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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.
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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.
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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 A 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.
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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.
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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.
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Die Druckschrift
DE 10 2012 207 219 A1 betrifft eine Antistatikvorrichtung zum Reduzieren von elektrostatischen Ladungen auf bewegten Materialbahnen sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Antistatikvorrichtung.
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Die Druckschrift
JP H05-289471 A betrifft einen Ionisationsstab zum berührungsfreien Neutralisieren elektrischer Aufladungen bzw. zum berührungsfreien Aufladen von Isoliermaterialien.
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Die Druckschrift
DE 10 2009 033 827 B3 betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen Abbau von elektrostatischen Ladungen auf elektrisch isolierten Materialien sowie ein Verfahren zu deren Betrieb.
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Die Druckschrift
DE 10 2016 101 497 B3 betrifft ein Luftionisationsgerät mit einer Steuerschaltung, einem Hochspannungstransformator und einer Ausgangsschaltung, wobei die Primärspule des Hochspannungstransformators von der Steuerschaltung mit einer Wechselspannung beaufschlagbar ist, und wobei die Ausgangsschaltung von der Sekundärspule des Hochspannungstransformators mit einer Ausgangsspannung beaufschlagbar ist, und mit mindestens einer ersten Spitzenelektrode, die von der Ausgangsschaltung mit einem ersten Elektrodenpotenzial beaufschlagbar ist, und mit mindestens einer zweiten Spitzenelektrode, die von der Ausgangsschaltung mit einem zweiten Elektrodenpotenzial beaufschlagbar ist, wobei das erste Elektrodenpotenzial in einem ersten Strompfad abgegriffen wird zwischen einem ersten Kondensator und einem in Reihe zum ersten Kondensator geschalteten ersten Gleichrichter, die der mindestens einen ersten Spitzenelektrode zugeordnet sind, und wobei das zweite Elektrodenpotenzial in einem zweiten Strompfad abgegriffen wird zwischen einem zweiten Kondensator und einem in Reihe zum zweiten Kondensator geschalteten zweiten Gleichrichter, die der mindestens einen zweiten Spitzenelektrode zugeordnet sind, und wobei der erste Gleichrichter umgekehrt gepolt ist wie der zweite Gleichrichter.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine stabförmige Ionisationselektrode anzugeben, welche besonders flexibel einsetzbar ist, und welche insbesondere sich durch ihren einfachen Aufbau auszeichnet.
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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.
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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.
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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.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in dem Gehäuse des Kaskadeneinsatzes eine Ansteuerelektronik, vorzugsweise in Gestalt eines modulhaft aufgebauten Blockes, aufgenommen ist, um die mindestens eine Kaskadenschaltung des Kaskadeneinsatzes geeignet anzusteuern. Hierbei ist vorgesehen, dass die Ansteuerelektronik in einen Endbereich des Gehäuses des Kaskadeneinsatzes und benachbart zu einer der mindestens einen Kaskadenschaltung vorgesehen ist. Dabei ist ferner vorgesehen, dass 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.
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Auf diese Weise kann über die gesamte Länge des Kaskadeneinsatzes eine aktive Elektrodenanordnung bereitgestellt werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen eine exemplarische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ionisationsstabs zum berührungsfreien Neutralisieren elektrostatischer Aufladungen näher beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 schematisch und in einer isometrischen, teilgeschnittenen Explosionsdarstellung eine exemplarische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ionisationsstabs; und
- 2 schematisch und in einer isometrischen Teilschnittansicht eine exemplarische Ausführungsform des bei dem erfindungsgemäßen Ionisationsstab gemäß beispielsweise 1 zum Einsatz kommenden Kaskadeneinsatzes.
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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-ßengehäuse 21 ist zumindest bereichsweise ein Kaskadeneinsatz 1 vorzugsweise austauschbar aufgenommen.
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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.
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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.
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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 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.
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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.
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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.
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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.
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In 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.
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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 9 aufgenommen ist, die mit den von dem Träger 5 des mindestens einen Kaskadeneinsatzes 1 aufgenommenen Elektrodenspitzen 9 vorzugsweise galvanisch gekoppelt sind.
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Der Ionisationsstab 20 kann mindestens eine aktive Elektrodenanordnung aufweisen, die eine Vielzahl vorzugsweise nadelförmige 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.
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Nachfolgend wird die Spannungsquelle deshalb auch als „Hochspannungsquelle“ bezeichnet, wobei klar sein sollte, dass die Spannungsquelle auch niedrigere Spannungen zur Verfügung stellen kann.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Das Gehäuse 2 des Kaskadeneinsatzes 1 ist vorzugsweise mit einer Vergussmasse ausgefüllt, in die vorzugsweise die Kaskadenschaltung 3 angeordnet ist.
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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.
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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 handeln. 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 handein.
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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.
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Die Erfindung ist nicht auf das in den Zeichnungen gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale.
