KASKADENEINSATZ FÜR EINEN IONISATIONSSTAB UND IONISATIONSSTAB MIT EINEM KASKADENEINSATZ

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ionisationsstab zum berührungsfreien Neutralisieren elektrostatischer Aufladungen und/oder zum berührungsfreien Aufladen, insbesondere von Isoliermaterialien, sowie einen Kaskadeneinsatz für einen solchen Ionisationsstab.

[0002] Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft diese insbesondere eine stabförmige Ionisationselektrode, die als aktive Entladeelektrode ausgebildet ist und die beispielsweise zum Minimieren von positiven und/oder negativen Ladungen auf insbesondere bewegten Materialbahnen dient. Alternativ hierzu kann die Ionisationselektrode auch zum gezielten Aufladen von Materialbahnen dienen. Die stabförmige Ionisationselektrode gemäß diesen Ausführungsformen weist eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten, nadelförmigen Einzelelektroden auf, die induktiv, kapazitiv oder resistiv über einen ohmschen Widerstand an einen Hochspannungstransformator anschließbar und als eine einzige Reihe der Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Einzelelektroden vorgesehen sind.

[0003] Elektroden für die Corona-Vorbehandlung sind dem Prinzip nach aus dem Stand der Technik bekannt. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die Druckschrift DE 1 923 098 A1 verwiesen. Mit solchen Elektroden wird mit Hilfe eines Hochfrequenzplasmas eine Materialbahnoberfläche, insbesondere Folienoberfläche, materialtechnisch verändert bzw. vorbehandelt. Hier geschieht jedoch nur eine Aufladung und keine Entladung und es ist über dies eine an Masse liegende Gegenelektrode erforderlich.

[0004] DE 10 2012 207 219 A1 offenbart einen Kaskadeneinsatz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0005] Entladeelektroden sind als passive Entladeelektroden in Form von geerdeten Spitzen oder Zungen in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Darüber hinaus gibt es noch sogenannte aktive Entladeelektroden, die an eine Hochspannungs-Wechselstromquelle anschließbar sind. Sie dienen zum Entladen oder Beseitigen der positiven und/oder negativen Ladung auf der Oberfläche von vorzugsweise schnell bewegten Materialbahnen, wie sie beispielsweise beim Tiefdruck verwendet werden.

[0006] Zumeist weisen diese bekannten aktiven Entladeelektroden zumindest mehrere parallel zueinander angeordnete Reihen von nadelförmigen Einzelelektroden auf, die innerhalb einer Reihe parallel zueinander mit einer Spitze an ihrem freien Ende versehen angeordnet und an eine Hochspannungsquelle anschließbar sind. Längs einer Reihe von Elektroden, vorzugsweise parallel dazu ist zumindest ein nicht isolierter Leiter angeordnet.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine stabförmige Ionisationselektrode anzugeben, welche besonders flexibel einsetzbar ist, und welche insbesondere sich durch ihren einfachen Aufbau auszeichnet.

[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 1 gelöst, welcher einen Kaskadeneinsatz für einen Ionisationsstab zum berührungsfreien Neutralisieren elektrostatischer Aufladungen und/oder zum berührungsfreien Aufladen, insbesondere von Isoliermaterialien, betrifft, wobei der Kaskadeneinsatz ein Gehäuse mit mindestens einer Kaskadenschaltung aufweist, welche mindestens einen Transformator und eine ein- oder mehrstufige Kaskadeneinheit aufweist. Diese Schaltungseinheiten (Transformator und Kaskadeneinheit) sind mit einem Vergussmaterial vergossen, wobei der Ausgang der Kaskadenschaltung kapazitiv, induktiv oder resistiv mit einer Vielzahl von Elektrodenspitzen gekoppelt ist, die in einem sich längs der Erstreckungsrichtung des Gehäuses erstreckenden Träger aufgenommen sind.

[0009] Bei dem Kaskadeneinsatz gemäß der Erfindung handelt es sich insbesondere um einen modular aufgebauten Einsatz, welcher flexibel bei einem Ionisationsstab eingesetzt und/oder ausgetauscht werden kann. Darüber hinaus zeichnet sich der Kaskadeneinsatz selber durch seinen modularen Aufbau aus, welcher mindestens eine in einer Vergussmasse aufgenommene Kaskadenschaltung aufweist, welche wiederum wahlweise und bedarfsweise ausgetauscht werden kann.

[0010] So ist gemäß einer vorteilhaften Realisierung des erfindungsgemäßen Kaskadeneinsatzes vorgesehen, dass in dem Gehäuse des Kaskadeneinsatzes eine Vielzahl von in Längsrichtung des Gehäuses gesehen hintereinander angeordnete und jeweils in Vergussmaterial eingegossene Kaskadenschaltungen vorgesehen sind.

[0011] In dem Gehäuse des Kaskadeneinsatzes ist eine Ansteuerelektronik, vorzugsweise in Gestalt eines modulhaft aufgebauten Blockes, aufgenommen, um die mindestens eine Kaskadenschaltung des Kaskadeneinsatzes geeignet anzusteuern. Die Ansteuerelektronik ist in einen Endbereich des Gehäuses des Kaskadeneinsatzes und benachbart zu einer der mindestens einen Kaskadenschaltung vorzusehen, wobei sich der Träger, von welchem die Vielzahl von Elektrodenspitzen der einen Kaskadenschaltung aufgenommen ist, in Längsrichtung des Gehäuses zumindest bereichsweise über den Endbereich des Gehäuses erstreckt, in welchem die Ansteuerelektronik aufgenommen ist.

[0012] Auf diese Weise kann über die gesamte Länge des Kaskadeneinsatzes eine aktive Elektrodenanordnung bereitgestellt werden.

[0013] Gemäß Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kaskadeneinsatzes ist vorgesehen, dass vorzugsweise in einer endseitigen Stirnfläche eines Endbereiches des Gehäuses, in welchem die Ansteuerelektronik aufgenommen ist, mindestens ein elektrischer Anschluss zur Energieversorgung der mindestens einen Kaskadenschaltung und mindestens eine Datenschnittstelle zur Datenkommunikation mit der Ansteuerelektronik vorgesehen sind. Die mindestens eine Datenschnittstelle und die Ansteuerelektronik sind dabei vorzugsweise für eine bidirektionale Kommunikation, insbesondere über einen CAN-Bus, ausgebildet.

[0014] Alternativ oder zusätzlich zu dem zuvor genannten Aspekt ist gemäß Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kaskadeneinsatzes vorgesehen, dass vorzugsweise in einer endseitigen Stirnfläche des Endbereichs des Gehäuses, in welchem die Ansteuerelektronik aufgenommen ist, eine Schnittstelle zum manuellen Eingeben von Steuerbefehlen an die Ansteuerelektronik vorgesehen ist. Ferner oder alternativ hierzu ist es von Vorteil, wenn ebenfalls vorzugsweise in der endseitigen Stirnfläche des Endbereichs des Gehäuses, in welchem die Ansteuerelektronik aufgenommen ist, eine Anzeigeeinrichtung, insbesondere in Gestalt mindestens einer LED und/oder in Gestalt eines Displays vorgesehen ist zum optischen Ausgeben von Informationen an den Benutzer des Kaskadeneinsatzes.

[0015] Gemäß Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kaskadeneinsatzes ist vorgesehen, dass die mindestens eine Kaskadenschaltung ferner mindestens einen ebenfalls von dem Vergussmaterial eingegossenen Oszillator aufweist. Alternativ hierzu ist es aber auch denkbar, wenn der Ansteuerelektronik (und nicht der Kaskadenschaltung) ein entsprechender Oszillator zugeordnet ist. Grundsätzlich ist dabei vorgesehen, dass es sich bei dem mindestens einen Oszillator um einen digitalen Oszillator handelt, welcher keine Verlustleistung aufweist.

[0016] Der modulhafte Aufbau des Kaskadeneinsatzes ermöglicht es, dass die einzelnen in dem Gehäuse aufgenommenen Kaskadenschaltungen individuell und bedarfsweise zu- oder abschaltbar sind, um auf diese Weise einen Betriebsmodus des Kaskadeneinsatzes (und im übertragenen Sinne des Ionisationstabes, welcher mit dem Kaskadeneinsatz ausgerüstet ist) zu variieren.

[0017] Gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Vielzahl von Elektrodenspitzen der einzelnen im Gehäuse aufgenommenen Kaskadenschaltungen miteinander insbesondere kapazitiv, induktiv, resistiv oder galvanisch gekoppelt oder bedarfsweise koppelbar sind. Auf diese Weise können bereichsweise Elektroden zu- oder abgeschaltet werden, was das Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Kaskadeneinsatzes noch weiter vergrößert.

[0018] Grundsätzlich ermöglicht insbesondere der modulhafte oder modulare Aufbau des Kaskadeneinsatzes, dass die einzelnen in dem Gehäuse aufgenommenen Kaskadenschaltungen vorzugsweise individuell austauschbar in dem Gehäuse des Kaskadeneinsatzes aufgenommen und insbesondere miteinander über Steckverbindungen galvanisch verbunden sind.

[0019] Die Erfindung betrifft ferner einen Ionisationsstab zum berührungsfreien Neutralisieren elektrostatischer Aufladungen insbesondere von Isoliermaterialien, wobei der Ionisationsstab ein Außengehäuse in Gestalt eines offenen Profils und mindestens einen Kaskadeneinsatz der zuvor genannten Art aufweist. Das offene Profil des Außengehäuses des Ionisationsstabs weist dabei eine an die Außengeometrie des Gehäuses des Kaskadeneinsatzes angepasste Geometrie auf, und zwar derart, dass der mindestens eine Kaskadeneinsatz zumindest bereichsweise austauschbar in dem Außengehäuse des Ionisationsstabs aufnehmbar ist.

[0020] Gemäß Ausführungsformen des Ionisationsstabes weist das Außengehäuse eine mit dem Träger des mindestens einen Kaskadeneinsatzes in Längsrichtung des Außengehäuses fluchtende Trägerverlängerung auf, in welcher eine Vielzahl von Elektrodenspitzen aufgenommen ist, die mit den von dem Träger des mindestens einen Kaskadeneinsatzes aufgenommenen Elektrodenspitzen vorzugsweise galvanisch gekoppelt sind.

[0021] Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eine exemplarische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ionisationsstabs zum berührungsfreien Neutralisieren elektrostatischer Aufladungen näher beschrieben.

[0022] Es zeigen:

FIG. 1

schematisch und in einer isometrischen, teilgeschnittenen Explosionsdarstellung eine exemplarische Ausführungsform des erfindungsgemäβen Ionisationsstabs; und

FIG. 2

schematisch und in einer isometrischen Teilschnittansicht eine exemplarische Ausführungsform des bei dem erfindungsgemäßen Ionisationsstab gemäß beispielsweise FIG. 1 zum Einsatz kommenden Kaskadeneinsatzes.

[0023] Die exemplarische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ionisationsstabes 20 eignet sich insbesondere zum berührungsfreien Neutralisieren elektrostatischer Aufladungen und/oder zum gezielten Aufladen (wahlweise positiv oder negativ), insbesondere von Isoliermaterialien. Der Ionisationsstab 20 weist ein Außengehäuse 21 beispielsweise in Gestalt eines teilweise offenen Profils auf. In dem Au-βengehäuse 21 ist zumindest bereichsweise ein Kaskadeneinsatz 1 vorzugsweise austauschbar aufgenommen.

[0024] Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass das Außengehäuse 21 mit dem in dem Außengehäuse 21 zumindest bereichsweise aufgenommenen Kaskadeneinsatz 1 quer zur Bewegungsrichtung eines zu behandelnden Substrats (nicht in den Zeichnungen dargestellt) montierbar ist.

[0025] Der erfindungsgemäße Ionisationsstab 20 eignet sich insbesondere als Antistatikvorrichtung zum Reduzieren von elektrostatischen Ladungen auf bewegten Materialbahnen. Er zeichnet sich insbesondere durch seine vereinfachte Handhabung, durch eine verbesserte Bedienbarkeit sowie durch eine reduzierte Dimensionierung auf. Zu diesem Zweck sind alle für den Betrieb notwendige Komponenten des Ionisationsstabes 20 in dem Kaskadeneinsatz 1 integriert, welcher vorzugsweise austauschbar in dem Außengehäuse 21 des Ionisationsstabes 20 aufgenommen bzw. aufnehmbar ist.

[0026] Bei dem Kaskadeneinsatz 1 handelt es sich insbesondere um einen modular aufgebauten Einsatz, welcher flexibel bei einem Ionisationsstab 20 eingesetzt und/oder ausgetauscht werden kann. Bei der in FIG. 1 gezeigten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in dem Gehäuse 2 des Kaskadeneinsatzes 1 zwei in Längsrichtung des Gehäuses 2 gesehen hintereinander angeordnete und jeweils in Vergussmaterial 4 eingegossene Kaskadenschaltungen 3 vorgesehen sind.

[0027] Ferner ist vorgesehen, dass in dem Gehäuse 2 des Kaskadeneinsatzes 1 eine Ansteuerelektronik 6, vorzugsweise in Gestalt eines modulhaft aufgebauten Blockes, aufgenommen ist, um die mindestens eine Kaskadenschaltung 3 des Kaskadeneinsatzes 1 geeignet anzusteuern. Hierbei bietet es sich an, die Ansteuerelektronik 6 vorzugsweise in einen Endbereich des Gehäuses 2 des Kaskadeneinsatzes 1 und benachbart zu einer der mindestens einen Kaskadenschaltung 3 vorzusehen. Denkbar in diesem Zusammenhang ist es dann, dass sich der Träger 5 des Kaskadeneinsatzes 1, von welchem die Vielzahl von Elektrodenspitzen der Kaskadenschaltung 3 aufgenommen ist, in Längsrichtung des Gehäuses 2 zumindest bereichsweise über den Endbereich des Gehäuses 2 erstreckt, in welchem die Ansteuerelektronik 6 aufgenommen ist.

[0028] Des Weiteren ist vorgesehen, dass vorzugsweise in einer endseitigen Stirnfläche eines Endbereiches des Gehäuses 2, in welchem die Ansteuerelektronik 6 aufgenommen ist, mindestens ein elektrischer Anschluss 7 zur Energieversorgung der mindestens einen Kaskadenschaltung 3 und mindestens eine Datenschnittstelle 8 zur Datenkommunikation mit der Ansteuerelektronik 6 vorgesehen sind. Die mindestens eine Datenschnittstelle 8 und die Ansteuerelektronik 6 sind dabei vorzugsweise für eine bidirektionale Kommunikation, insbesondere über einen CAN-Bus, ausgebildet.

[0029] Zusätzlich hierzu weist der Kaskadeneinsatz 1 in einer endseitigen Stirnfläche des Endbereichs des Gehäuses 2, in welchem die Ansteuerelektronik 6 aufgenommen ist, eine Schnittstelle zum manuellen Eingeben von Steuerbefehlen an die Ansteuerelektronik 6 auf. Ferner oder alternativ hierzu ist es von Vorteil, wenn ebenfalls vorzugsweise in der endseitigen Stirnfläche des Endbereichs des Gehäuses 2, in welchem die Ansteuerelektronik 6 aufgenommen ist, eine Anzeigeeinrichtung, insbesondere in Gestalt mindestens einer LED und/oder in Gestalt eines Displays vorgesehen ist zum optischen Ausgeben von Informationen an den Benutzer des Kaskadeneinsatzes 1.

[0030] In FIG. 2 ist in einer Explosionsansicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ionisationsstabes 20 zum berührungsfreien Neutralisieren elektrostatischer Aufladungen gezeigt. Der Ionisationsstab 20 weist ein Außengehäuse 21 in Gestalt eines offenen Profils und mindestens einen Kaskadeneinsatz 1 der zuvor genannten Art auf. Das offene Profil des Außengehäuses 21 des Ionisationsstabes 20 weist dabei eine an die Außengeometrie des Gehäuses 2 des Kaskadeneinsatzes 1 angepasste Geometrie auf, und zwar derart, dass der mindestens eine Kaskadeneinsatz 1 zumindest bereichsweise austauschbar in dem Außengehäuse 21 des Ionisationsstabes 20 aufnehmbar ist.

[0031] Ferner weist das Außengehäuse 21 eine mit dem Träger 5 des mindestens einen Kaskadeneinsatzes 1 in Längsrichtung des Außengehäuses 21 fluchtende Trägerverlängerung 22 auf, in welcher eine Vielzahl von Elektrodenspitzen aufgenommen ist, die mit den von dem Träger 5 des mindestens einen Kaskadeneinsatzes 1 aufgenommenen Elektrodenspitzen vorzugsweise galvanisch gekoppelt sind.

[0032] Der Ionisationsstab 20 kann mindestens eine aktive Elektrodenanordnung aufweisen, die eine Vielzahl vorzugsweise nabelförmige Einzel-Elektroden aufweist, und die im Betrieb des Ionisationsstabes 20 elektrisch an eine zugehörige Spannungsquelle angeschlossen ist. Die Spannungsquelle ist hierbei zweckmäßig als Hochspannungsquelle ausgestaltet, um eine entsprechende Hochspannung an der Elektrodenanordnung anzulegen. Dabei handelt es sich üblicherweise um Spannungen von etwa 1.000 V und höhere.

[0033] Nachfolgend wird die Spannungsquelle deshalb auch als "Hochspannungsquelle" bezeichnet, wobei klar sein sollte, dass die Spannungsquelle auch niedrigere Spannungen zur Verfügung stellen kann.

[0034] Ferner umfasst der erfindungsgemäße Ionisationsstab 20 eine Steuereinrichtung, welche die mit der Elektrodenanordnung verbundene Hochspannungsquelle steuert. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung in dem Kaskadeneinsatz 1 des Ionisationsstabes 20 untergebracht.

[0035] Bevorzugt ist auch die Hochspannungsquelle in dem Kaskadeneinsatz 1 des Ionisationsstabes 20 angeordnet. Dies ermöglicht eine zusätzliche Verbesserung der Handhabung des Ionisationstabs, insbesondere weil ein gesonderter Anschluss 7 des Ionisationstabs bzw. des Kaskadeneinsatzes 1 an eine Hochspannungsquelle außerhalb des Ionisationsstabes 20 entfallen kann.

[0036] Die Elektrodenanordnung des Ionisationsstabes 20, und insbesondere die Einzel-Elektroden dienen dem Zweck, relativ zu einer sich bewegenden Materialbahn ein elektrisches Potential aufzubauen, um eine gegebenenfalls existierende elektrostatische Ladung der Materialbahn zu reduzieren. Hierzu kann der jeweiligen Einzel-Elektrode ein elektrischer Widerstand vorgeschaltet sein. Zweckmäßig ist die Steuereinrichtung derart ausgestaltet bzw. programmiert, dass sie durch das Steuern der Hochspannungsquelle ein solches elektrisches Potential aufbaut, welches zum Reduzieren der elektrostatischen Ladungen auf der Materialbahn führt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass an den Einzel-Elektroden eine negative Hochspannung angelegt wird, wenn die elektrostatischen Ladungen auf der Materialbahn positiv sind und die Materialbahn somit positiv aufgeladen ist. Dementsprechend kann auch vorgesehen sein, die Elektroden der Elektrodenanordnung mit einer positiven Spannung zu beaufschlagen, wenn die elektrostatischen Ladungen auf der Materialbahn negativ sind und die Materialbahn somit negativ aufgeladen ist. In beiden Fällen findet bevorzugt ein Abtransport der elektrostatischen Ladungen von der Materialbahn statt, wodurch die elektrostatischen Ladungen auf der Materialbahn reduziert und möglichst neutralisiert werden.

[0037] Gemäß einer (nicht in der Zeichnung dargestellten) Ausführungsform weist der Ionisationsstab 20 zwei aktive Elektrodenanordnungen auf, nämlich eine aktive Positivelektrodenanordnung mit mehreren aktiven nadelförmigen Einzel-Positivelektroden und eine aktive Negativelektrodenanordnung mit mehreren aktiven nadelförmigen Einzel-Negativelektroden. Hierbei kann die positive Elektrodenanordnung an eine solche Hochspannungsquelle angeschlossen sein, die positiv geladen ist und dementsprechend als positive Hochspannungsquelle bezeichnet wird, während die negative Elektrodenanordnung an eine negative Hochspannungsquelle angeschlossen sein kann, die als negative Hochspannungsquelle bezeichnet werden kann. In zweckmäßiger Weise sind die Positivelektrodenanordnung und die Negativelektrodenanordnung gemeinsam im Außengehäuse 21 des Ionisationsstabes 20 angeordnet.

[0038] Hierbei können die jeweiligen Positivelektroden und Negativelektroden entlang paralleler Linien längs des Ionisationsstabes 20 bzw. einer Stirnseite des Ionisationsstabes 20 verlaufen. Auch sind Ausführungsformen vorstellbar, bei denen die Positivelektroden und die Negativelektroden abwechselnd entlang einer gemeinsamen Linie angeordnet sind. Eine derartige Ausgestaltung des Ionisationsstabes 20 führt zu einer weiteren Reduzierung des Platzbedarfs des Ionisationsstabes 20, weil keine unterschiedliche und voneinander beabstandete Gehäuse 2 benötigt sind, in denen jeweils die Positivelektrodenanordnung oder die Negativelektrodenanordnung angeordnet ist.

[0039] Gemäß der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform weist der Ionisationsstab 20 eine Leistungselektronik auf, welche ebenfalls in dem Kaskadeneinsatz 1 integriert ist. Die Leistungselektronik dient insbesondere dem Zweck, eine dem Ionisationsstab 20 zur Verfügung stehende elektrische Primärversorgung entsprechend den zum Betrieb des Ionisationsstabes 20 benötigten Anforderungen umzuwandeln. Dabei handelt es sich bei der elektrischen Primärversorgung üblicherweise um eine allgemein verfügbare elektrische Versorgung, insbesondere in Form von aus einer gewöhnlichen Steckdose eines elektrischen Netzbetreibers abziehbaren elektrischen Strom bzw. einer elektrischen Spannung. Hierbei steht beispielsweise ein Niederspannungsnetz zur Verfügung, bei dem etwa eine Spannung mit einem Wert von 24 VDC oder 90-400 VAC mit Frequenzen zwischen 50 und 60 Hz zur Verfügung gestellt werden, welche durch die Leistungselektronik in die besagten, für den Betrieb des Ionisationsstabes 20, insbesondere der jeweiligen aktiven Elektrodenanordnung, benötigten Spannungen, Ströme und Frequenzen umgewandelt werden.

[0040] Die Leistungselektronik weist zumindest einen Spannungswandler auf, welcher ein durch die elektrische Primärversorgung gegebene Primärspannung in eine Sekundärspannung umwandelt. Dabei wandelt der Spannungswandler die beispielsweise als Niedrigspannung zur Verfügung stehende Primärspannung in eine Mittelspannung und/oder eine Hochspannung um und stellt diese beispielsweise der Elektrodenanordnung zur Verfügung. Dementsprechend ist eine solche Hochspannungsquelle mit der Leistungselektronik verbunden oder kann insbesondere die Leistungselektronik oder ein Teil davon sein. Ferner kann die Leistungselektronik für die jeweilige Elektrodenanordnung bzw. die jeweilige Hochspannungsquelle zumindest einen solchen Spannungswandler aufweisen. D. h., dass die Leistungselektronik zumindest einen solchen Spannungswandler für die Positivelektrodenanordnung bzw. für die positive Hochspannungsquelle und zumindest einen solchen anderen Spannungswandler für die Elektrodenanordnung bzw. die negative Hochspannungsquelle aufweisen kann.

[0041] Auch kann die Leistungselektronik zumindest einen Frequenzwandler aufweisen, der eine durch die elektrische Primärversorgung zur Verfügung gestellte Primärfrequenz der Primärspannung umwandelt. Insbesondere kann ein solcher Frequenzwandler die Primärfrequenz der Primärspannung reduzieren und/oder erhöhen. Somit kann eine Primärwechselspannung in eine Gleichspannung und/oder eine Spannung mit einer von der Primärfrequenz der Primärspannung unterschiedlichen Frequenz umgewandelt werden. Analog zum Spannungswandler kann hierbei der jeweiligen Elektrodenanordnung ein solcher separater Frequenzwandler der Leistungselektronik vorgesehen sein.

[0042] Die Leistungselektronik ist mit der Steuereinrichtung verbunden, um den Ionisationsstab 20, insbesondere die zumindest eine aktive Elektrodenanordnung, entsprechend der jeweiligen Anforderungen elektrisch zu versorgen. Dabei kann die Steuereinrichtung derart ausgestaltet bzw. programmiert sein, dass sie die Leistungselektronik und insbesondere die jeweilige Hochspannungsquelle derart ansteuert, dass eine solche zum Reduzieren der elektrostatischen Ladung der Materialbahn benötigte Spannung an die zumindest eine Elektrodenanordnung, insbesondere an die zugehörigen Elektroden, angelegt wird.

[0043] Entsprechend einer Ausführungsform weist der Ionisationsstab 20 eine Sensorik auf, die der Erfassung von Parametern des Ionisationsstabes 20 und/oder der Materialbahn dient. Auch könnten mit Hilfe der Sensorik Parameter einer zugehörigen Produktionsanlage erfasst werden.

[0044] Die Sensorik ist zweckmäßig mit der Steuereinrichtung verbunden und in dem Kaskadeneinsatz 1 des Ionisationstabs integriert, sodass die durch die Sensorik erfassten Parameter an die Steuereinrichtung weitergegeben werden, um von der Steuereinrichtung weiterverarbeitet zu werden. Insbesondere kann die Steuereinrichtung derart ausgestaltet bzw. programmiert sein, dass sie die Leistungselektronik und/oder die Hochspannungsquelle anhand der mit Hilfe der Sensorik erfassten Parameter steuert. Bei den von der Sensorik erfassten Parametern kann es sich beispielsweise um einen Betriebszustand des Ionisationsstabes 20 und/oder der Materialbahn und/oder der Produktionsanlage handeln.

[0045] Die Sensorik kann dementsprechend beispielsweise erfassen, mit welcher Geschwindigkeit sich die Materialbahn bewegt und insbesondere ob die Materialbahn bewegungslos steht. Zudem kann die Sensorik derart ausgebildet bzw. ausgestaltet sein, dass sie eine Polarität der Materialbahn erfassen kann. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Sensorik derart ausgebildet bzw. ausgestaltet sein, dass sie einen Neutralisationsstrom erfassen kann, der bedingt durch das Reduzieren der elektrostatischen Ladungen auf der Materialbahn an der zumindest einen aktiven Elektrodenanordnung fließt.

[0046] In vorteilhafter Weise kann die Sensorik auch die von der Leistungselektronik der jeweiligen Elektrodenanordnung und/oder anderen Komponenten des Ionisationsstabes 20 bzw. des Kaskadeneinsatzes 1 zur Verfügung gestellten Spannungen und/oder Ströme erfassen. Hierzu kann die Sensorik insbesondere mit der Leistungselektronik und/oder der jeweiligen Hochspannungsquelle und/oder der jeweiligen Elektrodenanordnung verbunden sein.

[0047] Die Sensorik kann insbesondere eine Sensorelektrodenanordnung aufweisen, die mehrere nadelförmige Einzel-Sensorelektroden umfasst und die im Betrieb des Ionisationsstabes 20 elektrisch an eine Massung angeschlossen, insbesondere geerdet, ist. Durch die Sensorelektrodenanordnung lassen sich hierbei der genannte Neutralisationsstrom und/oder die Polarität der Materialbahn erfassen.

[0048] Zur Verbesserung der Bedienbarkeit des Ionisationsstabes 20 und/oder zur Verbesserung der Sicherheit weist der Ionisationsstab 20 vorzugsweise eine an einer Seiten-Stirnfläche des Außengehäuses 21 angeordnete Signalvorrichtung auf. Die Signalvorrichtung kann dabei derart ausgebildet bzw. ausgestaltet sein, dass sie abhängig von zumindest einem Parameter des Ionisationsstabes 20 und/oder der Materialbahn und/oder der Produktionsanlage ein Signal ausgibt, wobei der Parameter insbesondere von der Sensorik erfasst sein kann.

[0049] Die Signalvorrichtung weist bei bevorzugten Ausführungsformen eine optische Anzeigeeinrichtung auf. Auf diese Weise kann die Wiedergabe eines Signals optisch und folglich mittels eines optischen Signals und/oder optischer Signale erfolgen.

[0050] Das Gehäuse 2 des Kaskadeneinsatzes 1 ist vorzugsweise mit einer Vergussmasse ausgefüllt, in die vorzugsweise die Kaskadenschaltung 3 angeordnet ist.

[0051] Als optische Anzeigeeinrichtung kommt insbesondere eine Anzeigeeinrichtung in Frage, welche zumindest zwei unterschiedliche optische Signale ausgeben kann. Die optische Anzeigeeinrichtung kann also beispielsweise zwei unterschiedliche Farben anzeigen und ist beispielsweise als eine RGB-Anzeige ausgestaltet. Ferner kann die optische Anzeigeeinrichtung zumindest eine Licht emittierende Diode (LED) und/oder eine Pixelmatrix, die beispielsweise in Form eines Aktivmatrixdisplays aus LEDs oder als Flüssigkristalldisplay (LCD) ausgestaltet ist, aufweisen. Es versteht sich, dass die optische Anzeigeeinrichtung die optischen Signale durch beliebige Leuchteinheiten ausgeben kann. Hierzu zählen beispielsweise LEDs und/oder LCDs sowie Glimmlampen, Leuchtröhren und dergleichen.

[0052] Zweckmäßig kann der Ionisationsstab 20 eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen aufweisen. Eine solche Kommunikationsschnittstelle dient dem Zweck der Kommunikation des Ionisationsstabes 20 mit einer anderen Kommunikationsvorrichtung. Bei der Kommunikationsvorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Computer, einen Controller, ein Bedienfeld und dergleichen behandelt. Die Kommunikationsvorrichtung erlaubt insbesondere das Auslesen von Parametern des Ionisationsstabes 20 mittels der Kommunikationsschnittstelle. So kann beispielsweise auch mit der Steuereinrichtung kommuniziert werden, um insbesondere die Programmierung der Steuereinrichtung zu ändern, zu aktivieren, zu deaktivieren und dergleichen. Bei der jeweiligen Kommunikationsschnittstelle kann es sich also um einen am oder im Gehäuse 2 des Kaskadeneinsatzes 1 angeordneten Kommunikationsanschluss, beispielsweise einen USB-Anschluss 7 handeln.

[0053] Die Kommunikationsschnittstelle kann insbesondere als eine kabellose Kommunikationsschnittstelle ausgestaltet sein, welche die kabellose Kommunikation, also insbesondere das kabellose Senden und/oder Empfangen von Signalen und/oder Kommunikationsdaten bzw. Daten, ermöglicht. Eine solche Kommunikationsstelle kann also insbesondere als wireless-lan (WLAN) Schnittstelle ausgestaltet sein und mit einer beliebigen Einrichtung kommunizieren. Durch die kabellose Kommunikationsschnittstelle kann also ein entsprechender Anschluss 7 über ein Kabel und dergleichen entfallen.

[0054] Die Erfindung ist nicht auf das in den Zeichnungen gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale.

Ansprüche

1. Kaskadeneinsatz (1) für einen Ionisationsstab (20) zum berührungsfreien Neutralisieren elektrostatischer Aufladungen und/oder zum berührungsfreien Aufladen, insbesondere von Isoliermaterialien, wobei der Kaskadeneinsatz (1) ein Gehäuse (2) mit mindestens einer Kaskadenschaltung (3) aufweist, welche mindestens einen Transformator und eine ein- oder mehrstufige Kaskadeneinheit aufweist, wobei diese Schaltungseinheiten mit einem Vergussmaterial (4) vergossen sind, und wobei der Ausgang der Kaskadenschaltung (3) kapazitiv, induktiv oder resistiv mit einer Vielzahl von Elektrodenspitzen gekoppelt ist, die in einem sich längs der Erstreckungsrichtung des Gehäuses (2) erstreckenden Träger (5) aufgenommen sind, wobei in dem Gehäuse (2) eine Ansteuerelektronik (6) aufgenommen ist zum Ansteuern der mindestens einen Kaskadenschaltung (3), und wobei die Ansteuerelektronik (6) in einem Endbereich des Gehäuses (2) und benachbart zu einer der mindestens einen Kaskadenschaltung (3) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
sich der Träger (5), von welchem die Vielzahl von Elektrodenspitzen der einen Kaskadenschaltung (3) aufgenommen ist, in Längsrichtung des Gehäuses (2) zumindest bereichsweise über einen Endbereich des Gehäuses (2) erstreckt, in welchem die Ansteuerelektronik (6) aufgenommen ist.

2. Kaskadeneinsatz (1) nach Anspruch 1,
wobei in dem Gehäuse (2) eine Vielzahl von - in Längsrichtung des Gehäuses (2) gesehen - hintereinander angeordnete und jeweils in Vergussmaterial (4) eingegossene Kaskadenschaltungen vorgesehen ist.

3. Kaskadeneinsatz (1) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei vorzugsweise in einer endseitigen Stirnfläche eines Endbereiches des Gehäuses (2), in welchem die Ansteuerelektronik (6) aufgenommen ist, mindestens ein elektrischer Anschluss (7) zur Energieversorgung der mindestens einen Kaskadenschaltung (3) und mindestens eine Datenschnittstelle zur Datenkommunikation mit der Ansteuerelektronik (6) vorgesehen sind.

4. Kaskadeneinsatz (1) nach Anspruch 3,
wobei die mindestens eine Datenschnittstelle (8) und die Ansteuerelektronik (6) für eine bidirektionale Kommunikation, insbesondere über einen CAN-Bus ausgebildet sind.

5. Kaskadeneinsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei vorzugsweise in einer endseitigen Stirnfläche des Endbereiches des Gehäuses (2), in welchem die Ansteuerelektronik (6) aufgenommen ist, eine Schnittstelle zum manuellen Eingeben von Steuerbefehlen an die Ansteuerelektronik (6) und/oder eine Anzeigeeinrichtung, insbesondere in Gestalt mindestens einer LED und/oder in Gestalt eines Displays, vorgesehen sind/ist zum optischen Ausgeben von Informationen an den Benutzer des Kaskadeneinsatzes (1).

6. Kaskadeneinsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei die mindestens eine Kaskadenschaltung (3) ferner mindestens einen ebenfalls von dem Vergussmaterial (4) eingegossenen Oszillator aufweist.

7. Kaskadeneinsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei der mindestens einen Kaskadenschaltung (3) und/oder der Ansteuerelektronik (6) mindestens ein digitaler Oszillator zugeordnet sind/ist.

8. Kaskadeneinsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei in dem Gehäuse (2) eine Vielzahl von in Längsrichtung des Gehäuses (2) gesehen hintereinander angeordnete Kaskadenschaltungen (3) vorgesehen ist, und wobei die einzelnen in dem Gehäuse (2) aufgenommenen Kaskadenschaltungen (3) individuell und bedarfsweise zu- oder abschaltbar sind zum Verändern eines Betriebsmodus des Kaskadeneinsatzes (1).

9. Kaskadeneinsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei in dem Gehäuse (2) eine Vielzahl von in Längsrichtung des Gehäuses (2) gesehen hintereinander angeordnete Kaskadenschaltungen (3) vorgesehen ist, und wobei die Vielzahl von Elektrodenspitzen der einzelnen in dem Gehäuse (2) aufgenommenen Kaskadenschaltungen (3) miteinander insbesondere kapazitiv, induktiv, resitiv oder galvanisch gekoppelt oder bedarfsweise koppelbar sind.

10. Kaskadeneinsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei in dem Gehäuse (2) eine Vielzahl von in Längsrichtung des Gehäuses (2) gesehen hintereinander angeordnete Kaskadenschaltungen (3) vorgesehen ist, und wobei die einzelnen in dem Gehäuse (2) aufgenommenen Kaskadenschaltungen (3) vorzugsweise individuell austauschbar in dem Gehäuse (2) aufgenommen und insbesondere miteinander über Steckverbindungen galvanisch verbunden sind.

11. Ionisationsstab (20) zum berührungsfreien Neutralisieren elektrostatischer Aufladungen insbesondere von Isoliermaterialien, wobei der Ionisationsstab (20) ein Außengehäuse (21) in Gestalt eines offenen Profils und mindestens einen Kaskadeneinsatz (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist, wobei das offene Profil des Außengehäuses einer an die Außengeometrie des Gehäuses (2) des mindestens einen Kaskadeneinsatz (1) angepasste Geometrie aufweist derart, dass der mindestens eine Kaskadeneinsatz (1) zumindest bereichsweise insbesondere austauschbar in dem Au-βengehäuse (21) des Ionisationsstabes (20) aufnehmbar ist.

12. Ionisationsstab (20) nach Anspruch 11,
wobei das Außengehäuse (21) eine mit dem Träger (5) des mindestens einen Kaskadeneinsatzes (1) in Längsrichtung des Außengehäuses fluchtende Trägerverlängerung (22) aufweist, in welcher eine Vielzahl von Elektrodenspitzen (9) aufgenommen ist, die mit den von dem Träger (5) des mindestens einen Kaskadeneinsatzes (1) aufgenommenen Elektrodenspitzen insbesondere kapazitiv, induktiv, resitiv oder galvanisch gekoppelt sind.

Claims

1. A cascade insert (1) for an ionizing bar (20) for the non-contact neutralizing of electrostatic charges and/or the non-contact charging of particularly insulating materials, wherein the cascade insert (1) exhibits a housing (2) having at least one cascade circuit (3) comprising at least one transformer and one single or multi-stage cascade unit, wherein said cascade units are potted with potting material (4), and wherein the output of the cascade circuit (3) is capacitively, inductively or resistively coupled to a plurality of electrode tips accommodated in a carrier (5) extending in the longitudinal direction of the housing (2), wherein a control electronics (6) is accommodated in the housing (2) for controlling the at least one cascade circuit (3), and wherein the control electronics (6) is provided in an end region of the housing (2) and adjacent to one of the at least one cascade circuits (3), characterized in that
the carrier (5) accommodating the plurality of the electrode tips of the cascade circuit (3) extends in the longitudinal direction of the housing (2) over at least part of the end region of the housing (2) in which the control electronics (6) is accommodated.

2. The cascade insert (1) according to claim 1,
wherein a plurality of cascade circuits arranged one behind the other - as seen in the longitudinal direction of the housing (2) - and each potted in potting material (4) is provided in the housing (2).

3. The cascade insert (1) according to claim 1 or 2,
wherein at least one electrical connection (7) for supplying energy to the at least one cascade circuit (3) and at least one data interface for data communication with the control electronics (6) are provided preferably in an end face of an end region of the housing (2) in which the control electronics (6) is accommodated.

4. The cascade insert (1) according to claim 3,
wherein the at least one data interface (8) and the control electronics (6) are designed for bidirectional communication, particularly over a CAN bus.

5. The cascade insert (1) according to one of claims 1 to 4,
wherein an interface for manually inputting control commands to the control electronics (6) and/or a display device, particularly in the form of at least one LED and/or in the form of a display. is/are provided preferably in an end face of the end region of the housing (2) in which the control electronics (6) is accommodated for the optical output of information to the user of the cascade insert (1).

6. The cascade insert (1) according to one of claims 1 to 5,
wherein the at least one cascade circuit (3) further comprises at least one oscillator likewise potted with the potting material (4).

7. The cascade insert (1) according to one of claims 1 to 6,
wherein at least one oscillator is assigned to the at least one cascade circuit (3) and/or the control electronics (6).

8. The cascade insert (1) according to one of claims 1 to 7,
wherein a plurality of cascade circuits (3) arranged one behind the other as seen in the longitudinal direction of the housing (2) is accommodated in the housing (2), and wherein the individual cascade circuits (3) accommodated in the housing (2) can be switched on or off individually and as required in order to change an operating mode of the cascade insert (1).

9. The cascade insert (1) according to one of claims 1 to 8,
wherein a plurality of cascade circuits (3) arranged one behind the other as seen in the longitudinal direction of the housing (2) is accommodated in the housing (2), and wherein the plurality of electrode tips of the individual cascade circuits (3) accommodated in the housing (2) can be coupled to one another as required, in particular capacitively, inductively, resistively or galvanically.

10. The cascade insert (1) according to one of claims 1 to 9,
wherein a plurality of cascade circuits (3) arranged one behind the other as seen in the longitudinal direction of the housing (2) is accommodated in the housing (2), and wherein the individual cascade circuits (3) accommodated in the housing (2) are preferably accommodated in the housing (2) individually interchangeably and are in particular galvanically connected to one another via plug connections.

11. An ionizing bar (20) for the non-contact neutralizing of electrostatic charges of in particular insulating materials, wherein the ionizing bar (20) exhibits an outer housing (21) in the form of an open profile and at least one cascade insert (1) according to one of claims 1 to 10, wherein the open profile of the outer housing has a geometry adapted to the exterior geometry of the housing (2) of the at least one cascade insert (1) such that the at least one cascade insert (1) can be at least partially accommodated, in particular interchangeably, in the outer housing (21) of the ionizing bar (20).

12. The ionizing bar (20) according to claim 11,
wherein the outer housing (21) comprises a carrier extension (22) aligned with the carrier (5) of the at least one cascade insert (1) in the longitudinal direction of the outer housing in which a plurality of electrode tips (9) is accommodated which are coupled, in particular capacitively, inductively, resistively or galvanically, to the electrode tips accommodated by the carrier (5) of the at least one cascade insert (1).

Revendications

1. Insert en cascade (1) pour une barre d'ionisation (20) pour neutraliser sans contact physique des charges électrostatiques et/ou pour charger sans contact physique en particulier des matériaux isolants, l'insert en cascade (1) présentant un boîtier (2) avec au moins un circuit en cascade (3) qui comprend au moins un transformateur et une unité en cascade à un ou plusieurs étages, ces unités de circuit étant scellées avec un matériau de scellement (4), et la sortie du circuit en cascade (3) étant couplée par voie capacitive, inductive ou résistive à une pluralité de pointes d'électrode qui sont logées dans un support (5) s'étendant le long de la direction d'extension du boîtier (2), une électronique de commande (6) étant logée dans le boîtier (2) pour commander ledit au moins un circuit en cascade (3), et l'électronique de commande (6) étant prévue dans une zone d'extrémité du boîtier (2) et au voisinage de l'un dudit au moins un circuit en cascade (3),
caractérisé en ce que
le support (5), sur lequel sont logées la pluralité de pointes d'électrode dudit circuit en cascade (3), s'étend dans la direction longitudinale du boîtier (2) au moins localement sur une zone d'extrémité du boîtier (2), dans laquelle est logée l'électronique de commande (6).

2. Insert en cascade (1) selon la revendication 1,
dans lequel une pluralité de circuits en cascade disposés les uns derrière les autres - vus dans la direction longitudinale du boîtier (2) - et scellés chacun dans un matériau de scellement (4) sont prévus dans le boîtier (2).

3. Insert en cascade (1) selon la revendication 1 ou 2,
dans lequel, de préférence dans une face frontale d'extrémité d'une zone d'extrémité du boîtier (2), dans laquelle est logée l'électronique de commande (6), il est prévu au moins un raccordement électrique (7) pour l'alimentation en énergie dudit au moins un circuit en cascade (3) et au moins une interface de données pour la communication de données avec l'électronique de commande (6).

4. Insert en cascade (1) selon la revendication 3,
dans lequel ladite au moins une interface de données (8) et l'électronique de commande (6) sont réalisées pour une communication bidirectionnelle, en particulier via un bus CAN.

5. Insert en cascade (1) selon l'une des revendications 1 à 4,
dans lequel, de préférence dans une face frontale d'extrémité de la zone d'extrémité du boîtier (2), dans laquelle est logée l'électronique de commande (6), il est prévu une interface pour l'entrée manuelle d'instructions de commande à l'électronique de commande (6) et/ou un dispositif d'affichage, en particulier sous la forme d'au moins une DEL et/ou sous la forme d'un écran d'affichage, pour la sortie optique d'informations à l'utilisateur de l'insert en cascade (1).

6. Insert en cascade (1) selon l'une des revendications 1 à 5,
dans lequel ledit au moins un circuit en cascade (3) comprend en outre au moins un oscillateur également scellé dans le matériau de scellement (4).

7. Insert en cascade (1) selon l'une des revendications 1 à 6,
dans lequel au moins un oscillateur numérique est associé audit au moins un circuit en cascade (3) et/ou à l'électronique de commande (6).

8. Insert en cascade (1) selon l'une des revendications 1 à 7,

dans lequel une pluralité de circuits en cascade (3) disposés les uns derrière les autres, vus dans la direction longitudinale du boîtier (2), sont prévus dans le boîtier (2), et

les circuits en cascade (3) individuels logés dans le boîtier (2) peuvent être activés ou désactivés individuellement et en fonction des besoins pour modifier un mode de fonctionnement de l'insert en cascade (1).

9. Insert en cascade (1) selon l'une des revendications 1 à 8,

dans lequel une pluralité de circuits en cascade (3) disposés les uns derrière les autres, vus dans la direction longitudinale du boîtier (2), sont prévus dans le boîtier (2), et

la pluralité de pointes d'électrode des circuits en cascade (3) individuels logés dans le boîtier (2) sont couplées entre elles ou peuvent être couplées en fonction des besoins, en particulier par voie capacitive, inductive, résistive ou galvanique.

10. Insert en cascade (1) selon l'une des revendications 1 à 9,

dans lequel une pluralité de circuits en cascade (3) disposés les uns derrière les autres, vus dans la direction longitudinale du boîtier (2), sont prévus le boîtier (2), et

les circuits en cascade (3) individuels logés dans le boîtier (2) sont logés dans le boîtier (2) de préférence de manière interchangeable individuellement et sont en particulier reliés galvaniquement les uns aux autres par des connecteurs à fiches.

11. Barre d'ionisation (20) pour la neutralisation sans contact physique de charges électrostatiques, en particulier de matériaux isolants, la barre d'ionisation (20) présentant un boîtier extérieur (21) sous la forme d'un profil ouvert et au moins un insert en cascade (1) selon l'une des revendications 1 à 10, le profil ouvert du boîtier extérieur présentant une géométrie adaptée à la géométrie extérieure du boîtier (2) dudit au moins un insert en cascade (1), de telle sorte que ledit au moins un insert en cascade (1) peut être logé au moins localement, en particulier de manière interchangeable, dans le boîtier extérieur (21) de la barre d'ionisation (20).

12. Barre d'ionisation (20) selon la revendication 11,
dans laquelle le boîtier extérieur (21) présente un prolongement de support (22) aligné avec le support (5) dudit au moins un insert en cascade (1) dans la direction longitudinale du boîtier extérieur, dans lequel sont logées une pluralité de pointes d'électrode (9) qui sont couplées en particulier par voie capacitive, inductive, résistive ou galvanique avec les pointes d'électrode logées par le support (5) dudit au moins un insert en cascade (1).

Zeichnung