Die Erfindung betrifft einen Aufladungsgenerator zur Versorgung von Funktionsbauteilen mit wenigstens einer positiven oder negativen Gleichhochspannung mit einem Schaltnetzteil, welches einen Hochspannungstransformator aufweist, der eine Wechselspannung in eine eingangsgerechte Wechselhochspannung wenigstens eines Hochspannungserzeugers transformiert, welcher eine Gleichhochspannung als Ausgangsspannung liefert, wobei der Aufladungsgenerator mit einer Versorgungsgleichspannung von 24 V betreibbar ist, wobei der Hochspannungstransformator als Versorger wenigstens zweier Hochspannungs- erzeuger ausgebildet ist und an diesem die Versorgungsgleichspannung anliegt, welche zumindest ein Wandler des Schaltnetzteils in die Wechselspannung wandelt und wobei der Aufladungsgenerator wenigstens ein Schalt- und/oder Steuermittel aufweist, durch dessen Betätigung die Polarität der Ausgangspannung änderbar ist .

Solche Aufladungsgeneratoren sind bekannt und werden zur Bereitstellung geladener Gegenstände als Funktionsbauteile in Prozessen eingesetzt, bei wel-

BESTÄTIGUNGS OPIE chen es sich etwa um Elektroden und/oder Düsen und/oder Köpfe handeln kann, bei deren Anwendung gezielt der polare Zustand zur Erreichung eines Prozess ( -teil- ) ergebnisses ausgenutzt wird, etwa bei dem Farbauftrag durch die Düse in einem La- ckierprozess , die Filterung von Staubpartikeln mittels einer Elektrode oder die gezielte Aufladung von einzelnen Materialien oder Materialstapeln, etwa auf Bahnen durch eine Elektrode .

Weiter sind zum Beispiel auch Vorrichtungen zur Beseitigung von Ladung in Form von sogenannten Entladungsgeneratoren bekannt .

Soll oder musste bisher die Polarität in einem Anwendungspro- zess gewechselt werden, so musste häufig entweder wenigstens ein weiterer Aufladungsgenerator für die jeweils andere Polarität oder Spannungsart bereit gehalten oder an dem Aufladungsgenerator unter Unterbrechung des jeweiligen Prozesses umverdrahtet werden. Auch kennt man etwa aus der US 6,002,600 einen Aufladungsgenerator , bei welchem der Verstärkerkreis mechanisch zwischen zwei Positionen rotiert wird, um die Polarität zu schalten. Außerdem konnte es vorkommen, dass im Rahmen des jeweiligen Prozesses nach einer Aufladung auch eine Entladung erfolgen musste, was einen noch höheren Aufwand mit sich brachte. Überdies gibt es weltweit sehr unterschiedliche Netzspeisespannungen, was die Beherrschung der genannten Prozesse in unterschiedlichen Umgebungen weiter kompliziert .

Es besteht daher die Aufgabe, einen Aufladungsgenerator zur Verfügung zu stellen, welcher mit einfachen Mitteln den Umgang mit Auf- und Entladungsvorgängen von Funktionsbauteilen in Anwendungsprozessen vereinfacht. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Aufladungsgenerator der eingangs genannten Art, bei welchem den unterschiedlichen Polaritäten jeweils wenigstens eine Hochspannungskaskade als Hochspannungserzeuger zur Erzeugung der entsprechenden Hochspannung zugeordnet ist, und dass die Hochspannungskaskaden durch wenigstens ein elektrisches oder elektronisches Schalt- und/oder Steuermittel getrennt ansteuerbar sind oder jeder Hochspannungskaskade ein eigenes derartiges Steuermittel zur Ansteuerung zugeordnet ist.

Das Grundprinzip des Aufladungsgenerators beruht hierbei auf einem Schaltnetzteil, welches unter Verwendung eines Hochspannungstransformators aufgebaut ist.- An diesem liegt eine 24 V Gleichspannung an, die mittels eines Wandlers in eine Wechselspannung gewandelt wird. Somit kann 24 V- Gleichspannung in eine Wechselspannung gewandelt werden, die wiederum über das Übersetzungsverhältnis des Hochspannungs- transformators in eine Wechselhochspannung transformiert wird. Bei der Erzeugung der Hochspannung in dem Aufladungsgenerators ist den unterschiedlichen Polaritäten jeweils wenigstens eine Hochspannungskaskade als Hochspannungserzeuger zur Erzeugung der entsprechenden Hochspannung zugeordnet, so dass die transformierte Wechselhochspannung als Eingangsspannung zweier Hochspannungskaskaden (Füll Wave Prinzip) dient, die eine Gleichspannung im kV-Bereich mit jeweils entgegen gesetzten Polaritäten erzeugen. Dabei kann das wenigstens eine Schalt- und/oder Steuermittel getrennt ansteuerbar sein, oder es kann jeder Hochspannungskaskade ein eigenes Schalt- und/oder Steuermittel zur Ansteuerung zugeordnet sein, so dass die die Hochspannungskaskade zur Erzeugung einer positiven Hochspannung oder die Hochspannungskaskade zur Erzeugung einer negativen Hochspannung getrennt voneinander angesteuert werden können. Dementsprechend hebt sich die Erfindung also dadurch vom bekannten Stand der Technik ab, dass im Gegensatz zu bekannten Aufladungsgeneratoren entweder eine positive, eine negative oder eine positive und gleichzeitig eine negative Hochspannung erzeugt und ausgegeben werden kann. Dabei kann weiter auch auf ein kostenintensives Vakuumhochspannungsrelais verzichtet werden, da nur die relativ geringe Ausgangsspannung des Transformators geschaltet werden muss. Die Ansteuerung der Hochspannungsrelais zur Ansteuerung der Hochspannungskaskaden geschieht hierbei bevorzugt über ein Schalt- und/oder Steuermittel etwa in Art eines Mikrocontrollers .

Damit die Polarität der AusgangsSpannung des Aufladungsgene- rators verändert werden kann, wird je nach Schalterstellung mindestens zweier Hochspannungsrelais die Hochspannungskaskade zur Erzeugung einer positiven Hochspannung oder die Hochspannungskaskade zur Erzeugung einer negativen Hochspannung getrennt voneinander angesteuert, so dass bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Aufladungsgenerators die Hochspannungserzeuger eine Ausgangsspannung von +/- 25 kv bei einem maximalen Stromfluss von 2mA erzeugen. Es sind hierbei auch andere Werte für und Hochspannung und maximalen Strom denkbar, die sich seitens der Spannung in einer Größenordnung von +/- 10 kV bis +/- 100 kV bei einem maximalen Stromfluss im Bereich von 0,5 mA bis etwa 5 mA bewegen.

Mit dem erfindungsgemäßen Aufladungsgenerator ist demnach die Polarität der Aufladung des Funktionsbauteils wählbar und umschaltbar, so dass auch bei nachträglicher Umwahl einer gewünschten Polarität die Aufladebauteile nicht umverdrahtet und so der Anwendungsprozess nicht unterbrochen werden muss. Daneben birgt dieser Umstand auch einen nicht unerheblichen Kostenvorteil für den Anwender, da dieser nur noch einen Auf- ladungsgenerator für beide Polaritäten einsetzen muss. Gut handhabbar ist der erfindungsgemäße Aufladungsgenerator in einer anderen Ausführungsform, in welcher dieser in einem Gehäuse mit Anschlüssen angeordnet ist. Zweckmäßigerweise können hierbei in diesem die Hochspannungskaskaden gegebenenfalls mit eigenem Schalt- und/oder Steuermittel und dem Transformator vergossen angeordnet sein.

Der jeweilige oder ein weiterer Anwendungsprozess lassen sich auch durch den Aufladungsgenerator unterstützen, wenn der Aufladungsgenerator in einer Weiterbildung wenigstens einen Anschluss zur Speisung und/oder Steuerung eines Entladungsgenerators aufweist, falls etwa zusätzlich eine nachfolgende Entladung im Prozess benötigt wird.

Der erfindungsgemäße Aufladungsgenerator kann vorteilhaft in weiteren Ausführungen beispielsweise wenigstens einen Eingang zur Übernahme des Signals eines externen Taktgebers aufweisen, mit wenigstens einer Schnittstelle zum Anschluss wenigstens eines Schalt- und/oder Steuermittels, beispielsweise einer seriellen RS232-Schnittstelle, versehen sein oder aber es kann an diesem selbst wenigstens ein Schalt- und/oder Steuermittel, beispielsweise ein Mikrocontroller , vorgesehen sein.

Andere zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Aufladungsgenerators können sich dadurch auszeichnen, dass dem wenigstens einen Schalt- und/oder Steuermittel wenigstens ein Speichermittel zugeordnet ist, in welchem Betriebszustän- de des Schalt- und/oder Steuermittels bzw. des Generators ablegbar und bei Bedarf wieder aufrufbar sind. Die Übertragung und Wahrnehmbarmachung von Betriebszuständen, wie Fehlermeldungen oder Statusanzeigen, kann dabei vorzugsweise mittels potentialfreier Kontakte erfolgen. Hierbei kann es sich auch um Meldungen von durch den Aufladungsgenerator fremd gesteuerten Einrichtungen, wie des oben erwähnten Entladungsgenerators handeln.

Einen sehr flexiblen Einsatz erlaubt eine Weiterbildung des Aufladungsgenerators mit einer vorzugsweise an dessen Gehäuse angeordneten Anzahl von Anschlüssen zur Verbindung mit einer Mehrzahl von Funktionsbauteilen gleicher und/oder unterschiedlicher Polarität. Hierbei können bei einer besonders bevorzugten Ausbildung des Aufladungsgenerators für jede Polarität wenigstens drei, bevorzugt vier oder mehr Anschlüsse an dem Gehäuse vorgesehen sein.

Um dem Anwender Fehlermeldungen oder Betriebszustände des Generators während des Prozesses schnell und sicher mitteilen zu können, ist eine andere Weiterbildung des Aufladungsgenerators mit wenigstens einem Anzeigemittel, insbesondere einem visuellen Anzeigemittel wie einem Display und oder einer Anzahl von Leuchtdioden oder dergleichen Leuchtmitteln, versehen. Bevorzugt gestattet dieses Anzeigemittel den Aufruf und die Quittierung bestimmter, bereits geschehener Betriebszustände des Aufladungsgenerators oder eines durch diesen gesteuerten Geräts.

Um den Aufladungsgenerator in unterschiedlichen, nicht unbedingt harmlosen Prozessbedingungen einsetzen und sichern zu können, kann es bei einer anderen Weiterbildung von Vorteil sein, dass das Gehäuse und in diesem befindliche Verbindungsmittel, wie Buchsen oder dergleichen Steckverbinder, mit einer Schutzeinrichtung gegen bestimmte Umwelteinflüsse, wenigstens einer Schutzeinrichtung nach Schutzart IP54 und/oder mit einer Befestigungseinrichtung zur festen Anordnung an einer Aufnahme wie einem Rahmen oder dergleichen Gestell, versehen ist. Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. In teilweise stark schematisierter Darstellung zeigt hierbei die

Fig.1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines Aufladungsgenerators , der ein Funktionsbauteil mit einer positiven oder negative Gleichhochspannung versorgt;

Fig.2 eine Darstellung eines anderen Ausführungsbeispiels des Aufladungsgenerators , in welchem die Ansteuerung der Hochspannungskaskaden als Hochspannungserzeuger gezeigt ist.

Die Fig.1 zeigt einen im Ganzen mit 1 bezeichneten Aufla- dungsgenerator , welcher ein Funktionsbauteil 2 mit einer positiven oder negativen Gleichhochspannung versorgt.

Der Aufladungsgenerator 1 weist ein nicht näher dargestelltes Schaltnetzteil 3, mit einem Hochspannungstransformator 12 auf, der eine Wechselspannung in eine eingangsgerechte Wechselhochspannung wenigstens eines Hochspannungserzeugers 5 transformiert, welcher eine Gleichhochspannung HV DC als Ausgangsspannung liefert. Erkennbar ist in der Fig.1 weiter, dass der Aufladungsgenerator 1 mit einer Versorgungsgleichspannung von 24 V betreibbar ist, die an seinem Eingang 6 anliegt .

Der Hochspannungstransformator 12 ist als Versorger wenigstens zweier Hochspannungserzeuger 5 ausgebildet und ihm liegt die Versorgungsgleichspannung an, die durch einen nicht dargestellten Wandler des Schaltnetzteils 3 in die Wechselspannung gewandelt wir. Weiter weist der Aufladungsgenerator 1 auch ein in der Fig.1 nicht zu erkennendes Schalt- und/oder Steuermittel, durch dessen Betätigung die Polarität der Ausgangspannung änderbar ist, die an dem positiven bzw. negativen Hochspannungsausgang 7, 8 des Aufladegenerator anliegt. An den Ausgängen ist zu erkennen, dass diese mit jeweils bis zu vier Anschlussleitungen bestückt sein können, was durch die Beschriftung 4" an der jeweiligen Leitung ausgedrückt wird, eine Bezugsziffer 4 wurde deshalb nicht vergeben.

Darüber hinaus sind an dem Aufladungsgenerator 1 bzw. seinem nicht näher dargestellten Gehäuse ein Speise- bzw. Steueran- schluss 9 für einen Entladegenerator, ein Anschluss 10 als Eingang zur Übernahme des Signals einen externen Taktgebers sowie ein Anschluss 11 zur Verbindung des Aufladungsgenerator mit einem Anzeigemittel zur Visualisierung von Statusmeldungen angeordnet .

Die Fig.2 zeigt die Ansteuerung der Hochspannungskaskaden 5 unter Verwendung von zwei bzw. vier Relais 13. Werden zwei Relais 13 verwendet, so müssen diese jeweils einen Wechselkontakt 14 aufweisen. Werden vier Relais verwendet, so müssen diese über jeweils einen Schließkontakt verfügen. So können erstens die Kosten für teuere Vakuumhochspannungsrelais eingespart werden, ohne auf die Verwendung von moderner und automatisierter Technologie verzichten zu müssen. Insbesondere sind die betreffenden Relais 13 der gezeigten Anordnung aber in der Lage, die Umschaltung von positiver nach negativer Hochspannung bzw. die Zuschaltung einer der beiden Spannungen für den gleichzeitigen Betrieb auch unter Spannung/Last zu realisieren. Somit kann die Polarität im laufenden Betrieb beliebig gewechselt und somit auf eine aufwendigere Relaissteuerung mit Vakuumhochspannungsrelais und das vorherige Abschalten verzichtet werden. Zu erkennen ist in der Fig.2 die Ansteuerung der beiden Primärwicklungen des Hochspannungstransformators 12 über die beiden Transistoren 15 und 16 eines Gegentaktwandlers 17, wobei die Mit-telanzapfung 18 des Hochspannungstransformators 12 mit der eingangsseitig anliegenden 24 V DC Betriebsspannung verbunden ist. Die beiden Sekundärwicklungen 19 des Hochspannungstransformators 12 speisen jeweils eine positive oder eine negative oder beide Füll Wave Hochspannungskaskaden 5a und 5b gleichzeitig, die die Hochspannungserzeuger 5 bilden. An der sekundärseitigen Mittelanzapfung 20 des Hochspannungs- transformators 5 befindet sich der Messwiderstand 21 zur Ausgangsstrommessung. An den Ausgängen 7 und 8 der beiden Füll Wave Hochspannungskaskaden 5a und 5b befinden sich jeweils zwei Spannungsteiler 22 zur Messung der Ausgangsspannung, welche das gemessene Ergebnis wiederum als Istwert einer nicht dargestellten PID-Regelung zuführen. Somit ist eine stabilisierte Ausgangsspannung gewährleistet. Zur Reduzierung der Restwelligkeit der Ausgangsspannung werden gespiegelte Hochspannungskaskaden 5a, 5b nach dem Füll Wave Prinzip verwendet .

Die vorstehend beschriebene Erfindung betrifft demnach einen Aufladungsgenerator 1 zur Versorgung von Funktionsbauteilen 2 mit wenigstens einer positiven oder negativen Gleichhochspannung mit einem Schaltnetzteil 3, welches einen Hochspannungs- transformator 12 aufweist, der eine Wechselspannung in eine eingangsgerechte Wechselhochspannung wenigstens eines Hochspannungserzeugers 5 transformiert, welcher eine Hochspannung als Ausgangsspannung liefert und bei welcher der Aufladungsgenerator 1 mit einer Versorgungsgleichspannung von 24 V betreibbar ausgelegt ist, der Hochspannungstransformator 12 als Versorger wenigstens zweier Hochspannungserzeuger 5 ausgebildet ist, und an diesem die Versorgungsgleichspannung anliegt, welche zumindest ein Wandler des Schaltnetzteils in die Wechselspannung wandelt und der Aufladungsgenerator 1 ist mit wenigstens einem Schalt- und/oder Steuermittel versehen, durch dessen Betätigung die Polarität der Ausgangspannung änderbar ist.

Um einen Aufladungsgenerator 1 zur Verfügung zu haben, der den Umgang mit Auf- und Entladungungsvorgängen von Funktionsbauteilen in Anwendungsprozessen vereinfacht, ist es vorgesehen, dass den unterschiedlichen Polaritäten jeweils wenigstens eine Hochspannungskaskade 5a, 5b als Hochspannungserzeuger 5 zur Erzeugung der entsprechenden Hochspannung zugeordnet ist, und dass die Hochspannungskaskaden 5a, 5b durch wenigstens ein elektrisches oder elektronisches Schalt- und/oder Steuermittel getrennt ansteuerbar sind oder jeder Hochspannungskaskade ein eigenes derartiges Schalt- und/oder Steuermittel zur Ansteuerung zugeordnet ist.

/ Ansprüche