Gerhard Schubert établit de nouveaux standards en matière de modularité
Un client clé bénéficie de 20 ans d’expérience dans la technologie d’entraînement sans armoire. Les architectures de machines traditionnelles équipées d’armoires de commande centrales atteignent de plus en plus leurs limites : elles nécessitent de l’espace, augmentent la quantité de câblage requise et rendent les conceptions de machines modulaires plus complexes à mettre en œuvre. Gerhard Schubert GmbH continue donc de développer ses machines d’emballage et s’appuie sur la dernière génération de la technologie d’entraînement sans armoire de Bosch Rexroth. ctrlX DRIVE cabinet-free représente la troisième génération de cette technologie, fruit de plus de 20 ans d’expérience dans le domaine. En tant que client clé, Schubert a été impliqué dans le processus de développement et a pu accroître considérablement la modularité, l’intégration et la flexibilité de ses machines grâce à cette technologie.
Aujourd’hui, les machines d’emballage modernes doivent pouvoir relever de multiples défis simultanément : temps de changement de format courts, adaptation flexible, et production rentable de lots de plus en plus petits. Dans le même temps, la pression pour construire des machines plus compactes et accélérer leur installation s’intensifie. Pour Schubert, cela implique d’améliorer en permanence l’architecture existante de ses machines, qui utilise déjà un nombre réduit d’armoires de commande.
L’ingénierie mécanique modulaire est pour nous un facteur clé de succès depuis des années. Avec cette nouvelle génération, nous franchissons une nouvelle étape. Nous poursuivons le développement de notre approche sans armoire de manière ciblée, tout en créant des degrés de liberté supplémentaires pour l’architecture de nos machines.
La technologie d’entraînement au plus près de la machine
La technologie d’entraînement constitue un facteur déterminant. Alors que les conceptions traditionnelles s’appuient sur des entraînements centralisés au sein de l’armoire de commande, Schubert, en collaboration avec Bosch Rexroth, adopte une approche décentralisée : les entraînements sont intégrés directement dans la structure de la machine. À l’avenir, cette intégration sera poussée bien plus loin que dans les solutions précédentes, où certains composants restaient encore logés dans les chemins de câbles.
La technologie de servo-entraînement sans armoire ctrlX DRIVE, les unités d’alimentation de la gamme ctrlX DRIVE et les servomoteurs des séries MS2N et MS2S de Bosch Rexroth sont les éléments centraux de cette avancée. La nouvelle génération d’entraînements offre une évolutivité sans faille allant des unités mono-axe aux unités double axes avec différentes puissances nominales. Ainsi, les solutions d’entraînement s’adaptent de manière optimale aux besoins de puissance spécifiques de chaque machine.
ctrlX DRIVE cabinet-free s’appuie sur un système d’entraînement certifié IP65/IP67 qui s’affranchit de l’armoire de commande traditionnelle. L’alimentation, la communication et la puissance sont regroupées via un câble hybride. Cela réduit considérablement les opérations de câblage tout en simplifiant le montage et la mise en service.
Parallèlement, l’architecture du système autorise une topologie flexible : outre les structures linéaires, des topologies en étoile ou en T peuvent être réalisées, permettant ainsi de combiner et d’étendre les modules de la machine avec une flexibilité nettement accrue.
Plus de degrés de liberté pour les machines modulaires
Pour Schubert, cette architecture ouvre de nouvelles perspectives en ingénierie mécanique. L’intégration directe des entraînements dans le bâti de la machine permet des conceptions plus épurées. Cela autorise également une plus grande liberté dans l’agencement et la combinaison des modules.
De plus, l’architecture d’entraînement évolutive contribue à optimiser davantage l’encombrement : l’utilisation d’appareils double axes et d’unités d’alimentation décentralisées réduit considérablement l’espace d’installation requis et simplifie l’intégration dans la machine.
Cette démarche est soutenue par l’intégration agile des dispositifs de commande, qui s’affranchit des fonds de panier rigide et utilise des nœuds de topologie permettant divers concepts structurels.
La nouvelle technologie d’entraînement sans armoire réduit de 46 % le volume alloué aux servo-entraînements d’un robot pick-and-place Schubert F4, démontrant ainsi l’ampleur du potentiel d’économie.
Cette technologie d’entraînement offre également des options fonctionnelles étendues : des extensions telles que des connexions codeurs supplémentaires, des modules d’E/S ou des fonctions de sécurité peuvent être intégrées directement au niveau de l’entraînement.
Nous pouvons rendre nos modules plus flexibles et adapter encore mieux nos machines aux exigences spécifiques de nos clients.
Efficacité énergétique grâce au bus continu commun
Le concept énergétique a lui aussi été repensé. Dans la nouvelle architecture, les entraînements sont connectés via un bus continu commun (bus CC). Cela leur permet d’échanger de l’énergie entre eux par exemple, lorsque l’énergie de freinage d’un axe est récupérée par un autre sans aucune perte liée au renvoi de l’énergie vers le réseau. Contrairement aux approches précédentes où chaque module nécessitait sa propre alimentation, une alimentation centrale permet d’équilibrer l’énergie sur l’ensemble de la machine. En outre, la tension régulée du bus CC garantit des performances constantes, même en cas de fluctuations du réseau.
Cela réduit les pertes de conversion et augmente l’efficacité énergétique globale de la machine, tout en minimisant l’impact sur le réseau électrique. En pratique, cela permet à la machine de fonctionner efficacement sur une base de courant continu et de gérer de manière optimale de plus grandes distances ainsi qu’un nombre important d’axes.
Complexité réduite maintenabilité accrue
Outre la flexibilité et l’efficacité énergétique, Schubert bénéficie également d’une réduction de la complexité du système. La suppression des systèmes de refroidissement supplémentaires, tels que le refroidissement par eau, allège les interventions de maintenance et accroît la fiabilité opérationnelle. Cette avancée est rendue possible par l’intégration de semi-conducteurs de puissance en carbure de silicium dans ctrlX DRIVE cabinet-free. Cette technologie réduit les pertes thermiques, éliminant de fait le besoin d’un refroidissement externe par eau, tout en offrant une densité de puissance supérieure. Simultanément, la haute densité d’intégration de la technologie d’entraînement réduit le nombre de composants requis et simplifie la conception globale de la machine.
Par ailleurs, la technologie de raccordement homogène améliore la maintenabilité (serviceability). Les interfaces standardisées et le haut niveau de protection contre les contacts facilitent l’installation, le diagnostic et l’entretien. La technologie monocâble dédiée aux moteurs réduit également les efforts d’installation.
Enfin, les fonctions de sécurité intégrées directement aux axes, telles que le STO (Safe Torque Off) et SafeMotion, viennent consolider une architecture de sécurité parfaitement cohérente.
Un développement en étroite collaboration
Cette évolution technologique a été menée en étroite collaboration entre Schubert et Bosch Rexroth. Les deux entreprises entretiennent un partenariat de longue date qui remonte à la première machine d’emballage sans armoire qu’elles ont développée conjointement en 2014.
En tant que client clé, Schubert a été impliqué très en amont dans le processus de développement de la nouvelle génération de la technologie d’entraînement sans armoire ctrlX DRIVE de Bosch Rexroth. Des prototypes ont rapidement été mis à disposition afin d’être testés et validés de manière itérative en situation réelle sur la machine.
L’étroite collaboration avec Bosch Rexroth nous a permis d’intégrer nos exigences directement dans le développement et de tester la technologie en conditions réelles de manière précoce
Une architecture tournée vers l’avenir
Avec cette nouvelle architecture d’entraînement, Schubert pose les fondations des machines d’emballage de pointe. Le niveau d’intégration supérieur, la flexibilité de la structure du système et l’optimisation du concept énergétique permettent de construire les machines plus rapidement et de les exploiter avec une efficacité accrue.
Dans le même temps, le système reste ouvert aux évolutions futures, qu’il s’agisse de l’intégration de fonctions additionnelles, d’une mise à l’échelle vers des concepts de machines plus vastes ou de l’adaptation à d’autres classes de performances.
Schubert a présenté cette nouvelle génération de machines d’emballage modulaires pour la première fois lors du salon interpack 2026.
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