Die Erfindung betrifft eine Führungseinrichtung zur gelenkigen Verbindung eines ersten Vorrichtungsteils mit einem zweiten Vorrichtungsteil, mit einem dem ersten Vorrichtungsteil zugeordneten ersten Gelenkteil und mit einem dem zweiten Vorrichtungsteil zugeordneten zweiten Gelenkteil, wobei die Gelenkteile für eine schwenkbewegliche Lagerung des ersten Vorrichtungsteils gegenüber dem zweiten Vorrichtungsteil längs eines gekrümmten Bewegungswegs ausgebildet sind.

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Führungseinrichtungen bekannt, die eine bewegliche Lagerung zweier Vorrichtungsteile längs eines gekrümmten Bewegungswegs zueinander gewährleisten. Exemplarisch sind hier Kugellager zu nennen, die eine bewegliche Lagerung der Vorrichtungsteile zueinander längs eines kreisförmig ausgebildeten Bewegungswegs ermöglichen .

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine reibungsfrei arbeitende Führungseinrichtung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird für eine Führungseinrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass das erste Gelenkteil und das zweite Gelenkteil eine Magnetanordnung bilden, die wenigstens einen Supraleiter und wenigstens einen Permanentmagneten umfasst

BESTÄTIGUNGSKOPIE und die für eine berührungslose bewegliche Lagerung des ersten Gelenkteils gegenüber dem zweiten Gelenkteil längs des gekrümmten Bewegungswegs ausgebildet ist .

Für die nachstehende Beschreibung der Erfindung wird zu Grun ^¬ de gelegt, dass es sich bei dem Supraleiter um ein Material handelt, das bei Erreichen bzw. Unterschreiten einer materialspezifischen Sprungtemperatur supraleitende Eigenschaften aufweist und das bei einer Abkühlung auf oder unterhalb der Sprungtemperatur ein von außen eingeprägtes Magnetfeld gewissermaßen „speichert". Bei einer nachfolgenden Veränderung des äußeren Magnetfelds werden durch den Supraleiter Gegenkräfte aufgebracht, die dieser Veränderung des Magnetfelds entgegenwirken. Durch Ausnutzung dieses Effekts ist es möglich, eine berührungslose Lagerung der Gelenkteile zueinander zu verwirklichen. Dabei sind die Gelenkteile hinsichtlich ihrer Geometrie und ihrer Magnetisierung derart ausgebildet, dass eine reibungsfreie Schwenkbewegung zwischen den Gelenkteilen ermöglicht wird. Als Supraleiter kann beispielsweise das Material Yttrium-Barium-Kupferoxid eingesetzt werden, das rein exemplarisch mit Hilfe von flüssigem Stickstoff auf eine Temperatur von 77 Kelvin gekühlt werden kann und hierbei bereits seine supraleitenden Eigenschaften aufweist. Vorzugsweise ist der Supraleiter einem der beiden Gelenkteile zugeordnet, während am anderen Gelenkteil wenigstens ein Permanentmagnet angeordnet ist, dessen Magnetfeld bei der Abkühlung des Supraleiters im Supraleiter „gespeichert" wird, um anschließend unter Beibehaltung der Sprungtemperatur für den Supraleiter die berührungslose Lagerung der beiden Gelenkteile zueinander gewährleisten zu können. Bei den Vorrichtungsteilen, die jeweils mit den Gelenkteilen ausgerüstet sind, kann es sich beispielsweise um Komponenten einer Maschine, eines Handhabungsgeräts oder eines Roboters handeln, die schwenkbeweglich zueinander bewegt werden sollen und bei denen im Zuge der Schwenkbewegung möglichst keine Reibung auftreten soll.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Magnetisierung des wenigstens einen Permanentmagneten längs des Bewegungswegs ausgerichtet ist. Hierdurch soll gewährleistet werden, dass bei einer Schwenkbewegung zwischen dem wenigstens einen Permanentmagneten und dem wenigstens einen Supraleiter keine Reaktionskräfte der Magnetanordnung entstehen, die zu einer abweichenden Bewegung der Gelenkteile führen würden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zweite Gelenkteil quer zum Bewegungsweg neben dem ersten Gelenkteil angeordnet ist und durch einen Arbeitsspalt vom ersten Gelenkteil beabstandet ist . Durch diese Anordnung der Gelenkteile zueinander kann die Länge des Bewegungswegs frei gewählt werden und hängt insbesondere von der Erstreckung des Supraleiters und des Permanentmagneten längs des Bewegungs- wegs ab. Der Arbeitsspalt ist für die gewünschte reibungslose Relativbeweglichkeit der beiden Gelenkteile erforderlich und wird im Wesentlichen von der Ausgestaltung der Magnetanordnung und der über die Magnetanordnung zu übertragenden Kräfte bestimmt. Vorzugsweise ist der Arbeitsspalt zwischen den Gelenkteilen über den gesamten Bewegungsweg konstant .

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem ersten Vorrichtungsteil, insbesondere dem ersten Gelenkteil und dem zweiten Vorrichtungsteil, insbesondere dem zweiten Gelenkteil, eine Antriebseinrichtung zur Einleitung einer Schwenkbewegung zwischen den Vorrichtungs- teilen zugeordnet ist. Hiermit kann die erfindungsgemäße Füh ^¬ rungseinrichtung in einer Vorrichtung wie einer Bearbeitungs ^¬ maschine oder einer Handhabungseinrichtung, insbesondere einem Roboter, eingesetzt werden. Mit Hilfe der Antriebseinrichtung, bei der es sich insbesondere um eine elektrische oder fluidische Antriebseinrichtung handeln kann, werden Antriebskräfte auf die beiden Vorrichtungsteile ausgeübt, sodass die gewünschte Schwenkrelativbewegung zwischen den Vorrichtungsteilen gesteuert oder geregelt werden kann. Dabei kann die Antriebseinrichtung zur Bereitstellung einer zyklisch wiederkehrenden oder bedarfsabhängigen Bewegung ausgebildet sein.

Zweckmäßig ist es, wenn das erste Gelenkteil oder das zweite Gelenkteil oder beide Gelenkteile als Bestandteile einer Antriebseinrichtung ausgebildet sind oder Bestandteile einer Antriebseinrichtung umfassen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass im ersten und/oder zweiten Gelenkteil Komponenten einer Antriebseinrichtung aufgenommen sind, um Antriebskräfte auf das jeweils andere Gelenkteil oder das dem anderen Gelenkteil zugeordnete Vorrichtungsteil auszuüben. Beispielsweise kann in einem der Gelenkteile eine elektrische Spulenanordnung angeordnet sein, die zur Erzeugung eines dynamischen Magnetfelds vorgesehen ist, um hierüber eine Kraftrückwirkung auf das andere Gelenkteil auszuüben und eine Relativbewegung des anderen Gelenkteils zu bewirken.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Magnetanordnung mehrere, vorzugsweise einem der Gelenkteile zugeordnete, Permanentmagnete umfasst, die zu einem magnetischen Erregersystem, insbesondere . in Halbach-Anordnung oder Flusssammler-Anordnung, angeordnet sind. Bei einem magnetischen Erregersystem besteht die Zielsetzung darin, durch geeignete Anordnung einzelner Permanentmagnete ein speziell auf die Anforderungen der je- weiligen Gelenkteile zugeschnittenes Magnetfeld bereitstellen zu können. Beispielsweise wird durch eine Halbach-Anordnung eine einseitige Feldkonzentration erreicht, sodass ein hoher magnetischer Wirkungsgrad zwischen der Permanentmagnetanordnung und dem wenigstens einen Supraleiter erzielt werden kann. Bei einer Flusssammler-Anordnung werden zwischen den Permanentmagneten ferromagnetische Elemente angeordnet, um den magnetischen Fluss der Permanentmagnete zu konzentrieren und somit bei Einsparung von Permanentmagnetmaterial eine vorteilhafte Ausprägung für das bereitgestellte Magnetfeld bewirken zu können .

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass dem wenigstens einen Supraleiter eine Kühleinrichtung zugeordnet ist, die für eine Kühlung des Supraleiters auf oder unter dessen Sprungtemperatur ausgebildet ist. Sofern nicht ein Betrieb der gesamten Führungseinrichtung in einer gekühlten Umgebung vorgesehen ist, in der eine Temperatur auf oder unterhalb der Sprungtemperatur des Supraleiters herrscht, ist eine Kühlung des Supraleiters erforderlich, um die Sprungtemperatur während des Betriebs der Führungseinrichtung aufrechterhalten oder unterschreiten zu können. Beispielsweise kann die Kühleinrichtung als sogenannter Kryostat ausgeführt werden, bei dem wahlweise eine Kühlflüssigkeit, insbesondere ein verflüssigtes Gas wie Stickstoff, den Supraleiter umspült oder durch Verdampfung eines verflüssigten Gases die Sprungtemperatur eingehalten oder unterschritten werden kann. Alternativ kann die Kühleinrichtung auch als elektrischer

Kryostat ausgebildet sein, bei dem die Kühlwirkung mit Hilfe elektrischer Energie hervorgerufen wird, was insbesondere bei stationärer Anordnung der Kühleinrichtung am Supraleiter von Vorteil ist. Bei einer weiteren Ausgestaltung kann eine nur zeitweilige Kühlung des Supraleiters vorgesehen werden, bei- spielsweise durch Aufsprühen eines Kühlfluids wie verflüssig ^¬ tem Stickstoff, auf die Oberfläche des Supraleiters. Eine Do ^¬ sierung der Menge des aufgesprühten Kühlfluids sowie eine Frequenz für den Sprühvorgang sind von den Umgebungsbedingun ^¬ gen des Supraleiters abhängig.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kühleinrichtung eine Generatoranordnung für eine Bereitstellung von elektrischer Energie bei einer Relativbewegung der beiden Gelenkteile zugeordnet ist. Eine derartige Ausgestaltung der Führungseinrichtung ist insbesondere dann von Interesse, wenn eine regelmäßige, insbesondere gleichförmige, Bewegung der beiden Gelenkteile zueinander stattfindet. In diesem Fall kann ein Teil der Bewegungsenergie, die von einer zugeordneten Antriebseinrichtung an die beiden Gelenkteile und die damit verbundenen Vorrichtungsteile bereitgestellt wird, über die Generatoranordnung in elektrische Energie gewandelt werden. Mit Hilfe dieser elektrischen Energie kann die dem Supraleiter oder der Supraleiteranordnung zugeordnete Kühleinrichtung betrieben werden. Beispielsweise kann die Generatoranordnung eine Spulenanordnung umfassen, die einem der beiden Gelenkteile zugeordnet ist, wobei eine Anregung dieser Spulen durch die im anderen Gelenkteil angeordnete Permanent - magnetanordnung oder den wenigstens einen Permanentmagneten erfolgen kann. Durch diese Maßnahmen kann auf eine separate Zufuhr von elektrischer Energie an die entsprechend ausgebildete Kühleinrichtung verzichtet werden, sodass ein einfacher Aufbau für die Führungseinrichtung gewährleistet werden kann. Vorzugsweise ist die Spulenanordnung dem Supraleiter zugeordnet und insbesondere aus einem supraleitenden Material hergestellt, um eine Generatorfunktion mit einem hohen Wirkungsgrad gewährleisten zu können. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt: eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform ei ^¬ ner Führungseinrichtung, die eine Antriebseinrich ^¬ tung zur Einleitung einer Drehbewegung umfasst, eine seitliche Schnittdarstellung der Führungseinrichtung gemäß der Figur 1, eine zweite Ausführungsform einer Führungseinrichtung, die als rotatorisches Flachgelenk ausgebildet ist , eine dritte Ausführungsform einer Führungseinrichtung, die als Abwandlung des in der Figur 3 dargestellten rotatorischen Flachgelenks ausgebildet ist , eine vierte Ausführungsform einer Führungseinrichtung, die als Walzengelenk ausgebildet ist, eine Explosionsdarstellung einer fünften Ausführungsform einer Führungseinrichtung, die als Kreuzgelenk bzw. Kardangelenk ausgebildet ist,

Figur 6a eine Seitenansicht von links des kreuzförmigen Verbindungsteils aus dem Kreuzgelenk der Figur 6,

Figur 7 eine sechste Ausführungsform einer Führungseinrichtung, die als ebenes Plattengelenk ausgebildet ist,

Figur 8 eine siebte Ausführungsform einer Führungseinrichtung, die als Kurvengelenk ausgebildet ist, Figur 9 eine Abwandlung der in Figur 8 dargestellten siebten Ausführungsform eines Kurvengelenks,

Figur 10 eine neunte Ausführungsform einer Führungseinrichtung, die als Kugelgelenk ausgebildet ist,

Figur 10a eine Variante der neunten Ausführungsforin der Führungseinrichtung, die als Drehlager ausgebildet ist ,

Figur 11 eine zehnte Ausführungsform einer Führungseinrichtung, die als Abwandlung der in Figur 10 dargestellten neunten Ausführungsform einer Führungseinrichtung in Form eines Eigelenks ausgebildet ist,

Figur 12 eine Draufsicht auf eine elfte Ausführungsform einer Führungseinrichtung, die als Sattelgelenk ausgebildet ist, und

Figur 12a eine Seitenansicht der elften Ausführungsform der

Führungseinrichtung gemäß der Figur 12.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsform einer Führungseinrichtung 1 wird auch als Rotationslager bezeichnet und ist zum Zweck der Illustration für den Einsatz derartiger Führungseinrichtungen 1 mit einer Antriebseinrichtung 2 versehen. Die Antriebseinrichtung 2 ist zur Einleitung eines Drehmoments von einem ersten Gelenkteil 3 auf ein zweites Gelenkteil 4 ausgebildet und ist für eine kontaktlose Krafteinleitung vom ersten Gelenkteil 3 auf das zweite Gelenkteil 4 vorgesehen.

Beispielhaft ist das erste Gelenkteil 3 an einem nicht dargestellten ersten Vorrichtungsteil wie beispielsweise einem a- schinentisch festgelegt und das zweite Gelenkteil 4 ist mit einem ebenfalls nicht dargestellten zweiten Vorrichtungsteil verbunden. Somit ist das zweite Vorrichtungsteil mit Hilfe der Wechselwirkung zwischen den beiden Gelenkteilen 3 und 4 rotatorisch und antreibbar gegenüber dem ersten Vorrichtungsteil gelagert.

Für die weitere Beschreibung der Führungseinrichtung 1 wird davon ausgegangen, dass die gesamte Führungseinrichtung 1 in einem Raumvolumen angeordnet ist, in dem eine Temperatur herrscht, die gleich oder geringer als eine Sprungtemperatur eines Supraleiters 5 ist, der Bestandteil des ersten Gelenkteils 3 ist. Rein aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in der Darstellung der Figur 2 das erste Gelenkteil 3 vollständig als Supraleiter 5 ausgebildet. In der Praxis wird vorgesehen sein, lediglich Teilbereiche des ersten Gelenkteils 3 als Supraleiter 5 auszubilden. Das zweite Gelenkteil 4 ist als Anordnung mehrerer Permanentmagnete 6 ausgebildet, die exemplarisch als Ringmagnete mit kreisringförmiger Gestalt und rechteckigem Querschnitt ausgestaltet sind. Die Permanentmagnete 6 weisen eine Magnetisierung auf, die parallel zu einer Ringmittelachse ausgerichtet ist, die ihrerseits konzentrisch zu einer Drehachse 7 der Führungseinrichtung 1 ausgerichtet ist. Durch diese Magnetisierung der Permanentmagnete 6 ist gewährleistet, dass bei einer Verdrehung des zweiten Gelenkteils 4 gegenüber dem ersten Gelenkteil 3 um die Drehachse 7 keine Veränderung des Magnetfelds stattfindet, das von dem zweiten Gelenkteil 4 bereitgestellt wird. Somit treten während einer Drehbewegung des zweiten Gelenkteils 4 gegenüber dem ersten Gelenkteil 3 keine Reaktionskräfte des Supraleiters 5 auf und eine freie Drehbeweglichkeit der Gelenkteile 3 und 4 zueinander ist gewährleistet. Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Führungseinrichtung 1 ist vorgesehen, dass das zweite Gelenkteil 4 für eine im Hinblick auf axiale und radiale Kräfte hochbelastbare Drehverbindung sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung in magnetischer Wechselwirkung mit dem Supraleiter 5 steht. Dies wird dadurch gewährleistet, dass der Supraleiter sowohl eine kreisringförmige Stirnfläche 8 als auch eine zylindrische Umfangsfläche 9 aufweist, die beide dazu vorgesehen sind, bei einer Abkühlung des Supraleiters 5 auf oder unterhalb seiner Sprungtemperatur die Magnetfelder der Permanentmagnete 6 des zweiten Gelenkteils 4 zu „speichern". Dadurch kann der Supraleiter 5 des ersten Gelenkteils 3 nach erfolgter Abkühlung unter die Sprungtemperatur bei einer Positionsveränderung des zweiten Gelenkteils 4 gegenüber dem ersten Gelenkteil 3 entsprechende Reaktionskräfte aufbringen, die einer Positionsveränderung zumindest entgegenwirken, sofern nicht eine maximale Belastbarkeit der Führungseinrichtung 1 überschritten ist.

Eine derartige Führungseinrichtung 1 könnte beispielsweise zur Lagerung einer Welle vorgesehen sein, mit der beispielsweise flexible Werkstoffbahnen wie Textil- oder Papierbahnen in einer Produktionsmaschine umgelenkt werden können.

Exemplarisch ist die Führungseinrichtung 1 mit der Antriebseinrichtung 2 versehen, die rein schematisch dargestellt ist und in der Art eines Elektromotors wirkt. Hierzu umfasst die Antriebseinrichtung 2 mehrere Spulen 10, die an einem Umfang der Führungseinrichtung 1 verteilt angeordnet sind und die in nicht näher dargestellter Weise mit einer Steuerungseinrichtung verbunden sind, die zur Bereitstellung von Spulenströmen an die jeweiligen Spulen 10 ausgebildet ist. Spulenachsen 11 der Spulen 10 sind quer zur Drehachse 7 ausgerichtet, sodass bei Bereitstellung von elektrischer Energie an die Spulen 10 in radialer Richtung nach innen gerichtete Magnetfelder, gegebenenfalls mit wechselnder Polung, auftreten. Diese Magnetfelder bewirken eine magnetische Wechselwirkung mit Permanentmagneten 12, die rein exemplarisch würfelförmig ausgebildet sind und die auf einer kreisringförmigen Stirnfläche 15 eines Permanentmagneten 6 angeordnet sind. In der Praxis kann hier auch eine Zwischenlage aus einem nichtmagnetisierbaren Werkstoff vorgesehen werden. Beispielhaft sind die Permanentmagnete 12 in gleicher Winkelteilung relativ zur Drehachse 7 angeordnet. Exemplarisch sind die Permanentmagnete 15 jeweils in radialer Richtung nach außen magnetisiert , sodass beispielhaft jeweils Ordpole der Permanentmagnete 12 gegenüberliegend zu den Spulen 10 ausgerichtet sind. Durch gezieltes Bestromen der Spulen 10 kann ein zirkulär umlaufendes magnetisches Wanderfeld erzeugt werden, das zu einer Einleitung eines Drehmoments auf das zweite Gelenkteil 4 führt, sodass die gewünschte Rotationsbewegung des zweiten Gelenkteils 4 gegenüber dem ersten Gelenkteil 3 beeinflusst werden kann.

Bei einer nicht darstellten Weiterbildung der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Führungseinrichtung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Sensor zur Ermittlung von Eigenschaften der Führungseinrichtung vorgesehen ist. Bei diesem Sensor kann es sich beispielsweise um einen Temperatursensor zur Ermittlung der Temperatur des Supraleiters oder um einen Bewegungssensor zur Ermittlung einer Relativbewegung des zweiten Gelenkteils gegenüber dem ersten Gelenkteil handeln.

Bei der in Figur 3 dargestellten zweiten Ausführungsform einer Führungseinrichtung 21 handelt es sich um ein rotatorisches Flachgelenk, das zur rotatorischen Lagerung eines ersten Gelenkteils 23 gegenüber einem zweiten Gelenkteil 24 vorgesehen ist. Hierzu sind die beiden Gelenkteile 23 und 24 derart ausgestaltet, dass sie im Einsatzfall einen Arbeits- spalt 22 miteinander ausbilden, der vorzugsweise gleichförmig ausgebildet ist. Zu diesem Zweck umfasst das erste Gelenkteil 23 einen kreisringförmig ausgebildeten Supraleiter 25 mit rechteckigem Ringquerschnitt, der für eine Speicherung von Magnetfeldern von Permanentmagneten 26 vorgesehen ist, die dem zweiten Gelenkteil 24 zugehörig sind. Exemplarisch sind die Permanentmagnete 26 als konzentrisch zueinander angeordnete Ringmagnete ausgebildet, die jeweils rechteckige, insbesondere quadratische Ringquerschnitte aufweisen und die in axialer Richtung parallel zu einer Drehachse 27 magnetisiert sind. Exemplarisch ist vorgesehen, dass sowohl die Permanentmagnete 26 als auch der Supraleiter 25 in einem radial innen liegenden Bereich eine Ausnehmung 28, 29 aufweisen, in die jeweils eine Buchse 30 eingebracht ist. Die Buchse 30 ist jeweils als Kupplungsgeometrie für die Ankopplung eines nur schematisch als Wellenstumpf angedeuteten Vorrichtungsteils vorgesehen. Besonders bevorzugt ist die jeweilige Buchse 30 aus einem Material hergestellt, das einen zumindest ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Supraleiter 25 beziehungsweise der Permanentmagnet 26 aufweist, um bei der notwendigen Abkühlung der Führungseinrichtung 21 auf oder unter die Sprungtemperatur des Supraleiters 25 keine unerwünschten inneren Spannungen aufgrund unterschiedlicher Wärmedehnung zu erzeugen.

Bei einer nicht näher dargestellten Variante der Führungseinrichtung 21 kann vorgesehen sein, dass dem Supraleiter 25 eine oder mehrere elektrische Spulen zugeordnet sind, die insbesondere aus einem supraleitenden Werkstoff hergestellt sind. Mit Hilfe der Spulen kann beispielsweise eine Einleitung eines Drehmoments auf das mit den Permanentmagneten 26 ausgerüstete zweite Gelenkteil 24 vorgesehen werden. Alternativ kann mit solchen Spulen eine Bereitstellung elektrischer Energie aufgrund von Induktion bewirkt werden, die sich aufgrund der rotatorischen Relativbewegung des ersten Gelenkteils 23 gegenüber dem zweiten Gelenkteil 24 ergibt. Diese elektrische Energie kann beispielsweise zum Betrieb einer nicht dargestellten Kühleinrichtung für den Supraleiter 25 herangezogen werden, die beispielsweise als Wärmepumpe oder Stirling-Motor ausgebildet ist. Eine derartige Variation der Führungseinrichtung 21 ist insbesondere dann von Interesse, wenn eine fortdauernde Rotationsbewegung des ersten Gelenkteils 23 gegenüber dem zweiten Gelenkteil 24 vorgesehen ist und die Führungseinrichtung 21 nicht in einem Raumvolumen aufgenommen ist, das unterhalb der Sprungtemperatur des Supraleiters 25 abgekühlt ist.

Bei einer in der Figur 4 dargestellten dritten Ausführungsform einer Führungseinrichtung 31 handelt es sich um eine Abwandlung der in Figur 3 dargestellten zweiten Ausführungsform der Führungseinrichtung 21, wobei gemäß der Figur 4 zusätzlich vorgesehen ist, dass der Supraleiter 35 thermisch entkoppelt von dem ersten Gelenkteil 33 angeordnet ist. Grundsätzlich entspricht der Aufbau der Führungseinrichtung 31 der der Führungseinrichtung 21 mit dem Unterschied, dass der Supraleiter 35 verglichen mit dem Supraleiter 25 eine größere Ausnehmung 38 aufweist. In der Ausnehmung 38 ist die Anordnung eines Ringmagneten 40 vorgesehen, der in axialer Richtung parallel zur Drehachse 37 magnetisiert ist und der eine schwebende Anordnung des Supraleiters 35 gegenüber dem nur schematisch als Wellenstumpf angedeuteten und mit dem Ringmagneten 40 versehenen ersten Vorrichtungsteil ermöglicht. Durch die bei der dritten Ausführungsform der Führungseinrichtung 31 getroffenen Maßnahmen wird erreicht, dass der Supraleiter 35 ohne thermischen Kontakt zum ersten Vorrichtungsteil gelagert ist. Somit kann nach Abkühlung des Supra- leiters 35 auf oder unterhalb seiner Sprungtemperatur und der damit einhergehenden „Speicherung" der Magnetfelder der Permanentmagnete 36 und 40 auch bei einem Betrieb in einer Umge ^¬ bung, in der Raumtemperatur herrscht, beispielsweise 20° Cel ^¬ sius, eine länger andauernde und kühlungsfreie Betriebsweise für die Führungseinrichtung 31 ermöglicht werden, da die Erwärmung des Supraleiters 35 minimiert ist.

Bei der in Figur 5 dargestellten vierten Ausführungsform einer Führungseinrichtung 41 handelt es sich um ein sogenanntes Scharniergelenk, bei dem der Supraleiter 45, der rinnenartig ausgebildet ist und einen kreisringabschnittartigen Querschnitt aufweist, dem ersten Gelenkteil 43 zugeordnet ist. Das zweite Gelenkteil 44 umfasst eine Permanentmagnetanordnung 46, die exemplarisch aus radial magnetisierten Ringmagneten ausgebildet ist. Dabei sind die ringförmigen Permanentmagnete 46 längs einer normal zur Darstellungsebene der Figur 5 ausgerichteten Schwenkachse für das zweite Gelenkteil 44 aneinandergereiht und geschichtet angeordnet. Mit einem derartigen Scharniergelenk 41 kann berührungslos eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse unter Aufrechterhaltung eines Arbeitsspalts 42 für zwei nicht dargestellte Vorrichtungsteile relativ zueinander ermöglicht werden.

Bei der in Figur 6 gezeigten Explosionsdarstellung einer fünften Ausführungsform einer Führungseinrichtung 51 handelt es sich um ein Kreuzgelenk bzw. Kardangelenk, das Schwenkbewegungen des ersten Gelenkteils 53 gegenüber dem zweiten Gelenkteil 54 um zwei senkrecht zueinander ausgerichtete

Schwenkachsen ermöglicht. Exemplarisch sind sowohl dem gabelförmig ausgebildeten ersten Gelenkteil 53 als auch dem gabelförmig ausgebildeten zweiten Gelenkteil 54 jeweils ein Paar kreisringförmiger, hülsenartiger Supraleiter 55 zugeordnet. Beispielhaft sind die beiden Gelenkteile 53 und 54 gemäß der Darstellung der Figur 6 um 90 Grad zueinander längs einer ho ^¬ rizontal verlaufenden Achse verdreht angeordnet. Vorzugsweise schneiden sich in einem nicht dargestellten Zusammenbauzustand der Führungseinrichtung 51 die Mittelachsen der beiden Gelenkteile 53 und 54. Zwischen den beiden Gelenkteilen 53 und 54 ist ein exemplarisch kreuzförmiges und in der Figur 6a näher dargestelltes Kopplungselement 58 angeordnet, das an jedem seiner Kreuzausleger exemplarisch jeweils drei mit einander entgegengesetzter, in axialer Richtung ausgerichteter Polung angeordnete , scheibenförmige Permanentmagnete 56 trägt. Die Permanentmagnete 56 sind in einem nicht dargestellten Zusammenbauzustand der Führungseinrichtung 51 jeweils konzentrisch zu den Supraleitern 55 ausgerichtet, wobei die in zirkularer Umlaufrichtung gleichförmigen Magnetfelder der Permanentmagnete 56 jeweils eine freie Drehbeweglichkeit der Gelenkteile 53, 54 gegenüber dem Kopplungselement 58 gewährleisten. Somit kann über die Führungseinrichtung 51 eine Drehbewegung vom ersten Gelenkteil 53 auf das zweite Gelenkteil 54 übertragen werden, wobei Mittelachsen der Gelenkteile 53, 54 winklig zueinander ausgerichtet sein können.

Bei der in Figur 7 dargestellten sechsten Ausführungsform einer Führungseinrichtung 61 handelt es sich um ein Kurvengelenk, das exemplarisch für eine synchron gegenläufige Bewegung der beiden Gelenkteile 63 und 64 ausgebildet ist. Exemplarisch sind die beiden Gelenkteile 63 und 64 jeweils als kreisförmige Planparallelplatten ausgebildet, die an einander gegenüberliegend angeordneten Stirnseiten einen kreisringseg- mentförmigen Supraleiter 65 beziehungsweise einen kreisring- segmentförmigen Permanentmagneten 66 aufweisen. Exemplarisch weist der Permanentmagnet 66 mehrere in radialer Richtung magnetisierte Segmente 68 auf, wobei benachbart angeordnete Segmente 68 vorzugsweise jeweils gegensinnig zueinander mag- netisiert sind. Durch die magnetische Wechselwirkung zwischen dem Supraleiter 65 und dem Permanentmagnet 66 wird erreicht, dass eine Rotationsbewegung des ersten Gelenkteils 63 um eine Schwenkachse, die im Kreiszentrum des ersten Gelenkteils 63 normal zur Darstellungsebene der Figur 7 ausgerichtet ist, zu einer korrespondierenden, jedoch gegensätzlichen Schwenkbewegung des zweiten Gelenkteils 64 um eine normal zur Darstellungsebene der Figur 7 und im Kreiszentrum des zweiten Gelenkteils 64 angeordneten Schwenkachse führt. Um den Supraleiter 65 während einer Abkühlung auf beziehungsweise unter seine Sprungtemperatur in geeigneter Weise „programmieren" zu können, ist ein Programmiermagnet 69 vorgesehen, der während des Abkühlvorgangs auf das erste Gelenkteil 63 aufgesetzt wird und die notwendigen Magnetfelder an den Supraleiter 65 bereitstellt. Durch die Verwendung des Programmiermagneten 69 werden die Magnetfelder im Supraleiter 65 so „gespeichert", dass faktisch eine berührungslose Abwälzbewegung zwischen den beiden .Gelenkteilen 63 und 64 ermöglicht wird. Um den Abstand zwischen den beiden Gelenkteilen 63 und 64 korrekt einzustellen, weist der Programmiermagnet 69 einen bogenförmigen Abstandshalter 70 auf, der die jeweiligen nicht näher bezeichneten kreisringsegmentförmigen Permanentmagnete des Programmiermagnets 69 in dem gewünschten Abstand gegenüber dem Supraleiter 65 hält.

Bei der in Figur 8 dargestellten siebten Ausführungsform einer Führungseinrichtung 71 handelt es sich um eine Variation der in Figur 7 dargestellten sechsten Ausführungsform eines Kurvengelenks, wobei anstelle der plattenförmigen Gelenkteile 63 und 64 kugelförmige Gelenkteile 73 und 74 zum Einsatz kommen. Exemplarisch ist vorgesehen, dass am zweiten Gelenkteil 74 Permanentmagnete 76 angeordnet sind, die als Kugelausschnitte ausgebildet sind und die ausgehend von einem Kugel- Zentrum in radialer Richtung magnetisiert sind. Für die Speicherung der Magnetfelder im Supraleiter 75 ist in Analogie zu der in Figur 7 dargestellten sechsten Ausführungsform der Führungseinrichtung 61 ein nicht dargestellter Programmiermagnet notwendig. Dieser Programmiermagnet kann als Kugel- schale ausgebildet sein und wird während der Abkühlung des Supraleiters 65 auf diesen aufgesetzt. Als Ergebnis einer derartigen Speicherung kann erreicht werden, dass eine Rotationsbewegung des ersten Gelenkteils 73 um eine erste Drehachse 77 zu einer korrespondierenden, gleichsinnigen und winkeltreuen Drehbewegung des zweiten Gelenkteils 74 um eine Drehachse 78 führt. Bei einer nicht dargestellten Variante der Führungseinrichtung 71 ist der Permanentmagnet zur Ausbildung eines Festlagers exemplarisch in der Art eines Halbach-Erregersystems ausgebildet, wodurch keine Verschwenkung der beiden Gelenkteile zueinander ermöglicht wird und lediglich eine ausschließliche Drehbewegungsübertragung ermöglicht wird, da ansonsten Reaktionskräfte des Supraleiters auftreten .

Bei der in Figur 9 dargestellten achten Ausführungsform einer Führungseinrichtung 81 handelt es sich um eine weitere Abwandlung eines Kurvengelenks, bei dem die Gelenkteile 83 und 84 exemplarisch kugelförmig ausgebildet sind. Abweichend von der in Figur 8 dargestellten siebten Ausführungsform ist bei der achten Ausführungsform gemäß der Figur 9 eine freie Drehbeweglichkeit der beiden Gelenkteile 83 und 84 zueinander um jeweilige Drehachsen 87 und 88 vorgesehen. Damit kann beispielsweise ein nicht dargestelltes erstes Vorrichtungsteil an einem ebenfalls nicht dargestellten zweiten Vorrichtungsteil frei drehbeweglich angeordnet werden. Zu diesem Zweck sind die Permanentmagnete 86 des zweiten Gelenkteils 84 scheibenförmig in einem vorderen Bereich des zweiten Gelenk- teils 84 angeordnet und ausgehend von der Drehachse 88 in ra ^¬ dialer Richtung nach außen magnetisiert . Somit tritt bei einer Drehbewegung des zweiten Gelenkteils 84 um die Drehachse 88 keine Veränderung der abgegebenen Magnetfelder aus Sicht des Supraleiters 85 ein, sodass auch keine Reaktionskräfte des Supraleiters 85 hervorgerufen werden.

Bei der in Figur 10 dargestellten neunten Ausführungsform einer Führungseinrichtung 91, die in der Art eines Kugelgelenks ausgebildet ist, ist aus Gründen der Übersichtlichkeit das erste Gelenkteil 93 in der Art einer Kugelhalbschale ausgebildet, während das zweite Gelenkteil 94 rein exemplarisch kugelförmig ausgebildet ist. Ferner ist das erste Gelenkteil

93 vollständig als Supraleiter 95 dargestellt, wobei dies lediglich der Illustration dient und in der Praxis anders umgesetzt werden kann, beispielsweise durch Anordnung eines ku- gelhalbschalenförmigen Supraleiters in einer entsprechenden Kugelschale des ersten Gelenkteils. In gleicher Weise ist auch aus Gründen der Übersichtlichkeit das zweite Gelenkteil

94 vollständig als Permanentmagnet 96 ausgebildet, wobei eine Unterteilung des Permanentmagneten in Kugelausschnitte vorgesehen ist, deren Randlinien in der Art von Breitengraden über dem kugelförmigen Gelenkteil 94 verlaufen. Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Permanentmagnete 96 jeweils in radialer Richtung nach außen ausgehend von einem Kugelzentrum magnetisiert sind und dass benachbart angeordnete Permanentmagnet- Segmente jeweils gegensinnig magnetisiert sind. Bei einer derartigen Ausgestaltung der Permanentmagnete 96 kann das zweite Gelenkteil 94 Schwenkbewegungen um zwei zueinander senkrechte Schwenkachsen, die das Kugelzentrum des zweiten Gelenkteils 94 durchsetzen, gegenüber dem ersten Gelenkteil 93 vollführen. Bei der in Figur 10a dargestellten Führungseinrichtung 91a, die eine Variante der in Figur 10 dargestellten Führungseinrichtung 91 bildet, sind die Permanentmagnet 96a des zweiten Gelenkteils 94a scheibenförmig ausgebildet und bilden eine dem als erstes Gelenkteil 93a ausgebildeten Supraleiter 95a zugewandte Halbkugel. Eine Magnetisierung der Permanentmagnete 96a ist längs der Rotationsachse 97 vorgesehen, so dass der Supraleiter 95a bei einer Rotation der Permanentmagnete 96a stets mit dem gleichen Magnetfeld konfrontiert ist und diesbezüglich keine Reaktionskräfte auftreten.

Bei einer nicht dargestellten Variante des in Figur 10 dargestellten Kugelgelenks sind die Permanentmagnete zur Ausbildung eines Festlagers als Halbach-Erregersystem ausgebildet, sodass eine starr- flexible Kopplung zwischen den beiden Gelenkteilen erzielt wird. Eine freie Beweglichkeit der beiden Gelenkteile ist im diesem Fall nicht vorgesehen, vielmehr treten bei jeder Verlagerung der Gelenkteile zueinander Reaktionskräfte auf, die eine elastische Kopplung zwischen den Gelenkteilen bewirken. Im Fall einer Überschreitung von Haltekräften zwischen den Permanentmagneten und dem Supraleiter kann eine Rastbewegung stattfinden, die in der Art einer Überlastkupplung wirkt, wodurch beispielsweise in sicher- heitsgerichteten Applikationen Vorteile erzielt werden können .

Bei der in Figur 11 dargestellten zehnten Ausführungsform einer Führungseinrichtung 101 handelt es sich um eine Abwandlung der in Figur 10 dargestellten Führungseinrichtung 91, wobei sowohl das erste Gelenkteil 103 als auch das zweite Gelenkteil 104 ovale Querschnitte aufweisen. Dadurch wird gegenüber der neunten Ausführungsform der Führungseinrichtung 91 eine Beschränkung der Beweglichkeit dahingehend erzielt, dass es für Schwenkbewegungen zwischen den beiden Gelenkter- len 103 und 104 eine bevorzugte Hauptschwenkachse 107 und eine senkrecht dazu ausgerichtete Nebenschwenkachse 108 gibt, wobei Bewegungen um die Hauptschwenkachse 107 einen geringeren Bewegungswiderstand aufweisen als Bewegungen um die Nebenschwenkachse 108. Die Führungseinrichtung 101 wird auch als Eigelenk bezeichnet.

Bei der in den Figuren 12 und 12a dargestellten elften Ausführungsform einer Führungseinrichtung 111, die auch als Sattelgelenk bezeichnet wird, weisen exemplarisch beide Gelenkteile 113 exemplarisch eine identische, sattelförmige Profilierung mit dem in den Figur 12 und 12a erkennbaren Profil auf. Exemplarisch ist das erste Gelenkteil 113 als Supraleiter 115 ausgebildet und wird mit Hilfe eines nicht näher dargestellten Programmiermagneten derart auf eine Magnetisierung des zweiten Gelenkteils 114 abgestimmt, so dass die beiden Gelenkteile 113 und 114 eine Schwenkbewegung um senkrecht zueinander ausgerichtete Schwenkachsen 117, 118 ermöglichen. Das zweite Gelenkteil 54 umfasst geeignet magnetisierte Permanentmagnete 116.

Sämtliche der vorstehend genannten Ausführungsformen von Führungseinrichtungen können in kinematischer Umkehr auch durch Auswechslung von Permanentmagneten und Supraleitern genutzt werden .

Ferner kann ebenfalls bei allen Ausführungsformen der Führungseinrichtung eine zusätzliche Einkopplung von elektromagnetischen Wanderfeldern, insbesondere durch Anordnung oder Integration von Spulen vorgesehen werden, um eine Relativbewegung der jeweiligen Gelenkteile zueinander zu bewirken. Alternativ kann unter Ausnutzung von Lorentzkräften eine Drehmomenteinleitung auf die Führungseinrichtungen erfolgen.