Mehr Maschinenauslastung, weniger Personalbindung, k\u00fcrzere Durchlaufzeiten \u2013 das sind die zentralen Versprechen der CNC-Automation. F\u00fcr viele Fertigungsbetriebe klingt das verlockend, wirft aber sofort praktische Fragen auf: L\u00e4sst sich meine bestehende Fr\u00e4smaschine \u00fcberhaupt nachr\u00fcsten? Rechnet sich das auch bei kleinen und mittleren Serien? Und wie komplex ist die Einrichtung wirklich?
Dieser Artikel beantwortet genau diese Fragen \u2013 mit Fokus auf kameragesteuerte Roboterl\u00f6sungen, die sich ohne aufwendige Maschinenmodifikationen an nahezu jede CNC-Fr\u00e4smaschine anbinden lassen.<\/p>\n\n\n\n
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Eine Fr\u00e4smaschine, die auf einen Bediener wartet, produziert nicht. In der klassischen Einschichtfertigung l\u00e4uft eine CNC-Maschine realistisch sechs bis acht Stunden produktiv. Der Rest ist Stillstand \u2013 \u00fcber Nacht, am Wochenende, in Pausenzeiten. Genau hier setzt Roboterautomation an.
Das Fallbeispiel der SCH\u00d6BEL CNC-Fr\u00e4stechnik<\/a> zeigt das Potenzial konkret: Durch den Einsatz eines SherpaLoader\u00ae stieg die t\u00e4gliche Spindelzeit von 6 auf \u00fcber 20 Stunden. Der Umsatz der Anlage konnte damit mehr als verdoppelt werden \u2013 ohne zus\u00e4tzliches Personal.<\/p>\n\n\n\n
Fachkr\u00e4ftemangel strukturell kompensieren<\/h3>\n\n\n\n
Qualifiziertes Bedienpersonal ist knapp. Automatisierte Beladung bedeutet nicht, Menschen zu ersetzen \u2013 sie bedeutet, dass eine Fachkraft mehrere Maschinen gleichzeitig betreuen kann, statt an einer Maschine Teile zu wechseln. Bei ROLEC<\/a> wurden durch den SherpaLoader\u00ae zeitintensive manuelle Eingriffe wie Reinigen, Registrieren und Neubest\u00fccken automatisiert. Fachkr\u00e4fte wurden dadurch f\u00fcr wertsch\u00f6pfende T\u00e4tigkeiten freigesetzt.<\/p>\n\n\n\n
Kleinserie und Einzelteil \u2013 auch hier rechnet sich Automation<\/h3>\n\n\n\n
Der verbreitete Irrglaube: Automation<\/a> rechnet sich erst ab gro\u00dfen St\u00fcckzahlen. In der Praxis ist entscheidend, wie h\u00e4ufig \u00e4hnliche Einrichtsituationen auftreten und wie schnell das System beim Teilewechsel umger\u00fcstet ist. Kameragesteuerte Roboter ohne feste Vorrichtungen sind deshalb besonders f\u00fcr Betriebe mit wechselndem Teilespektrum interessant \u2013 dazu mehr im folgenden Abschnitt.<\/p>\n\n\n\n
Welche Fr\u00e4smaschinen lassen sich automatisieren?<\/h2>\n\n\n\n
Die kurze Antwort: praktisch jede. Entscheidend sind im Wesentlichen drei Voraussetzungen: eine automatische oder nachr\u00fcstbare Maschinent\u00fcr, eine M\u00f6glichkeit zur Signal\u00fcbergabe an die Steuerung und ausreichend Zugang f\u00fcr den Roboterarm. Herstellerbindung spielt dabei keine Rolle.<\/p>\n\n\n\n
3-Achs-Bearbeitungszentren (vertikale BAZ)<\/h3>\n\n\n\n
Vertikale 3-Achs-Fr\u00e4smaschinen sind der h\u00e4ufigste Einsatzfall in der Lohnfertigung. Sie bieten in der Regel guten Zugang \u00fcber die Maschinent\u00fcr und einfache Spannverh\u00e4ltnisse. Referenzinstallationen mit dem SherpaLoader\u00ae existieren unter anderem f\u00fcr die HAAS<\/a> VF-Serie, MAZAK<\/a> VCN-530C, CHIRON Mill 3000 und POSmill E-1100.<\/p>\n\n\n\n
5-Achs-Bearbeitungszentren<\/h3>\n\n\n\n
5-Achs-Zentren haben l\u00e4ngere Maschinenzyklen und wenig manuelle Eingriffe w\u00e4hrend der Bearbeitung \u2013 ideal f\u00fcr Automation. Bew\u00e4hrte Installationen mit dem SherpaLoader\u00ae: HERMLE<\/a> C42U, HERMLE C400, DMG MORI<\/a> DMU 60 eVo, GF Machining<\/a> MILL E 700 U, GROB G550a und SPINNER<\/a> U-1520.<\/p>\n\n\n\n
Horizontale Bearbeitungszentren<\/h3>\n\n\n\n
Auch horizontale BAZ und Sondermaschinen lassen sich mit entsprechender Roboterreichweite automatisieren. Ein Beispiel ist die AXA HFB1 duo, eine Endenbearbeitungsmaschine f\u00fcr schwere Wellen, die mit dem SherpaLoader\u00ae und Europaletten-Bereitstellung vollautomatisch betrieben wird.<\/p>\n\n\n\n
Maschinen ohne Drehdurchf\u00fchrung<\/h3>\n\n\n\n
Viele Fr\u00e4smaschinen besitzen keine pneumatische oder hydraulische Drehdurchf\u00fchrung und lassen sich daher nicht ohne Weiteres per Fernsteuerung spannen. Die L\u00f6sung ist ein elektrischer Drehmomentschrauber \u2013 der sogenannte Clampbooster \u2013 der neben dem Robotergreifer montiert wird und den mechanischen Schraubstock mit drehmomentgenauer Steuerung bet\u00e4tigt. Damit entf\u00e4llt der kostenintensive Maschinenumbau vollst\u00e4ndig. Der Clampbooster ist mit allen g\u00e4ngigen Schraubst\u00f6cken kompatibel.<\/p>\n\n\n\n
Kameragesteuerte Werkst\u00fcckerkennung: Was das konkret bedeutet<\/h2>\n\n\n\n
Viele Beladesysteme<\/a> arbeiten mit festen Rasterplatten, Blechschablonen oder aufwendigen Speichermodulen, in denen Werkst\u00fccke exakt positioniert abgelegt werden m\u00fcssen. Das funktioniert gut bei einem fixen Teilespektrum \u2013 ist aber ein erheblicher Aufwand bei wechselnden Serien.<\/p>\n\n\n\n
Teile erkennen ohne Rasterplatten oder Schablonen<\/h3>\n\n\n\n
Das 3D-Kamera-Lasersystem SherpaVision\u00ae erkennt Werkst\u00fccke exakt dort, wo sie abgelegt wurden \u2013 ohne Rasterplatten, Anschl\u00e4ge oder Matrizen. Rohteile k\u00f6nnen auf gew\u00f6hnlichen Tischwagen, SpaceBox-Beh\u00e4ltern oder Europaletten bereitgestellt werden. Der Roboter findet die Teile, ohne dass diese in exakt definierten Positionen liegen m\u00fcssen. Eine integrierte Schutzklappe sichert die Optik auch in spanenden Umgebungen mit K\u00fchlmittelnebel zuverl\u00e4ssig ab.<\/p>\n\n\n\n
Umr\u00fcstung in unter 5 Minuten bei Teilewechsel<\/h3>\n\n\n\n
Bei einem Serienwechsel betr\u00e4gt die Umr\u00fcstzeit weniger als f\u00fcnf Minuten. Kein Matrizenwechsel, keine Neuprogrammierung des Kamerasystems, kein Vorrichtungsaufbau. Das macht die Automation auch f\u00fcr Betriebe mit t\u00e4glich wechselndem Teilespektrum wirtschaftlich sinnvoll \u2013 und hebt den SherpaLoader\u00ae deutlich von magazinbasierten Systemen ab, bei denen jeder Teilewechsel aufwendige Einrichtarbeiten erfordert.<\/p>\n\n\n\n
Kein Nullpunktspannsystem erforderlich<\/h3>\n\n\n\n
W\u00e4hrend viele Automatisierungsl\u00f6sungen ein Nullpunktspannsystem als Grundvoraussetzung nennen, kommt der SherpaLoader\u00ae ohne diese Investition aus. Rohteile werden direkt in den vorhandenen Maschinenschraubstock eingelegt. Das senkt die Gesamtinvestition erheblich und erm\u00f6glicht den Einstieg in die Automation ohne tiefgreifende \u00c4nderungen an der bestehenden Fertigungsinfrastruktur.<\/p>\n\n\n\n
Materialbereitstellung f\u00fcr Fr\u00e4smaschinen<\/h2>\n\n\n\n
Die Art der Materialbereitstellung richtet sich nach dem Teilespektrum und den Platzverh\u00e4ltnissen im Betrieb. Der SherpaLoader\u00ae unterst\u00fctzt alle drei g\u00e4ngigen Konzepte \u2013 und l\u00e4sst sich im laufenden Betrieb flexibel anpassen.<\/p>\n\n\n\n
SpaceBox f\u00fcr kompakte Serienfertigung<\/h3>\n\n\n\n
Die SpaceBox bietet bis zu 6 m\u00b2 nutzbare Bereitstellungsfl\u00e4che auf einem Stellplatz von nur 1 m\u00b2 Grundfl\u00e4che \u2013 durch \u00fcbereinandergestapelte Schubladen mit mehreren Ebenen. Besonders geeignet f\u00fcr quaderf\u00f6rmige Rohteile, Stahlzuschnitte und Kunststoffteile mittlerer Serien. Eingesetzt unter anderem bei HERMLE C400, DMG MORI DMU 60 eVo, MAZAK VCN-530C, HAAS VF-3 und GF Machining MILL E 700 U.<\/p>\n\n\n\n
Tischwagen f\u00fcr wechselnde Geometrien und Prototypen<\/h3>\n\n\n\n
F\u00fcr Betriebe mit sehr wechselnden Geometrien oder im Prototypenbetrieb bieten handels\u00fcbliche Tischwagen die einfachste und flexibelste L\u00f6sung. Keine Investition in Sonderbeh\u00e4lter, maximale Variabilit\u00e4t beim Teilewechsel. Referenzinstallationen: HURCO<\/a> VMX30Ui, HERMLE C20U, DMG MORI CMX 70U.<\/p>\n\n\n\n
Europaletten f\u00fcr schwere Teile und gro\u00dfe Chargen<\/h3>\n\n\n\n
F\u00fcr schwerere Rohteile, gestapelte Platten oder gro\u00dfe Chargen bieten Europaletten die n\u00f6tige Kapazit\u00e4t und Handhabbarkeit. Eingesetzt bei Installationen wie der GROB G550a und der POSmill E-1100.<\/p>\n\n\n\n
SherpaLoader\u00ae M-Serie: Das richtige Modell f\u00fcr Ihre Anwendung<\/h2>\n\n\n\n
F\u00fcr Fr\u00e4smaschinen und Bearbeitungszentren ist die M-Serie des SherpaLoader\u00ae ausgelegt. Die Modellauswahl richtet sich nach dem Gewicht der zu handhabenden Werkst\u00fccke.<\/p>\n\n\n\n
Leichte Werkst\u00fccke bis 12 kg: SherpaLoader\u00ae M7 und M12<\/h3>\n\n\n\n
Geeignet f\u00fcr Aluminium- und Kunststoffteile, Kleinteile und filigrane Geometrien. Die Modelle M7<\/a> und M12<\/a> sind kompakt und f\u00fcr enge Platzverh\u00e4ltnisse ausgelegt. Typische Anwendungen: Kunststoffgeh\u00e4use, Elektrodenrohlinge, Feinwerkteile.<\/p>\n\n\n\n
Mittelschwere Teile bis 50 kg: SherpaLoader\u00ae M25 und M50<\/h3>\n\n\n\n
Der M25<\/a> handhabt Werkst\u00fccke bis 18 kg, der M50<\/a> bis 38 kg. Diese Modelle decken den gr\u00f6\u00dften Teil der Fr\u00e4sanwendungen in der Lohnfertigung ab \u2013 Stahlzuschnitte, Gussteile, Aluminiumbl\u00f6cke. Eine vollst\u00e4ndige \u00dcbersicht aller Modelle finden Sie auf der SherpaLoader\u00ae Produktseite<\/a>.<\/p>\n\n\n\n
Schwere Werkst\u00fccke bis 88 kg: SherpaLoader\u00ae M88<\/h3>\n\n\n\n
F\u00fcr Gro\u00dfteile im Werkzeug- und Formenbau, Aerospace-Komponenten oder gro\u00dfformatige Strukturteile. Der M88<\/a> bietet die n\u00f6tige Tragf\u00e4higkeit f\u00fcr anspruchsvolle Anwendungen und ist ebenfalls in Kombination mit der SpaceBox verf\u00fcgbar.<\/p>\n\n\n\n
Nachr\u00fcstung bestehender Fr\u00e4smaschinen ohne Herstellerbindung<\/h2>\n\n\n\n
Anbindung moderner Maschinen per Profibus, Profinet oder Ethernet\/IP<\/h3>\n\n\n\n
Neuere Fr\u00e4smaschinen werden \u00fcber standardisierte Feldbusprotokolle angebunden. Die Integration ist in der Regel unkompliziert und erfordert keine Anpassungen an der Maschinensteuerung selbst. Der SherpaLoader\u00ae kommuniziert mit der Maschine \u00fcber definierte Signale \u2013 T\u00fcr\u00f6ffnung, Spannfreigabe, Zyklusstart.<\/p>\n\n\n\n
\u00c4ltere Maschinen via freie M-Funktionen und potenzialfreie Kontakte<\/h3>\n\n\n\n
Bei Maschinen ohne digitale Feldbusschnittstelle \u2013 also vielen Anlagen aus den 1990ern und fr\u00fchen 2000ern \u2013 erfolgt die Kommunikation \u00fcber freie M-Funktionen und potenzialfreie Kontakte. Eine kostenintensive Steuerungsnachr\u00fcstung ist nicht erforderlich. Dass das in der Praxis funktioniert, zeigt das Fallbeispiel der IPT Industrielle Pr\u00e4zisions-Technologien<\/a>: Der SherpaLoader\u00ae M25 wurde dort an einer DECKEL MAHO implementiert \u2013 ohne kostenintensive Maschinenmodifikationen.<\/p>\n\n\n\n
Automation ohne Drehdurchf\u00fchrung mit elektrischem Drehmomentschrauber<\/h3>\n\n\n\n
Fr\u00e4smaschinen ohne pneumatische oder hydraulische Drehdurchf\u00fchrung galten lange als schwierig zu automatisieren. Der Clampbooster l\u00f6st dieses Problem: Als elektrischer Drehmomentschrauber wird er neben dem Robotergreifer montiert und bet\u00e4tigt den mechanischen Schraubstock mit drehmomentgenauer Steuerung. Alle g\u00e4ngigen Schraubst\u00f6cke sind kompatibel \u2013 kein Umbau der Maschine n\u00f6tig.<\/p>\n\n\n\n
Erweiterungsmodule f\u00fcr komplexe Fr\u00e4sprozesse<\/h2>\n\n\n\n
Die Automation endet nicht beim Be- und Entladen. Weitere Prozessschritte lassen sich nahtlos in den automatisierten Ablauf integrieren.<\/p>\n\n\n\n
Bauteilwendung f\u00fcr OP2-Bearbeitung<\/h3>\n\n\n\n
Eine integrierte Wendestation erm\u00f6glicht die automatisierte \u00dcbergabe des Werkst\u00fccks f\u00fcr die R\u00fcckseitenbearbeitung \u2013 ohne manuellen Eingriff zwischen den Operationen. Das schafft die Grundlage f\u00fcr echte Komplettbearbeitung in mannloser Fertigung.<\/p>\n\n\n\n
Qualit\u00e4tssicherung: Messen im Prozess<\/h3>\n\n\n\n
Ein in den Entladeprozess integriertes Koordinatenmessger\u00e4t erm\u00f6glicht die Zwischenpr\u00fcfung direkt nach der Bearbeitung. Ma\u00dfabweichungen werden erkannt, bevor das Teil in den n\u00e4chsten Arbeitsschritt wandert. Das sichert konstante Qualit\u00e4t auch \u00fcber lange mannlose Laufzeiten.<\/p>\n\n\n\n
Reinigung, Markierung und Abstechen<\/h3>\n\n\n\n
Weitere optionale Module: eine Reinigungsstation zur Entfernung von Sp\u00e4nen und K\u00fchlschmierstoff nach der Bearbeitung, eine Nadel-Markierstation f\u00fcr die Bauteilkennzeichnung direkt im Prozess sowie ein Abstechmodul zur Fertigung mehrerer Teile aus einem Rohling. Alle Module sind in der Video\u00fcbersicht mit konkreten Anwendungsbeispielen dokumentiert.<\/p>\n\n\n\n
Bew\u00e4hrte Automation: Referenzen an realen Fr\u00e4smaschinen<\/h2>\n\n\n\n
Alle folgenden Installationen sind mit Referenzvideos auf der Videoseite<\/a> dokumentiert \u2013 gefiltert nach Hersteller, Anwendung oder Bereitstellungskonzept.<\/p>\n\n\n\n
HERMLE C42U \u2013 Kunststoffteile mit SpaceBox<\/h3>\n\n\n\n
Automation einer HERMLE C42U 5-Achs-Fr\u00e4smaschine zur Bearbeitung von Kunststoffteilen. Bereitstellung \u00fcber SpaceBox mit kameragest\u00fctzter Erkennung. Weitere HERMLE-Installationen: HERMLE C400 mit Stahlzuschnitten und HERMLE C20U mit Tischwagen-Konzept f\u00fcr ges\u00e4gte Quader.<\/p>\n\n\n\n
DMG MORI DMU 60 eVo \u2013 Stahlzuschnitte im 5-Achs-Betrieb<\/h3>\n\n\n\n
Automation einer DMG MORI DMU 60 eVo 5-Achs-Fr\u00e4smaschine zur Bearbeitung von Stahlzuschnitten, bereitgestellt \u00fcber SpaceBox. Weitere DMG MORI Installationen auf der Hersteller-Seite.<\/p>\n\n\n\n
HAAS VF-3 \u2013 empfindliche Geh\u00e4use mit Kameraerkennung<\/h3>\n\n\n\n
Automation einer HAAS VF-3 5-Achs-Maschine zur Bearbeitung empfindlicher Kunststoffgeh\u00e4use mit SpaceBox-Bereitstellung. Weitere HAAS-Referenzen: HAAS VF-2SS mit Vakuumgreifer und HAAS UMC 750 mit Tischwagen. Alle Installationen auf der HAAS-Seite.<\/p>\n\n\n\n
Weitere Installationen an MAZAK, Spinner, GROB, GF Machining und mehr<\/h3>\n\n\n\n
Der SherpaLoader\u00ae ist herstellerunabh\u00e4ngig und l\u00e4uft an Maschinen zahlreicher weiterer Hersteller: MAZAK VCN-530C, SPINNER U-2520 und U-1520, GROB G550a, GF Machining MILL E 700 U, CHIRON Mill 3000 und POSmill E-1100. Die vollst\u00e4ndige Liste aller Referenzinstallationen finden Sie in der Video\u00fcbersicht.<\/p>\n\n\n\n
ROI und Amortisation: Was bringt die Automation konkret?<\/h2>\n\n\n\n
Amortisation unter 12 Monaten \u2013 Rechenbeispiel<\/h3>\n\n\n\n
Die Amortisationszeit liegt bei einer typischen Installation bei unter 12 Monaten. Entscheidend sind drei Faktoren: die bisherige Maschinenlaufzeit, der lokale Personalkostensatz und die Anzahl der mannlosen Schichten, die durch die Automation gewonnen werden. Im Rahmen der Beratung erstellt SHERPA eine individuelle ROI-Berechnung auf Basis Ihrer Produktionssituation.<\/p>\n\n\n\n
Fallbeispiel: 14 Stunden zus\u00e4tzliche Spindelzeit t\u00e4glich bei Sch\u00f6bel<\/h3>\n\n\n\n
Durch den Einsatz des SherpaLoader\u00ae bei SCH\u00d6BEL CNC-Fr\u00e4stechnik stieg die t\u00e4gliche Spindelzeit von 6 auf \u00fcber 20 Stunden. Der Betrieb l\u00e4uft seither auch an Wochenenden ohne zus\u00e4tzlichen Personaleinsatz. Der Umsatz der Anlage konnte damit mehr als verdoppelt werden.<\/p>\n\n\n\n
60 Stunden autonome Wochenendproduktion bei Liebl<\/h3>\n\n\n\n
CNC-Fertigungstechnik Liebl<\/a> konnte durch den SherpaLoader\u00ae die Liefertreue erheblich steigern: Eilauftr\u00e4ge und Serienproduktionen werden nun auch nachts und am Wochenende automatisiert bearbeitet. 60 Stunden autonome Fertigung pro Woche ohne zus\u00e4tzliches Personal \u2013 mit direktem Effekt auf Kapazit\u00e4tsplanung und Wettbewerbsf\u00e4higkeit.<\/p>\n\n\n\n
H\u00e4ufige Fragen zur Fr\u00e4smaschinen-Automation<\/h2>\n\n\n\n
Welche Voraussetzungen braucht meine Fr\u00e4smaschine?<\/h3>\n\n\n\n
Im Wesentlichen drei: eine automatische oder nachr\u00fcstbare Maschinent\u00fcr, eine M\u00f6glichkeit zur Signal\u00fcbergabe an die Steuerung und ausreichend Zugang f\u00fcr den Roboterarm. Ob und wie diese Voraussetzungen bei Ihrer Maschine gegeben sind, pr\u00fcft das SHERPA-Team im Rahmen einer individuellen Anforderungsanalyse. Weitere Informationen dazu finden Sie auf der Seite So funktioniert’s<\/a>.<\/p>\n\n\n\n
Beeinflusst die Nachr\u00fcstung die Maschinengarantie?<\/h3>\n\n\n\n
Da der SherpaLoader\u00ae extern an die Maschine angebunden wird und keine Eingriffe in die Maschinenstruktur oder die Original-Steuerung voraussetzt, bleibt die Herstellergarantie in der Regel unber\u00fchrt. F\u00fcr Ihre konkrete Maschine kl\u00e4rt das SHERPA-Team das im Rahmen der Beratung.<\/p>\n\n\n\n
Wie lange dauert die Installation?<\/h3>\n\n\n\n
Die Installation ist auf wenige Tage begrenzt. Die schnellste dokumentierte Installation inklusive Schulung dauerte drei Tage. SHERPA koordiniert den Ablauf so, dass die Produktionsunterbrechung minimal bleibt.<\/p>\n\n\n\n
Funktioniert das auch mit meiner \u00e4lteren Maschine?<\/h3>\n\n\n\n
Ja. \u00dcber freie M-Funktionen und potenzialfreie Kontakte lassen sich auch Steuerungen ohne digitale Feldbusschnittstelle anbinden. Eine Steuerungsnachr\u00fcstung ist in der Regel nicht erforderlich \u2013 ein einfaches Start\/Stopp-Signal an den Roboter ist ausreichend.<\/p>\n\n\n\n
Beratung und n\u00e4chste Schritte<\/h2>\n\n\n\n
Jede Fertigungsumgebung ist anders. SHERPA beginnt deshalb mit einer individuellen Anforderungsanalyse: Welche Maschine, welche Teile, welche Losgr\u00f6\u00dfen, welche Platzsituation \u2013 und welches Modell passt dazu. Auf dieser Basis entsteht ein passgenaues Automatisierungskonzept inklusive ROI-Berechnung.
Alle Kundenreferenzen finden Sie in den Kundenberichten<\/a>. Konkrete Installationen an realen Maschinen zeigt die Videoseite \u2013 filterbar nach Hersteller, Anwendung und Bereitstellungskonzept.<\/p>\n\n\n\n