超導(dǎo)體：為自動(dòng)化技術(shù)帶來獨(dú)特應(yīng)用潛力

Festo 演示超導(dǎo)體技術(shù)的新概念

超導(dǎo)體具有不同尋常的特性：當(dāng)冷卻到特定溫度時(shí)，超導(dǎo)體不僅失去電阻，而且能夠“凍住”附近的永磁場(chǎng)，使磁鐵在恒定距離上保持懸浮。所產(chǎn)生的穩(wěn)定空氣間隙可進(jìn)行無需控制技術(shù)的免接觸、零摩擦定位或移動(dòng)物體。數(shù)年來，Festo 對(duì)超導(dǎo)體技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了研究。在 2014 年“漢諾威工業(yè)博覽會(huì)”上公司將展示三種新穎獨(dú)特的應(yīng)用概念。

2013 年漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上的首個(gè)研究平臺(tái)展示了物體可以在懸浮狀態(tài)下保持原位，或在無接觸條件下進(jìn)行移動(dòng)。現(xiàn)在，Festo 采用 SupraHandling 2.0、SupraShuttle 和 SupraChanger 進(jìn)一步開發(fā)這些理念——這三個(gè)展品是根據(jù) SupraMotion 2.0 開發(fā)的。這些展品展示了懸浮的物體可向任何方向和任何空間位置進(jìn)行直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所以三種新應(yīng)用都使用了帶恒冷箱（制冷箱）的電子冷卻單元。這些展品利用離散控制，無需調(diào)節(jié)技術(shù)來維持懸浮狀態(tài)下的物體高度。這些創(chuàng)新展品展示了該技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域中的具體應(yīng)用前景，提供了從控制技術(shù)到溫度監(jiān)控的綜合解決方案。

超導(dǎo)體：特性材料

超導(dǎo)體是指冷卻到所謂臨界溫度下后具有特別屬性的金屬、合金或陶瓷材料。超導(dǎo)體不僅電阻急劇降為零，還可將永磁場(chǎng)儲(chǔ)存在預(yù)設(shè)距離上。 如果超導(dǎo)體冷卻至臨界溫度，然后將隔離物取出，磁鐵將保持懸浮在超導(dǎo)體上方的固定高度處，而且在被取出或移動(dòng)后立即回到此預(yù)設(shè)位置。 對(duì)于 Festo 使用的高溫陶瓷超導(dǎo)體，臨界溫度約為 93 開爾文（–180 攝氏度）。

SupraHandling 2.0：在三個(gè)空間層面上的直線運(yùn)動(dòng)

利用 SupraHandling 2.0，一個(gè)懸浮車在兩條磁軌上滑動(dòng) 2.5 米。此懸浮車配置了三個(gè)帶超導(dǎo)體的恒冷箱。整個(gè)系統(tǒng)可在其縱軸上旋轉(zhuǎn) 180 度以上，從而使懸浮車垂直或倒立滑行。這樣，SupraHandling 2.0 展示了穩(wěn)定的無接觸定位性能，這一特點(diǎn)可在生產(chǎn)過程中應(yīng)用，如懸浮運(yùn)輸物品。

SupraShuttle：懸浮并向任何方向移動(dòng)

采用 SupraShuttle，Festo 演示了懸浮物體在各個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)以及對(duì)超導(dǎo)體元件本身的首次操控：帶超導(dǎo)材料的恒冷箱從一個(gè)電動(dòng)軸系統(tǒng)運(yùn)送至另一個(gè)系統(tǒng)。展品還顯示了懸浮物體可以極為輕松地進(jìn)入密閉空間并在其中移動(dòng)。這一特性十分有用，如，用于具有燃?xì)饣蛘婵盏沫h(huán)境。

SupraChanger：受控旋轉(zhuǎn)

采用 SupraChanger，首次在無接觸條件下將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以可控方式傳遞至磁鐵（磁鐵因超導(dǎo)性懸浮）。以三種自動(dòng)改變且各不相同的應(yīng)用展示這一效果：一個(gè)離心機(jī)、一個(gè)攪拌機(jī)和一個(gè)懸浮旋轉(zhuǎn)分度臺(tái)。未來的應(yīng)用領(lǐng)域可能是實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)室中，常常需要按順序?qū)μ囟ㄎ锲愤M(jìn)行多步處理。

超導(dǎo)體的電動(dòng)冷卻

新 SupraMotion 展示中的所有超導(dǎo)體均采用長(zhǎng)壽命電動(dòng)壓縮機(jī)進(jìn)行冷卻。恒冷箱使超導(dǎo)材料保持在約 93 開爾文（–180 攝氏度）的恒溫狀態(tài)，每個(gè)恒冷箱的能耗約為 80 瓦。這樣，SupraHandling 2.0、SupraShuttle 和 SupraChanger 可被高效操作而不受冷卻介質(zhì)（如液氮）的影響。

廣泛的應(yīng)用可能性

可以構(gòu)想的未來自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用是節(jié)能、穩(wěn)定的物體定位，無需測(cè)量或控制技術(shù)。超導(dǎo)體還可使物體在受限空間越墻移動(dòng)或向任何方位移動(dòng)。 對(duì)于此免接觸操作性能，在需要方便清潔設(shè)備或在作業(yè)期間清潔設(shè)備的場(chǎng)合也有很大應(yīng)用潛力，例如，在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化、醫(yī)學(xué)技術(shù)或食品行業(yè)。