Automatisierung Drehmaschine: Roboterlösungen für die Drehbearbeitung
Warum eine Drehmaschine automatisieren? Drehmaschinen sind das Rückgrat vieler Fertigungsbetriebe. Wellen, Buchsen, Flansche, Ringe – ein Großteil rotationssymmetrischer Bauteile entsteht auf der Drehmaschine. Entsprechend hoch ist der Auslastungsdruck. In der Praxis zeigt sich jedoch oft ein anderes Bild. Die Maschine wartet auf den Bediener, der gerade an einer anderen Anlage beschäftigt ist. Sie steht still […]
Warum eine Drehmaschine automatisieren?
Drehmaschinen sind das Rückgrat vieler Fertigungsbetriebe. Wellen, Buchsen, Flansche, Ringe – ein Großteil rotationssymmetrischer Bauteile entsteht auf der Drehmaschine. Entsprechend hoch ist der Auslastungsdruck.
In der Praxis zeigt sich jedoch oft ein anderes Bild. Die Maschine wartet auf den Bediener, der gerade an einer anderen Anlage beschäftigt ist. Sie steht still während der Mittagspause, nach Feierabend und am Wochenende. Von den theoretisch verfügbaren 168 Stunden pro Woche nutzen viele Betriebe nur einen Bruchteil.
Die Automatisierung einer Drehmaschine ändert dieses Verhältnis grundlegend. Ein Roboter übernimmt das Be- und Entladen der Spindel, versorgt die Maschine kontinuierlich mit Rohteilen und entnimmt die Fertigteile. Die Produktion läuft weiter – auch wenn kein Bediener vor Ort ist.
Vorteile der Automation von Drehmaschinen
Mehr Spindelstunden durch mannlose Fertigung
Die Spindelzeit entscheidet über die Wirtschaftlichkeit einer Drehmaschine. Je mehr Stunden pro Tag die Spindel dreht, desto mehr Teile werden produziert und desto schneller amortisiert sich die Maschine.
Ohne Automation liegt die tägliche Spindelzeit oft bei sechs bis acht Stunden – begrenzt durch Schichtzeiten und Personalverfügbarkeit. Mit einem Beladeroboter verschiebt sich diese Grenze deutlich nach oben. Die Maschine produziert weiter, wenn die Mitarbeiter Feierabend machen. Sie läuft durch die Nacht und am Wochenende. Tägliche Spindelzeiten von 16, 20 oder mehr Stunden werden erreichbar.
Fachkräfte entlasten und effizienter einsetzen
Das manuelle Be- und Entladen einer Drehmaschine ist monoton und körperlich belastend. Qualifizierte Dreher verbringen wertvolle Arbeitszeit damit, auf das Ende eines Bearbeitungszyklus zu warten, Fertigteile zu entnehmen und neue Rohteile in das Futter einzulegen.
Mit einer Automatisierung übernimmt der Roboter diese Routine. Die Fachkräfte konzentrieren sich stattdessen auf Qualitätsprüfung, Prozessoptimierung und das Einfahren neuer Werkstücke. Ein Mitarbeiter kann mehrere automatisierte Maschinen betreuen – das entschärft den Personalmangel, ohne auf Erfahrung verzichten zu müssen.
Konstante Qualität durch präzises Werkstückhandling
Beim manuellen Einlegen von Drehteilen entstehen kleine Variationen. Das Werkstück sitzt nicht immer exakt gleich im Futter, der Spanndruck variiert je nach Bediener und Tagesform. Bei engen Toleranzen können sich diese Unterschiede auf das Bearbeitungsergebnis auswirken.
Ein Roboter hingegen positioniert jedes Werkstück mit derselben Genauigkeit. Die Einlegetiefe ist konstant, die Ausrichtung reproduzierbar. Das Ergebnis: weniger Ausschuss, gleichmäßigere Maße über die gesamte Serie und stabilere Prozesse.
Flexibilität bei kleinen und mittleren Losgrößen
Ein verbreitetes Vorurteil: Automatisierung lohnt sich nur für Großserien. Das Gegenteil ist der Fall. Moderne Systeme sind auf schnelle Werkstückwechsel ausgelegt und ermöglichen wirtschaftliche Automation auch bei Losgrößen von 10, 50 oder 100 Teilen.
Entscheidend ist die Umrüstzeit. Wenn der Wechsel zwischen zwei Werkstücktypen nur wenige Minuten dauert, rechnet sich die Automatisierung auch für kleinere Aufträge. Die Maschine produziert abends die eine Serie, nachts die nächste – ohne dass jemand dazwischen eingreifen muss.
Automatisierungskonzepte für Drehmaschinen
Stangenlader vs. Roboterautomation
Für die Automatisierung von Drehmaschinen gibt es zwei grundlegend verschiedene Ansätze. Stangenlader arbeiten mit Stangenmaterial: Eine Stange wird durch die hohle Spindel geschoben, das Werkstück nach der Bearbeitung abgestochen, die Stange nachgeschoben. Dieses Konzept eignet sich für kleine bis mittlere Durchmesser und hohe Stückzahlen gleichartiger Teile.
Die Roboterautomation geht einen anderen Weg: Der Roboter handhabt einzelne Rohteile – Sägeabschnitte, Gussteile, Schmiederohlinge oder vorbearbeitete Halbzeuge. Er entnimmt sie aus einem Bereitstellungsbereich, legt sie in das Futter ein und entnimmt nach der Bearbeitung das Fertigteil. Dieses Konzept ist flexibler bei wechselnden Teilen und Geometrien.
Beide Ansätze haben ihre Berechtigung. Die Wahl hängt vom Teilespektrum, den Stückzahlen und der vorhandenen Maschinenausstattung ab.
Systeme mit Drehtischen und Rasterplatten
Die meisten Automatisierungslösungen für Drehmaschinen arbeiten mit mechanischen Ordnungssystemen. Werkstücke werden in festen Positionen bereitgestellt – auf Drehtischen, in Rasterplatten oder Schubladen. Der Roboter fährt die vordefinierten Koordinaten ab.
Diese Systeme funktionieren zuverlässig bei gleichbleibenden Werkstücken. Die Teile müssen allerdings exakt in ihre vorgesehenen Positionen einsortiert werden. Für jede neue Geometrie braucht es angepasste Aufnahmen oder neue Greiferfinger. Der Umrüstaufwand steigt mit der Teilevielfalt.
Kameragesteuerte Automation ohne Vorrichtungen
Ein alternativer Ansatz verzichtet auf feste Werkstückpositionen. Stattdessen erfasst ein 3D-Kamerasystem die Lage jedes einzelnen Werkstücks im Bereitstellungsbereich. Der Roboter sieht, wo die Teile liegen, und passt seine Greifbewegung entsprechend an.
Das bedeutet: Werkstücke können ohne aufwändiges Einsortieren bereitgestellt werden. Sägeabschnitte, Gussteile oder Schmiederohlinge werden einfach in den Erfassungsbereich gelegt. Die Kamera erkennt Position und Orientierung, der Roboter greift zu. Der Vorteil zeigt sich besonders bei häufigen Werkstückwechseln – es entfallen Drehtische, Rasterplatten und andere werkstückspezifische Vorrichtungen.
SherpaLoader® T-Serie: Drehmaschinen kameragesteuert automatisieren
3D-Werkstückerkennung mit SherpaVision®
Den Kern des SherpaLoader® bildet das 3D-Kamera-Lasersystem SherpaVision®. Es erfasst Werkstücke dort, wo sie tatsächlich liegen – ohne Drehtische, ohne Rasterplatten, ohne mechanische Positionierhilfen.
Das Funktionsprinzip: Ein Laserscanner erzeugt eine dreidimensionale Punktwolke des Bereitstellungsbereichs. Die Software analysiert diese Daten, erkennt die Werkstücke anhand ihrer Geometrie und berechnet die optimale Greifposition. Der gesamte Vorgang dauert nur wenige Sekunden. Eine integrierte Schutzklappe sichert die optischen Komponenten vor Spänen und Kühlschmierstoff. Mehr zum Funktionsprinzip unter So funktioniert's.
Umrüstung in unter 5 Minuten
Bei wechselnden Aufträgen zählt jede Minute Stillstand. Der SherpaLoader® ist auf kurze Umrüstzeiten ausgelegt: Ein Werkstückwechsel dauert weniger als fünf Minuten.
Der Grund liegt im Verzicht auf mechanische Vorrichtungen. Es müssen keine Drehtische getauscht, keine Rasterplatten gewechselt und keine Greiferfinger umgebaut werden. Der Bediener gibt die neue Werkstückgeometrie über die Dialogsteuerung ein – den Rest erledigt das System automatisch.
Die Bedienung erfolgt über ein 17-Zoll-Touchdisplay mit intuitiver Benutzerführung. Komplexe Roboterprogrammierung ist nicht erforderlich. Auch Mitarbeiter ohne spezielle Vorkenntnisse können das System nach kurzer Einweisung bedienen.
Traglastbereiche von 7 bis 225 kg
Die T-Serie des SherpaLoader® deckt das gesamte Spektrum der Drehbearbeitung ab. Für Futterteile und kurze Wellen in der Feinwerk- oder Medizintechnik eignen sich die kompakten Modelle T7 und T12. Der T25 und T50 bewegen Teile bis 18 kg beziehungsweise 38 kg – passend für Zylinder, Buchsen oder Flansche aus Stahl.
Schwere Drehteile bis 73 kg übernimmt der T88, für noch höhere Gewichte und lange Wellen ist der T225 ausgelegt. Damit lassen sich auch Werkstücke automatisieren, die für viele Wettbewerbssysteme zu schwer oder zu lang sind.
Drehmaschinen verschiedener Hersteller automatisieren
DMG MORI Drehmaschinen
DMG MORI Drehmaschinen der Baureihen CTX, CLX und NLX lassen sich mit dem SherpaLoader® automatisieren. Die Anbindung erfolgt über Profibus oder Profinet – eine direkte Kommunikation mit der Steuerung ist gewährleistet. Auch ältere Modelle aus der Gildemeister Ära sind nachrüstbar, ebenso Dreh-Fräszentren der NTX- und CTX TC-Serie.
MAZAK Drehmaschinen
MAZAK Drehmaschinen der QuickTurn-Serie und Integrex-Baureihe lassen sich ohne Eingriff in die Mazatrol-Steuerung automatisieren. Der SherpaLoader® kommuniziert über standardisierte Schnittstellen – eine Modifikation durch den Maschinenhersteller ist nicht erforderlich.
OKUMA Drehmaschinen
OKUMA Drehmaschinen der LB-Serie und Multus-Baureihe sind für die Automation mit dem SherpaLoader® geeignet. Die Integration erfolgt über die OSP-Steuerung, bestehende Maschinenabläufe bleiben erhalten.
Weitere Hersteller
Das Prinzip der universellen Schnittstellen gilt herstellerübergreifend. Drehmaschinen von HAAS, Hwacheon, Doosan (DN Solutions) und anderen Herstellern lassen sich ebenfalls mit dem SherpaLoader® automatisieren. Entscheidend ist nicht die Maschinenmarke, sondern die grundsätzliche Eignung für eine Roboteranbindung.
Werkstückbereitstellung für automatisierte Drehmaschinen
SpaceBox für chaotische Bereitstellung
Die SpaceBox ist das zentrale Bereitstellungskonzept für kameragesteuerte Automation. Werkstücke werden ohne feste Ordnung in einem definierten Bereich abgelegt. Die 3D-Kamera erfasst die Position jedes einzelnen Teils und der Roboter greift sie nacheinander ab.
Dieses Konzept eignet sich besonders für zylindrische Rohteile wie Sägeabschnitte oder Gussteile. Die Werkstücke können einfach in die SpaceBox gelegt werden – ohne zeitaufwändiges Einsortieren in Raster oder Drehtische.
Tischwagen für Kleinserien
Tischwagen bieten eine mobile Alternative zur stationären Werkstückbereitstellung. Die Werkstücke werden auf fahrbaren Wagen vorbereitet und zum Roboter gebracht. Nach Abarbeitung eines Wagens wird dieser gegen einen neuen getauscht.
Diese Lösung eignet sich für Betriebe mit häufig wechselnden Aufträgen. Die Vorbereitung kann abseits der Maschine erfolgen, während die Produktion weiterläuft.
Paletten für schwere Werkstücke
Für schwere Drehteile und große Serien hat sich die Bereitstellung auf Europaletten bewährt. Die Teile werden gestapelt oder in Lagen angeordnet. Der Roboter arbeitet die Palette Schicht für Schicht ab.
Eine einzelne Palette kann je nach Werkstückgewicht mehrere Stunden autonome Fertigung ermöglichen. Die Paletten lassen sich mit Gabelstapler oder Hubwagen transportieren – das vereinfacht die Logistik.
Bestandsmaschinen nachrüsten
Universelle Schnittstellen für alle Steuerungen
Viele Betriebe verfügen über einen gewachsenen Maschinenpark mit Steuerungen unterschiedlicher Hersteller und Generationen. Der SherpaLoader® ist auf universelle Kompatibilität ausgelegt.
Neuere Maschinen werden über digitale Protokolle angebunden: Profibus, Profinet oder Ethernet/IP. Bei älteren Drehmaschinen ohne moderne Schnittstellen erfolgt die Anbindung über freie M-Funktionen und potenzialfreie Kontakte. Diese Methode funktioniert herstellerübergreifend und erfordert keine Eingriffe in die bestehende Steuerungssoftware.
Integration ohne Maschinenmodifikation
Ein häufiges Hindernis bei der Nachrüstung: Der Maschinenhersteller verlangt teure Umbauten oder herstellerspezifische Komponenten. Der SherpaLoader® arbeitet unabhängig von solchen Vorgaben.
Die Integration erfolgt ohne Modifikation der Maschinensteuerung. Auch Drehmaschinen ohne Drehdurchführung lassen sich automatisieren – ein elektrischer Spindelantrieb übernimmt die drehmomentgenaue Steuerung des Anzugsmoments beim Spannen.
Wirtschaftlichkeit der Automation
Amortisation innerhalb von 12 Monaten
Die Investition in eine Automatisierung rechnet sich schneller als viele Betriebe erwarten. In der Regel amortisiert sich ein System innerhalb von 12 Monaten – vorausgesetzt, die gewonnene Maschinenkapazität wird tatsächlich genutzt.
Die Rechnung ist einfach: Jede zusätzliche Spindelstunde generiert Umsatz. Wenn eine Drehmaschine statt 8 Stunden künftig 16 oder 20 Stunden pro Tag läuft, steigt die Ausbringung entsprechend. Eine individuelle ROI-Berechnung vor der Investition schafft Klarheit über das wirtschaftliche Potenzial.
Produktivitätssteigerung durch erweiterte Laufzeiten
Der größte Hebel liegt außerhalb der regulären Arbeitszeiten. Eine Drehmaschine, die nur während der Tagesschicht bedient wird, steht 16 Stunden am Tag still – und am Wochenende weitere 48 Stunden.
Mit einer Automatisierung arbeitet die Maschine weiter, auch wenn kein Bediener vor Ort ist. In der Praxis berichten Anwender von Steigerungen der täglichen Spindelzeit um 10, 14 oder mehr Stunden. Mehr dazu in unseren Kundenberichten.
Häufige Fragen zur Automation von Drehmaschinen
Welche Drehmaschinen lassen sich automatisieren?
Grundsätzlich lässt sich nahezu jede Drehmaschine automatisieren – unabhängig von Hersteller, Baujahr oder Steuerungstyp. Entscheidend sind die Zugänglichkeit des Arbeitsraums, die verfügbaren Schnittstellen und die Art der Werkstückspannung.
Einspindler, Doppelspindler und Dreh-Fräszentren sind gleichermaßen geeignet. Die universellen Schnittstellen des SherpaLoader® ermöglichen die Anbindung an Steuerungen von Siemens, Fanuc, Mazak, Okuma und anderen Herstellern.
Sind Programmierkenntnisse erforderlich?
Nein. Der SherpaLoader® ist auf einfache Bedienung ausgelegt. Die Einrichtung neuer Werkstücke erfolgt über eine grafische Dialogsteuerung am Touchdisplay – ohne Programmiercode, ohne Robotersprache.
Der Bediener gibt die relevanten Parameter ein: Werkstückabmessungen, Greifpositionen, Einlegetiefe. Das System übernimmt die Umsetzung automatisch. Auch Mitarbeiter ohne Erfahrung in der Roboterprogrammierung können nach kurzer Einweisung selbstständig arbeiten.
Wie lange dauert die Installation?
Die Installationsdauer hängt von den Gegebenheiten vor Ort ab. Bei günstigen Voraussetzungen ist eine Inbetriebnahme inklusive Einweisung in wenigen Tagen möglich.
Die schnellste dokumentierte Installation dauerte drei Tage: Aufstellung, Anbindung an die Maschine, Einrichtung des ersten Werkstücks und Schulung der Bediener. Die Maschine muss während der Installation nicht zwingend stillstehen – Vorarbeiten lassen sich oft in Randzeiten erledigen.
Beratung für Ihre Drehmaschine
Anforderungsanalyse für Ihre Fertigung
Jede Fertigung ist anders. Werkstückspektrum, Maschinenpark, Losgrößen und Platzverhältnisse unterscheiden sich von Betrieb zu Betrieb. Am Anfang steht eine systematische Anforderungsanalyse.
Welche Drehmaschinen sollen automatisiert werden? Welche Werkstücke laufen am häufigsten? Wie viel Platz steht zur Verfügung? Aus diesen Informationen entsteht ein Automatisierungskonzept, das auf die konkreten Anforderungen zugeschnitten ist – inklusive Wirtschaftlichkeitsberechnung.
Live-Demonstration an Ihrer Maschine
Technische Datenblätter vermitteln einen ersten Eindruck – aber nichts ersetzt den Blick auf das laufende System. Eine Live-Demonstration zeigt, wie die Automatisierung in der Praxis arbeitet: wie schnell die Werkstückerkennung funktioniert, wie der Greifvorgang abläuft, wie einfach die Bedienung ist.
Idealerweise findet diese Demonstration direkt an der Maschine statt, die später automatisiert werden soll.
