Manipulación de machos de arena en la fundición: Manipulador con asa interna para machos de hasta 70 kg.
La manipulación de los testigos de arena resulta más delicada cuando se recogen desde el interior a través de sus orificios. Un manipulador de brazo articulado sin péndulo, con dos pasadores de sujeción, mantiene el testigo de arena firmemente sujeto sin comprimir su delicado contorno exterior, liberando por completo al operario del peso.
Zeilhofer Handling Technology ha desarrollado una solución de este tipo para el departamento de fabricación de machos de una fundición. En este departamento, se recogen, giran e insertan nueve machos de arena diferentes, con un peso de entre 1,1 y 68,9 kg, en un radio de trabajo de 3 m. Este artículo explica cómo funciona el proceso de recogida, qué datos determinan el diseño y qué deben tener en cuenta las fundiciones al elegir un sistema de elevación para machos de arena.
¿Qué es la manipulación de núcleos de arena?
Los machos de arena crean cavidades, canales y socavados en la pieza fundida. Antes de la fundición, deben retirarse de la máquina de inyección de machos o del suministro de machos, ensamblarse en un paquete de machos o colocarse directamente en el molde. Todos estos pasos en conjunto se denominan manipulación de machos de arena. Cuanto más grandes y pesados sean los machos, más importante resulta una técnica de manipulación que combine precisión, protección de los componentes y ergonomía.
Por qué los núcleos de arena requieren un manejo especial
Los machos de arena están compuestos de arena de moldeo aglomerada. Son dimensionalmente estables, pero sensibles en los bordes y superficies. Incluso un ligero impacto o una presión de sujeción excesiva pueden provocar astillamientos, que posteriormente se manifiestan como defectos en la pieza fundida. El resultado es la necesidad de rehacer la pieza, desecharla o, en el peor de los casos, desechar por completo el conjunto de machos.
Por lo tanto, una solución de sujeción para testigos de arena debe cumplir dos requisitos simultáneamente: debe sujetar el testigo de forma segura sin deformar su contorno exterior. Las pinzas externas convencionales alcanzan rápidamente sus límites en este sentido.
El punto de partida en el ejemplo práctico: nueve granos hasta 68,9 kg
En el taller de machos de nuestro cliente, se producen varios machos de arena con pesos muy diferentes para cada pieza fundida:
Núcleo superior: 68,0 kg, debe girarse 180 grados antes de la inserción.
Núcleo base: 37,0 kg
Núcleo interno 01: 37,0 kg
Núcleo lateral 01 y 02: aproximadamente 24,0 kg cada uno.
Núcleo frontal: 22,0 kg
Núcleo del bebedero: 14,0 kg
Núcleo interno 02: 11,0 kg
Núcleos de cierre: 1,0 kg
Los núcleos miden entre 480 x 410 mm y 670 x 620 mm. Algunos se recogen lateralmente, otros desde arriba. No es estrictamente necesario manipular el paquete de núcleos completamente ensamblado; la atención se centra en cada núcleo individualmente.
Desde pinza manual para agujeros hasta herramienta de elevación
Anteriormente, los núcleos se instalaban con una pinza manual. Si bien este método permite una inserción suave en el orificio, el operario soporta todo el peso. Con núcleos que pesan más de 20 kg, numerosas repeticiones por turno y la inserción precisa en soportes ajustados, este método no resulta ergonómico ni fiable a largo plazo.
La tarea consistía, por lo tanto: mantener el principio de agarre probado a través del orificio, pero transferir el peso completamente a un elemento de apoyo para la elevación y, además, permitir el giro de núcleos pesados.
La solución: un dispositivo de grabación con un asa interna a través del orificio central.
El componente principal es un dispositivo receptor de diseño especial. Dos mandriles receptores se acoplan a los orificios del núcleo, ya sean cónicos de Ø 20 mm a una profundidad de 50 mm o de Ø 40 mm a una profundidad de 65 mm, según el tipo de núcleo. Los elementos de goma de los mandriles se expanden al acoplarse y sujetan el núcleo desde el interior. Se eliminan por completo las elevadas fuerzas de sujeción externas.
Según la geometría, el núcleo se recoge desde un lateral o desde arriba. El artículo «Manipulador con asas internas y externas» explica cuándo es apropiado usar un asa interna o externa. En el artículo «Manipulador con mandril de extensión intercambiable» se muestra un principio de separación similar para núcleos de rodillos.
Así es como funciona la inserción de un núcleo de arena.
Guíe el manipulador sobre el núcleo provisto y alinee los mandriles receptores con los orificios de los casquillos.
Inserte las puntas; los elementos de goma se expanden y sujetan el núcleo desde el interior.
Levanta el núcleo; el manipulador soporta todo el peso.
Gire el núcleo hacia el punto de instalación y, si es necesario, gírelo hasta 180 grados utilizando un joystick.
Introduzca el núcleo en el cojinete o paquete de núcleos sin que se balancee.
Relaja los elementos de goma, extrae las puntas y toma el siguiente núcleo.
Cuatro ejes de rotación: Gire los núcleos sin necesidad de reposicionarlos.
Para garantizar que cada núcleo llegue a la posición correcta sin necesidad de reposicionarse, el manipulador dispone de cuatro ejes de rotación:
Eje principal: giratorio manualmente 360 grados de forma continua.
Brazo articulado: giratorio manualmente 300 grados.
Dispositivo de montaje: giratorio manualmente 360 grados.
Pinza: giratoria neumáticamente 180 grados, infinitamente variable mediante control por joystick.
Esto también permite voltear el núcleo de la plataforma de 68,9 kg de forma controlada y colocarlo con precisión, sin que el empleado tenga que sujetarlo ni sostenerlo.
Especificaciones técnicas de un vistazo
Pesos del núcleo: de 1,1 a 68,9 kg
Radio de trabajo en relación con el componente: 3000 mm
Rango de recorrido: 260 a 1200 mm borde inferior del componente
Contorno de interferencia: 3100 mm borde inferior del gancho de la grúa
Montaje: dos puntas con elementos de goma expansibles, desde el lateral o desde arriba.
Instalación: sobre una placa base estable, sin necesidad de anclaje al suelo.
Movimiento: sin péndulo, rotación de la pinza controlada neumáticamente mediante joystick.
Pinza externa, pinza para orificios o manipulador con mango interno: una comparación
En la práctica, existen tres enfoques posibles para los núcleos de arena, que difieren significativamente en la protección de los componentes y la capacidad de carga:
Pinzas o tenazas externas: de rápida implementación, pero ejercen una alta presión de sujeción sobre la superficie del núcleo y, por lo tanto, aumentan el riesgo de astillamiento.
Pinza manual para agujeros: protege el contorno exterior, pero todo el peso del núcleo recae sobre el operario; los núcleos pesados son difíciles de girar.
Manipulador con mango interno: protege el contorno exterior, soporta todo el peso, permite la rotación y la inserción con precisión milimétrica.
¿Por qué un manipulador de brazo articulado y no una grúa?
Los testigos de arena suelen recogerse lateralmente, quedando descentrados. Una grúa o un polipasto de cadena oscilan, y este movimiento provoca que golpeen los bordes durante la inserción. Un manipulador de brazo articulado absorbe los momentos de la carga descentrada y permanece fijo en cualquier posición. Las diferencias se explican en la guía «Manipulador, grúa o polipasto de cadena: ¿Para qué sirve cada uno?» , y la elección del sistema adecuado se explica en la guía «Manipulador articulado o de cable ».
Para tareas de elevación puramente verticales con cargas pesadas, el eje de elevación ZH90 es una alternativa; puede elevar hasta 1200 kg. Un ejemplo de ello es el eje de elevación con dispositivo de sujeción para testigos de arena .
Ergonomía y seguridad laboral en la fabricación de núcleos
Levantar pesos de entre 20 y 70 kg, realizar numerosas repeticiones por turno, además de realizar giros y mantener una postura precisa encorvada: esta es una situación típica de carga de trabajo según la normativa alemana sobre manipulación manual de cargas. El artículo "¿Cuántos kg puedes levantar?" muestra dónde están los límites. El artículo "Trastornos musculoesqueléticos en la producción " calcula el coste real de las bajas laborales por problemas de espalda para una empresa.
El empleado solo guía el núcleo mediante el manipulador. La experiencia y la destreza en la colocación del núcleo siguen siendo responsabilidad del operario; la tecnología se encarga del peso.
¿Qué es importante al diseñar núcleos de arena?
Cada planta de fabricación de núcleos trabaja con diferentes núcleos y procesos. Para un diseño fiable, necesitamos principalmente:
Lista de núcleos con peso y dimensiones por núcleo
Ubicación, diámetro y profundidad de los orificios receptores
Dirección de disparo (lateral o superior) y rotaciones necesarias
Radio de trabajo, rango de elevación y contornos que interfieren, como vías de grúa o columnas de la nave.
Tiempo de ciclo y número de núcleos por capa
Ubicación de instalación: Placa base, anclaje al suelo o montaje en el techo.
Desde la lista principal hasta el primer núcleo insertado.
Análisis: Evaluamos la lista de testigos, el patrón de perforación y la ubicación de instalación, y determinamos a qué testigos se puede acceder con un dispositivo común.
Diseño: Recibirá un concepto para el manipulador, los mandriles de montaje y los ejes rotatorios, junto con una indicación de precio inicial.
Construcción: Diseño y fabricación en Holzkirchen, certificada según ISO 9001 y TISAX Nivel 2 con protección de prototipos.
Entrega: Instalación, formación de empleados y puesta en marcha directamente en su fundición, con inspecciones de seguridad periódicas bajo petición.
Desde 1999, Zeilhofer Handling Technology ha suministrado más de 2500 sistemas para 18 sectores industriales. Otras soluciones para fundiciones incluyen el manipulador para moldes y el eje de elevación ZH90 para operaciones de fundición . Puede consultar la lista completa de aplicaciones para todos los sectores.
Preguntas frecuentes sobre la manipulación de testigos de arena
¿Qué se entiende por manipulación de núcleos de arena?
La manipulación de machos de arena se refiere a la recogida, el transporte, la rotación y la inserción de machos de arena en la fundición, por ejemplo, al ensamblar un paquete de machos o al colocarlo en el molde. El objetivo es mover los delicados machos sin dañarlos y sin sobrecargar físicamente a los empleados.
¿Cómo se manipulan los núcleos de arena sin dañarlos?
El método más delicado consiste en introducir el núcleo a través de los orificios existentes desde el interior. Los mandriles receptores con elementos de goma expansibles sujetan el núcleo sin comprimir su delicado contorno exterior. Un manipulador sin péndulo previene además los impactos y las roturas durante la inserción.
¿Cuál es la diferencia entre una pinza para agujeros y un manipulador con mango interno?
Una pinza manual para núcleos también se acopla al orificio del núcleo, pero el operario soporta el peso. Con un manipulador que incorpora un asa interna, el dispositivo de elevación soporta todo el peso; el operario solo guía el núcleo.
¿A partir de qué peso corporal inicial vale la pena usar una ayuda para levantar pesas?
Incluso levantar granos de maíz que pesan entre 15 y 25 kg supone un esfuerzo considerable para la espalda; los granos más pesados son prácticamente imposibles de insertar con precisión sin ayuda. La evaluación se realiza de acuerdo con la normativa sobre manipulación manual de cargas y el método de indicadores clave.
¿Puede un manipulador rotar o girar los núcleos de arena?
Sí. En la práctica, la pinza gira neumáticamente y de forma continua 180 grados mediante un joystick, mientras que el dispositivo de sujeción también puede girarse manualmente 360 grados. Esto permite, por ejemplo, girar de forma segura un núcleo de cubierta de 68,9 kg.
¿Qué manipulador es el más adecuado para la manipulación de testigos de arena?
Para elevación lateral y posicionamiento preciso, resulta adecuado un manipulador de brazo articulado sin péndulo. Para tareas de elevación puramente verticales con cargas pesadas, el eje de elevación ZH90 es una alternativa.
¿Puede un mismo dispositivo adaptarse a diferentes tipos de núcleos de arena?
Sí, siempre que los núcleos tengan diámetros interiores comparables. En este ejemplo práctico, el dispositivo admite dos diámetros interiores: cónico de Ø 20 mm y de Ø 40 mm, y acepta los núcleos desde el lateral o desde arriba.
¿Es necesario anclar el manipulador al suelo del pasillo?
No necesariamente. En el ejemplo práctico, el manipulador se apoya sobre una placa base estable y se puede instalar sin necesidad de anclaje al suelo, pudiendo ser movido si fuera necesario.
¿Cuánto cuesta un manipulador de núcleos de arena?
Depende de la carga, el radio de trabajo, los ejes de rotación y el dispositivo. Los manipuladores de cable sencillos cuestan a partir de unos 10 000 €, mientras que las soluciones complejas son considerablemente más caras. La guía "¿Cuánto cuesta un manipulador?" ofrece una visión general.
Otros temas del blog y la guía
¿Cómo manipular los testigos de arena de forma más segura y ergonómica?
Envíanos tu lista de ejercicios básicos con sus pesos y puntos de recogida. Comprobaremos qué ejercicios básicos pueden cubrirse con un dispositivo y te responderemos en un plazo de 24 horas en días laborables.
Zeilhofer Handling Technology, Holzkirchen: Manipuladores y ayudas para la elevación de hasta 1200 kg , desarrollados y fabricados en Alemania.
