäßig in den vergrößerten Spalt
zwischen den Bruchstücken
einer Keramikleiterplatte verbracht werden kann und dann verlagert
werden kann, um ein Bruchstück
abzutransportieren. Das Transportelement kann beispielsweise ein
länglicher Schieber
sein, wobei der untere Rand des Schiebers mit der Kante bzw. dem
Rand des abzutransportierenden Teils der Transportplatte betriebsmäßig in Kontakt
gebracht wird. Vorzugsweise ist das Positionierelement auch gleichzeitig
das Transportelement, und besonders bevorzugt dient das Brechschwert gleichzeitig
als Positionierelement und als Transportelement. Das Brechschwert
kann beispielsweise an dem Arm eines Bearbeitungsroboters angebracht sein.
Derartige Bearbeitungsroboter arbeiten sehr präzise und sind relativ problemlos
in der Lage, die Keramikleiterplatten ausreichend genau mit den Schwächungslinien über den
Bruchlinien zu positionieren, die Keramikleiterplatte genau an der
Schwächungslinie
zu brechen und in den Spalt zu tauchen oder einzugreifen, der in
der Abgreifposition zwischen den Bruchstücken der Keramikleiterplatte
gebildet ist, um eines der Bruchstücke abzutransportieren. Vorzugsweise
ist eine Kopplungseinrichtung derart mit den Auflageplatten der
Brechfalle verbunden, dass sie die Bedienung der Auflageplatten
synchronisiert. Die Effizienz der Bruchfalle ist am besten, wenn beide
Auflageplatten der Brechfalle im Wesentlichen den gleichen Weg bis
in die Bruchposition zurücklegen,
d.h. deren Bewegung synchronisiert ist. Besonders günstig ist
es, wenn der Weg des Brechschwerts im Wesentlichen entlang der Winkelhalbierenden
des stumpfen Winkels zwischen den beiden Auflageplatten der Brechfalle
verläuft.
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Vorzugsweise
ist eine Steuerung für
die Brechvorrichtung vorgesehen, welche die Bewegungen der Brechfalle,
des Brechschwerts, des Positionierelements und/oder des Transportelements
aufeinander abstimmt und die vorzugsweise eine Eingabeschnittstelle
aufweist, über
die die Maße
der zu vereinzelnden Keramikleiterplatten und die Positionen und/oder
die Abstände
der darauf angeordneten Schwächungslinien
eingegeben werden können.
Die zu brechenden Keramikleiterplatten umfassen typischerweise eine
Vielzahl von Hybridschaltungen, die reihen- und zeilenmäßig auf
den Keramikleiterplatten angeordnet sind. Häufig weisen die Keramikleiterplatten
noch durchgehende seitliche Ränder
an allen vier Seiten der Keramikleiterplatte auf, die als Rahmen
bzw. Stützrand
für die
vorhergehenden Herstellungsschritte dienen und verhindern, dass
die Keramikleiterplatte bereits in vorherigen Arbeitsschritten in
einzelne Bruchstücke
entlang der Schwächungslinie
zerfällt.
Derartige Keramikleiterplatten werden als "Nutzen" bezeichnet. Typischer Größen derartiger Nutzen
sind 5,5 × 7,5
Zoll, 5 × 7
Zoll und 4 × 6
Zoll. Auf einem solchen Nutzen sind typischerweise gleich große Hybridschaltungen
angeordnet, die je nach Schaltung unterschiedliche Größe haben
können. Derartige
Hybridschaltungen können
eine Größe von 30 × 25 mm
bis hinunter zu 15 × 15
mm und kleiner aufweisen. Mit der erfinderischen Vorrichtung können sämtliche
Keramikleiterplatten unabhängig
von ihrer Größe, des
Vorhandenseins eines Rands bzw. unabhängig von der Größe der einzelnen
Hybridschaltungen vereinzelt werden. Erforderlich ist lediglich,
in die Steuerung der Brechvorrichtung die einzelnen Maße einzugeben.
Das Positionierelement positioniert dann die Leiterplatte korrekt
in der richtigen Position. Zusätzlich
können
Sensoren vorgesehen sein, beispielsweise optische Sensoren oder
Taster, die feststellen, ob sich eine Leiterplatte an der richtigen
Position befindet, beispielsweise mit der Schwächungslinie über der
Bruchlinie. Es ist insbesondere günstig, eine Sensorvorrichtung
vorzusehen, mit der vor dem ersten Brechen einer Keramikleiterplatte überprüft werden
kann, ob diese Keramikleiterplatte die Sollmaße hat. Dadurch kann vermieden
werden, dass eine Keramikleiterplatte, bei der beispielsweise im Verlauf
des Herstellungsprozesses ein Stützrand
abgebrochen ist, von der Brecheinrichtung völlig wild gebrochen wird.
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Vorzugsweise
ist eine Bremseinrichtung vorgesehen, die den der Keramikleiterplatte
von dem Positionierelement vermittelten Impuls abbremst. Typischerweise
ist die Reibung zwischen den Auflageplatten und der Keramikleiterplatte
relativ gering. Es kann sein, dass sich die von dem Positionierelement bewegte
Leiterplatte durch den Impuls, der ihr von dem Positionierelement
vermittelt wurde, nach dem Positionieren noch ein Stück weiter
bewegt. Um das zu vermeiden und um eine sichere und korrekte Positionierung
der Keramikleiterplatte in jedem Fall sicherzustellen, ist es günstig, eine
Bremseinrichtung vorzusehen. Die Bremseinrichtung kann beispielsweise
aus einer Reihe von Saugöffnungen
bestehen, die beispielsweise in der Nähe der Bruchlinie angeordnet
ist und durch die von einer Pumpe Luft abgesaugt wird. Die Luftströmung durch
diese Saugöffnungen
kann während
des Betriebs der Brechvorrichtung im Wesentlichen konstant gehalten
werden, so dass hier keine besonders aufwändige Regelung erforderlich
ist. Diese Saugöffnungen
haben den Effekt, dass sie die Keramikleiterplatte gegen die Unterlage
ziehen und damit eine erhöhte
Reibung sicherstellen. Die Reibung ist immer noch gering genug, dass
das Positionierelement in der Lage ist, die Keramikleiterplatte
weiter zu transportieren und zu positionieren. Sie kann derart eingestellt
werden, dass sicher ein Weiterrutschen der Keramikleiterplatte über die
eigentliche Positionierstellung unterbunden ist.
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Vorzugsweise
weist die Brechvorrichtung eine Drehvorrichtung auf, mittels derer
betriebsmäßig die
zu bearbeitende Keramikleiterplatte und/oder deren Bruchstücke um eine
Achse, die senkrecht zu den Auflageplatten ist, gedreht werden kann.
Die Drehvorrichtung kann beispielsweise ein Drehteller sein, auf
die die Keramikleiterplatte oder die Bruchstücke geschoben wird. Die Drehvorrichtung
kann auch ein Greifer sein, der die Keramikleiterplatte bzw. die
Bruchstücke
anhebt, dreht und wieder absetzt. Alternativ kann man sich auch
vor stellen, das Brechschwert um seine Hochachse drehbar auszubilden und
mit diesem Brechschwert die Keramikleiterplatte bzw. die Bruchstücke zu drehen.
Den Gedanken des Drehens zugrunde liegt die Tatsache, dass typischerweise
mehrere Hybridschaltungen in Spalten und in Reihen nebeneinander
angeordnet sind. Damit wird bei dem ersten Bruchdurchgang nur eine
Separierung entlang der einzelnen Reihen vorgenommen. Die Hybridschaltungen
sind immer noch in einer Reihe miteinander verbunden. Um diese dann
ebenfalls zu separieren, kann man sie beispielsweise drehen und
an der gleichen Brechfalle, an der der Schritt des Separierens in
die einzelnen Reihen ausgeführt
wurde, zu brechen. So kann man sich beispielsweise vorstellen, eine
Keramikleiterplatte an der Brechfalle in die einzelnen Reihen zu
brechen und die Reihen dann im Wesentlichen parallel zueinander
auf einem Drehteller zu schieben. Wenn beispielsweise sämtliche
Reihen separiert sind und sich auf dem Drehteller befinden, kann
man den Drehteller beispielsweise um 90° drehen, je nachdem, mit welchem
Winkel die Schwächungslinien
der Reihen und Spalten zueinander auf der Keramikleiterplatte angeordnet
sind, und dann einzeln oder miteinander zurück über die Brechfalle zu bewegen
und dabei die Reihen in die einzelnen Hybridschaltungen zu vereinzeln.
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Vorzugsweise
ist eine zweite Brechfalle vorgesehen, die derart in der Brechvorrichtung
angeordnet ist, dass ihre Bruchlinie, in der Ebene der Auflageplatten
betrachtet, mit einem Winkel relativ zu der Bruchlinie der ersten
Brechfalle angeordnet ist. Typischerweise wird dieser Winkel 90° betragen,
d.h. der Winkel, dem auch die Schwächungslinien auf der Keramikleiterplatte
angeordnet sind. Die vereinzelten Reihen einzelner Hybridschaltungen
können
dann von der Bruchlinie der ersten Brechfalle weg transportiert
werden, indem sie einfach zur Seite geschoben werden. Sie können dann
von derselben oder einer weiteren Positioniereinrichtung so positioniert werden,
dass die Schwächungslinien
der Reihe von Hybridschaltungen einzeln nacheinander über der Bruchlinie
der zweiten Bruchfalle positioniert werden und von dem zugehörigen Brechschwert
separiert werden. Vorzugsweise sind die Brechfallen im Wesentlichen
identisch ausgebildet. Die zweite Brechfalle kann schmaler ausgebildet
sein als die erste Brechfalle. Es kann günstig sein, die Positionierelement,
das Brechschwert und/oder die Transporteinrichtung der ersten Brechfalle
für die
korrespondie renden Arbeitsabläufe
an der zweiten Brechfalle zu verwenden. Es kann insbesondere günstig sein,
mit ein und demselben Brechschwert sämtliche Positionier-, Brech-
und Transportaufgaben wahrzunehmen. Zur Erhöhung der Taktzeit kann es auch
günstig
sein, für
jede Brechfalle entsprechende eigene Einrichtungen vorzusehen.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Vereinzeln von Keramikleiterplatten
entlang von Schwächungslinien
auf einer Keramikleiterplatte, aufweisend die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen einer Brechfalle mit zwei
relativ zueinander verlagerbaren Auflageplatten, die aus einer Ausgangsposition,
in der die Auflageplatten an einer Bruchlinie an einander grenzen
und eine im Wesentlichen ebene Fläche bilden, in eine Bruchposition
verlagert werden können,
in der die beiden Auflageplatten mit einem Winkel zueinander angeordnet
sind;
- b) Positionieren einer Keramikleiterplatte derart auf den Auflageplatten
in der Ausgangsposition, dass eine Schwächungslinie, entlang derer
gebrochen werden soll, im Wesentlichen über der Bruchlinie liegt;
- (c) Brechen der Keramikleiterplatte durch Absenken eines Brechschwerts,
das im Wesentlichen mit der Schwächungslinie
ausgerichtet ist, gegen die Schwächungslinie
und gegen eine vorgegebene Kraft der Auflageplatten und dabei nach
unten Verlagern der Auflageplatten in die Bruchposition;
- (d) Anheben des Brechschwerts;
- (e) Zurückverlagern
der Auflageplatten in die Ausgangsposition;
- (f) Positionieren der Keramikleiterplatte derart auf den Auflageplatten,
dass eine weitere Schwächungslinie,
entlang derer gebrochen werden soll, im Wesentlichen über der
Bruchlinie liegt; und
- (g) Wiederholen der Schritte (c) bis (f), bis die Keramikleiterplatte
entlang der Schwächungslinien, entlang
derer gebrochen werden soll, gebrochen wurde.
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Vorzugsweise
weist das Verfahren ferner den Schritt des Verlagerns der Auflageplatten
nach oben in eine Abgreifposition zum Vergrößern des Spalts zwischen den
Bruchstücken
einer Keramikleiterplatte auf.
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Vorzugsweise
weist das Verfahren ferner auf das Greifen in den Spalt zwischen
den Bruchstücken und
Abtransportieren eines der Bruchstücke. Es sei darauf hingewiesen,
dass in diesem Zusammenhang "Greifen" nicht notwendigerweise
das Greifen mit einem Greifer von zwei Seiten bedeutet. Vielmehr
soll dieser Begriff auch das einseitige Schieben mit umfassen.
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Vorzugsweise
werden die Bewegungen der Auflageplatten synchron ausgeführt.
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Die
Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend an
Hand eines Ausführungsbeispiels
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht
einer erfindungsgemäßen Brechvorrichtung;
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2 eine Seitenansicht der
Brechvorrichtung von 1;
und
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3 eine Draufsicht auf die
Brechvorrichtung von 1.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Brechvorrichtung 2,
aufweisend eine erste Brechfalle 4 und eine zweite Brechfalle 6.
Ferner erkennt man ein Brechschwert 8, welches an eine
(nicht gezeigte) Roboterzelle angeschlossen ist. Diese Roboterzelle kann
einen Manipulationsarm haben. Das Brechschwert 8 ist dann
vorzugsweise an diesem Manipulationsarm angeschlossen. Derartige
Manipulationsarme können
innerhalb ihrer Reichweite Translationsbewegungen in sämtlichen
Raumrichtungen ausführen.
Sie können
ferner in einem gewissen Umfang auch Rotationsbewegungen ausführen. Derartige Roboterzellen
sind in der Lage, die an dem Roboterarm angeschlossenen Werkzeuge,
wie beispielsweise das Brechschwert 8, sehr präzise zu
positionieren. Die Programmierung derartiger Roboterzellen kann beispielsweise
von konventionellen PCs aus über eine
geeignete Schnittstelle erfolgen. Eine Roboterzelle, die sich beispielsweise
für die
vorliegende Anwendung besonders eignet, ist die "baumann-ro|box" mit dem integrierten Bosch Scara Roboter.
Man erkennt, dass die erste Brechfalle zwei Auflageplatten 10 und 12 aufweist,
die an einer Bruchlinie 14 aneinander grenzen und eine
im Wesentlichen ebene Auflagefläche 16 in
einem Ausgangszustand bilden, wie er für die erste Brechfalle 4 in
der 1 gezeigt ist. Die
Auflageplatten 10 und 12 sind aus einem beliebigen
Material hergestellt. Es ist günstig,
wenn dieses Material relativ verschleißbeständig ist, da das Material der
Keramikleiterplatten sehr abrasiv ist. Es ist bevorzugt, wenn es
sich um ein antistatisches Material handelt, um eine elektrostatische
Aufladung der Keramikleiterplatten in Folge der Verschiebungen der Keramikleiterplatten
auf der Oberfläche
der Auflageplatten 10, 12 zu vermeiden. Eine elektrostatische Aufladung
würde das
Risiko der Beschädigung
von Bauelementen auf der Keramikleiterplatte erhöhen. Geeignete Materialien
sind beispielsweise Stahl, ins besondere geschliffener Stahl, es
sind jedoch auch bestimmte Kunststoffmaterialien vorstellbar.
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In
der 1 erkennt man auch
eine Keramikleiterplatte 18, die mit einer ihrer Schwächungslinien 20 in
Ausrichtung mit und über
der Bruchlinie 14 positioniert ist. In gleicher Ausrichtung
ist das Brechschwert 8 über
der Bruchlinie 14 positioniert. Fährt das Brechschwert 8 nach
unten, so trifft es auf die Schwächungslinie 20 der
Keramikleiterplatte 18 und drückt diese gegen die Bruchlinie 14 der
Brechfalle 4.
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Die
erste und die zweite Brechfalle 4 und 6 sind im
Wesentlichen identisch ausgebildet. Die zweite Brechfalle 6 bei
der vorliegenden Ausführungsform
ist mit einem Winkel von 90° relativ
zu der ersten Brechfalle angeordnet, d.h. die Bruchlinien 14 der
beiden Brechfallen schließen
einen Winkel von 90° ein.
Dieser Winkel ist bestimmt durch den Winkel der Schwächungslinien 20 auf
der Keramikleiterplatte 18, der typischerweise 90° beträgt. Es sind
für spezielle
Anwendungen theoretisch auch andere Winkel vorstellbar. Dann kann
es günstig
sein, die zweite Brechfalle in einem korrespondierenden Winkel zur ersten
Brechfalle anzuordnen. Da an der zweiten Brechfalle 6 nur
noch Streifen oder Reihen von Hybridschaltungen der Keramikleiterplatte 18 gebrochen werden
müssen,
ist diese bei der gezeigten Ausführungsform
deutlich schmaler als die erste Brechfalle 4. Es kann jedoch
auch Situationen geben, wo es günstig
ist, die zweite Brechfalle 6 in etwa genauso breit oder
sogar breiter auszubilden als die erste Brechfalle 4.
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Die 2 zeigt eine Seitenansicht
der Brechvorrichtung 2 gemäß 1. Man erkennt wieder das Brechschwert 8,
die erste Brechfalle 4 und die zweite Brechfalle 6.
Man erkennt ferner die Auflageplatten 10 und 12 der
ersten Brechfalle 4. Man erkennt, dass die Auflageplatten 10 und 12 bei 22 und 24 drehbar
gelagert sind. Die erste und die zweite Auflageplatte können sich
um die Drehpunkte 22 und 24 relativ zueinander
bewegen. Man erkennt insbesondere, dass in der 2 die erste und die zweite Auflageplatte 10 und 12 an
der Bruchlinie 14 nach unten verlagert sind. Insbesondere
sind sie in der 2 in
die Bruchposition verlagert, in der die beiden Auflageplatten 10 und 12 keine ebene
Auflagefläche bilden,
sondern mit einem Winkel zueinander angeordnet sind. Zwischen der
Ausgangsposition und der Bruchposition reicht ein relativ kurzer
Weg, da die Brechkraft von dem Brechschwert 8 unmittelbar
auf die Schwächungslinie 20 aufgebracht
wird und entsprechend der Bruch schon bei einer relativ geringen Winkelveränderung
der Auflageplatten 10 und 12 erfolgt. Aus dem
Vergleich der 1 und 2 erkennt man ferner, dass
das Brechschwert 8 nach unten auf die Bruchlinie 14 in
der Ausgangsposition zu bewegt werden kann und über die Bruchlinie 14 in
der Ausgangsposition nach unten weiter bewegt werden kann. Bei dieser
Weiterbewegung drückt
das Brechschwert 8 die Keramikleiterplatte 18 im
Bereich der Schwächungslinie 20 gegen
die freien Enden der Auflageplatten 10 und 12 und
drückt
diese freien Enden nach unten. Damit diese Bewegung der Auflageplatten 10 und 12 kontrolliert
erfolgt, ist eine Einrichtung 26 vorgesehen, die eine gewisse
Gegenkraft bereitstellt, so dass die Bewegung nach unten nachgiebig
gegen eine Gegenkraft erfolgt. Die Einrichtung 26 kann
nach verschiedensten Prinzipien arbeiten. Es ist günstig, wenn
die Einrichtung 26 so ausgebildet ist, dass sie die möglicherweise
gespeicherte Energie nach dem Bruch nicht schlagartig frei gibt.
Vielmehr sollen die Auflageplatten 10, 12 nach
dem Bruch entweder in der Bruchposition verbleiben, bis sie aktiv
wieder bewegt werden, oder sie sollen sich nur allmählich wieder
in die Ausgangsposition zurück bewegen.
So können
beispielsweise Federn, die mit Dämpfungselementen
gekoppelt sind, oder pneumatische Einrichtungen verwendet werden.
Bevorzugt ist jedoch, einen Antrieb 28 beispielsweise in
der Art eine Servo-Linearmotors oder eines Stell-Linearmotors bereitzustellen,
der einerseits gegen eine vorgegebene Gegenkraft nach unten bewegt
werden kann und andererseits gleichzeitig den Antrieb der Auflageplatten 10, 12 bewerkstelligen
kann. Ein weiterer Vorteil eines derartigen Antriebsmotors ist,
dass die genaue Position der Auflageplatten 10, 12 immer über den
Servo-Linearmotor 28 bestimmt werden kann.
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In
diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass der Bewegungsweg
des Brechschwerts 8 bei der Brechvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung
sehr unkritisch ist, was im Verhältnis
zum Stand der Technik von entscheidendem Vorteil ist, da keine aufwändigen Abstimmarbeiten
zur Inbetriebnahme erforderlich sind.
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In
der 2 erkennt man ferner
eine Kopplungsvorrichtung 30, mittels derer die Auflageplatten 10, 12 der
Brechfalle 4 verbunden sind, um so die Bewegungen der Auflageplatten 10, 12 zu
synchronisieren. Die Kopplungsvorrichtung weist insbesondere eine
Kulissenführung 32 auf,
in der mit den Auflageplatten 10, 12 verbundene
Zapfen 34, 36 geführt sind. Die Kopplungsvorrichtung 30 selbst
ist derart angeschlossen, dass sie Bewegungsfreiheitsgrade nur nach
oben und unten hat, nicht jedoch verkippt oder verdreht werden kann.
Damit ist eine Synchronisierung der Bewegung der Auflageplatten 10, 12 sichergestellt.
Die Kopplungseinrichtung 30 kann auch mechanisch auf andere
Weise realisiert werden, beispielsweise mittels zweier Hebelverbindungen,
die von dem Antrieb 28 zu der Auflageplatte 10 bzw.
zu der Auflageplatte 12 gehen und jeweils beidseitig gelenkig
angeschlossen sind. Es ist auch möglich, die Auflageplatten 10 und 12 jeweils
mit einem eigenen Antriebsmotor auszubilden und diese elektronisch
so miteinander zu koppeln, dass nur im Wesentlichen synchrone Bewegungen
der Auflageplatten 10, 12 möglich sind.
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In
der 2 erkennt man auch
ein Bruchstück 38 der
Keramikleiterplatte 18, welches bereits abgebrochen wurde.
Nach dem Anheben des Brechschwerts 8 aus der in 2 gezeigten Position und nach
dem Zurückbewegen
der Auflageplatten 10, 12 in die Ausgangsposition
ist zwischen der Keramikleiterplatte 18 und dem Bruchstück 38 nur
ein extrem schmaler Spalt, der nicht ausreicht, um das Bruchstück 38 in
Richtung nach links in der Darstellung der 2 zu bewegen. Man könnte sich überlegen, einen Greifer vorzusehen,
mit dem das Bruchstück 38 an
seinen Längsenden
ergriffen wird und weiter transportiert wird. Das ist jedoch nachteilig,
da es vereinzelt zu einem Brechen quer zur Längsrichtung des Bruchstücks 38 kommen
kann. Ein derartig zusätzlich
gebrochenes Bruchstück 38 lässt sich
nicht problemlos weiter transportieren und würde bei einer derartigen Auslegung
eines Transportelements den Betrieb der Brechvorrichtung erheblich
stören.
Bei der erfinderischen Brechvorrichtung 2 ist es deshalb bevorzugt,
den Antrieb 28 für
die Auflageplatten 10, 12 so auszulegen, dass
er die freien Enden der Auflageplatten 10, 12 derart über die
Ausgangsposition nach oben anheben kann, dass ein Spalt zwischen den
freien Enden der Auflageplatten 10, 12 und entsprechend
auch zwischen dem Bruch stück 38 und der
Keramikleiterplatte 18 entsteht. In diesen Spalt kann ein
Transportelement, beispielsweise das Brechschwert 8 oder
ein anderes geeignetes Transportelement eintauchen und das Bruchstück 38 von seiner
Längsseite
her nach links in der Darstellung der 2 verschieben.
Von dort kann das Bruchstück 38 zur
weiteren Bearbeitung übernommen
werden.
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3 zeigt die Draufsicht auf
eine Brechvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Man erkennt insbesondere wieder die mit einem 90° Winkel zueinander angeordnete
erste und zweite Brechfalle 4, 6. Man erkennt
die Auflageplatten 10, 12 der ersten Brechfalle,
und man erkennt die Bruchlinie 14. Ferner erkennt man sehr
deutlich eine Keramikleiterplatte 18, die in dieser Form
auch als "Nutzen" bezeichnet wird.
Ein Nutzen weist typischerweise mehrere Reihen und Spalten von einzelnen
Hybridschaltungen 40 auf, die jeweils durch Schwächungslinien 20 voneinander
getrennt sind. In vielen Fällen
ist zusätzlich
ein Stützrand
um die Reihen und Spalten von Hybridschaltungen 40 angeordnet,
der für
die vorangehenden Bearbeitungsschritte eine zusätzliche Festigkeit dem Nutzen
oder der Keramikleiterplatte 18 gibt. In der 3 ist ein derartiger Stützrand nicht
gezeigt. Typischerweise ist der Stützrand auch mit Schwächungslinien 20 angeordnet.
Der Stützrand kann
auch mit einer Brechvorrichtung 2 gemäß der vorliegenden Erfindung
abgebrochen werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Integration
bei den Hybridschaltungen 40 inzwischen so weit fortgeschritten
ist, dass die einzelnen Bauteile zum Teil bereits 0,4 bis 0,6 mm
von der Bruchkante entfernt angeordnet sind. Das heißt, das
Brechschwert 8 muss derart ausgebildet sein und muss derart
genau bewegt werden, dass es zuverlässig in diesem sehr schmalen Bereich
zwischen zwei Reihen von Hybridschaltungen 40 eintauchen
kann und dort die Keramikleiterplatte 18 brechen kann.
Entsprechend genau muss auch die Positionierung der Keramikleiterplatte 18 erfolgen,
d.h. entsprechend genau muss die Position der Schwächungslinie 20 nach
dem Positionieren der Keramikleiterplatte 18 bestimmbar
sein. Es ist eine Bremseinrichtung 42 vorgesehen, die bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
in der Form von einer Reihe von Saugöffnungen im Bereich der freien
Enden der Auflageplatten 10, 12 in der Nähe der Bruchlinie 14 vorgesehen
sind. Durch diese Saugöffnungen
wird im Wesentlichen kontinuierlich ein gewisses Luftvolumen gesaugt,
so dass die Keramikleiterplatte 18, sobald sie in den Bereich
der Bremseinrichtung 42 gelangt, mit einer gewissen Saugkraft
gegen die Auflageplatten 10, 12 gesaugt wird und
somit gebremst wird. Das ist zum einen wichtig, um ggf. den Impuls
der Keramikleiterplatte 18 abzubremsen, der ihr durch die
Bewegung beim Positionieren vermittelt wird. Zum anderen wird damit
nach dem Positionieren die Position der Keramikleiterplatte 18 sichergestellt,
beispielsweise gegen Vibrationen und Stöße, die bei dem Betrieb der
Brechvorrichtung 2 auftreten oder die sonstwie auf das
System aufgebracht werden. Die Saugkraft der Bremseinrichtung 42 wird
vorzugsweise so eingestellt, dass kontinuierlich eine gewisse Menge
an Luft durch die Saugöffnungen
gesaugt wird. Alternativ ist es auch möglich, beispielsweise nach
dem Brechen die Saugeinrichtung abzustellen, um ein Bruchstück 38 bzw.
die Keramikleiterplatte 18 weiter zu bewegen.
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Das
Positionieren eines Nutzen bzw. einer Keramikleiterplatte 18 auf
der Brechfalle 4 und entsprechend auch auf der Brechfalle 6 erfolgt
folgendermaßen.
Der Nutzen 18 wird von einer vorangehenden Bearbeitungsstation
in konventioneller Weise auf die Brechfalle 4 verbracht.
Die in der 3 gezeigte
verdrehte Position des Nutzens 18 ist schon eine sehr extreme
Position, zu der es betriebsmäßig praktisch
nicht kommen wird. Der Nutzen 18 liegt dann auf der Auflageplatte 10 der
Brechfalle 4 oder auf einer dieser vorgeschalteten Positionierfläche. Ein
Positionierelement 44, das im Eingriffsbereich mit dem
Nutzen 18 ein im Wesentlichen längliches Element ist, wird
im Wesentlichen rechtwinklig zu seiner Längsrichtung auf den Nutzen 18 zu
bewegt und berührt
diesen zuerst an der Ecke 46. In Folge der weiteren Bewegung
bringt es eine Drehmomentkraft auf die Ecke 46 auf, die
tendenziell bestrebt ist, den Nutzen 18 so auszurichten,
dass dieser über
die gesamte Endkante 48 in Anlage mit dem Positionierelement 44 kommt.
Sobald der Bereich der vorderen Ecke 50 in den Bereich
der Bremseinrichtung 42 gelangt, wird dieser Bereich zusätzlich abgebremst,
wodurch das Drehmoment erhöht
wird und die Ausrichtung des Nutzens 18 zusätzlich unterstützt wird.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Nutzen 18 korrekt positioniert
ist, sobald die erste Schwächungslinie 20 über der
Bruchlinie 14 positioniert ist. Die Bremseinrichtung 42 hält den Nutzen 18 dann
in Position für den
eigentlichen Brechvorgang. Es kann günstig sein, das Brechschwert 8 als
Positionierelement 44 zu benutzen. Es kann auch günstig sein,
eine Bremseinrichtung 42 weiter weg von der Bruchlinie 14 zu positionieren,
insbesondere dann, wenn diese Bremseinrichtung 42 an einer
derartigen Position das Positionieren unterstützen kann.
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Es
können
mehrere Bremseinrichtungen 42 über die Auflageplatten 10, 12 verteilt
vorgesehen sein. Ggf. können
auch an einer vorgeschalteten Positionierfläche eine oder mehrere Bremseinrichtungen 42 vorgesehen
sein.
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Ein
abgetrennter Streifen bzw. ein Bruchstück 38 mit mehreren
Hybridschaltungen wird von einem Transportelement bzw. von dem Brechschwert 8 nach
links auf die zweite Brechfalle 6 transportiert und dort
in im Wesentlichen gleicher Weise positioniert und anschließend gebrochen.
Die vereinzelten Hybridschaltungen werden dann weiter verarbeitet oder
verpackt. An Stelle der zweiten Brechfalle 6 oder zusätzlich zu
der zweiten Brechfalle 6 kann eine Drehvorrichtung vorgesehen
sein. Dabei kann es sich entweder um eine Fläche handeln, die beispielsweise
an die ebene Fläche 16 der
ersten Brechfalle 4 in der Ausgangsposition anschließt und die
um einen beliebigen Winkel, vorzugsweise 90° um die Senkrechte zu dieser
Fläche
gedreht werden kann. Damit können
an einer Brechfalle vier Schwächungslinien 20 gebrochen
werden, die nicht parallel zueinander sind, und es können insbesondere
mit einer Brechfalle 4 die rechtwinklig verlaufenden Schwächungslinien 20 bei
einem Nutzen 18, wie in 3 gezeigt,
gebrochen werden.