Auf der Hannover Messe 2016 präsentiert Festo drei neue Konzepte für den industriellen Einsatz der Supraleiter-Technologie. Diese demonstrieren die gesteuerte Bewegung eines Objekts innerhalb eines geschlossenen Rohrs mit Flüssigkeit, die berührungslose Übergabe von Trägerplatten in der Waagerechten, ihren Transport über eine Wasserfläche hinweg sowie den Einsatz eines schwebenden Greifers.
Nach Informationen der Festo AG & Co. KG
Supraleiter sind Materialien, die unterhalb einer bestimmten Temperatur das Feld eines Permanentmagneten in einem definierten Abstand „einfrieren“ können und ihn so schweben lassen. Der entstehende Spalt bleibt in jeder Raumlage stabil. Auf diese Weise lassen sich Objekte ganz ohne Regelungstechnik berührungslos lagern und mit wenig Energieaufwand bewegen. Nach mehreren Jahren intensiver Forschungsarbeit und drei Jahren Messeerfahrung untersucht Festo nun konkret mit Partnern und Kunden deren Anwendungsideen in der Praxis.
Drei neue Exponate
„Mit Supraleitern lassen sich völlig neue Bewegungsformen realisieren, die zuvor unmöglich schienen“, sagt Georg Berner, Leiter Strategische Unternehmensentwicklung Konzern-Holding bei Festo und Projektkoordinator für die SupraMotion-Konzepte. „Mittlerweile haben wir zwölf unterschiedliche Konzepte realisiert, die unseren Kunden bereits reichlich Inspiration für Anwendungen gegeben haben. Derzeit arbeiten wir daran, erste Pilotprojekte auf den Weg bringen.“
Was in diesem Zusammenhang alles möglich ist, zeigt das Unternehmen auf der Hannover Messe 2016 mit drei neuen Applikationsmöglichkeiten zu SupraMotion. Alle drei Anwendungen verfügen dabei über elektrisch geregelte Kühler mit einer maximalen Leistung von 80 W. „Sobald wir unterhalb der Sprungtemperatur von etwa -180 °C sind, können wir die notwendige Kühltemperatur mit der Regelung je nach Systemanforderung genau festlegen – soll der Supraleiter mehr Last tragen, kühlen wir ihn beispielsweise auf niedrigere Temperaturen“, erklärt Georg Berner.
Rotation in einem geschlossenen Rohr
Beim Anwendungsbeispiel SupraTube wird an den beiden Enden einer mit Flüssigkeit gefüllten, geschlossenen Glasröhre außen jeweils ein Rundkryostat mit Supraleitern angebracht. Innerhalb der senkrecht stehenden Röhre befindet sich ein Magnetpuck, der auf beide Kryostate mit einem Schwebeabstand von etwa fünf Millimetern gepinnt ist und zu Beginn unter dem oberen Kryostaten hängt. Ein Magnetring um die Kryostate wird mit Hilfe eines Schrittmotors in eine Drehbewegung versetzt, die er auf den schwebenden Magneten überträgt. Dieser wird wiederum mit einem elektrischen Impuls vom Kryostat abgestoßen und treibt in einer Kreiselbewegung abwärts. Am unteren Ende wird er von dem Supraleiter im anderen Kryostat wieder eingefangen und zentriert.
Damit zeigt das Exponat, wie eine Bewegung in einer Röhre ohne Durchgriff von außen gesteuert ausgeführt werden kann. So könnten mit einem etwas abgewandelten Aufbau etwa Antriebe mit einer Supraleiter-Magnetkopplung entlang der Längsachse des Rohrs verbaut werden, die ein Reinigungsgerät völlig kontaktfrei hindurchziehen. Alternativ könnte der Inhalt eines geschlossenen Behälters – etwa gefährliche Stoffe oder explosive Gase – in eine rotative Bewegung versetzt werden.
Horizontale Übergabe von schwebenden Trägerplatten
Den berührungslosen Transport von Objekten über geschlossene Oberflächen hinweg und durch Schleusen hindurch demonstriert Festo mit SupraJunction. Zwei Trägerplatten schweben dabei aufgrund von an ihrer Unterseite angebrachten Magnetschienen über den Supraleitern. Sie transportieren kleine Glasbehälter auf einem Rundkurs, indem sie von einem Supraleiter-Element auf einem Transportsystem zum nächsten Element auf einem anderen Handlingsystem übergeben werden. Bei der berührungslosen Übergabe von einem Kryostat zum anderen zieht ein Elektromagnet, der an einer elektrischen Achse befestigt ist, die Trägerplatte in Wirkrichtung der Magnetschienen auf den nächsten Kryostaten. Damit realisiert das Unternehmen eine automatisierte Übergabe von einem System zu einem anderen in der Waagerechten und ermöglicht den schwebenden Transport in langen Prozessketten und über Systemgrenzen hinweg.
Während des gesamten Vorgangs schweben die Platten über einem flachen Wasserbecken. Trägersystem und Automatisierungstechnik sind damit komplett voneinander getrennt, was die Komponenten vor Verschmutzung schützt und eine sehr einfache Reinigung ermöglicht – ideal für eine Anwendung in der Verpackungsindustrie, der Laborautomation, Medizintechnik, der Nahrungsmittel- oder der Pharmabranche.
Mechanisches Greifen bei räumlicher Trennung
Beim SupraGripper schweben zwei Greifer mit je drei Fingern frei über zwei halbmondförmigen Platten. Mit dieser Technologie könnten zum Beispiel Objekte durch eine Abtrennung hindurch oder in geschlossenen Räumen gegriffen und transportiert werden, was sich etwa für Reinräume anbietet oder für die Arbeit in Gasen, im Vakuum oder in Flüssigkeiten.
Der Schwebeeffekt wird dabei durch insgesamt drei Kryostate erzielt, die unterhalb der Platten verbaut sind und sich nach oben und unten fahren lassen. Dadurch schweben die Greifer entweder über den Platten oder werden auf ihnen abgelegt. Zusätzlich können die beiden Platten mithilfe von zwei Drehantrieben rotiert und gezielt positioniert werden, sodass sich die beiden Greifer von einem Kryostaten zum nächsten transportieren lassen. Um ein Objekt zu greifen, geben auf den Kryostaten sitzende elektrische Spulen einen Impuls ab. Dieser löst bei Bedarf die gespeicherte Verbindung zu den magnetischen Greiferelementen oder stellt sie wieder her. Durch diesen Impuls klappen die einzelnen Fingerelemente nach unten oder oben, wodurch sich die Greifer öffnen oder schließen. ik
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