Neue Maßstäbe in Modularität – mit nächster Generation der Antriebstechnik von Bosch Rexroth

Moderne Verpackungsmaschinen müssen heute vieles gleichzeitig leisten: kurze Umrüstzeiten, flexible Anpassung an neue Formate und die wirtschaftliche Umsetzung immer kleinerer Losgrößen. Gleichzeitig wächst der Druck, Maschinen kompakter zu bauen und schneller zu installieren. Für Schubert bedeutet das: Die bestehende, bereits schaltschrankreduzierte Maschinenarchitektur konsequent weiterdenken.

„Für uns ist der modulare Maschinenbau seit Jahren ein zentraler Erfolgsfaktor“, erklärt Jan Köhler, Head of Control Technology/Control Development bei der Gerhard Schubert GmbH. „Mit der neuen Generation gehen wir den nächsten Schritt. Wir entwickeln unseren schaltschranklosen Ansatz gezielt weiter und schaffen zusätzliche Freiheitsgrade für unsere Maschinenarchitektur.“

Antriebstechnik rückt näher an die Maschine

Ein wesentlicher Hebel liegt in der Antriebstechnik. Während klassische Konzepte auf zentral im Schaltschrank installierte Antriebe setzen, verfolgt Schubert gemeinsam mit Bosch Rexroth einen dezentralen Ansatz: Die Antriebe werden direkt in die Maschinenstruktur integriert – in Zukunft deutlich stärker als bei vorherigen Lösungen, bei denen sie teilweise noch im erweiterten Kabelkanal untergebracht waren.

Zentrale Elemente dieses Entwicklungsschritts bilden die schaltschranklose Servoantriebstechnik ctrlX DRIVE cabinet-free, Versorgungsgeräte von ctrlX DRIVE sowie Servomotoren der Baureihen MS2N und MS2S von Bosch Rexroth. Die neue Antriebsgeneration bietet dabei eine durchgängige Skalierbarkeit – von Einzelachs- bis hin zu Doppelachsgeräten und unterschiedlichen Leistungsgrößen. Dadurch lassen sich Antriebslösungen optimal an den jeweiligen Leistungsbedarf der Maschine anpassen.

Mit ctrlX DRIVE cabinet-free kommt dabei ein IP65/IP67-Antriebssystem zum Einsatz, das ohne klassischen Schaltschrank auskommt. Energieversorgung, Kommunikation und Leistung werden über ein hybrides DC-Kabel gebündelt. Das reduziert nicht nur den Verkabelungsaufwand erheblich, sondern vereinfacht auch Montage und Inbetriebnahme.

Gleichzeitig ermöglicht die Systemarchitektur eine flexible Topologie: Neben Linienstrukturen lassen sich auch Stern- oder T-Topologien realisieren, wodurch Maschinenmodule deutlich freier kombiniert und erweitert werden können.

Mehr Freiheitsgrade für modulare Maschinen

Für Schubert eröffnet diese Architektur neue Möglichkeiten im Maschinenbau. Die direkte Integration der Antriebe in den Maschinenrahmen führt zu schlankeren Konstruktionen. Gleichzeitig entsteht mehr Freiheit in der Anordnung und Kombination von Modulen.

Zusätzlich trägt die skalierbare Antriebsarchitektur zur weiteren Bauraumoptimierung bei: Durch den Einsatz von Doppelachsgeräten und dezentralen Versorgungsgeräten lässt sich die benötigte Installationsfläche deutlich reduzieren und die Integration in die Maschine vereinfachen.

„Wir können unsere Module flexibler gestalten und Maschinen noch stärker an spezifische Kundenanforderungen anpassen“, sagt Jan Köhler. Unterstützt wird dies durch die flexible Integration von Regelgeräten ohne starre Backplane sowie durch Topologieknoten, die unterschiedliche Strukturkonzepte ermöglichen.

Wie groß das Einsparpotenzial ist, zeigt ein konkretes Beispiel: Die neue schaltschranklose Antriebstechnik reduziert das Volumen für die Servoantriebe eines Pick and Place Roboter F4 von Schubert um 46%.

Auch funktional bietet die Antriebstechnik zusätzliche Optionen: Erweiterungen wie zusätzliche Geberanschlüsse, I/O-Module oder Sicherheitsfunktionen können direkt am Antrieb integriert werden.

Energieeffizienz durch gemeinsamen DC-Verbund

Das Energiekonzept ist ebenfalls neu aufgebaut. In der neuen Architektur werden die Antriebe über einen gemeinsamen DC-Zwischenkreis verbunden. Dadurch können sie Energie untereinander austauschen, zum Beispiel wenn Bremsenergie einer Achse von einer anderen genutzt wird, ohne Verluste durch Rückspeisung ins Netz. Im Unterschied zu bisherigen Konzepten, bei denen einzelne Maschinenmodule jeweils eigene Versorgungen benötigen, ermöglicht eine zentrale Energieversorgung den Energieausgleich über die gesamte Maschine hinweg. Gleichzeitig sorgt die geregelte Zwischenkreisspannung für eine konstante Performance der Maschine, auch bei unterschiedlichen Netzbedingungen.

Das reduziert Wandlungsverluste und erhöht die Energieeffizienz der gesamten Maschine. Gleichzeitig sorgt die geregelte Zwischenkreisspannung für eine konstante Performance, auch bei unterschiedlichen Netzbedingungen und mit geringen Netzrückwirkungen. Damit wird die Maschine faktisch DC-basiert aufgebaut und kann auch größere Distanzen und Achszahlen effizient abbilden.

Weniger Komplexität – höhere Servicefreundlichkeit

Neben Flexibilität und Energieeffizienz profitiert Schubert auch von einer reduzierten Systemkomplexität. Der Verzicht auf zusätzliche Kühlsysteme, wie zum Beispiel wasserbasierte Kühlung, senkt den Wartungsaufwand und erhöht die Robustheit im Betrieb. Möglich wird dies durch den Einsatz von Leistungshalbleitern aus Siliziumkarbid in ctrlX DRIVE cabinet-free. Diese Technologie reduziert die thermischen Verluste, sodass auf eine externe Wasserkühlung verzichtet werden kann – bei höherer Leistungsdichte. Gleichzeitig reduziert die hohe Integrationsdichte der Antriebstechnik die Anzahl notwendiger Komponenten und vereinfacht den gesamten Maschinenaufbau.

Zudem verbessert die durchgängige Anschlusstechnik die Servicefähigkeit. Standardisierte Schnittstellen und ein hohes Maß an Berührungsschutz erleichtern Installation, Diagnose und Wartung. Auch die Einkabeltechnologie für Motoren reduziert den Installationsaufwand zusätzlich.

Darüber hinaus unterstützen integrierte Sicherheitsfunktionen wie STO sowie SafeMotion-Funktionen in den Achsen eine durchgängige Sicherheitsarchitektur.

Entwicklung in enger Partnerschaft

Die technologische Weiterentwicklung erfolgte in enger Zusammenarbeit zwischen Schubert und Bosch Rexroth. Beide Unternehmen verbindet eine langjährige Partnerschaft, die bis zur ersten gemeinsamen schaltschranklosen Verpackungsmaschine im Jahr 2014 zurückreicht.

Für die neue Generation der schaltschranklosen Antriebstechnik ctrlX DRIVE cabinet-free von Bosch Rexroth wurde Schubert als Leitkunde frühzeitig in den Entwicklungsprozess eingebunden. Prototypen standen bereits in frühen Phasen zur Verfügung und wurden im Maschinenkontext iterativ getestet und validiert.

„Die enge Zusammenarbeit mit Bosch Rexroth hat es uns ermöglicht, unsere Anforderungen direkt in die Entwicklung einfließen zu lassen und die Technologie frühzeitig unter realen Bedingungen zu erproben“, so Jan Köhler.

Architektur für die Zukunft

Mit der neuen Antriebsarchitektur schafft Schubert das Fundament für richtungweisende Verpackungsmaschinen. Der höhere Integrationsgrad, die flexible Systemstruktur und das optimierte Energiekonzept ermöglichen es, Maschinen schneller zu realisieren und effizienter zu betreiben.

Gleichzeitig bleibt das System offen für zukünftige Erweiterungen – sowohl hinsichtlich zusätzlicher Funktionen als auch bei der Skalierung auf größere Maschinenkonzepte und andere Leistungsklassen.

Die neue Generation modularer Verpackungsmaschinen hat Schubert erstmals auf der interpack 2026 vorgestellt.

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