1 zeigt ein Konfigurationsdiagramm mit einer Ausführungsform einer Vorrichtung zur statischen Entladung gemäß der vorliegenden Erfindung;

2 zeigt einen vergrößerten Querschnitt mit der Struktur einer Elektrodennadel gemäß der Ausführungsform gemäß 1; und

3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Steuerung der statischen Entladung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die 1 und 2 zeigen die Struktur einer Vorrichtung zur statischen Entladung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Vorrichtung zur statischen Entladung weist eine Elektrodeneinheit 2 auf, in der eine Vielzahl von Elektroden 3 gegenüber einem statisch zu entladenden Gegenstand 1 angeordnet sind, der entlang einer Laufrichtung bewegt wird. Die Elektroden 3 können Einzelelektroden sein. Wie dargestellt können jedoch mehrere Elektroden 3 in der Laufrichtung des statisch zu entladenden Gegenstnades oder in einer Richtung senkrecht dazu angeordnet sein.

Die Elektrode 3 ist so aufgebaut, dass ein Paar von Elektrodennadeln 6a und 6b einander in einem Halteelement 5 aus isolierendem Material, wie in 2 gezeigt, gegenüberliegen, wobei den Elektrodennadeln 6a und 6b individuell hohe positive und negative Spannungen zugeführt werden. Die Elektrodennadeln 6a und 6b sind dazu jeweils an eine Spannungsversorgung angeschlossen. Eine später zu beschreibende Steuerung steuert derart, dass bspw. eine hohe positive Spannung einer ersten Elektrodennadel 6a der Elektrodennadeln zugeführt wird, und eine hohe negative Spannung mit dazu umgekehrter Polarität einer zweiten Elektrodennadel 6b zugeführt wird. Üblicherweise wird einer der Elektrodennadeln 6a, 6b eine hohe Spannung zugeführt und die jeweils andere Elektrodenadel 6b, 6a mit der Erde verbunden. Die mit der Erde verbundene Elektrodennadel 6b, 6a wird mit dem selben Erdniveau wie der Rahmen verbunden, auf dem der statisch zu entladende Gegenstand 1 angeordnet ist.

Zwischen dem Paar der Elektrodennadeln 6a, 6b die einander gegenüber liegend in dem Halteelement 5 angeordnet sind, ist eine Luftaustrittsöffnung bzw. -bohrung 7 vorgesehen, um einen Luftstrom gegen den statisch zu entladenden Gegenstand 1 auszublasen. Die Luftaustrittsöffnung 7 ist zum Ausblasen des Luftstroms mit einem nicht dargestellten Gebläse oder dergleichen verbunden. Wenn eine solche Luftaustrittsöffnung 7 vorgesehen ist, können die zwischen dem Paar der Elektrodennadeln 6a, 6b erzeugten positiven oder negativen Ionen durch den Luftstrom aus der einen Luftaustrittsöffnung 7 in die Nähe des statisch zu entladenden Gegenstandes geführt werden, wodurch eine statische Entladung mit einer hohen Effizienz erreicht wird.

Die Vorrichtung zur statischen Entladung kann auch mit beliebigen anderen Mitteln als einer Luftaustrittsöffnung 7 versehen werden, um die durch die Anwendung der hohen Spannung an der Elektrodennadel erzeugten Ionen effizient in die Nähe des statisch zu entladenden Gegenstandes 1 zu bringen.

Die Vorrichtung zur statischen Entladung weist einen Sensor 8 auf, der in der Nähe des statisch zu entladenden Gegenstandes 1 zum Detektieren der Ladungspolarität und des Ladungsbetrags auf Basis eines Oberflächenpotentials des statisch zu entladenden Gegenstandes 1 dient. Der Sensor 8 ist an die Steuerung angeschlossen, um die den Elektrodennadeln 6a und 6b zugeführten Spannungen auf Basis des Ausgangssignals des Sensors 8 zu steuern.

In der ersten Vorrichtung zur statischen Entladung gemäß der vorliegenden Erfindung steuert die Steuerung 1 eine in einem kurzen Zeitabstand auszuführendes Umschaltung zwischen einem Zufuhrstatus, in dem einer der Elektrodennadeln 6a, 6b eine hohe positive oder negative Spannung zugeführt wird und die andere Elektrodennadel 6b, 6a mit der Erde verbunden ist, und einem Zufuhrstatus, in dem die Elektrodennadel 6a, 6b, die mit der hohen Spannung versorgt ist, an die Erde angeschlossen wird und der Elektrodennadel 6b, 6a, die an die Erde angeschlossen ist, eine hohe Spannung mit einer entgegengesetzten Polarität zu der hohen Spannung der anderen Elektrodennadel 6a, 6b zugeführt wird. Das Umschalten kann beispielsweise im Bereich von mehreren 10 Hertz, wie bspw. 33 Hertz oder 22 Hertz erfolgen. In diesem Fall ist der Sensor 8 nicht notwendig.

Wenn die den Elektrodennadeln 6a, 6b zuzuführende hohe Spannung durch Verwendung der Steuerung 8 gesteuert wird, wirken die positiven und negativen Ionen auf den statisch zu entladenden Gegenstand 1. Von diesen Ionen werden nur die Ionen mit entgegengesetzter Polarität zu der Ladungspolarität des statisch zu entladenden Gegenstandes 1 von dem Gegenstand 1 absorbiert, um effizient für die statische Entladung zu sorgen. Obwohl die statische Entladungsgeschwindigkeit geringfügig langsamer ist als in dem Fall der zweiten, nachfolgend zu beschreibenden Vorrichtung zur statischen Entladung, kann eine effiziente statische Entladung ohne eine Aufladung mit entgegengesetzter Polarität erreicht werden.

Wenn dagegen bei der Steuerung der zweiten Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zur statischen Entladung der Ladungsbetrag des statisch zu entladenden Gegenstandes 1, welcher durch den Sensor 8 detektiert wird, den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, führt die Steuerung der Elektrodennadel 6a, 6b, welche mit einer hohen Spannung mit einer der Ladungspolarität des Gegenstandes 1 entgegengesetzten Polarität versorgt wird, eine hohe Spannung zu und verbindet die andere Elektrodennadel 6b, 6a mit der Erde, um positive oder negative Ionen zur statischen Entladung auf Basis der hohen Spannung der Elektrodennadel 6a oder 6b zu erzeugen. Wenn im Ergebnis der statischen Entladung durch Ionen der Sensor 8 detektiert, dass der Ladungsbetrag den Schwellenwert erreicht oder darunter liegt, steuert die Steuerung die Spannungszufuhr so, dass die Zufuhr der hohen Spannung unterbrochen wird.

Genauer erläutert führt die Steuerung, wenn der Ladungsbetrag des Gegenstandes 1, der durch den Sensor 8 detektiert wird, den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, der ersten Elektrodennadel 6a eine hohe Spannung mit einer der detektierten Ladungspolarität (bspw. negativ) entgegengesetzten Polarität (positiv) zu und verbindet die zweite Elektrodennadel 6b mit der Erde. Wenn dagegen die detektierte Ladungspolarität umgekehrt zu dem obigen Fall ist (positiv), steuert die Steuerung so, dass eine negative hohe Spannung der zweiten Elektrodennadel 6b zugeführt wird und die erste Elektrodennadel 6a mit der Erde verbunden ist, um dadurch positive oder negative Ionen entsprechend der hohen Spannung der Elektrodennadeln 6a oder 6b zu erzeugen, um eine statische Entladung des Gegenstandes 1 durchzuführen.

Wenn der Sensor 8 als Ergebnis der statischen Entladung durch die Erzeugung von Ionen detektiert, dass der Ladungsbetrag den Schwellenwert erreicht oder darunter liegt, steuert die Steuerung derart, dass sie die Zufuhr der hohen Spannung unterbricht. Das Timing dafür muss so gesetzt werden, dass in dem statisch zu entladenden Gegenstand 1 als Ergebnis der statischen Entladung durch die der Elektrodennadel 6a oder 6b zugeführte hohe Spannung keine Gegenladung auf dem Gegenstand 1 erzeugt wird, so dass die Kontrolle der Hochspannungszufuhr in der Steuerung vereinfacht werden kann, was im Hinblick auf eine Energieeinsparung von Vorteil ist.

Es wurde beschrieben, dass die Steuerung das Zuführen von Strom unterbricht, wenn der Ladungsbetrag den Schwellenwert erreicht oder darunter liegt. Es ist jedoch auch möglich, dass die Steuerung in geeigneter Weise eine der Elektrodennadel 6a oder 6b zuzuführende Spannung steuert, um den Ladungsbetrag zu reduzieren.

Bspw. kann eine zugeführte Spannung PWM-gesteuert sein, sobald der Sensor 8 einen bestimmten Schwellenwert erreicht, um eine entgegengesetzte Aufladung über das Beenden der statischen Entladung hinaus zu vermeiden. Es ist auch möglich, den statisch zu entladenden Gegenstand näher an das Erdpotential zu bringen, indem die Steuerung die zugeführte Spannung erniedrigt. Alternativ kann auch eine kontrollierte Spannung zur Beschränkung der entgegengesetzten Aufladung der zu der bisher versorgten Elektrodennadel gegenüberliegenden Elektrodennadel erfolgen.

Der Schwellenwert, der für die Steuerung voreingestellt ist, kann frei angepasst werden.

Das Ablaufdiagramm in 3 zeigt, wie die zweite Steuerung die statische Entladung steuert. Wenn der Sensor 8 in der Nähe des statisch zu entladenden Gegenstandes 1 die Ladungspolarität und den Ladungsbetrag des Gegenstandes 1 detektiert, bestimmt die Steuerung 8 wie in der Zeichnung erläutert, ob der Ladungsbetrag einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet oder nicht. Wenn dieser Schwellenwert nicht überschritten ist, wird die statische Entladung beendet. Wenn andererseits der Ladungsbetrag des statisch zu entladenden Gegenstandes den Schwellenwert überschreitet, bestimmt die Steuerung die Ladungspolarität, führt der Elektrodennadel 6a oder 6b eine hohe Spannung mit einer der detektierten Ladungspolarität entgegengesetzten Polarität zu und verbindet die andere Elektrodennadel mit der Erde. So werden aufgrund der hohen Spannung der Elektrodennadel positive oder negative Ionen erzeugt, um die statische Entladung des Gegenstands 1 durchzuführen.

Der Sensor 8 detektiert immer die Ladungspolarität und den Ladungsbetrag, um der Steuerung das Ergebnis zuzuführen. Wenn durch die Detektion festgestellt wird, dass der Ladungsbetrag den Schwellenwert erreicht hat oder darunter liegt, fährt die Steuerung die Spannungsversorgung herunter, welche die hohe Spannung zuführt, und beendet die statische Entladung.

In der zweiten Ausführungsform des Verfahrens und der Vorrichtung zur statischen Entladung wird ein Schwellenwert auf einen geeigneten Wert gesetzt, der für den statisch zu entladenden Gegenstand 1 benötigt wird, so dass eine Ladung, welche den Schwellenwert bei dem statisch zu entladenden Gegenstand nicht erreicht, oder eine Ladung, welche durch eine statische Entladung auf den Schwellenwert oder darunter vermindert wurde, ignoriert wird, um dadurch die Zeit für den statischen Entladungsprozess möglichst zu verkürzen.

Weil der Sensor 8 zum Detektieren der Ladungspolarität und des Ladungsbetrags des statisch zu entladenden Gegenstands 1 in der Nähe des Gegenstandes 1 angeordnet ist, um die Ladungspolarität und den Ladungsbetrag des statisch zu entladenden Gegenstandes genau zu messen, wird durch das Feedback des Ausgangswert des Sensors 8 der Elektrodennadel 6a, 6b eine hohe Spannung mit einer dem geladenen Objekt entgegengesetzten Polarität zugeführt, so dass eine schnelle und genaue statische Entladung ermöglicht wird. Da dazu nur entweder positive oder negative Ionen entladen werden, können die Ionen einfach auch lange Abstände erreichen, so dass bei der Installation der Elektrodennadeln ein großer Freiheitsgrad besteht.

Da bei dem ersten und dem zweiten Verfahren zur statischen Entladung und den entsprechenden Vorrichtungen ein Paar positive und negative Elektrodennadeln 6a und 6b einander gegenüberliegend angeordnet sind und eine hohe Spannung jeweils genau einer der Elektrodennadeln 6a und 6b zugeführt wird, während die andere Elektrodennadel 6a oder 6b mit der Erde verbunden ist, wobei die Elektrodennadel, an welche die hohe Spannung nicht angeschlossen wird, als Erde verwendet wird, können die positiven und negativen Ionen effizient durch das Anlegen der hohen Spannung an die Elektrodennadeln 6a oder 6b erzeugt werden, wobei keine Notwendigkeit besteht, eine geerdete Grundplatte vorzusehen, um die statische Entladung durchzuführen.

Im Ergebnis wird der Freiheitsgrad im Vorrichtungsdesign in Bezug auf die Elektroden 3 mit den Elektrodennadeln 6a und 6b vergrößert. Da ferner hohe positive und negative Spannungen individuell den positiven und negativen Elektrodennadeln 6a und 6b zugeführt werden, können die Abnutzung der Elektrodennadeln minimiert, die Wartungsintervalle verlängert und die Grundplatte eliminiert werden, so dass die Anzahl der Instandhaltungsschritte spürbar verringert wird.

Da das eine Paar von Elektrodennadeln 6a und 6b, an die positive bzw. negative Spannungen angelegt werden, verwendet wird, ist der Energieverlust in dem Hochspannungsschaltkreis ebenso vermindert, wodurch im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Elektrodennadel für die Zufuhr sowohl der hohen positiven als auch der hohen negativen Spannungen verwendet wird, eine Energieeinsparung erreicht werden kann.

Obwohl Elektrodennadeln verwendet werden, denen hohe positive und negative Spannungen zugeführt werden, tritt darüber hinaus eine Positionsabweichung in den Bereichen, in denen die erzeugten Ionen verteilt und entladen werden, nicht auf, wodurch eine ungleichmäßige statische Entladung vermieden wird.