Der Trend zur Modularisierung im Maschinen- und Anlagenbau ist eng mit dem Wandel der Produktion verbunden. Kleinere Losgrößen, individualisierte Produkte und kürzere Entwicklungszyklen fordern Maschinen, die sich rasch anpassen lassen.

Dazu werden Funktionen in mechanische und logische Module aufgeteilt – jedes davon eigenständig konzipiert, gefertigt und gewartet. So entstehen flexible Baukastensysteme, die Time-to-Market verkürzen und Wartung sowie Modernisierung erleichtern. Voraussetzung ist eine klare Entkopplung von Energieversorgung, Steuerung und Antriebstechnik. Echtzeitfähige Feldbussysteme verbinden die Module, während skalierbare Antriebssysteme für effizienten Energiefluss und hohe Präzision sorgen.

Architekturvarianten in der Antriebstechnik

In klassischen Maschinenkonzepten sind alle Steuerungs- und Antriebskomponenten in einem zentralen Schaltschrank zusammengefasst. Das erleichtert Service und Diagnose, erfordert aber mehr Platz und Kühlleistung. Für solche Architekturen eignen sich Mehrachssysteme wie KeDrive D3, das mehrere Achsen über einen gemeinsamen DC-Bus versorgt. Diese Topologie erlaubt den Energieaustausch zwischen Achsen und die Pufferung oder Rückspeisung generatorischer Energie ins Netz – ein Plus für Effizienz und Ressourcenschonung.

Beim Einsatz von dezentralen Schaltschränken verfügt jedes Maschinenmodul über eine eigene Antriebseinheit. Das ermöglicht paralleles Engineering und eine unabhängige Inbetriebnahme. Kompakte All-in-one-Antriebe wie KeDrive D3-AC oder KeDrive D5 integrieren Netzfilter, Bremschopper und Steuerungselektronik – ideal für Module mit geringer bis mittlerer Achszahl. Der Vorteil liegt in der hohen Layoutflexibilität, der Nachteil in etwas höherem Verkabelungs- und Diagnoseaufwand.

Die konsequenteste Form modularer Architektur verzichtet ganz auf zentrale Schaltschränke. Hier sind Steuerung und Leistungselektronik direkt im Modul oder am Motor integriert – kompakt, geschützt (beispielsweise IP54) und platzsparend. Aufgrund thermischer Grenzen sind die Leistungen meist auf kleinere Achsen ausgelegt. Die Energieversorgung erfolgt zunehmend über DC-Netze, häufig in Form einer Daisy-Chain-Verkabelung, die Leistung und Kommunikation in einem Kabel vereint.

Offene DC-Systeme gewinnen hier an Bedeutung. Im Forschungsprojekt DC-Industrie wurde ein Konzept geschaffen, mit dem sich Produkte verschiedener Hersteller an einen gemeinsamen DC-Bus anbinden lassen. Keba hat dafür Anschluss- und Schutzkonzepte im KeDrive-D3-System umgesetzt, sodass sich externe Antriebe nahtlos integrieren lassen. Die folgenden Beispiele zeigen, wie sich mit einer einheitlichen Plattform verschiedene Maschinenarchitekturen abdecken lassen – vom zentralen Schaltschrank bis zum dezentralen Modul:

• In einer Etikettiermaschine übernimmt KeDrive D3 den synchronen Betrieb mehrerer Achsen
• In einer Blechbearbeitungsanlage wird jedes Modul mit eigenem KeDrive D3 oder D3-AC betrieben
• In Montagezellen sorgen KeDrive-D5-Antriebe für kompakte, schnell skalierbare Lösungen
• Mobile Transportsysteme nutzen KeDrive D5 Micro, gespeist über Batteriespannung

Entscheidungskriterien für die richtige Architektur

Plattformstrategie:

Ein einheitlicher Plattformansatz mit durchgängigen Schnittstellen, identischen Sicherheitsfunktionen (zum Beispiel STO und SafeMotion) und einheitlicher Diagnosesoftware reduziert den Engineering-Aufwand und vereinfacht Wartung sowie Ersatzteilhaltung.

Energieeffizienz und Nachhaltigkeit:

Ein gemeinsamer DC-Bus ermöglicht Energierückspeisung, Zwischenspeicherung und Spitzenlastbegrenzung – entscheidend für hohe Effizienz und Nachhaltigkeit. Insbesondere in dezentralen oder mobilen Anwendungen sorgt das für geringere Netzlasten und höhere Anlagenverfügbarkeit.

Sicherheit:

Sichere Bewegungsüberwachung, Not-Stopp-Funktionen und die Integration in Safety-Steuerungen sind Pflicht. Moderne Systeme bieten alle wesentlichen Sicherheitsfunktionen bereits integriert.

Der All-in-one-Antrieb KeDrive D3-AC. © Keba

Die Vielzahl technischer Parameter macht die Auswahl komplex. Softwaretools wie der KeDrive-Konfigurator unterstützen bei der korrekten Kombination von Reglern, Motoren und Zubehör – inklusive Kompatibilitätsprüfung und automatischer Dokumentation.

Die Anforderungen moderner Produktionsanlagen machen modulare Maschinenarchitekturen unverzichtbar. Die Wahl des richtigen Antriebssystems ist dabei der Schlüssel. Sie entscheidet über Energieeffizienz, Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit. Ob zentral, dezentral oder schaltschranklos – entscheidend ist die Fähigkeit, alle Varianten auf einer gemeinsamen Plattform zu realisieren.

Mit Lösungen wie KeDrive D3, D3-AC und D5 bietet Keba hierfür ein skalierbares Portfolio, das Maschinenbauern ermöglicht, ihre Automatisierung zukunftssicher, effizient und modular zu gestalten. Die Zukunft gehört offenen DC-Systemen, die eine herstellerübergreifende Integration erlauben. Damit entsteht der nächste Schritt hin zu flexibler, nachhaltiger und intelligenter Maschinenautomatisierung.

SPS, Halle 7, Stand 470