Manutention des noyaux de sable en fonderie : Manipulateur avec poignée interne pour noyaux jusqu'à 70 kg.
La manipulation des carottes de sable est plus délicate lorsqu'elles sont prélevées de l'intérieur par leurs ouvertures. Un bras articulé sans pendule, utilisant deux broches de serrage, maintient fermement la carotte de sable en place sans comprimer son contour extérieur fragile, soulageant ainsi complètement l'opérateur de son poids.
Zeilhofer Handling Technology a développé une solution adaptée à l'atelier de fabrication de noyaux d'une fonderie. Dans cet atelier, neuf noyaux de sable différents, pesant entre 1,1 et 68,9 kg, sont prélevés, mis en rotation et insérés dans un rayon de travail de 3 m. Cet article explique le fonctionnement du processus de prélèvement, les données qui déterminent la conception et les points à prendre en compte par les fonderies lors du choix d'un système de levage de noyaux de sable.
Qu'est-ce que la manipulation des carottes de sable ?
Les noyaux de sable créent des cavités, des canaux et des contre-dépouilles dans la pièce moulée. Avant le moulage, ils doivent être retirés de la machine d'injection de noyaux ou de la réserve, assemblés en un paquet de noyaux ou placés directement dans le moule. L'ensemble de ces étapes est appelé manipulation des noyaux de sable. Plus les noyaux sont grands et lourds, plus une technique de manipulation alliant précision, protection des composants et ergonomie est cruciale.
Pourquoi les carottes de sable nécessitent une manipulation spéciale
Les noyaux de sable sont composés de sable de moulage aggloméré. Ils sont dimensionnellement stables, mais sensibles aux arêtes et aux surfaces. Un léger choc ou une pression de serrage excessive peuvent provoquer des ébréchures, qui se traduisent par des défauts dans la pièce moulée. Il faut alors refaire la pièce, la mettre au rebut, ou, dans le pire des cas, jeter l'ensemble des noyaux.
Par conséquent, une solution de fixation pour les carottes de sable doit satisfaire simultanément à deux exigences : maintenir fermement la carotte sans déformer son contour extérieur. Les fixations externes classiques atteignent rapidement leurs limites à cet égard.
Le point de départ dans l'exemple pratique : neuf grains jusqu'à 68,9 kg
Dans l'atelier de noyautage de notre client, plusieurs noyaux de sable de poids très différents sont produits pour chaque coulée :
Noyau supérieur : 68,0 kg, doit être tourné de 180 degrés avant l'insertion.
Poids du noyau : 37,0 kg
Noyau interne 01 : 37,0 kg
Noyau latéral 01 et 02 : environ 24,0 kg chacun.
Force du tronc frontal : 22,0 kg
Noyau de l'abreuvoir : 14,0 kg
Noyau interne 02 : 11,0 kg
Noyaux de fermeture : 1,0 kg
Les carottes mesurent entre 480 x 410 mm et 670 x 620 mm. Certaines sont prélevées latéralement, d'autres par le dessus. Il n'est pas indispensable de manipuler l'ensemble des carottes assemblées ; l'important est d'examiner chaque carotte individuellement.
De la perforatrice manuelle à l'outil de levage
Auparavant, les carottes étaient installées à l'aide d'un serre-joint manuel. Bien que cette méthode permette une insertion aisée dans le trou, l'opérateur supporte tout le poids. Avec des carottes pesant plus de 20 kg, de nombreuses répétitions par poste et une insertion précise dans des supports étroits, cette méthode n'est ni ergonomique ni fiable à long terme.
La tâche consistait donc à : conserver le principe de préhension éprouvé à travers le trou, mais transférer entièrement le poids à un élément de support pour le levage et, de plus, permettre la rotation des noyaux lourds.
La solution : un appareil d’enregistrement doté d’une poignée interne passant par l’orifice central.
L'élément principal est un dispositif de réception spécialement conçu. Deux mandrins de réception sont insérés dans les alésages du noyau, lesquels sont coniques, de Ø 20 mm à une profondeur de 50 mm, ou de Ø 40 mm à une profondeur de 65 mm, selon le type de noyau. Les éléments en caoutchouc des mandrins se dilatent au contact et serrent le noyau de l'intérieur. Les forces de serrage externes importantes sont ainsi totalement éliminées.
Selon la géométrie, le noyau est saisi latéralement ou par le dessus. L'article « Manipulateur à poignées internes et externes » explique quand utiliser une poignée interne ou externe. Un principe de séparation similaire pour les noyaux à rouleaux est présenté dans l'article « Manipulateur à mandrin d'extension interchangeable ».
Voici comment fonctionne l'insertion d'une carotte de sable.
Guidez le manipulateur sur le noyau fourni et alignez les mandrins de réception avec les trous des bagues.
Insérez les embouts ; les éléments en caoutchouc se dilatent et maintiennent le noyau de l'intérieur.
Soulevez le noyau ; le manipulateur supporte tout le poids.
Orientez le noyau vers le point d'installation et, si nécessaire, faites-le pivoter jusqu'à 180 degrés à l'aide d'un joystick.
Insérez le noyau dans le roulement ou le bloc de noyau sans le faire vaciller.
Détendez les éléments en caoutchouc, retirez les extrémités et prenez le noyau suivant.
Quatre axes de rotation : Faites pivoter les noyaux sans avoir besoin de les repositionner.
Pour garantir que chaque noyau atteigne la position correcte sans avoir besoin d'être repositionné, le manipulateur possède quatre axes de rotation :
Axe principal : rotation manuelle continue à 360 degrés.
Bras articulé : rotation manuelle à 300 degrés.
Dispositif de montage : rotatif manuellement à 360 degrés.
Pince : rotative pneumatiquement à 180 degrés, réglable en continu par commande joystick.
Cela permet également de retourner le noyau de la plateforme de 68,9 kg de manière contrôlée et de le placer avec précision, sans que l'employé ait à le tenir ou à le soutenir.
Caractéristiques techniques en bref
Poids de base : de 1,1 à 68,9 kg
Rayon de travail par rapport au composant : 3000 mm
Course : de 260 à 1200 mm du bord inférieur du composant
Contour d'interférence : bord inférieur du crochet de la grue à 3 100 mm
Montage : deux ergots avec éléments en caoutchouc extensibles, par le côté ou par le dessus.
Installation : sur une plaque de base stable, sans ancrage au sol.
Mouvement : sans pendule, rotation de la pince commandée pneumatiquement par joystick.
Pinces externes, pinces à orifice ou manipulateur à poignée interne : une comparaison
En pratique, il existe trois approches possibles pour les noyaux de sable, qui diffèrent considérablement en termes de protection des composants et de capacité portante :
Pinces ou colliers externes : rapides à mettre en œuvre, mais exercent une forte pression de serrage sur la surface du noyau et augmentent donc le risque d’écaillage.
Serrage manuel du trou : protège le contour extérieur, mais tout le poids du noyau repose sur l'opérateur ; les noyaux lourds sont difficiles à tourner.
Manipulateur avec poignée interne : protège le contour extérieur, supporte la totalité du poids, permet la rotation et l'insertion avec une précision millimétrique.
Pourquoi un manipulateur à bras articulé et non une grue ?
Les échantillons de sable sont généralement prélevés latéralement, ce qui les rend excentrés. Une grue ou un palan à chaîne oscille, et ce mouvement provoque un contact entre les bords de l'échantillon lors de son insertion. Un chariot élévateur à flèche articulée absorbe les contraintes liées à la charge excentrée et reste immobile dans n'importe quelle position. Les différences sont expliquées dans le guide « Manipulateur, grue ou palan à chaîne : à quoi sert chaque appareil ? » , et le choix du système approprié est expliqué dans le guide « Chariot élévateur à flèche articulée ou chariot élévateur à câble ».
Pour les opérations de levage purement verticales avec des charges lourdes, l' essieu de levage ZH90 constitue une alternative ; il peut soulever jusqu'à 1 200 kg. À titre d'exemple, citons l' essieu de levage équipé d'un dispositif de serrage pour les échantillons de sable .
Ergonomie et sécurité au travail dans la fabrication de base
Soulever des charges de 20 à 70 kg, effectuer de nombreuses répétitions par poste, et maintenir une posture voûtée et précise : tel est un scénario de travail typique selon la réglementation allemande relative à la manutention manuelle. L’article « Combien de kilos pouvez-vous soulever ? » indique les limites autorisées. L’article « Troubles musculo-squelettiques en production » calcule le coût réel des arrêts maladie liés aux problèmes de dos pour une entreprise.
L'employé se contente de guider le noyau à l'aide du manipulateur. L'expérience et l'habileté nécessaires à la mise en place du noyau restent la responsabilité de l'opérateur ; la technologie se charge du poids.
Quels sont les éléments importants lors de la conception de carottes de sable ?
Chaque usine de fabrication de noyaux utilise des noyaux et des procédés différents. Pour une conception fiable, nous avons principalement besoin de :
Liste des noyaux avec leur poids et leurs dimensions.
Emplacement, diamètre et profondeur des trous de réception
Direction du tir (latérale ou supérieure) et rotations nécessaires
Rayon d'action, portée de levage et contours interférents, tels que les rails de grue ou les colonnes de navire.
Temps de cycle et nombre de cœurs par couche
Emplacement d'installation : plaque de base, fixation au sol ou montage au plafond.
De la liste principale au premier noyau inséré.
Analyse : Nous avons évalué la liste des témoins, le schéma de forage et l'emplacement d'installation, et déterminé quels témoins étaient accessibles avec un appareil commun.
Conception : Vous recevrez un concept pour le manipulateur, les mandrins de montage et les axes rotatifs, ainsi qu'une indication de prix initiale.
Construction : Conçu et fabriqué à Holzkirchen, certifié ISO 9001 et TISAX niveau 2 avec protection du prototype.
Livraison : Installation, formation du personnel et mise en service directement dans votre fonderie, avec des inspections de sécurité périodiques sur demande.
Depuis 1999, Zeilhofer Handling Technology a fourni plus de 2 500 systèmes à 18 secteurs industriels. Parmi ses autres solutions pour les fonderies figurent le manipulateur de moules et le palan ZH90 pour les opérations de coulée . Vous pouvez consulter la liste complète des applications pour tous les secteurs.
Questions fréquentes concernant la manipulation des carottes de sable
Que signifie la manipulation des carottes de sable ?
La manutention des noyaux de sable comprend la sélection, le transport, la rotation et l'insertion de ces noyaux en fonderie, par exemple lors de la préparation d'un lot de noyaux ou de leur placement dans le moule. L'objectif est de manipuler ces noyaux fragiles sans les endommager et sans surcharger physiquement les employés.
Comment manipuler les carottes de sable sans les endommager ?
La méthode la plus délicate consiste à insérer le noyau par les orifices existants, depuis l'intérieur. Des mandrins de réception munis d'éléments en caoutchouc extensible maintiennent le noyau sans comprimer son contour extérieur fragile. Un manipulateur sans pendule prévient également les chocs et les risques de casse lors de l'insertion.
Quelle est la différence entre une perforatrice et un manipulateur à poignée interne ?
Une pince à carottage manuelle se fixe également au trou de carottage, mais c'est l'opérateur qui en supporte le poids. Avec un manipulateur doté d'une poignée interne, le dispositif de levage supporte la totalité du poids ; l'opérateur n'a qu'à guider la carotte.
À partir de quel poids corporel initial l'utilisation d'une aide à la musculation est-elle intéressante ?
Le simple fait de soulever des grains de maïs pesant entre 15 et 25 kg sollicite fortement le dos ; il est pratiquement impossible d’insérer correctement des grains plus lourds sans aide. L’évaluation est réalisée conformément à la réglementation relative à la manutention manuelle des charges et à la méthode des indicateurs clés.
Un manipulateur peut-il faire pivoter ou retourner des carottes de sable ?
Oui. En pratique, la pince pivote pneumatiquement et en continu sur 180 degrés grâce à un joystick, et le dispositif de serrage peut également être pivoté manuellement sur 360 degrés. Ceci permet, par exemple, la rotation en toute sécurité d'un noyau de pneu de 68,9 kg.
Quel manipulateur est le mieux adapté à la manipulation d'échantillons de sable ?
Pour les opérations de levage latéral et de positionnement précis, un manipulateur à flèche articulée sans pendule est adapté. Pour les opérations de levage purement verticales avec des charges lourdes, l'essieu de levage ZH90 constitue une alternative.
Un même appareil peut-il s'adapter à différents types de carottes de sable ?
Oui, à condition que les noyaux aient des diamètres intérieurs comparables. Dans cet exemple pratique, le dispositif accepte deux diamètres intérieurs : un diamètre conique de 20 mm et un diamètre conique de 40 mm, et accepte les noyaux par le côté ou par le dessus.
Est-il nécessaire de fixer le manipulateur au sol du couloir ?
Pas nécessairement. Dans l'exemple pratique, le manipulateur repose sur une plaque de base stable et peut être installé sans être ancré au sol ; il peut également être déplacé si nécessaire.
Combien coûte un manipulateur de carottes de sable ?
Le prix dépend de la charge, du rayon d'action, des axes de rotation et du modèle. Les manipulateurs de câbles simples sont disponibles à partir d'environ 10 000 €, tandis que les solutions complexes sont nettement plus onéreuses. Le guide « Combien coûte un manipulateur de câbles ? » vous donne un aperçu de cette question.
Autres sujets abordés dans le blog et le guide
Comment manipuler les échantillons de sable de manière plus sûre et ergonomique ?
Envoyez-nous votre liste d'exercices de base, avec leurs charges et points de fixation. Nous vérifierons quels exercices peuvent être réalisés avec un seul appareil et vous répondrons sous 24 heures (jours ouvrés).
Zeilhofer Handling Technology, Holzkirchen : Manipulateurs et aides au levage jusqu’à 1 200 kg , développés et fabriqués en Allemagne.
