Supraleiter und ihre Potenziale für die Industrieautomation

 

Unter dem Motto "SupraMotion 2.0" präsentiert Festo 2014 drei neue Future Concepts für die Produktion der Zukunft.

 

Erste Forschungsträger für industrielle Anwendungen stellte die Festo AG & Co. KG bereits auf der Hannovermesse 2013 vor. Die drei neuen Exponate zu SupraMotion 2.0 zeigen nun den berührungslosen Transport und das Handling von schwebenden Objekten in alle Richtungen, Lagen und in abgedichteten Räumen. Dazu werden die Supraleiter der Exponate erstmals ohne flüssigen Stickstoff auf ihre Betriebstemperatur von - 200 °C heruntergekühlt.

Bei den von evico entwickelten Supraleiterkryostaten übernehmen kleine, mobile Stirlingkühler die Aufgabe der Temperaturabsenkung. Die geringe Leistungsaufnahme von 80 W pro Kryostat zum Herunterkühlen und deutlich weniger zum Halten der Betriebstemperatur kann wahlweise über Kabel oder induktiv über einen Luftspalt oder durch eine Trennwand bereitgestellt werden. Damit sollen Lösungen für zukünftige, steckerfertige und mobile Anwendungen demonstriert werden.

SupraHandling 2.0

SupraHandling 2.0

SupraHandling 2.0: Festo AG & Co. KG

Das SupraHandling 2.0 zeigt die berührungslose Lagerung und Bewegung von Objekten, energiesparend und ohne Reibungsverluste.

Über 2 Magnetschienen gleitet ein schwebender Schlitten, er ist mit drei elektrisch gekühlten Kryostaten mit Supraleitern versehen. Der Schlitten ist über eine Magnetkupplung mit einer elektrischen Achse gekoppelt, was eine kontrollierte lineare Bewegung ermöglicht. Durch Verfahren der Achse wird der schwebende Schlitten positioniert. Die Kühlung der drei Supraleiterkryostate arbeitet sehr energieeffizient. Die Energie wird durch eine im Fahrweg verlegte Induktionsschleife berührungslos auf den Schlitten übertragen.

Das komplette System lässt sich um 180 ° um seine Längeachse drehen, wodurch der Schlitten durch abstoßende Magnetkräfte aufrecht stehend, durch anziehende Kräfte hängend als auch durch kombinierte abstoßende und anziehende Kräfte seitlich hängend getragen wird.

Ein zweiter Schlitten kann gleichzeitig und unabhängig vom ersten getragen und bewegt werden.

Spezifikationen

Spurlänge / Spurbreite               2500 mm / 800 mm
Neigungswinkel180 °
Maximale Traglast / Eigengew.100 kg / 68 kg je Schlitten
Kälteleistung je Kryostat3,0 W @ 80 K, 80 W Leistungsaufnahme
Steuerung + Antrieb Festo Systembaukasten
SupraChanger

SupraChanger

SupraChanger: Festo AG & Co. KG

Mit dem SupraChanger wird eine Rotationsbewegung kontrolliert und berrührungslos auf einen schwebenden Magneten übertragen. Bemerkenswert ist, wie leicht sich verschiedene Anwendungen mit ein und dem selben Supraleitermodul realisieren lassen, indem die gewünschte Anwendung einfach in das gespeicherte Magnetfeld des Supraleiters eingeklinkt wird. Voraussetzung ist, dass die Anwendungen über identische magnetische Erreger verfügen.

An drei verschiedenen Stationen wird je eine rotierende Anwendung gezeigt: Eine Zentrifuge, ein Mixer und ein Rundschalttisch. Das ringförmige Supraleitermodul ist unter der Tischplatte montiert. An jeder Station liegt eine Magnetscheibe, deren Position einmal vom Supraleiter gespeichert wurde. Die Anwendungen werden abwechselnd über dem Supraleitermodul positioniert. Sobald sich die Magnetscheibe über dem Supraleitermodul befindet, beginnt sie wieder im selben Abstand zu schweben. Ein Schrittmotor versetzt über eine Magnetkupplung die Scheibe und damit auch die Anwendung in eine Drehbewegung.

Spezifikationen

SupraleiterkryostatYBCO aktiv gekühlt mit Stirling Kühler
Kühlung3 W @ 80 K, 80 W Leistungsaufnahme
MagnetNdFeB Magnete im Eisenjoch ø 245 mm
Maximale Traglast300 N axial, 150 N radial
Antrieb + SteuerungFesto Systembaukasten
SupraShuttle

SupraShuttle

SupraShuttle 2.0: Festo AG & Co. KG

Das SupraShuttle zeigt die Bewegung eines schwebenden Objektes in alle Raumrichtungen. Das Supraleitermodul wird von einem vertikalen auf ein horizontales elektrisches Achssystemen übergeben und dabei um 90° verkippt. Über ihm schwebt ein Magnet auf dem ein Träger mit Reagenzgläschen befestig ist. Er folgt dem Modul bei jeder Bewegung im gespeicherten Schwebeabstand. Der Magnet kann ganz einfach in einen hermetisch dichten Raum hineingefahren werden. Dazu stülpt sich eine Kuppel aus Plexiglas über den magnetischen Träger und bildet um ihn herum einen abgeschlossenen Raum. Fährt das Modul durch einen Drehantrieb an die Rückwand, gleitet auch der Magnet nahtlos von der waagerechten in die senkrechte. An der Rückwand fließt ein Wasservorhang zwischen Supraleiter und Magnet ohne das SupraShuttle zu behindern.

Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig. Die Arbeit mit gesundheitsschädlichen oder empfindlichen Stoffen kann in abgeschlossenen Räumen erfolgen, während die Steuerung problemlos von außerhalb möglich ist.

Spezifikationen

Supraleiterkryostat

YBCO aktiv gekühlt mit Stirling Kühler

Kühlung1,5 W @ 80 K, 80 W Leistungsaufnahme
MagnetNdFeB Magnete im Eisenjoch ø 76 mm
Traglast1 - 1,5 kg
Steuerung + Antriebe Festo Systembaukasten