WO2016000731A1 - Transportsystem mit wälzen mit supraleitendem magnetlager - Google Patents

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Kurt Stoll
Georg Berner
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    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
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Definitions

  • the invention relates to a transport system with a plurality of along a transport path arranged and each rotatably mounted relative to a base body, rotationally metric trained rolling elements for supporting transport goods to be conveyed.
  • a conveyor system in which a plurality of identically designed ball roller transport units are arranged on a ball platform to form a support surface, pushed over the objects to be transported, such as containers with low friction who can.
  • the individual ball roller transport unit essentially comprises a spherical support shell with a plurality of support balls arranged therein, on which a ball is rotatably mounted in order to hang the object thereon. It can be provided to store the ball sprung to allow a limited up and down movement a uniform distribution of the load on several ball roller transport units.
  • the object of the invention is to provide a transport system which is designed for use in clean rooms and / or for the transport of highly sensitive goods to be transported. This object is achieved for a transport system of the type mentioned with the features of claim 1.
  • the rolling elements and the base body form a magnetic bearing device, which is designed for contactless mounting of the rolling elements relative to the base body and which comprises a superconducting system and a permanent magnet system which are matched to one another for mutually contactless provision of supporting forces.
  • a frictional, rotatable mounting of the running ball is provided on a plurality of supporting balls, which in turn are rotatably received in a support shell.
  • a contactless mounting of the rolling elements relative to the base body is provided in the transport system according to the invention. Through this contactless storage eliminates a direct mechanical contact between the rolling elements and the
  • the rolling elements and the base body comprise a superconductor system and a permanent magnet system for the mutual exertion of supporting forces.
  • the superconductor system is preferably one or more bodies made of a material that can be heated by tempering to or below a material-specific transition temperature. has superconducting properties, which includes a displacement of an external magnetic field and is utilized for the contactless mounting of the rolling elements.
  • the use of so-called high-temperature superconductors is provided for the superconductor system according to the invention, which have superconducting properties even at temperatures above 23 Kelvin, in particular even at a temperature of 77 Kelvin, which corresponds to the boiling temperature of the liquid nitrogen, thereby providing relatively long-lasting cooling of the superconductor system can be ensured at or below the transition temperature.
  • the permanent magnet system is adapted to the properties of the superconductor system in such a way that a rotationally movable mounting of the rolling elements is ensured at least about one axis of rotation, preferably about a plurality of axes of rotation, in particular about any axis of rotation.
  • the superconductor system is assigned to the main body and if the permanent magnet system comprises several of the rolling elements which are each equipped with a permanent magnet arrangement.
  • the superconductor system By assigning the superconductor system to the main body, a simple structure for the superconductor system can be realized.
  • a central cooling is provided for a plurality of superconductors of the superconductor system, in particular for all superconductors of the superconductor system.
  • This central cooling can optionally be realized by means of a liquefied gas, in particular by means of liquid nitrogen, which is accommodated in a tank system and which surrounds the superconductors of the superconductor system.
  • a plurality of the rolling elements are equipped with a permanent magnet arrangement, each providing a magnetic field to or is below the Sprungtem ⁇ temperature as it were "frozen” in the respective superconductor during cooling of the superconductors. Subsequently, a change of the spatial Location of each equipped with a permanent magnet assembly rolling elements relative to the respective superconductor to reaction forces on the rolling elements, whereby the at least substantially stationary positioning of the rolling elements can be achieved.
  • the permanent magnet arrangement of the rolling element is designed for providing a rotationally symmetrical magnetic field to the axis of rotation. This ensures that the appropriately equipped rolling element can rotate about the axis of rotation, without thereby reaction forces are exerted starting from the superconductor.
  • the rolling element is designed in the manner of a circular-cylindrical and in the axial direction along a cylinder axis magnetized bar magnet.
  • the respective rolling element During commissioning of the transport system, that is, during the cooling of the superconductor at or below the transition temperature, the respective rolling element has to be so in terms of its magnetic field be aligned with respect to the superconductor, as its axis of rotation should be aligned in the subsequent operation, since with the successful cooling to or below the transition temperature, the determination for the reaction force-free alignment for the rolling element takes place.
  • rotational axes of the rolling elements are arranged in a common transport plane and / or in predetermined angular positions, in particular parallel, aligned with each other.
  • the respective item to be transported can be transported over the rolling elements at least virtually without vibration.
  • it is advantageous at least in the case of identically designed rolling elements if their axes of rotation are arranged in a common transport plane.
  • the axes of rotation of the rolling elements are aligned in predefinable angular positions relative to one another in order to be able to ensure transport of the transported goods with as little friction as possible, preferably virtually frictionless.
  • an arrangement of contact surfaces of the respective rolling elements is provided in a common transport plane as an alternative to the arrangement of the axes of rotation of the rolling elements in a common transport plane, said contact surfaces are those surfaces on the rolling elements in contact can come with the transported goods to be conveyed.
  • the cargo can be transported along a straight transport route.
  • the axes of rotation of the rolling elements are parallel to each other. aligned with each other.
  • the rolling elements along the transport path in a fixed pitch, so are equidistant, at least at any point along the transport path and at any time during the transport of a cargo at least a certain number of rolling elements in touching contact with the transported to keep.
  • the rolling element is designed as a permanent magnet arrangement.
  • a particularly simple construction method for the respective rolling element is made possible, in particular in the case of a rod-shaped configuration of the rolling element, since in this case it is possible to make use of bar magnets manufactured in a cost-effective manner.
  • a coating of the rolling element in particular with a plastic layer, can be provided.
  • the rolling element of the permanent magnet arrangement and optionally from an associated Beschich device.
  • a drive means is arranged, which is designed for a contactless torque introduction to at least one rolling element to effect a winningbewe supply for the transported goods.
  • the torque input is torque input with respect to the axis of rotation of the respective rolling element provided so that it can already be moved without touching contact with the cargo in a Rotationsbe movement and low approaching or preferably without jerking a conveying movement can exert on the cargo at approaching cargo.
  • a control or regulation for the drive means may be provided. hen to be able to provide a constant conveying movement or adapted to external conditions, speed variable conveying movement for the transported goods.
  • the drive means may be, ei ⁇ nen electric motor or a fluid rotary drive in particular.
  • the contactless torque input from the drive means to the respective rolling element is preferably realized by means of a magnetic coupling.
  • permanent magnets corresponding to one another on both the rolling element and the drive means can be provided, which are ideally arranged away from the permanent magnet arrangement of the respective rolling element and are at least almost completely outside the sphere of influence of the superconductor.
  • suitable shielding means may be provided to enable the magnetic fields of the magnetic coupling independently of the superconductors in a rotational movement about the axis of rotation of the rolling element can.
  • a movable, in particular pivotable, arrangement of the superconductor system or individual superconductor of the superconductor system is provided on the main body to allow influencing a spatial orientation and / or position of rolling elements.
  • individual superconductors of the superconductor system can be arranged pivotably on the base body, for example, by pivoting one or more superconductors, in particular about a pivot axis transverse to the axis of rotation, a selective diversion of transport goods to allow in the manner of a switch along at least two different transport routes.
  • some of the superconductor of the superconductor system are at least depending ⁇ wells coupled to a stepper motor that enables an at least almost free of misalignment for the respective Supra ⁇ ladder about a pivot axis transverse to the transport plane.
  • the base body is accommodated in a first spatial area and that the rolling elements are accommodated in a second spatial area, wherein the second spatial area is separated from a partition wall with respect to the first Jardinbe ⁇ rich.
  • Such an embodiment of the transport system is of particular interest when used in clean rooms in which the rolling elements are arranged in a clean room area with a higher clean room class (lower particle density and / or particle size) than the main body, which in turn in a clean room area low clean room class (higher particle density and / or Pelleg ⁇ size) is arranged. Due to the contactless provision of support forces can thus a conveying movement for the
  • the rolling element spherical or circular cylindrical or conical or as an arrangement of a first, rotationally symmetric portion and a along the axis of rotation adjacent to the first section second, in particular rotationally symmetric, section is formed.
  • a spherical configuration of the rolling elements is of particular interest when individual superconductor of the superconductor system are arranged to be movable, in particular schwenkbeweg ⁇ Lich on the base body, a type of switching function for the transport system and along at least two different transport paths is provided to be conveyed transport goods.
  • a circular cylindrical or conical configuration of the rolling elements enables a cost-effective production of the rolling elements, in particular based on bar magnets. It is in the conical geometry of the rolling elements, which is provided rotationally symmetrical to the axis of rotation, a centering effect for the transported goods to be transported possible.
  • a marginal boundary of a transport path for the transported goods to be transported can be realized if the goods to be transported rest on the first rotationally symmetrical sections with a smaller diameter and possibly come to rest on the second sections when they may deviate from the intended transport route.
  • Figure 1 is a plan view of a first embodiment of a transport system with two rows of parallel a spherical cross-sectional view of the transport system according to the figure 1, a schematic representation of a spherical rolling element for use in the transport system according to Figures 1 and 2, a second embodiment of a transport system with roller-shaped rolling elements, each having drive means for initiating conveying movements a side view of the second embodiment of the transport system according to the figure 4, a detailed view of the roller-shaped rolling element from the transport system according to Figures 4 and 5, an end view of the rolling element from the transport system according to Figures 4 and 5, a third embodiment of a transport system in which spherical rolling elements at least partially with rotatably mounted superconductors are in a non-contact force-transmitting relationship, in Figure 8, all rolling elements with parallel aligned rotational axes are provided for a straightforward promotion of goods transported, 9 shows a second operating situation for the transport system according to FIG. 8 with partially pivoted rotational axes of the rolling elements
  • Figure 10 is a schematic sectional view of a coated spherical rolling element for use in the first or third embodiment of the transport system.
  • a first embodiment of a transport system 1 shown in FIGS. 1 and 2 is designed for transporting exemplarily plate-shaped transport goods 2 along a transport path 3.
  • the transported goods 2 may be, for example, semiconductor substrates (wafers), sample carriers for chemical or biological laboratory equipment or other sensitive goods.
  • the transport path 3 is rectilinear.
  • a transport system may also have a curved, possibly also curved in several spatial ⁇ directions, embodiment of a transport route.
  • the transport system 1 shown in FIGS. 1 and 2 comprises a plurality of ball-shaped rolling elements 4, each of which is arranged in two parallel rows along the transport path 3.
  • Each of the rolling elements 4 due to its properties described in more detail below, has a predeterminable axis of rotation, which is preferably identical to a rotational symmetry axis of the outer shape of the rolling elements 4.
  • the rotation axis 5 is identical to a non-designated ball axis of the rolling elements. 4
  • the transport system 1 comprises an exemplary box-shaped base body 6, the longest edge 7 also extends parallel to the transport path 3 and the example has a cuboid shape.
  • a plurality of pieces of material, in particular pieces of strip, of a metallic or ceramic material arranged along the transport path 3 in a predeterminable division are assigned to the main body.
  • the material reaches superconducting properties when it reaches or falls below a material-specific transition temperature having.
  • These material sections, in particular band pieces, are referred to as superconductor 8 in the sense of the patent application.
  • the superconductors 8 have a circular-cylindrical shape and are arranged in a channel-shaped, groove-like recess 9 in the base body 6.
  • the superconductors 8 are arranged by spacers 10 at a predeterminable distance from a base surface 11 of the recess and form a superconductor system 22.
  • the spacers 10 and the superconductors 8 are formed such that surfaces 12 of the superconductors 8 are arranged in a common termination plane.
  • the recess 9 is formed such that between the superconductors 8 and the side surfaces 15, 16 of the recess 9 each still 1 gap exists.
  • the recess 9 in the base body 6 is closed by way of example by a closure plate 17, which rests on the surfaces 12 of the superconductor 8 by way of example.
  • a closure plate 17 which rests on the surfaces 12 of the superconductor 8 by way of example.
  • One of the recess 9 and the end plate 17 limited and at least partially filled by the superconductors 8 and the spacers 10 cavity 18 within the body 6 is exemplified for receiving a cooling fluid.
  • the cooling fluid is liquid nitrogen, which enables having a boiling ⁇ temperature of 77 Kelvin cooling of so-called high-temperature superconductor materials, such as yttrium barium copper oxide whose critical temperature, and thus can ensure the provision of the superconducting properties of high temperature superconductor used.
  • the cavity 18 is connected in a fluidically communicating manner by a channel system (not shown in greater detail) with a tank region 19, which is arranged centrally in the base body 6. In this way, under the condition of a suitable choice of material for the base body 6 and possibly made, not shown insulation measures, a longer-lasting cooling of the superconductor 8 can be maintained without the need for a constant supply of cooling fluid such as liquid nitrogen is necessary.
  • foreign-powered cooling means such as an electric cooling, which may be formed, for example, as a pulse tube cooler in the manner of a Stirling engine provided.
  • the ball-shaped rolling elements 4 are produced in the transport system 1 according to FIGS. 1 and 2 by way of example as a permanent magnet arrangement 14 made of a permanent magnetic material and form in their entirety a permanent magnet system 23.
  • a magnetization of the permanent magnet assembly 14 may be provided, as shown in Figure 3. It is provided that the magnetic field provided by the rolling element 4 is rotationally symmetrical to the axis of rotation 5, so that upon rotation of the rolling element 4 about its axis of rotation 5 no reaction forces caused by the respective associated superconductor 8.
  • the transport system 1 can be provided, for example, to insert the rolling elements 4 in similar recesses of a plane parallel plate, not shown, which in turn is placed on the end plate 17.
  • the arrangement of the rolling elements 4 is determined both along the transport path 3 and transversely thereto.
  • the cavities 18 and the tank area 19 are filled with the cooling fluid, in particular liquid nitrogen, so that the desired cooling of the superconductors 8 takes place and the magnetic fields of the rolling elements 4 are effectively "frozen" in the superconductors 8.
  • the transport system 1 shown in FIGS. 1 and 2 also has shock-absorbing properties which are of advantage in particular for the transport of sensitive goods to be transported.
  • a deflection of the rolling elements 4 from the preferred position which is determined by the "freezing" of their magnetic field in the respective associated superconductor 8
  • reaction forces to the deflected rolling element by the each associated superconductor.
  • these reaction forces do not lead to a limitation of the movement of the rolling element 4 starting from its preferred position.
  • a lower mass for the rolling elements are provided to ensure advantageous shock absorption properties in this area, while otherwise along the transport path rolling elements are provided with higher mass, the ensure a promotion of the transport goods in a transport level.
  • FIG. 2 shows a partition wall 21 arranged between the rolling elements 4 and the main body 6, which may, for example, be a wall section of a clean room.
  • the rolling elements 4 are arranged within a first spatial region in which higher demands on a Particle density and particle size are made as in a separated by the partition wall 21 space in which the base body 6 is arranged. Due to the contactless
  • FIG. 31 The illustrated in Figures 4 to 7 second execution ⁇ form of a transport system 31 differs from that shown in Figures 1 to 3 transport system 1, characterized in that the rolling elements 34 are formed as an array of circular-cylindrical portions with mutually concentric axes, as described in more detail below becomes. Furthermore, the transport system 31 differs from the transport system 1 in that instead of the fluid cooling, in particular by means of liquefied nitrogen, an electrical cooling is provided, as shown schematically in FIG. In addition, the transport system 31 is independent of the selected type of cooling for active promotion of
  • Transportguts 2 provided and has accordingly on
  • Base body 36 arranged drive means which are provided for the introduction of torques about the respective axes of rotation 35 of the rolling elements 34.
  • the transport system 31 is formed as an example as a module, which is provided for a one-sided support of the transported material 2.
  • Transport of the goods to be transported 2 are accordingly 2 mirror images of each other arranged transport systems 31 provide.
  • the transport system 31 in each case superconductors 38 are arranged in the same pitch along the transport path 33 in the base body 36 in conformity with the transport system 1. Notwithstanding the transport system 1 is the transport system 31st purely exemplarily provided an electrical cooling of the superconductor 38. This is achieved by means of a cooling device 39 arranged in the base body 36, which may be, for example, a cooling compressor or a heat pump.
  • the cooling device 39 communicates with the superconductors 38 via cooling lines 40 in a heat-transmitting connection and can accordingly draw off heat from the superconductors 38, so that they can be cooled to one or below a transition temperature.
  • the transport system 31 can be operated almost indefinitely provided that the permanent provision of electric power is provided.
  • the rolling elements 34 have three rotationally symmetrical sections 42, 43 and 44, each formed in a circular-cylindrical manner.
  • the first portion 42 of the rolling element 34 serves to support the transport good 2 and can be made for example of a plastic material.
  • a second section 43 is formed of the rolling element 34 as a permanent magnet arrangement, wherein a magnetic field of the permanent magnet assembly rotations - symmetrically to the rotational axis 35 of the rolling element out forms ⁇ 34 is.
  • the second section 43 is an arrangement of two circularly cylindrical bar magnets, which are fastened to one another with end faces of the same direction, so that poles in the same direction are present on mutually repellent end faces of the second section 43.
  • the third portion 44 Adjacent to the second portion 43, the third portion 44 is arranged, which is a component of a magnetic coupling 45, which is provided for a torque transmission between the drive means 41 and the rolling element 34.
  • the third section 44 is a combination of a magnetized in the radial direction, circular cylindrical permanent magnet portion 46 and a permanent magnet portion 46 surrounding shielding ring 47.
  • the shield ring 47 is made of a material having strong damping properties for magnetic fields, so that an interaction of the permanent magnet portion 46 with the superconductor 38th is minimized or disappears and only an axial, torque-transmitting interaction with the oppositely disposed drive means 41 is made possible.
  • a magnetic element 50 is arranged, as the third section
  • the magnetic element 50 has the same construction as the third section 44 of the rolling element 34, wherein the respectively opposite opposing poles of the permanent magnet sections 46 allow a torque transmission between the drive means 48 and the rolling element 34.
  • a peripheral boundary of the transport path 33 is also effected, so that the cargo 2 transversely to the transport path 33 is transported in a predetermined area and when leaving this area starts against the annular end face of the second section 43, in order subsequently to be conveyed further in the direction of the transport path 33.
  • the transport system 51 in the third embodiment of a transport system 51 shown in FIGS. 8 and 9, basically the same structure as in the transport system 1 is selected. Allerding, the transport system 51 by way of example four mutually pa rallele rows of rolling elements 4, at least eini ge of the supra side not shown in Figures 8 and 9 pivotally to normal to the transport plane 70, which corresponds to the representation level of Figures 8 and 9, pivotally mounted bar are.
  • the transport system spacers are rotatably received in the base body 56 and are connected to pivot drives, not shown, which allow the desired pivoting movement about the respective pivot axes.
  • the axes of rotation 5 are all of the rolling elements
  • a curved transport path 55 can be specified for a cargo 2, so that the transport system 51, for example, in the manner of a switch for an individual change de Transport distance 53, 54 or 55 of a transported goods to be transported 2 can be adjusted.
  • the rolling element 4 known from FIG. 3 is additionally provided with a coating 65, which may be adapted, for example, to the transport item 2 to be transported and which is an example Plastic coating can act.
  • insbesonde re band-shaped formed superconductor can be used instead of the cylindrically shaped superconductor and other shaped superconductors.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Transportsystem mit mehreren entlang einer Transportstrecke (3) angeordneten und jeweils drehbeweglich gegenüber einem Grundkörper (6) gelagerten, rotationssymmetrisch ausgebildeten Wälzelementen (4) zur Abstützung von zu fördernden Transportgütern (2). Die Wälzelemente (4) und der Grundkörper (6) bilden eine Magnetlagereinrichtung, die für eine kontaktlose Lagerung der Wälzelemente (4) gegenüber dem Grundkörper (6) ausgebildet ist und die ein Supraleitersystem (22) und ein Permanentmagnetsystem (23) umfasst, die zur gegenseitigen kontaktlosen Bereitstellung von Stützkräften aufeinander abgestimmt sind.

Description

TRANSPORTSYSTEM MIT WÄLZEN MIT SUPRALEITENDEM MAGNETLAGER
Die Erfindung betrifft ein Transportsystem mit mehreren entlang einer Transportstrecke angeordneten und jeweils drehbeweglich gegenüber einem Grundkörper gelagerten, rotationssym metrisch ausgebildeten Wälzelementen zur Abstützung von zu fördernden Transportgütern.
Aus der DE 196 22 903 C2 ist ein Fördersystem bekannt, bei dem eine Mehrzahl identisch ausgebildeter Kugelrollentransporteinheiten an einer Kugel-Plattform angeordnet sind, um eine Auflagefläche zu bilden, über die zu transportierende Objekte wie zum Beispiel Container reibungsarm geschoben wer den können. Dabei umfasst die einzelne Kugelrollentransporteinheit im Wesentlichen eine sphärische Tragschale mit einer Vielzahl darin angeordneter Tragkugeln, auf denen eine Lauf- kugel drehbar gelagert ist, um darauf das Objekt aufzulegen. Dabei kann vorgesehen sein, die Laufkugel federnd zu lagern, um durch eine begrenzte Auf- und Abwärtsbewegung eine gleich mäßige Verteilung der Last auf mehrere Kugelrollentransporteinheiten zu ermöglichen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein TransportSystem bereit zu stellen, das für eine Verwendung in Reinräumen und/oder zum Transport von hochempfindlichen Transportgütern ausgebildet ist . Diese Aufgabe wird für ein Transportsystem der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst . Hierbei ist vorgesehen, dass die Wälzelemente und der Grundkörper eine Magnetlagereinrichtung bilden, die für eine kontaktlose Lagerung der Wälzelemente gegenüber dem Grundkörper ausgebildet ist und die ein SupraleitSystem und ein Permanentmagnet - system umfasst, die zur gegenseitigen kontaktlosen Bereitstellung von Stützkräften aufeinander abgestimmt sind.
Bei dem eingangs genannten Stand der Technik ist eine reibungsbehaftete, drehbewegliche Lagerung der Laufkugel auf einer Vielzahl von Tragkugeln vorgesehen, die ihrerseits in einer Tragschale drehbeweglich aufgenommen sind. Demgegenüber ist bei dem erfindungsgemäßen Transportsystem eine kontaktlose Lagerung der Wälzelemente gegenüber dem Grundkörper vorgesehen. Durch diese kontaktlose Lagerung entfällt ein direkter mechanischer Kontakt zwischen den Wälzelementen und dem
Grundkörper, wodurch keine Reibungseffekte auftreten und eine Freisetzung von Abriebpartikeln bei der Bewegung der Wälzelemente ausgeschlossen werden kann. Ferner wird durch die kontaktlose Lagerung der Wälzelemente sichergestellt, dass an den Transportgütern anhaftende Partikel, die auf eines der Wälzelemente abgewälzt werden, nicht zu einer Blockierung des Wälzelements führen, wie dies bei der aus dem Stand der Technik bekannten Kombination von Tragkugeln und der Laufkugel der Fall sein kann.
Zur Gewährleistung der kontaktlosen Lagerung ist erfindungs- gemäß vorgesehen, dass die die Wälzelemente und der Grundkörper zur gegenseitigen Ausübung von Stützkräften ein Supraleitersystem und ein Permanentmagnetsystem umfassen. Bei dem Supraleitersystem handelt es sich vorzugsweise um einen oder mehrere Körper aus einem Material, das durch Temperierung auf eine oder unterhalb einer materialspezifischen Sprungtempera- tur supraleitende Eigenschaften aufweist, was eine Verdrängung eines äußeren Magnetfelds mit umfasst und für die kontaktlose Lagerung der Wälzelemente ausgenutzt wird. Bevorzugt ist für das erfindungsgemäße Supraleitersystem die Verwendung von sogenannten Hochtemperatursupraleitern vorgesehen, die supraleitende Eigenschaften auch bei Temperaturen über 23 Kelvin aufweisen, insbesondere noch bei einer Temperatur von 77 Kelvin, die der Siedetemperatur des flüssigen Stickstoffs entspricht, wodurch in relativ einfacher Weise eine länger anhaltende Kühlung des Supraleitersystems auf der oder unterhalb der Sprungtemperatur gewährleistet werden kann. Das Permanentmagnetsystem ist derart auf die Eigenschaften des Supraleitersystems angepasst, dass eine drehbewegliche Lagerung der Wälzelemente zumindest um eine Rotationsachse, vorzugsweise um mehrere Rotationsachsen, insbesondere um beliebige Rotationsachsen, gewährleistet wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zweckmäßig ist es, wenn das Supraleitersystem dem Grundkörper zugeordnet ist und wenn das PermanentmagnetSystem mehrere der Wälzelemente umfasst, die jeweils mit einer Permanentmagnet - anordnung ausgerüstet sind. Durch die Zuordnung des Supraleitersystems zum Grundkörper kann eine einfache Aufbauweise für das Supraleitersystem realisiert werden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine zentrale Kühlung für mehrere Supraleiter des Supraleitersystems, insbesondere für alle Supraleiter des Supraleitersystems, vorgesehen ist. Diese zentrale Kühlung kann wahlweise mittels eines verflüssigten Gases, insbesondere mittels flüssigen Stickstoffs, realisiert werden, das in einem Tanksystem aufgenommen ist und das die Supraleiter des Supraleitersystems umspült. Hierbei wird ausgenutzt, dass die zur Verdampfung des verflüssigten Gases notwendige Wärme der Umgebung, insbesondere den vom verflüssigten Gas umspülten Supraleitern, entzogen wird, so dass diese gekühlt werden. Alternativ kann vorgesehen werden, in dem Grundkörper oder benachbart zum Grundkörper eine elektrische Kühleinrichtung anzuordnen, die über geeignete Kühlleitungen mit den einzel¬ nen Supraleitern verbunden ist, um bei Vorliegen einer geeigneten Energiezufuhr an die Kühleinrichtung eine zeitlich unbeschränkte Kühlung für die Supraleiter gewährleisten zu können. Ferner ist vorgesehen, dass mehrere der Wälzelemente mit einer Permanentmagnetanordnung ausgerüstet sind, die jeweils ein Magnetfeld bereitstellt, das während einer Abkühlung der Supraleiter auf die beziehungsweise unterhalb der Sprungtem¬ peratur gewissermaßen in dem jeweiligen Supraleiter „eingefroren" wird. Anschließend führt eine Veränderung der räumlichen Lage der jeweils mit einer Permanentmagnetanordnung ausgerüsteten Wälzelemente gegenüber dem jeweiligen Supraleiter zu Reaktionskräften auf die Wälzelemente, wodurch die zumindest im Wesentlichen ortsfeste Positionierung der Wälzelemente erzielt werden kann.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Permanentmagnetanordnung des Wälzelements für eine Bereitstellung eines zur Rotationsachse rotationssymmetrischen Magnetfelds ausgebildet ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass sich das entsprechend ausgerüstete Wälzelement um die Rotationsachse drehen kann, ohne dass hierdurch Reaktionskräfte ausgehend vom Supraleiter ausgeübt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Wälzelement in der Art eines kreiszylindrisch ausgebildeten und in axialer Richtung längs einer Zylinderachse magneti- sierten Stabmagneten ausgebildet ist. Während einer Inbetriebnahme des Transportsystems, also während der Abkühlung der Supraleiter auf oder unterhalb der Sprungtemperatur muss das jeweilige Wälzelement hinsichtlich seines Magnetfelds so gegenüber dem Supraleiter ausgerichtet werden, wie seine Rotationsachse im späteren Betrieb ausgerichtet sein soll, da mit erfolgter Abkühlung auf die oder unterhalb der Sprungtemperatur die Festlegung für die reaktionskraftfreie Ausrichtung für das Wälzelement erfolgt.
Vorteilhaft ist es, wenn Rotationsachsen der Wälzelemente in einer gemeinsamen Transportebene angeordnet sind und/oder in vorgebbaren Winkelstellungen, insbesondere parallel, zueinander ausgerichtet sind. Für einen schonenden Transport von hochempfindlichen Transportgütern ist es vorteilhaft, wenn das jeweilige Transportgut zumindest nahezu erschütterungsfrei über die Wälzelemente hinweg transportiert werden kann. Hierzu ist es zumindest bei identisch ausgeführten Wälzelementen von Vorteil, wenn deren Rotationsachsen in einer gemeinsamen Transportebene angeordnet sind. Für eine Förderung des Transportguts entlang einer gewünschten Transportstrecke ist vorgesehen, dass die Rotationsachsen der Wälzelemente in vorgebbaren Winkelstellungen zueinander ausgerichtet sind, um eine möglichst reibungsarme, vorzugsweise nahezu reibungsfreie Beförderung des Transportguts gewährleisten zu können. Sofern Wälzelemente unterschiedlicher Größe und/oder Geometrie vorgesehen sein sollten, wird alternativ zur Anordnung der Rotationsachsen der Wälzelemente in einer gemeinsamen Transportebene eine Anordnung von Berührflächen der jeweiligen Wälzelemente in einer gemeinsamen Transportebene vorgesehen, wobei diese Berührflächen diejenigen Flächen an den Wälzelementen sind, die in Berührkontakt mit dem zu fördernden Transportgut kommen können. Für manche Transportanwendungen ist es ausreichend, wenn das Transportgut entlang einer geraden Transportstrecke befördert werden kann. Hierbei ist es zur Vermeidung von unerwünschten Reibungseffekten vorteilhaft, wenn die Rotationsachsen der Wälzelemente parallel zu- einander ausgerichtet sind. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Wälzelemente längs der Transportstrecke in einer festen Teilung, also äquidistant, angeordnet sind, um möglichst an jedem Ort längs der Transportstrecke und zu jedem Zeitpunkt während des Transports eines Transportguts zumindest eine gewisse Anzahl von Wälzelementen in Berührkontakt mit dem Transportgut zu halten.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Wälzelement als Permanentmagnetanordnung ausgebildet ist. Hierdurch wird eine besonders einfache Auf- bauweise für das jeweilige Wälzelement ermöglicht, insbesondere bei einer stabförmigen Ausgestaltung des Wälzelements, da hierbei möglicherweise auf kostengünstig hergestellte Stabmagnete zurückgegriffen werden kann. Zur Vermeidung von unerwünschten Wechselwirkungen mit den zu transportierenden Transportgütern kann eine Beschichtung des Wälzelements, ins besondere mit einer Kunststoffschicht , vorgesehen werden. Vorzugsweise besteht das Wälzelement aus der Permanentmagnet anordnung und gegebenenfalls aus einer zugeordneten Beschich tung.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass am Grundkörper ein Antriebsmittel angeordnet ist, das für eine kontaktlose Drehmomenteinleitung auf wenigstens ein Wälzelement ausgebildet ist, um eine Förderbewe gung für die Transportgüter zu bewirken. Vorzugsweise ist di Drehmomenteinleitung bezogen auf die Rotationsachse des jeweiligen Wälzelements vorgesehen, sodass dieses bereits ohne einen Berührkontakt mit dem Transportgut in eine Rotationsbe wegung versetzt werden kann und bei herannahendem Transportgut ruckarme oder vorzugsweise ruckfrei eine Förderbewegung auf das Transportgut ausüben kann. Dabei kann wahlweise eine Steuerung oder eine Regelung für das Antriebsmittel vorgese- hen sein, um eine konstante Förderbewegung oder eine an äußere Randbedingungen angepasste, geschwindigkeitsveränderliche Förderbewegung für die Transportgüter bereitstellen zu können. Bei dem Antriebsmittel kann es sich insbesondere um ei¬ nen Elektromotor oder einen fluidischen Drehantrieb handeln. Die kontaktlose Drehmomenteinleitung vom Antriebsmittel auf das jeweilige Wälzelement wird vorzugsweise mittels einer Magnetkupplung verwirklicht. Hierzu können exemplarisch sowohl am Wälzelement als auch am Antriebsmittel zueinander korrespondierende Permanentmagnete vorgesehen werden, die idealerweise abseits der Permanentmagnetanordnung des jeweiligen Wälzelements angeordnet sind und zumindest nahezu vollständig außerhalb des Einflussbereichs des Supraleiters liegen. Gegebenenfalls können geeignete Abschirmmittel vorgesehen werden, um die Magnetfelder der Magnetkupplung unabhängig von den Supraleitern in eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse des Wälzelements versetzen zu können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine bewegliche, insbesondere schwenkbewegliche, Anordnung des Supraleitersystems oder einzelner Supraleiter des Supraleitersystems am Grundkörper vorgesehen ist, um eine Beeinflussung einer räumlichen Ausrichtung und/oder Position von Wälzelementen zu ermöglichen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, das Supraleitersystem schwenkbar um eine normal zur Transportebene ausgerichtete Schwenkachse am Grundkörper anzuordnen, um wahlweise eine Richtung der Rotationsachsen der Wälzelemente durch Verschwenken des Supraleitersystems zu beeinflussen. Alternativ können einzelne Supraleiter des Supraleitersystems schwenkbeweglich am Grundkörper angeordnet sein, um beispielsweise durch Verschwenken eines oder mehrerer Supraleiter, insbesondere um eine Schwenkachse quer zur Rotationsachse, eine selektive Umleitung von Transportgütern in der Art einer Weiche entlang wenigstens zweier unterschiedlicher Transportstrecken zu ermöglichen. Vorzugsweise sind zumindest einige Supraleiter des Supraleitersystems je¬ weils mit einem Schrittmotor gekoppelt, der eine zumindest nahezu freie Winkeleinstellbarkeit für den jeweiligen Supra¬ leiter um eine Schwenkachse quer zur Transportebene ermöglicht. Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, einzelne Supraleiter oder Gruppen von Supraleitern beweglich am Grundkörper um eine oder mehrere Schwenkachsen zu lagern, um beispielsweise eine räumliche Krümmung für die Transportstrecke abweichend von der an sich vorgesehenen Transportebene zu realisieren .
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Grundkörper in einem ersten Raumbereich aufgenommen ist und dass die Wälzelemente in einem zweiten Raumbereich aufgenommen sind, wobei der zweite Raumbereich von einer Trennwand gegenüber dem ersten Raumbe¬ reich abgetrennt ist. Eine derartige Ausgestaltung des Transportsystems ist insbesondere bei einer Verwendung in Reinräumen von Interesse, bei der die Wälzelemente in einem Reinraumbereich mit einer höheren Reinraumklasse (geringere Partikeldichte und/oder Partikelgröße) als der Grundkörper angeordnet sind, der seinerseits in einem Reinraumbereich niedriger Reinraumklasse (höhere Partikeldichte und/oder Partikelg¬ röße) angeordnet ist. Durch die kontaktlose Bereitstellung von Stützkräften kann somit eine Förderbewegung für die
Transportgüter mit einer äußerst geringen Wahrscheinlichkeit hinsichtlich der Erzeugung von unerwünschten Partikeln ge¬ währleistet werden.
Zweckmäßig ist es, wenn das Wälzelement kugelförmig oder kreiszylindrisch oder konisch oder als Anordnung eines ersten, rotationssymmetrischen Abschnitts und eines längs der Rotationsachse an den ersten Abschnitt angerenzenden zweiten, insbesondere rotationssymmetrischen, Abschnitts ausgebildet ist. Eine kugelförmige Ausgestaltung der Wälzelemente ist insbesondere dann von Interesse, wenn einzelne Supraleiter des Supraleitersystems beweglich, insbesondere schwenkbeweg¬ lich, am Grundkörper angeordnet sind, um eine Art Weichenfunktion für das Transportsystem und die längs wenigstens zweier unterschiedlicher Transportstrecken zu fördernden Transportgüter vorgesehen ist. Durch die kugelförmige Ausgestaltung der Wälzelemente werden unerwünschte Scherbewegungen zwischen den Wälzelementen und den zu fördernden Transportgütern auf Grund des nahezu punktförmigen Berührkontakts zwischen Wälzelement und Transportgut nahezu vollständig vermieden. Eine kreiszylindrische oder konische Ausgestaltung der Wälzelemente ermöglicht eine kostengünstige Herstellung der Wälzelemente, insbesondere auf der Basis von Stabmagneten. Dabei ist bei der konischen Geometrie der Wälzelemente, die rotationssymmetrisch zur Rotationsachse vorgesehen ist, eine Zentrierwirkung für die zu fördernden Transportgüter möglich. Bei einer Ausgestaltung der Wälzelemente als Anordnungen zweier unterschiedlich gestalteter Abschnitte kann beispielsweise eine randseitige Begrenzung eines Transportwegs für die zu fördernden Transportgüter realisiert werden, wenn die Transportgüter auf den ersten rotationssymmetrischen Abschnitten mit kleinerem Durchmesser aufliegen und gegebenenfalls randseitig an den zweiten Abschnitten zur Anlage kommen, wenn sie möglicherweise von der vorgesehenen Transport - strecke abweichen.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:
Figur 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform eines Transportsystems mit zwei Reihen von parallel zueinander ausgerichteten kugelförmigen Wälzelementen, eine seitliche Schnittdarstellung des Transportsystems gemäß der Figur 1, eine schematische Darstellung eines kugelförmigen Wälzelements zur Verwendung in dem Transportsystem gemäß den Figuren 1 und 2 , eine zweite Ausführungsform eines Transportsystems mit walzenförmig ausgebildeten Wälzelementen, denen jeweils Antriebsmittel zur Einleitung von Förderbewegungen zugeordnet sind, eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform des Transportsystem gemäß der Figur 4, eine Detaildarstellung des walzenförmigen Wälzelements aus dem Transportsystem gemäß den Figuren 4 und 5 , eine stirnseitige Ansicht des Wälzelements aus dem Transportsystem gemäß den Figuren 4 und 5, eine dritte Ausführungsform eines Transportsystems, bei dem kugelförmige Wälzelemente zumindest teilweise mit drehbar gelagerten Supraleitern in einer kontaktlosen kraftübertragenden Beziehung stehen, wobei in Figur 8 alle Wälzelemente mit parallel zueinander ausgerichteten Rotationsachsen für eine geradlinige Förderung von Transportgütern vorgesehen sind, Figur 9 eine zweite Betriebssituation für das TransportSystem gemäß der Figur 8 mit teilweise verschwenkt angeordneten Rotationsachsen der Wälzelemente für eine weichenartige Funktion des Transportsystems und
Figur 10 eine schematische Schnittdarstellung eines beschichteten kugelförmigen Wälzelements zur Verwendung in der ersten oder dritten Ausführungsform des Transportsystems .
Eine in den Figuren 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsform eines Transportsystems 1 ist zum Transport von exemplarisch plattenförmig ausgebildeten Transportgütern 2 längs einer Transportstrecke 3 ausgebildet. Bei den Transportgütern 2 kann es sich beispielsweise um Halbleitersubstrate (Wafer) , um Probenträger für den chemischen oder biologischen Laborbedarf oder um andere empfindliche Güter handeln. Bei der Aus- führungsform des Transportsystems 1 gemäß den Figuren 1 und 2 ist die Transportstrecke 3 geradlinig ausgeführt. Wie nachstehend noch näher beschrieben wird, kann ein Transportsystem auch eine gekrümmte, möglicherweise auch in mehreren Raum¬ richtungen gekrümmte, Ausgestaltung einer Transportstrecke aufweisen.
Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Transportsystem 1 um- fasst mehrere jeweils kugelförmig ausgebildete Wälzelemente 4, die exemplarisch in zwei zueinander parallelen Reihen längs der Transportstrecke 3 angeordnet sind. Jedes der Wälzelemente 4 weist auf Grund seiner nachstehend noch näher beschriebenen Eigenschaften eine vorgebbare Rotationsachse auf, die vorzugsweise identisch mit einer Rotationssymmetrieachse der äußeren Gestalt der Wälzelemente 4 ausgebildet ist. Bei den kugelförmigen Wälzelementen 4 gemäß den Figuren 1 und 2 ist dementsprechend die Rotationsachse 5 identisch mit einer nicht bezeichneten Kugelachse der Wälzelemente 4.
Ferner umfasst das Transportsystem 1 einen exemplarisch kastenförmig ausgebildeten Grundkörper 6, dessen längste Kante 7 sich ebenfalls parallel zur Transportstrecke 3 erstreckt und der beispielhaft eine quaderförmige Gestalt aufweist. Dem Grundkörper sind gemäß der ausschnittartigen Darstellung in der Figur 1 mehrere längs der Transportstrecke 3 in einer vorgebbaren Teilung, insbesondere einer konstanten Teilung, angeordnete Materialstücke, insbesondere Bandstücke, aus einem metallischem oder keramischen Werkstoff zugeordnet, der bei Erreichen oder Unterschreiten einer materialspezifischen Sprungtemperatur supraleitende Eigenschaften aufweist. Diese Materialabschnitte , insbesondere Bandstücke, werden im Sinne der Patentanmeldung als Supraleiter 8 bezeichnet. Exemplarisch weisen die Supraleiter 8 eine kreiszylindrische Gestalt auf und sind in einer kanalförmigen, nutartigen Ausnehmung 9 im Grundkörper 6 angeordnet. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Supraleiter 8 durch Abstandshalter 10 in einem vorgebbaren Abstand zu einer Grundfläche 11 der Ausnehmung angeordnet sind und ein Supraleitersystem 22 bilden. Vorzugsweise sind die Abstandshalter 10 und die Supraleiter 8 derart ausgebildet, dass Oberflächen 12 der Supraleiter 8 in einer gemeinsamen Abschlussebene angeordnet sind. Ferner ist die Ausnehmung 9 derart ausgebildet, dass zwischen den Supraleitern 8 und den Seitenflächen 15, 16 der Ausnehmung 9 jeweils noch 1 Spalt besteht.
Die Ausnehmung 9 im Grundkörper 6 ist beispielhaft durch eine Abschlussplatte 17 verschlossen, die exemplarisch auf den Oberflächen 12 der Supraleiter 8 aufliegt. Beispielsweise kann die Abschlussplatte aus einem bruchfesten, thermisch isolierenden Werkstoff, beispielsweise Glaskeramik, herge- stellt sein. Ein von der Ausnehmung 9 und der Abschlussplatte 17 begrenzter und von den Supraleitern 8 sowie den Abstands- haltern 10 zumindest teilweise ausgefüllter Hohlraum 18 innerhalb des Grundkörpers 6 ist exemplarisch zur Aufnahme eines Kühlfluids vorgesehen. Beispielsweise handelt es sich bei dem Kühlfluid um flüssigen Stickstoff, der mit einer Siede¬ temperatur von 77 Kelvin eine Kühlung von sogenannten Hochtemperatursupraleitermaterialien wie beispielsweise Yttrium- Barium-Kupferoxid auf deren Sprungtemperatur ermöglicht und somit die Bereitstellung von supraleitenden Eigenschaften des verwendeten Hochtemperatursupraleiters gewährleisten kann. Exemplarisch ist der Hohlraum 18 durch ein nicht näher dargestelltes Kanalsystem mit einem Tankbereich 19, der zentral im Grundkörper 6 angeordnet ist, fluidisch kommunizierend verbunden. Hierdurch kann unter der Voraussetzung einer geeigneten Werkstoffauswahl für den Grundkörper 6 und möglicherweise vorgenommener, nicht dargestellter Isolationsmaßnahmen, eine länger anhaltende Kühlung der Supraleiter 8 aufrechterhalten werden, ohne dass hierzu eine ständige Bereitstellung von Kühlfluid wie flüssigem Stickstoff notwendig ist.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind anstelle der vorstehend angeführten Kühleinrichtung, die auf der Verdampfung eines verflüssigten Gases basiert, fremd- kraftbetätigte Kühleinrichtungen wie beispielsweise eine elektrische Kühlung, die beispielsweise als Pulsröhrenkühler in der Art eines Stirling-Motors ausgebildet sein kann, vorgesehen .
Die kugelförmig ausgebildeten Wälzelemente 4 sind bei dem Transportsystem 1 gemäß den Figuren 1 und 2 exemplarisch als Permanentmagnetanordnung 14 aus einem permanentmagnetischen Material hergestellt und bilden in ihrer Gesamtheit ein Permanentmagnetsystem 23. Zur Gewährleistung einer freien Dreh- barkeit um die Rotationsachse 5 kann eine Magnetisierung der Permanentmagnetanordnung 14 vorgesehen sein, wie sie in der Figur 3 dargestellt ist. Hierbei ist vorgesehen, dass das vom Wälzelement 4 bereitgestellte Magnetfeld rotationssymmetrisch zur Rotationsachse 5 ist, so dass bei einer Rotation des Wälzelements 4 um seine Rotationsachse 5 keine Reaktionskräfte durch den jeweils zugeordneten Supraleiter 8 hervorgerufen werden. Eine derartige Magnetisierung des in der Figur 3 dargestellten Wälzelements 4 kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass zwei kreiszylindrisch ausgebildete Stabmagnete, die jeweils eine längs ihrer Zylinderachse erstreckte Magnetisierung aufweisen, mit gleichsinnigen Polen stirnseitig aneinander befestigt werden, um anschließend durch Materialabtrag rotationssymmetrisch zur Zylinderachse eine Kugelform zu erzeugen, wie sie in der Figur 3 dargestellt ist. Durch diese Maßnahme kann die gewünschte Rotationssymmetrie für das Magnetfeld des Wälzelements 4 erzeugt werden.
Für eine Inbetriebnahme des TransportSystems 1 kann beispielsweise vorgesehen werden, die Wälzelemente 4 in gleichartige Vertiefungen einer nicht dargestellten Planparallelplatte einzulegen, die ihrerseits auf die Abschlussplatte 17 aufgelegt wird. Durch diese Maßnahme wird die Anordnung der Wälzelemente 4 sowohl längs der Transportstrecke 3 als auch quer dazu festgelegt. In einem nachfolgenden Schritt erfolgt die Befüllung der Hohlräume 18 und des Tankbereichs 19 mit dem Kühlfluid, insbesondere flüssigem Stickstoff, so dass die gewünschte Abkühlung der Supraleiter 8 erfolgt und die Magnetfelder der Wälzelemente 4 gewissermaßen in den Supraleitern 8 „eingefroren" werden. Es versteht sich, dass anstelle der Kühlung mit dem Kühlfluid auch eine fremdkraftbetätigte Kühlung, insbesondere eine elektrische Kühlung, vorgesehen werden kann. Nach Erreichen oder Unterschreiten der Sprung- temperatur für die Supraleiter 8 wird in einem nachfolgenden Schritt die Planparallelplatte entfernt, die beispielsweise mit einklappbaren Stützelementen auf der Abschlussplatte 17 aufgelegt war, um hierdurch die Wälzelemente 4 mechanisch freigeben zu können. Durch den „Einfriervorgang" für die Magnetfelder der Wälzelemente 4 in den Supraleitern 8 werden die Wälzelemente 4 gegenüber den Supraleitern 8 ortsfest gehalten. Jede räumliche Veränderung des Magnetfelds der Wälzelemente 4 führt zu entsprechenden Reaktionskräften der Supraleiter 8. Da die Magnetfelder der Wälzelemente 4 wie vorstehend beschrieben rotationssymmetrisch zur Rotationsachse 5 ausgebildet sind, kann nunmehr eine Rotation der Wälzelemente 4 um ihre Rotationsachsen 5 stattfinden, ohne dass hierbei Reaktionskräfte der Supraleiter 8 auftreten. Dementsprechend erfolgt bei einer linearen Bewegung eines Transportguts 2 über die Wälzelemente 4 hinweg eine Punktberührung zwischen dem Wälzelement 4 und dem plattenförmig ausgebildeten Transportgut 2. Ein beim Transport des Transportguts 2 längs des Transportwegs 3 stattfindender Abwälzvorgang der Wälzelemente 4 an der Oberfläche des Transportguts 2 ist zumindest nahezu vollständig reibungsfrei, da keine relevanten Reibungskräfte auf das Wälzelement 4 einwirken, wie dies beispielsweise beim Stand der Technik der Fall ist.
Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Transportsystem 1 weist auf Grund der schwebenden Anordnung der Wälzelemente 4 und der Eigenschaften der Supraleiter 8 auch Stoßdämpfungsei - genschafte auf, die gerade für eine Beförderung von empfindlichen Transportgütern von Vorteil sind. Bei einer Auslenkung der Wälzelemente 4 aus der Vorzugsposition, die durch das „Einfrieren" ihres Magnetfelds in dem jeweils zugeordneten Supraleiter 8 bestimmt wird, erfolgt eine Bereitstellung von Reaktionskräften auf das ausgelenkte Wälzelement durch den jeweils zugeordneten Supraleiter. Diese Reaktionskräfte führen jedoch nicht zu einer Begrenzung der Bewegung des Wälz- elements 4 ausgehend von seiner Vorzugsposition. Vielmehr wird lediglich mit zunehmender Entfernung von der Vorzugsposition eine Verstärkung der Reaktionskräfte hervorgerufen, so dass eine Rückstellbewegung für ein ausgelenktes Wälzelement in seine Vorzugsposition stattfindet, wobei diese Rückstell¬ bewegung insbesondere aufgrund von Luftreibung und Trägheitskräften bedämpft ist. Dementsprechend kann durch geeignete Auswahl der Masse der Wälzelemente 4 und der Beabstandung gegenüber den Supraleitern 8 sowie der jeweiligen magnetischen Eigenschaften auch eine gewisse Elastizität in der Art einer Stoßdämpfungsfunktion für die von den Oberflächen der Wälzelemente 4 bestimmte Transportebene 20 angenommen werden. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform sind die Wälzelemente mit unterschiedlichem Kugeldurchmesser ausgeführt, wobei jeweils Berührpunkte der Wälzelemente mit dem Transportgut in der gleichen Transportebene liegen. Hierdurch kann beispielsweise in einem Bereich des TransportSystems , in dem das Transportgut auf die Wälzelemente aufgelegt wird, eine geringere Masse für die Wälzelemente vorgesehen werden, um in diesem Bereich vorteilhafte Stoßdämpfungseigenschaften zu gewährleisten, während ansonsten längs der Transportstrecke Wälzelemente mit höherer Masse vorgesehen sind, die eine Förderung des Transportguts in einer Transportebene sicherstellen .
Rein exemplarisch ist in der Figur 2 eine zwischen den Wälz- elementen 4 und dem Grundkörper 6 angeordnete Trennwand 21 eingezeichnet, bei der es sich beispielsweise um einen Wandabschnitt eines Reinraums handeln kann. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Wälzelemente 4 innerhalb eines ersten Raumbereichs angeordnet sind, in dem höhere Anforderungen an eine Partikeldichte und Partikelgröße gestellt werden als in einem durch die Trennwand 21 abgetrennten Raumbereich, in dem der Grundkörper 6 angeordnet ist . Aufgrund der kontaktlosen
Kraftübertragung kann somit gewährleistet werden, dass die Wälzelemente 4 auch im Betriebsfall ortsfest gelagert sind.
Die in den Figuren 4 bis 7 dargestellte zweite Ausführungs¬ form eines Transportsystems 31 unterscheidet sich von dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Transportsystem 1 dadurch, dass die Wälzelemente 34 als Anordnung von kreiszylindrischen Abschnitten mit zueinander konzentrischen Achsen ausgebildet sind, wie nachstehend näher beschrieben wird. Ferner unterscheidet sich das Transportsystem 31 vom Transportsystem 1 dadurch, dass anstelle der Fluidkühlung, insbesondere mittels verflüssigten Stickstoffs, eine elektrische Kühlung vorgesehen ist, wie dies in der Figur 5 schematisch dargestellt ist. Darüber hinaus ist das Transportsystem 31 unabhängig von der gewählten Art der Kühlung für eine aktive Förderung des
Transportguts 2 vorgesehen und weist dementsprechend am
Grundkörper 36 angeordnete Antriebsmittel auf, die zur Einleitung von Drehmomenten um die jeweiligen Rotationsachsen 35 der Wälzelemente 34 vorgesehen sind. Ein weiterer Unterschied zwischen dem Transportsystem 31 und dem Transportsystem 1 besteht darin, dass das Transportsystem 31 exemplarisch als Modul ausgebildet ist, das für eine einseitige Abstützung des Transportguts 2 vorgesehen ist. Für einen tatsächlichen
Transport des Transportguts 2 sind dementsprechend 2 spiegelbildlich zueinander angeordnete TransportSysteme 31 vorzusehen .
Bei dem Transportsystem 31 sind im Grundkörper 36 übereinstimmend mit dem Transportsystem 1 jeweils Supraleiter 38 in gleicher Teilung längs der Transportstrecke 33 angeordnet. Abweichend vom Transportsystem 1 ist beim Transportsystem 31 rein exemplarisch eine elektrische Kühlung der Supraleiter 38 vorgesehen. Dies wird mittels einer im Grundkörper 36 angeordneten Kühleinrichtung 39 erreicht, bei der es sich beispielsweise um einen Kühlkompressor oder eine Wärmepumpe handeln kann. Die Kühleinrichtung 39 steht mit den Supraleitern 38 über Kühlleitungen 40 in einer wärmeübertragenden Verbindung und kann dementsprechend Wärme von den Supraleitern 38 abziehen, so dass diese auf eine oder unterhalb einer Sprungtemperatur abgekühlt werden können. Somit kann das Transport - system 31 unter der Voraussetzung von dauerhafter Bereitstellung von elektrischer Energie nahezu unbegrenzt betrieben werden.
Die Wälzelemente 34 weisen exemplarisch 3 jeweils kreiszylindrisch ausgebildete rotationssymmetrische Abschnitte 42, 43 und 44 auf. Der erste Abschnitt 42 des Wälzelements 34 dient zur Auflage des Transportguts 2 und kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Konzentrisch zum ersten Abschnitt 42 ist ein zweiter Abschnitt 43 des Wälzelements 34 als Permanentmagnetanordnung ausgebildet, wobei ein Magnetfeld dieser Permanentmagnetanordnung rotations - symmetrisch zur Rotationsachse 35 des Wälzelements 34 ausge¬ bildet ist. Exemplarisch handelt es sich bei dem zweiten Abschnitt 43 um eine Anordnung von zwei kreiszylindrisch ausgebildeten Stabmagneten, die jeweils mit gleichsinnig magneti- sierten Stirnflächen aneinander befestigt sind, so dass an von einander abweisenden Stirnflächen des zweiten Abschnitts 43 jeweils gleichsinnige Pole vorliegen. Angrenzend an den zweiten Abschnitt 43 ist der dritte Abschnitt 44 angeordnet, bei dem es sich um einen Bestandteil einer Magnetkupplung 45 handelt, die für eine Drehmomentübertragung zwischen den Antriebsmitteln 41 und dem Wälzelement 34 vorgesehen ist. Rein exemplarisch handelt es sich bei dem dritten Abschnitt 44 um eine Kombination eines in radialer Richtung magnetisierten, kreiszylindrisch ausgebildeten Permanentmagnetabschnitts 46 und einen diesen Permanentmagnetabschnitt 46 umgebenden Abschirmungsring 47. Vorzugsweise ist der Abschirmungsring 47 aus einem Material hergestellt, das stark dämpfende Eigenschaften für Magnetfelder aufweist, so dass eine Wechselwirkung des Permanentmagnetabschnitts 46 mit dem Supraleiter 38 minimiert wird oder verschwindet und lediglich eine axiale, drehmomentübertragende Wechselwirkung mit dem gegenüberliegend angeordneten Antriebsmittel 41 ermöglicht wird.
Das dem jeweiligen Wälzelement 34 zugeordnete Antriebsmittel
41 umfasst einen elektrischen Antriebsmotor 48, insbesondere einen Schrittmotor, an dessen Motorwelle 49 stirnseitig ein Magnetelement 50 angeordnet ist, das wie der dritte Abschnitt
44 des Wälzelements 34 als Bestandteil einer Magnetkupplung
45 dient. Das Magnetelement 50 weist den gleichen Aufbau wie der dritte Abschnitt 44 des Wälzelements 34 auf, wobei die jeweils gegensinnig gegenüberliegenden Pole der Permanentmagnetabschnitte 46 eine DrehmomentÜbertragung zwischen dem Antriebsmittel 48 und dem Wälzelement 34 ermöglichen. Durch eine Rotation einzelner oder sämtlicher Antriebsmittel 48 des Transportsystems 31 in eine einheitliche Rotationsrichtung mit gleicher oder unterschiedlicher Rotationsgeschwindigkeit kann eine aktive Förderung des Transportguts 2 längs der Transportstrecke 33 bewirkt werden. Dabei kann längs der Transportstrecke 33 durch unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten für die einzelnen Antriebsmittel 48 eine Abbremsung oder Beschleunigung des Transportguts 2 hervorgerufen werden.
Durch die unterschiedlichen Durchmesser des ersten Abschnitts
42 und des zweiten Abschnitts 43 des Wälzelements 34 wird zudem eine randseitige Begrenzung der Transportstrecke 33 bewirkt, so dass das Transportgut 2 quer zur Transportstrecke 33 in einem vorgegebenen Bereich transportiert wird und bei Verlassen dieses Bereichs an die ringförmige Stirnfläche des zweiten Abschnitts 43 anläuft, um darauffolgend wieder in Richtung der Transportstrecke 33 weitergefördert zu werden.
Bei der in den Figuren 8 und 9 dargestellten dritten Ausführungsform eines Transportsystems 51 ist grundsätzlich der gleiche Aufbau wie beim Transportsystem 1 gewählt. Allerding weist das Transportsystem 51 exemplarisch vier zueinander pa rallele Reihen von Wälzelementen 4 auf, wobei zumindest eini ge der in den Figuren 8 und 9 nicht dargestellten Supraleite schwenkbeweglich um normal zur Transportebene 70, die der Darstellungsebene der Figuren 8 und 9 entspricht, verschwenk bar gelagert sind. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die aus dem Transportsystem 1 bekannten Abstandshalter drehbeweglich im Grundkörper 56 aufgenommen sind und mit nicht dargestellten Schwenkantrieben verbunden sind, die die gewünschte Schwenkbewegung um die jeweiligen Schwenkachsen ermöglichen. Wie aus der Figur 8 entnommen wer den kann, sind die Rotationsachsen 5 sämtlicher Wälzelemente
4 parallel zueinander ausgerichtet, so dass Transportgüter 2 längs geradlinig ausgebildeter Transportstrecken 53, 54 befördert werden können. Demgegenüber ist bei der alternativen Betriebsweise für das TransportSystem 51 gemäß der Figur 9 vorgesehen, dass zumindest einige der Wälzelemente 4 um nor¬ mal zur Darstellungsebene gemäß der Figur 9 ausgerichtete Schwenkachsen individuell verschwenkt sind, so dass deren Ro tationsachsen 5 einen spitzen Winkel mit den Rotationsachsen
5 der übrigen Wälzelemente 4 einnehmen. Hierdurch kann für ein Transportgut 2 eine gekrümmte Transportstrecke 55 vorgegeben werden, so dass das Transportsystem 51 beispielsweise in der Art einer Weiche für eine individuelle Veränderung de Transportstrecke 53, 54 oder 55 eines zu transportierenden Transportguts 2 eingestellt werden kann.
Bei der in Figur 10 dargestellten dritten Ausführungsform ei nes Wälzelements 64 ist das aus der Figur 3 bekannte Wälzele ment 4 zusätzlich mit einer Beschichtung 65 versehen, die beispielsweise an das zu transportierende Transportgut 2 an- gepasst sein kann und bei der es sich exemplarisch um eine Kunststoffbeschichtung handeln kann.
Bei sämtlichen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen de Transportsystems können anstelle der zylindrisch ausgebildeten Supraleiter auch anders geformte Supraleiter, insbesonde re bandförmige ausgebildete Supraleiter, eingesetzt werden.

Claims

Ansprüche
1. Transportsystem mit mehreren entlang einer Transportstrecke (3; 33; 53, 54, 55) angeordneten und jeweils drehbeweglich gegenüber einem Grundkörper (6; 36; 56) gelagerten, rotationssymmetrisch ausgebildeten Wälzelementen (4; 34; 64) zur Abstützung von zu fördernden Transportgütern (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzelemente (4; 34; 64) und der Grundkörper (6; 36; 56) eine Magnetlagereinrichtung bilden, die für eine kontaktlose Lagerung der Wälzelemente (4; 34; 64) gegenüber dem Grundkörper (6; 36; 56) ausgebildet ist und die ein Supraleitersystem (22) und ein Permanentmagnetsystem (23) umfasst, die zur gegenseitigen kontaktlosen Bereitstellung von Stützkräften aufeinander abgestimmt sind.
2. Transportsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Supraleitersystem (22) dem Grundkörper (6; 36; 56) zugeordnet ist und dass das Permanentmagnetsystem (23) mehrere der Wälzelemente (4; 34; 64) umfasst, die jeweils mit einer Permanentmagnetanordnung (14) ausgerüstet sind.
3. Transportsystem nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnetanordnung (14) des Wälzelements (4; 34; 64) für eine Bereitstellung eines zur Rotationsachse (5; 35) rotationssymmetrischen Magnetfelds ausgebildet
4. Transportsystem nach Anspruch 1 ,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Rotationsachsen (5; 35) der Wälzelemente (4; 34; 64) in einer gemeinsamen Transportebene (20; 70) an¬ geordnet sind und/oder in vorgebbaren Winkelstellungen, insbesondere parallel, zueinander ausgerichtet sind.
5. Transportsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzelement (4; 64) als Permanent - magnetanordnung (14) ausgebildet ist.
6. Transportsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Grundkörper (36) ein Antriebsmittel (48) angeordnet ist, das für eine kontaktlose Drehmomenteinleitung auf wenigstens ein Wälzelement (34) ausgebildet ist, um eine Förderbewegung für die Transportgüter (2) zu bewirken.
7. Transportsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine bewegliche, insbesondere schwenkbewegliche, Anordnung des Supraleitersystems (22) oder einzelner Supraleiter (8) des Supraleitersystems (22) am Grundkörper (56) vorgesehen ist, um eine Beeinflussung einer räumlichen Ausrichtung und/oder Position von Wälzelementen (64) zu ermöglichen.
8. Transportsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (6; 36; 56) in einem ersten Raumbereich aufgenommen ist und dass die Wälz- elemente (4; 34; 64) in einem zweiten Raumbereich aufgenommen sind, wobei der zweite Raumbereich von einer Trennwand (21) gegenüber dem ersten Raumbereich abgetrennt ist.
9. Transportsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzelement (4; 34; 64) ku- gelförmig oder kreiszylindrisch oder konisch oder als Anordnung eines ersten, rotationssymmetrischen Abschnitts (42) und eines längs der Rotationsachse (35) an den ersten Abschnitt (42) angrenzenden zweiten, insbesondere rotationssymmetri- sehen, Abschnitts (43), ausgebildet ist.
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