Drehmaschine automatisieren: Kameragesteuerte Roboterlösung für CNC-Drehzentren

Eine CNC-Drehmaschine, die auf einen Bediener wartet, dreht nicht. In der klassischen Einschichtfertigung steht eine Drehmaschine mehr als 16 Stunden täglich still – Nächte, Wochenenden, Pausenzeiten. Dabei ist die Beladung einer Drehmaschine eine der repetitivsten Tätigkeiten in der Zerspanung: Rohteil greifen, in das Spannfutter einsetzen, Spannung auslösen, nach dem Zyklus entnehmen. Immer wieder, den ganzen Tag.

Genau diese Aufgabe übernimmt ein Beladeroboter – zuverlässig, präzise und ohne Unterbrechung. Dieser Artikel zeigt, wie automatische Maschinenbeschickung für Drehmaschinen funktioniert, welche Ansätze es gibt und was bei der Auswahl einer Lösung wirklich entscheidend ist.

Warum lohnt sich die Automation einer Drehmaschine?

Spindelzeit maximieren: Mehr als die Hälfte des Tages ungenutzt

In einer Einschichtfertigung mit acht Stunden täglich steht eine Drehmaschine 16 Stunden still – das sind zwei Drittel des Tages. Am Wochenende kommen weitere 48 Stunden hinzu. Diese Zeit ist nicht nur ungenutzt, sie erzeugt trotzdem Fixkosten: Miete, Abschreibung, Versicherung. Ein Beladeroboter verwandelt diese Stillstandzeit in Produktionszeit – ohne zusätzliche Personalkosten.

Das konkrete Potenzial: Eine Drehmaschine, die abends vorbereitet wird und bis zum nächsten Morgen durchläuft, gewinnt bis zu 14 Stunden täglich hinzu. Bei SCHÖBEL CNC-Frästechnik stieg die Spindelzeit durch den SherpaLoader® von 6 auf über 20 Stunden täglich – der Umsatz der Anlage mehr als verdoppelte sich.

Repetitive Beladung kostet Fachkraft-Zeit

Das manuelle Beladen einer Drehmaschine ist körperlich belastend und bindet qualifizierte Zerspaner an eine einzige Aufgabe. Je nach Zykluszeit wechselt ein Bediener alle zwei bis zehn Minuten das Werkstück – das summiert sich auf Stunden pro Schicht. Diese Zeit fehlt für Tätigkeiten, die tatsächlich Fachwissen erfordern: Qualitätsprüfung, Einfahren neuer Programme, Prozessoptimierung.

Mit einem Beladeroboter verschiebt sich das Aufgabenprofil. Eine Fachkraft kann mehrere automatisierte Maschinen gleichzeitig überwachen. Bei ROLEC wurden durch den SherpaLoader® zeitintensive Routinetätigkeiten automatisiert – die Fachkräfte konnten für wertschöpfende Aufgaben eingesetzt werden.

Mannlose Nacht- und Wochenendproduktion als Haupthebel

Der größte wirtschaftliche Hebel liegt außerhalb der regulären Arbeitszeit. Eine Drehmaschine, die freitagabend mit einem vollen Werkstückvorrat vorbereitet wird, produziert bis Montagmorgen autonom. CNC-Fertigungstechnik Liebl gewinnt so 60 zusätzliche Produktionsstunden pro Woche – ohne Nachtschichtzuschläge, ohne Wochenendarbeit, ohne zusätzliches Personal.

Stangenlader oder Beladeroboter – was passt besser?

Stangenlader: Stärken und typische Grenzen

Der Stangenlader ist das klassische Automatisierungskonzept für Drehmaschinen: Stangenmaterial wird zugeführt, abgelängt und in die Spindel geführt. Das funktioniert sehr gut bei großen Serien aus Stangenmaterial mit konstantem Durchmesser.

Die Grenzen zeigen sich beim Werkstückwechsel und bei vorvereinzeltem Material: Ein Stangenlader kann immer nur ein Materialformat handhaben. Wer täglich verschiedene Durchmesser oder Werkstoffe dreht, muss umrüsten. Gussteile, Schmiederohlinge oder bereits vereinzelte Sägeabschnitte lassen sich mit einem Stangenlader grundsätzlich nicht handhaben. Auch die Beladung von Kurzdrehteilen, Flanschen oder rotationssymmetrischen Teilen mit Absatz ist für Stangenlader nicht geeignet.

Beladeroboter: Warum er bei gemischten Geometrien überlegen ist

Ein Beladeroboter greift Werkstücke individuell und legt sie in das Spannfutter ein – unabhängig von Durchmesser, Länge oder Geometrie. Gussteile, Sägeabschnitte, Schmiederohlinge, Buchsen, Flansche und Wellen lassen sich mit demselben System handhaben. Der Serienwechsel erfordert keine mechanische Umrüstung – nur eine kurze Eingabe an der Steuerung.

Für Betriebe mit wechselndem Teilespektrum und kleinen bis mittleren Losgrößen ist der Beladeroboter deshalb wirtschaftlich überlegen, auch wenn die Anschaffungskosten höher sind als ein einfacher Stangenlader.

Wenn beide Ansätze kombiniert werden können

In manchen Fertigungsumgebungen lassen sich beide Ansätze parallel betreiben: Stangenlader für große Serien aus konstantem Stangenmaterial, Beladeroboter für alles andere. Der SherpaLoader® ist so konzipiert, dass er neben einem bestehenden Stangenlader aufgestellt werden kann – ohne diesen zu ersetzen.

Besonderheiten der Maschinenbeschickung beim Drehen

Zentrische Übergabe in das Spannfutter

Bei Drehmaschinen muss jedes Werkstück zentrisch und mit definierter Ausrichtung in das Spannfutter übergeben werden. Das stellt höhere Anforderungen an Greifer und Bewegungsablauf als beim Fräsen. Der Robotergreifer muss das Rohteil sicher aufnehmen, exakt in die Backen des Futters einführen und loslassen, ohne die Spannposition zu verändern.

Kameragesteuerte Systeme haben dabei einen entscheidenden Vorteil: Das 3D-Kamerasystem SherpaVision® erfasst die tatsächliche Lage jedes Werkstücks im Bereitstellungsbereich und berechnet die optimale Greifposition – auch wenn die Teile nicht exakt ausgerichtet abgelegt wurden.

Futterteile, Wellen, Zylinder und Ringe – verschiedene Anforderungen

Je nach Werkstückgeometrie ergeben sich unterschiedliche Anforderungen an Greifer und Bewegungsablauf:

Futterteile (Buchsen, Flansche, kurze Zylinder) werden radial gegriffen und axial in das Futter eingeführt. Wellen und lange Zylinder müssen axial übergeben werden – eine Seitengreifstation kann dabei die Übergabeposition vorbereiten. Ringe werden oft mit Innengreifer gehandhabt. Der SherpaLoader® unterstützt alle diese Geometrien mit angepassten Greifersystemen – dokumentiert in zahlreichen Referenzinstallationen auf der Videoseite.

Automatische Entladung per Teilefänger

Bei vielen Drehmaschinen lässt sich die Entladung vereinfachen: Ein Teilefänger fängt das Fertigteil nach dem Abstechen oder nach der Bearbeitung direkt auf – ohne dass der Roboter eingreifen muss. Das verkürzt den Takt und erhöht die Maschinenauslastung. Der SherpaLoader® ist kompatibel mit gängigen Teilefänger-Lösungen und kann den Entladevorgang entsprechend koordinieren.

Kameragesteuerte Drehmaschinen-Automation: Was das bedeutet

Werkstückerkennung ohne Rasterplatten oder Stapelsysteme

Viele Beladesysteme für Drehmaschinen setzen voraus, dass Werkstücke in festen Positionen bereitgestellt werden – auf Rasterplatten, in Stapeltürmen oder auf Drehtischen mit definierten Aufnahmepositionen. Für jeden Werkstücktyp braucht es angepasste Raster oder Aufnahmen.

Das 3D-Kamera-Lasersystem SherpaVision® verzichtet auf diese Vorrichtungen. Rohteile – egal ob zylindrisch, rechteckig oder als Gussteil – werden in den Bereitstellungsbereich gelegt. Die Kamera erfasst Position und Orientierung jedes Werkstücks, der Roboter greift entsprechend zu. Rasterplatten, Matrizen und werkstückspezifische Aufnahmen entfallen vollständig. Mehr zum Funktionsprinzip auf der Seite So funktioniert's.

Umrüstung in unter 5 Minuten bei Serienwechsel

Wenn eine Serie abgearbeitet ist und die nächste beginnt, dauert der Wechsel am SherpaLoader® weniger als fünf Minuten. Der Bediener gibt die neue Werkstückgeometrie über die intuitive Dialogsteuerung am 17"-Touchdisplay ein – Durchmesser, Länge, Greifparameter. Mechanische Umbauten, neue Raster oder Greiferfingertausch sind in der Regel nicht erforderlich. Das macht automatische Drehmaschinen-Beschickung auch bei täglich wechselnden Aufträgen wirtschaftlich sinnvoll.

Materialbereitstellung: SpaceBox, Tischwagen oder Paletten

Für die Bereitstellung von Drehteilen eignen sich alle drei gängigen Konzepte. Die SpaceBox mit bis zu 6 m² Bereitstellungsfläche auf 1 m² Stellfläche eignet sich besonders für zylindrische Sägeabschnitte und Gussteile mittlerer Serien – eingesetzt etwa bei MAZAK QuickTurn 200 MSY und DMG Mori CLX 350. Tischwagen bieten maximale Flexibilität für wechselnde Geometrien und Kleinstserien. Europaletten eignen sich für schwere Teile und große Chargen – eingesetzt bei HWACHEON Hi-Tech 450BL YMC, HAAS ST-25Y und DOOSAN Puma.

SherpaLoader® T-Serie: Beladeroboter für Drehmaschinen

Die T-Serie des SherpaLoader® ist speziell auf die Anforderungen von Drehmaschinen abgestimmt. Die Modellauswahl richtet sich nach dem Gewicht der zu handhabenden Werkstücke.

Futterteile und kurze Wellen: SherpaLoader® T7 und T12

Die Modelle T7 und T12 sind für leichte Futterteile, Buchsen, Ringe und kurze Wellen ausgelegt. Kompakte Bauweise, geeignet für beengte Platzverhältnisse. Typische Anwendungen: Präzisionsdrehteile für Medizintechnik und Feinwerktechnik, Kunststoffteile, kleine Aluminiumflansche.

Mittelschwere Drehteile bis 38 kg: SherpaLoader® T25 und T50

Der T25 handhabt Werkstücke bis 18 kg, der T50 bis 38 kg. Diese Modelle decken den größten Teil der Drehbearbeitung in der Lohnfertigung ab – Stahlzylinder, Gussflansche, Kupplungsteile, mittelschwere Wellen. Die vollständige Produktübersicht auf der SherpaLoader® Produktseite.

Schwere und lange Drehteile bis 73 kg: SherpaLoader® T88

Für schwere Zylinder, große Flansche und lange Wellen steht der T88 mit einer Traglast bis 73 kg zur Verfügung. Damit lassen sich auch Werkstücke automatisieren, die für viele Wettbewerbssysteme zu schwer oder zu groß sind. Eingesetzt unter anderem bei HWACHEON Hi-Tech 450BL YMC für große Zylinder auf Europaletten.

Nachrüstung bestehender Drehmaschinen ohne Herstellerbindung

Universelle Schnittstellen für alle Steuerungstypen

Der SherpaLoader® ist herstellerunabhängig und lässt sich an alle gängigen Drehmaschinensteuerungen anbinden. Neuere Maschinen werden über Profibus, Profinet oder Ethernet/IP angeschlossen. Bei älteren Maschinen ohne digitale Feldbusschnittstelle erfolgt die Kommunikation über freie M-Funktionen und potenzialfreie Kontakte – ohne Eingriffe in die bestehende Steuerungssoftware.

Anbindung älterer Maschinen ohne Feldbusschnittstelle

Viele Drehmaschinen aus den 1990ern und frühen 2000ern verfügen über keine moderne Kommunikationsschnittstelle. Das schließt sie von der Automation nicht aus. Über freie M-Funktionen lässt sich ein einfaches Start/Stopp-Signal zwischen Maschine und Roboter übermitteln – ausreichend für einen vollständig automatisierten Beladezyklus. Eine Steuerungsnachrüstung ist nicht erforderlich.

Drehmaschinen ohne Automationsvorbereitung automatisieren

Viele Drehmaschinen wurden nicht mit Blick auf Automation konzipiert – keine automatische Türöffnung, keine Roboterschnittstelle. In den meisten Fällen lassen sich diese Voraussetzungen nachrüsten. Ein automatischer Türöffner kann extern angebaut werden. Die Schnittstelle zur Steuerung wird über vorhandene Signalwege realisiert. SHERPA prüft die Voraussetzungen im Rahmen einer individuellen Anforderungsanalyse.

Bewährte Automation: Referenzen an realen Drehmaschinen

Alle folgenden Installationen sind mit Referenzvideos auf der Videoseite dokumentiert.

OKUMA – Drehmaschinen mit OSP-Steuerung

Die OKUMA LB3000 EX III mit OSP-P500L-Steuerung und Dreibackenfutter wurde mit dem SherpaLoader® automatisiert – Beladung über Hauptspindel. Weitere OKUMA-Referenz: LB3000 EX mit zylindrischen Sägeabschnitten auf Tischwagen. Herstellerspezifische Details auf der OKUMA-Seite.

MAZAK QuickTurn und Integrex – Drehen und Dreh-Fräsen

Für MAZAK dokumentiert: QuickTurn 200 MSY (Rundstabzuschnitte, SpaceBox), QuickTurn 250M (zylindrische Teile, SpaceBox), QuickTurn 200MS, QuickTurn250 MY (Wellen, Europaletten), Integrex 200-II SY (Zylinder, SpaceBox) und Integrex i-400 ST (Zylinder, Tischwagen). Herstellerspezifische Details auf der MAZAK-Seite.

DMG Mori CTX und CLX – Beladung von Zylindern, Ringen und Wellen

Für DMG Mori dokumentiert: CTX beta 800 (Gussteile, SpaceBox), CTX beta 1250 TC (Gussteile, Tischwagen sowie Wellen, Europaletten), CLX 350 (Ringe, SpaceBox), CTX800 beta (große Zylinder, Europaletten). Herstellerspezifische Details auf der DMG Mori-Seite.

Weitere Installationen an HAAS, HWACHEON, DN Solutions und mehr

HAAS ST-25Y (Kunststoffteile, Europaletten), HWACHEON Hi-Tech 450BL YMC (große Zylinder, Europaletten), DN Solutions PUMA GT3100 LM (Backenfutter, Paletten), GILDEMEISTER CTX 420 linear (Ringe, SpaceBox), GILDEMEISTER CTX 400 (gestapelte Sägeabschnitte, Europaletten), DOOSAN Puma 2600S (große Zylinder, Europaletten), DOOSAN Puma TL 2400 LM (Wellen, Europaletten), MORI SEIKI NL2000 (Gussteile, Tischwagen), MORI SEIKI SL-400 und SL-250 (zylindrische Teile, Tischwagen). Alle Installationen in der Videoübersicht.

Erweiterungsmodule für komplexe Drehprozesse

Komplettbearbeitung durch automatisches Wenden für OP2

Eine integrierte Wendestation ermöglicht die automatisierte Übergabe des Werkstücks für die Rückseitenbearbeitung in der zweiten Operation. Das schafft die Grundlage für Komplettbearbeitung ohne manuellen Eingriff zwischen den Operationen – auch an Drehmaschinen ohne Gegenspindel.

Qualitätssicherung: Messen im Entladeprozess

Ein in den Entladeprozess integriertes Koordinatenmessgerät ermöglicht die Zwischenprüfung direkt nach der Bearbeitung. Maßabweichungen werden erkannt, bevor das Teil zur nächsten Operation wandert. Das sichert konstante Qualität über lange mannlose Laufzeiten – besonders wichtig bei Nacht- und Wochenendproduktion.

Abstechen: Mehrere Teile aus einem Rohling

Das Abstechmodul ermöglicht die Fertigung mehrerer Teile aus einem Rohling in einem automatisierten Zyklus. Der Roboter legt den Rohling ein, die Maschine fertigt und sticht ab, der Roboter entnimmt das Fertigteil und legt den Restling für den nächsten Zyklus erneut ein. Das erhöht die Materialausnutzung und verlängert die autonome Laufzeit.

Wirtschaftlichkeit: Was die Automation einer Drehmaschine bringt

Amortisation unter 12 Monaten

Die Investition in einen SherpaLoader® T-Serie amortisiert sich in der Regel innerhalb von zwölf Monaten. Entscheidend ist die konsequente Nutzung der automatisierten Kapazitäten außerhalb der Regelarbeitszeit. SHERPA erstellt im Rahmen der Beratung eine individuelle ROI-Berechnung auf Basis der konkreten Produktionssituation.

Fallbeispiel: Liefertreue gesteigert durch autonome Wochenendproduktion

Bei CNC-Fertigungstechnik Liebl werden Eilaufträge und Serienproduktionen durch den SherpaLoader® nachts und am Wochenende automatisiert bearbeitet. 60 Stunden autonome Fertigung pro Woche ohne zusätzliches Personal – mit direktem Effekt auf Liefertreue und Kapazitätsplanung.

Fallbeispiel: Umsatz verdoppelt durch verlängerte Maschinenlaufzeit

Bei SCHÖBEL CNC-Frästechnik stieg die tägliche Spindelzeit von 6 auf über 20 Stunden. Die Maschine läuft seither auch an Wochenenden ohne zusätzlichen Personaleinsatz. Der Umsatz der Anlage konnte damit mehr als verdoppelt werden. Alle Kundenreferenzen in der Übersicht aller Kundenerfolge.

Häufige Fragen zur Drehmaschinen-Automation

Welche Werkstückgeometrien lassen sich automatisch beschicken?

Das Spektrum ist breit: Zylinder, Ringe, Buchsen, Flansche, Wellen, Gussteile und Sägeabschnitte – nahezu alle rotationssymmetrischen und zylindrischen Rohteile lassen sich mit dem SherpaLoader® T-Serie handhaben. Das 3D-Kamerasystem kommt mit unregelmäßig abgelegten Teilen zurecht, solange die Greifgeometrie ausreichend definiert ist. Bei sehr unregelmäßigen Gussteilen kann eine Ausrichtstation vorgeschaltet werden.

Kann ich Wellen und Futterteile mit demselben System handhaben?

Ja – mit angepassten Greifersystemen lassen sich innerhalb einer Installation verschiedene Werkstücktypen handhaben. Der Serienwechsel dauert unter fünf Minuten. Für die Übergabe langer Wellen kann eine Seitengreifstation in den Prozess integriert werden, die das Werkstück von axialer auf radiale Griffposition umpositioniert.

Beeinflusst die Nachrüstung die Maschinengarantie?

Da der SherpaLoader® extern an die Maschine angebunden wird und keine Eingriffe in die Maschinenstruktur oder die Original-Steuerung voraussetzt, bleibt die Herstellergarantie in der Regel unberührt. Für die konkrete Maschine klärt das SHERPA-Team das im Rahmen der Beratung.

Wie lange dauert die Installation?

Die schnellste dokumentierte Installation eines SherpaLoader® – inklusive Aufstellung, Maschinenanbindung und Schulung – dauerte drei Tage. SHERPA koordiniert den Ablauf so, dass die Produktionsunterbrechung minimal bleibt.

Beratung und nächste Schritte

Die Anforderungen unterscheiden sich von Betrieb zu Betrieb: Welche Drehmaschine, welche Werkstücke, welche Losgrößen, wie viel Platz. Am Anfang steht eine individuelle Anforderungsanalyse durch das SHERPA-Team – mit konkreter ROI-Berechnung.
Alle Referenzinstallationen an realen Drehmaschinen zeigt die Videoseite – filterbar nach Hersteller, Werkstücktyp und Bereitstellungskonzept. Herstellerspezifische Details finden Sie auf den Seiten für OKUMA, MAZAK, DMG Mori und HAAS.