Eine Variante dieser Frage hören wir häufig: „Wir nutzen Jergens Ball Lock seit Jahren auf unseren Horizontalzentren. Soll die neue Zelle Nullpunktspannung bekommen oder beim bisherigen System bleiben?“ Eine allgemeingültige Antwort gibt es nicht. Beide Systeme positionieren eine Vorrichtung und ziehen sie ohne erneutes Ausrichten nieder. Ihre Funktionsweisen unterscheiden sich jedoch. Dieser Unterschied entscheidet, welches System zur nächsten Maschine passt.
Dieser Artikel erklärt Ball Lock nicht für veraltet und Nullpunktspannung nicht pauschal für moderner. Ball Lock bleibt für viele Vorrichtungsplatten eine sinnvolle Wahl. Jergens bietet selbst beides an: das Ball Lock Mounting System und eigene ZPS-Nullpunktmodule. Entscheidend ist, welche Aufgabe die Schnittstelle übernehmen soll.
Zwei Systeme, zwei Aufgaben
Ball Lock verbindet zwei ebene Platten: eine Vorrichtungsplatte mit einer Grundplatte, einer Aufspannturmfläche oder einem Maschinentisch. Der Bediener legt die Vorrichtungsplatte auf, steckt die Spannbolzen durch die Platte in die Aufnahmebuchsen und zieht die Druckschraube in jedem Bolzen an.
Bei der Nullpunktspannung liegt der Verriegelungsmechanismus in einem maschinenseitigen Spannmodul. Vorrichtung, Schraubstock oder Palette tragen unten Einzugsbolzen. Beim Absenken greift das Modul diese Bolzen. Je nach Modell erfolgt die Betätigung von Hand, durch Federkraft mit pneumatischer Entriegelung oder über einen Maschinen- beziehungsweise Roboterbefehl.
Der grundlegende Unterschied liegt also nicht in der Genauigkeit, sondern darin, wer verriegelt und wo der Mechanismus sitzt.
Wie Ball Lock positioniert und verriegelt
Jergens beschreibt das Prinzip als Positionierung mit einem Paar Passstiften. Zwei präzise Aufnahmebuchsen sitzen in der Grundplatte. Zwei Spannbolzen reichen durch Einsatzbuchsen in der Vorrichtungsplatte in diese Aufnahmen. Nach Jergens reichen zwei Positionierstellen aus. Mehr als zwei seien „eher hinderlich als hilfreich“.
Die Verriegelung arbeitet mechanisch. Eine Druckschraube im Bolzenkopf drückt auf eine mittlere Kugel, die drei Kugeln nach außen in den Konus der Aufnahmebuchse bewegt. Dadurch werden die Platten zusammengezogen. Jergens nennt höchstens zweieinhalb Umdrehungen zum Verriegeln, gegenüber etwa zehn Umdrehungen bei einer Zylinderkopfschraube 1/2-13.
Bei der Planung eines Spannplatzes sind einige Details wichtig:
- Vier Spannbolzen sind der übliche Ausgangspunkt. Jergens empfiehlt in den meisten Fällen mindestens vier: zwei zum Positionieren und Verriegeln sowie zwei nur zum Verriegeln. Die reinen Spannbolzen werden durch Durchgangsbohrungen mit etwa 0,030 in. (0,76 mm) Übermaß geführt, damit sie das Positionierpaar nicht verspannen.
- Die Genauigkeit hängt von der Bearbeitung der Grundplatte ab. Jergens nennt eine Positioniergenauigkeit von ±0,0005 in. (±0,013 mm), wenn der Achsabstand der Aufnahmebuchsen auf ±0,0002 in. (±0,005 mm) eingehalten wird und zwei Primärbuchsen eingesetzt werden. Mit einer Primär- und einer Sekundärbuchse beträgt der Wert ±0,0015 in. (±0,04 mm).
- Die Niederzugkraft steigt mit der Bolzengröße. Die metrische Bolzentabelle nennt maximale Niederzugkräfte je Bolzen von 3,3 kN bei 13 mm Bolzendurchmesser bis 88 kN bei 50 mm, jeweils beim empfohlenen Anzugsmoment der Druckschraube.
- Der Bolzen legt die Plattendicke fest. Jede Bolzenlänge passt zu einer bestimmten Vorrichtungsplattendicke. Jergens bezeichnet den Bereich unter dem Bolzenkopf als kritisch.
- Temperatur. Die Bolzen bestehen aus Stahl 4340 mit 40–45 HRC und sind für -30 °C bis 200 °C angegeben. Jergens weist außerdem darauf hin, dass die Wärmeausdehnung der Platte den Achsabstand und die Wiederholgenauigkeit verändern kann.
Laut Jergens lassen sich Vorrichtungen häufig in weniger als einer Minute wechseln. Mit einem Innensechskantschlüssel und einer sauber gefertigten Grundplatte ist das nachvollziehbar.
Wie Nullpunktspannung positioniert und verriegelt
Ein Nullpunktmodul positioniert den Einzugsbolzen über einen Konus und verriegelt ihn mechanisch im Modul. Für NEXTAS-MFG-Module beschreibt der Katalog mechanische Selbsthemmung mit pneumatischer Entriegelung sowie Dichtheitsprüfung und Reinigung der Bolzenaufnahme. Die aufgeführten MFG-V1-Module mit Außenabmessungen von 85, 125, 160 und 195 mm nennen eine Wiederholgenauigkeit <0,003 mm und je nach Größe 4 kN bis 40 kN Spannkraft.
Druckluft ist für den Einstieg nicht erforderlich. Die manuellen NEXTAS-Nullpunktplatten mit 52 mm und 96 mm werden von Hand entriegelt und benötigen keine Luftleitung. Angegeben sind <0,005 mm Wiederholpositionierung und 20 kN Spannkraft bei 52 mm beziehungsweise 30 kN bei 96 mm. Die pneumatischen Nullpunktplatten nutzen dieselben Bolzenfamilien mit 52/96 mm. Sie verriegeln durch Federkraft und entriegeln mit Druckluft. Angegeben sind <0,005 mm und je nach Modell 9 kN bis 40 kN.
Der praktische Vorteil: Die Oberseite der Vorrichtung bleibt frei. Nichts reicht durch die Vorrichtungsplatte, und von oben muss kein Schlüssel angesetzt werden.
Direkter Vergleich
| Entscheidungskriterium | Jergens Ball Lock | Nullpunktspannung anhand von NEXTAS-Beispielen |
|---|---|---|
| Positionierung | Zwei Spannbolzen in zwei Aufnahmebuchsen, ähnlich Passstiften | Einzugsbolzen auf einem Konus im Spannmodul |
| Verriegelung | Eine Druckschraube bewegt Kugeln in den Buchsenkonus | Mechanische Verriegelung im Modul, manuell oder durch Federkraft mit pneumatischer Entriegelung |
| Betätigung | Bediener mit Innensechskantschlüssel von oben | Bediener bei manueller Platte oder Maschine/Roboter über ein Ventil |
| Veröffentlichte Wiederholgenauigkeit | ±0,013 mm Positioniergenauigkeit mit zwei Primärbuchsen und ±0,005 mm Buchsenachsabstand | MFG-V1-Module <0,003 mm. Platten mit 52/96 mm <0,005 mm |
| Kraftangabe | Maximale Niederzugkraft je Bolzen, je nach Größe 3,3–88 kN | Spannkraft je Modul, je nach Modell 4–40 kN |
| Lose Teile | Die Spannbolzen werden bei jedem Wechsel entnommen | Die Einzugsbolzen bleiben mit Vorrichtung oder Palette verschraubt |
| Zugang von oben | Bolzenköpfe sitzen auf der Plattenoberseite | Oberseite bleibt für Werkstück und Werkzeuge frei |
| Druckluft und Steuerung | Nicht erforderlich | Bei manuellen Platten nicht erforderlich. Bei pneumatischen Modellen Druckluft, Ventile und optionale Sensorik |
| Rückmeldung des Spannzustands | Nicht Teil des Grundsystems | Für Sensoren vorbereitete Modulvarianten für SPS- oder Roboterfreigaben |
Lesen Sie die Angaben sorgfältig. Jergens nennt eine Positioniergenauigkeit, die von der Präzision der Grundplattenbohrungen abhängt. NEXTAS nennt die Wiederholgenauigkeit eines Moduls. Auch Niederzugkraft je Bolzen und Spannkraft je Modul werden unterschiedlich gemessen. Nutzen Sie die Tabelle zur Vorauswahl und prüfen Sie anschließend Ihre Vorrichtung auf Ihrer Maschine.
Wann Ball Lock besser passt
In diesen Fällen würde ich Ball Lock beibehalten oder auswählen:
Die Grundplatten sind bereits vorhanden. Wenn Ihre Aufspanntürme auf Horizontalzentren und Grundplatten auf Vertikalzentren für Aufnahmebuchsen bearbeitet sind und Ihre vorhandenen Vorrichtungen Einsatzbuchsen tragen, ist das bereits eine erhebliche Investition. Ein Austausch allein deshalb, weil Nullpunktspannung neuer ist, ergibt ohne weitere Änderungen wenig Sinn.
Große, ebene Vorrichtungsplatten mit manuellem Wechsel. Eine große Platte mit zwei Positionierbolzen und mehreren reinen Spannbolzen verteilt den Niederzug über die Platte. Auf einem manuell beladenen Horizontalzentrum, an dem der Bediener die Vorrichtung einige Male pro Schicht wechselt, funktioniert das gut.
Am Spannplatz ist keine Druckluft vorhanden. Ball Lock benötigt nur einen Innensechskantschlüssel. Fairerweise gilt das auch für manuelle NEXTAS-Platten.
Die verfügbare Aufbauhöhe ist knapp. Die Vorrichtungsplatte liegt direkt auf der Grundplatte. Aufgesetzte Nullpunktmodule oder -platten erhöhen den Aufbau. Wenn der Z-Raum schon knapp ist, prüfen Sie diesen Punkt zuerst.
Die Kosten pro Spannplatz sind ausschlaggebend. Ein Ball-Lock-Spannplatz besteht aus Aufnahmebuchsen, Einsatzbuchsen und Spannbolzen. Keine Ventile, keine Luftaufbereitung und keine SPS-Arbeiten. Wir veröffentlichen hier keine Vergleichspreise, doch die Stückliste ist einfacher.
Wann Nullpunktspannung ihre Kosten rechtfertigt
Ein Roboter oder Palettenwechsler übernimmt das Beladen. Das ist der wichtigste Fall. Ein Roboter kann nicht vier Spannbolzen durch eine Platte stecken und vier Druckschrauben mit Drehmoment anziehen. Bei einem pneumatischen Modul setzt der Roboter die Palette ab, das Ventil entlüftet und die Federn verriegeln. Die MFG-Spannmodule sind auch in für Sensoren vorbereiteten Ausführungen erhältlich, sodass die SPS den Spannzustand vor dem Spindelstart prüfen kann. Unsere Checkliste für E/A und Fehlerzustände robotisch beladener Zellen beschreibt die erforderliche Verdrahtung.
Bei der 5-Achs-Bearbeitung muss die Vorrichtungsoberseite frei bleiben. Bolzenköpfe auf der Platte beanspruchen Platz und benötigen Werkzeugfreiraum. Unterseitige Einzugsbolzen tun das nicht.
Schraubstöcke und kleine Vorrichtungen werden mehrmals täglich gewechselt. Auf einem Vertikalzentrum mit hoher Teilevielfalt hebt der Bediener den Schraubstock ab und setzt den nächsten auf. Es gibt keine losen Spannbolzen, die in die Spänewanne fallen können, und kein Anzugsmoment einzuhalten.
Sie müssen wissen, ob die Palette richtig aufliegt. Die Katalogbeschreibung der NEXTAS-MFG-Module umfasst Dichtheitsprüfung und Reinigung der Bolzenaufnahme. Bei einem Ball-Lock-Spannplatz übernimmt der Bediener Reinigung und Auflagekontrolle. Mit einem sorgfältigen Bediener ist das sinnvoll, in einer unbeaufsichtigten Zelle dagegen ein Risiko.
Engere veröffentlichte Wiederholgenauigkeit, ohne die Modulpositionierung selbst auf ±0,005 mm bohren zu müssen. Eine präzise Tasche oder Platte ist weiterhin nötig. Die Positioniergeometrie liegt jedoch im Modul.
Sie setzen bereits Ball Lock ein?
Senden Sie Ihre Vorrichtungszeichnung oder die vorhandene Ball-Lock-Grundplattenanordnung. Wir prüfen, ob eine Nullpunktplatte sie ersetzen oder ergänzen kann, und sagen Ihnen offen, wenn sich die Umrüstung nicht lohnt.
Beide Systeme in einem Betrieb nutzen
Die meisten Betriebe, die nach einer „Jergens-Ball-Lock-Alternative“ suchen, müssen nicht alles umstellen. Eine übliche Aufteilung:
- Behalten Sie Ball Lock auf Aufspanntürmen von Horizontalzentren und großen Vorrichtungsplatten bei, auf denen es bereits funktioniert.
- Setzen Sie manuelle Nullpunktplatten auf Vertikalzentren ein, die mit Schraubstöcken und kurzen Aufträgen arbeiten.
- Rüsten Sie nur die Maschine pneumatisch aus, die einen Roboter oder Palettenwechsler erhält.
Zwei Standards in einem Betrieb erfordern klare Regeln. Kennzeichnen Sie die Paletten, halten Sie Ersatzteile getrennt vor und lassen Sie niemanden eine unpassende Verbindung erzwingen. Unser Beitrag zur Nachrüstung von Nullpunktspannung auf einem vorhandenen Tisch vergleicht T-Nuten-, Grundplatten- und Rasterplattenbefestigung. Wenn Sie eine Nullpunktplatte über einen Adapter auf einer vorhandenen Ball-Lock-Grundplatte befestigen möchten, senden Sie uns die Zeichnungen. Prüfen Sie Aufbauhöhe und Steifigkeit vor der Entscheidung.
Ball-Lock- und Nullpunktschnittstellen sind nicht austauschbar. NEXTAS-Einzugsbolzen verriegeln nicht in einer Jergens-Aufnahmebuchse; umgekehrt gilt dasselbe. Jede gemischte Anordnung benötigt einen eigenen Adapter oder eine eigene Platte.
Unterlagen für ein Vergleichsangebot
Mit diesen Angaben erhalten Sie schneller eine brauchbare Antwort:
- Maschinenmodell, Tischgröße und verfügbare Z-Höhe.
- Zeichnung der vorhandenen Grundplatte oder des Aufspannturms, bei Ball Lock einschließlich der Aufnahmebuchsenpositionen.
- Vorrichtungs- oder Palettenabmessungen, gesamte beladene Masse und schwerster Bearbeitungsschnitt.
- Heutiger Wechselablauf mit Bediener, Palettenwechsler oder Roboter und der geplante Ablauf in einem Jahr.
- Verfügbare Druckluft am Tisch und erforderliches Spannsignal für die SPS.
Wenn etwas unbekannt ist, schreiben Sie „unbekannt“. Wir fragen lieber nach, als zu raten. Der Leitfaden zur Angebotsanfrage enthält eine ausführlichere Liste, und der Beitrag zu den Kosten eines Nullpunktspannsystems behandelt häufig übersehene Kostenpositionen.
Soll Ihre nächste Zelle Ball Lock oder Nullpunktspannung erhalten?
Senden Sie das Maschinenmodell, die Grundplattenzeichnung und den Beladeablauf. Die NEXTAS-Technik schlägt eine Modul- oder Plattenanordnung vor, nennt die noch nötigen Prüfungen und bietet die Komponenten an. Wenn Ball Lock für diese Maschine besser geeignet ist, sagen wir Ihnen das.
Häufige Fragen
Ist NEXTAS mit Jergens verbunden?
Nein. NEXTAS ist weder mit Jergens, Inc. verbunden noch von Jergens empfohlen oder gesponsert. Jergens und Ball Lock sind Marken ihres Inhabers. Die Namen beschreiben ausschließlich das System, das ein Käufer bereits besitzt oder vergleicht.
Passen NEXTAS-Nullpunktbolzen in Jergens-Ball-Lock-Aufnahmebuchsen?
Nein. Es handelt sich um unterschiedliche Schnittstellen. Ein Ball-Lock-Spannbolzen verriegelt mit drei durch eine Druckschraube bewegten Kugeln in einer Aufnahmebuchse. Ein Nullpunkt-Einzugsbolzen wird in einem Spannmodul gehalten. Planen Sie eine neue Schnittstelle oder einen Adapter, keinen bloßen Teiletausch.
Ist Nullpunktspannung immer genauer als Ball Lock?
Das lässt sich nicht pauschal sagen. Jergens nennt eine Positioniergenauigkeit von ±0,0005 in. (±0,013 mm), wenn der Aufnahmebuchsenachsabstand auf ±0,0002 in. eingehalten wird und zwei Primärbuchsen eingesetzt werden. NEXTAS nennt <0,003 mm Wiederholgenauigkeit für MFG-V1-Module und <0,005 mm für Platten mit 52/96 mm. Die Werte werden unterschiedlich gemessen. Prüfen Sie daher den vollständigen Aufbau auf Ihrer Maschine.
Benötige ich Druckluft für Nullpunktspannung?
Nicht immer. Die manuellen NEXTAS-Platten mit 52 mm und 96 mm werden von Hand entriegelt und benötigen keine Druckluft. Pneumatische Platten und MFG-Module benötigen Luft zum Entriegeln und bleiben ohne Luft mechanisch verriegelt. Bestätigen Sie Druck und Schaltung anhand der ausgewählten Zeichnung.
Muss ich meine Ball-Lock-Grundplatten beim Wechsel auf Nullpunktspannung verschrotten?
Nein. Viele Betriebe behalten Ball Lock dort bei, wo es funktioniert, und ergänzen Nullpunktspannung bei häufigen oder automatisierten Wechseln. Senden Sie die Grundplattenzeichnung. Wir können die Möglichkeiten einschließlich einer Adapterplatte prüfen.
