Berührungsloser Transport

Festo zeigt Future Concepts mit Supraleiter-Technologie

Mit Supraleitern sind neue und bislang undenkbare Anwendungen in der Automatisierungstechnik möglich. Sie erlauben schwebendes, berührungsloses Bewegen – energiearm, effektiv, staub- und abriebfrei. Auch die Handhabung durch Wände hindurch ist möglich. Festo erforscht seit mehreren Jahren die Supraleiter-Technologie und ihren industriellen Einsatz und präsentiert auf der SPS IPC Drives zwei innovative Anwendungskonzepte: SupraTube und SupraGripper.

Beim Cschweben zwei Greifer mit je drei Fingern frei über zwei halbmondförmigen Platten. (Foto: 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 so entstehende Luftspalt bleibt in jeder Raumlage stabil. Auf diese Weise lassen sich Objekte ganz ohne Regelungstechnik berührungslos lagern und mit wenig Energieaufwand bewegen. Neben klassischen Automatisierungsfeldern wie dem schwebenden energiearmen Transport von Werkstücken in einer Fertigung kann Automatisierung mit Supraleitern in Bereiche vordringen, die bislang als nicht oder nur sehr schwer automatisierbar galten. So sind beispielsweise eine Handhabung von Objekten durch Wände hindurch oder eine berührungslose Übergabe über Systemgrenzen hinweg möglich.

SupraGripper: 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 zum Beispiel für Reinräume anbietet oder für die Arbeit in Gasen, Vakuum oder in Flüssigkeiten.

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Der Schwebeeffekt wird 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, so dass 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.

SupraTube: Rotation in einem geschlossenen Rohr

An den beiden Enden einer mit Flüssigkeit gefüllten, geschlossenen Glasröhre ist 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 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.

Das Exponat zeigt, wie eine Bewegung in einer Röhre ohne Durchgriff von außen gesteuert ausgeführt werden kann. So könnten mit einem etwas abgewandelten Aufbau 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.

Anwendungen für die Produktion der Zukunft

Nach mehreren Jahren intensiver Forschungsarbeit untersucht Festo nun konkret mit Partnern und Kunden deren Anwendungsideen. „Wir zeigen mittlerweile nicht mehr nur beeindruckende Schwebeeffekte und die Möglichkeiten der Supraleiter-Technologie, sondern diskutieren aktiv mit der Automatisierungsbranche über ihre Potentiale. Derzeit arbeiten wir gemeinsam mit ausgewählten Kunden daran, erste Pilotprojekte auf den Weg bringen“, sagt Georg Berner.

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