Sandkernhandling in der Gießerei: Manipulator mit Innengriff für Kerne bis 70 kg
Sandkernhandling gelingt am schonendsten, wenn der Kern über seine Bohrungen von innen aufgenommen wird. Ein pendelfreier Gelenkarm-Manipulator mit zwei Aufnahmedornen hält den Sandkern sicher, ohne die empfindliche Außenkontur zu klemmen, und nimmt dem Mitarbeitenden das Gewicht vollständig ab.
Zeilhofer Handhabungstechnik hat eine solche Lösung für die Kernmacherei einer Gießerei entwickelt. Dort werden neun verschiedene Sandkerne zwischen 1,1 und 68,9 kg in einem Arbeitsradius von 3 m aufgenommen, gedreht und eingelegt. Dieser Beitrag zeigt, wie die Aufnahme funktioniert, welche Daten die Auslegung bestimmen und worauf Gießereien bei der Wahl einer Hebehilfe für Sandkerne achten sollten.
Was ist Sandkernhandling?
Sandkerne bilden im Gussteil Hohlräume, Kanäle und Hinterschnitte ab. Bevor gegossen wird, müssen sie aus der Kernschießmaschine oder der Bereitstellung entnommen, zu einem Kernpaket zusammengesetzt oder direkt in die Form eingelegt werden. Alle diese Schritte zusammen bezeichnet man als Sandkernhandling. Je größer und schwerer die Kerne, desto wichtiger wird eine Handhabungstechnik, die Präzision, Bauteilschutz und Ergonomie verbindet.
Warum Sandkerne eine besondere Handhabung brauchen
Sandkerne bestehen aus gebundenem Formsand. Sie sind formstabil, an Kanten und Flächen aber empfindlich. Schon ein leichtes Anschlagen oder ein zu hoher Klemmdruck kann Abplatzungen verursachen, die später im Guss als Fehler wieder auftauchen. Die Folge sind Nacharbeit, Ausschuss oder im ungünstigsten Fall ein komplett verworfenes Kernpaket.
Eine Greiflösung für Sandkerne muss deshalb zwei Anforderungen gleichzeitig erfüllen: Sie muss den Kern sicher halten und darf seine Außenkontur dabei nicht belasten. Klassische Außengreifer stoßen hier schnell an Grenzen.
Die Ausgangslage im Praxisbeispiel: neun Kerne bis 68,9 kg
In der Kernmacherei unseres Kunden entstehen pro Gussteil mehrere Sandkerne mit sehr unterschiedlichen Gewichten:
Deckkern: 68,0 kg, muss vor dem Einlegen um 180 Grad gewendet werden
Bodenkern: 37,0 kg
Innenkern 01: 37,0 kg
Seitenkern 01 und 02: je rund 24,0 kg
Stirnkern: 22,0 kg
Angusskern: 14,0 kg
Innenkern 02: 11,0 kg
Verschlusskerne: 1,0 kg
Die Kerne messen zwischen 480 x 410 mm und 670 x 620 mm. Einige werden seitlich aufgenommen, andere von oben. Das komplett montierte Kernpaket muss dagegen nicht zwingend gehandhabt werden, der Fokus liegt auf den Einzelkernen.
Vom manuellen Lochgreifer zur Hebehilfe
Bisher wurden die Kerne mit einem manuellen Lochgreifer verbaut. Das Prinzip greift bereits schonend in die Kernbohrung, das gesamte Gewicht trägt aber der Mensch. Bei Kernen jenseits von 20 kg, vielen Wiederholungen pro Schicht und dem präzisen Einlegen in enge Kernlager ist das auf Dauer weder ergonomisch noch prozesssicher.
Die Aufgabe lautete daher: das bewährte Greifprinzip über die Bohrung beibehalten, das Gewicht aber vollständig auf eine Hebehilfe verlagern und zusätzlich das Wenden schwerer Kerne ermöglichen.
Die Lösung: Aufnahmevorrichtung mit Innengriff über die Kernbohrung
Herzstück ist eine eigens konstruierte Aufnahmevorrichtung. Zwei Aufnahmedorne fahren in die vorhandenen Buchsenlöcher des Kerns, je nach Kern Ø 20 mm konisch bei 50 mm Tiefe oder Ø 40 mm bei 65 mm Tiefe. Gummielemente an den Dornen weiten sich beim Aufnehmen und halten den Kern von innen. Hohe Klemmkräfte von außen entfallen komplett.
Je nach Geometrie wird der Kern seitlich oder von oben aufgenommen. Wann sich der Griff von innen und wann der Griff von außen eignet, erklärt der Beitrag Manipulator mit Innen- und Außengriff. Ein verwandtes Spreizprinzip für Rollenkerne zeigt der Manipulator mit wechselbarem Spreizdorn.
So läuft das Einlegen eines Sandkerns ab
Manipulator über den bereitgestellten Kern führen und die Aufnahmedorne an den Buchsenlöchern ausrichten
Dorne einfahren, die Gummielemente weiten sich und halten den Kern von innen
Kern anheben, der Manipulator trägt das komplette Gewicht
Kern zur Einbaustelle schwenken und bei Bedarf per Joystick um bis zu 180 Grad drehen
Kern pendelfrei in das Kernlager oder Kernpaket absenken
Gummielemente entspannen, Dorne herausziehen und den nächsten Kern aufnehmen
Vier Drehachsen: Kerne wenden, ohne umzugreifen
Damit jeder Kern ohne Umgreifen in der richtigen Lage ankommt, verfügt der Manipulator über vier Drehachsen:
Hauptachse: manuell 360 Grad endlos drehbar
Auslegearm: manuell um 300 Grad drehbar
Aufnahmevorrichtung: manuell um 360 Grad drehbar
Greifer: pneumatisch um 180 Grad drehbar, stufenlos per Joystick-Steuerung
So wird auch der 68,9 kg schwere Deckkern kontrolliert gewendet und exakt abgelegt, ohne dass der Mitarbeitende ihn halten oder abstützen muss.
Technische Eckdaten im Überblick
Kerngewichte: 1,1 bis 68,9 kg
Arbeitsradius bezogen auf das Bauteil: 3.000 mm
Hubbereich: 260 bis 1.200 mm Unterkante Bauteil
Störkontur: 3.100 mm Unterkante Kranhaken
Aufnahme: zwei Dorne mit sich weitenden Gummielementen, seitlich oder von oben
Aufstellung: auf stabiler Bodenplatte, ohne Bodenverankerung
Bewegung: pendelfrei, Greiferdrehung pneumatisch per Joystick
Außengreifer, Lochgreifer oder Manipulator mit Innengriff: der Vergleich
Für Sandkerne kommen in der Praxis drei Ansätze infrage, die sich deutlich in Bauteilschutz und Belastung unterscheiden:
Außengreifer oder Zange: schnell umgesetzt, aber hoher Klemmdruck auf die Kernoberfläche und damit erhöhtes Risiko für Abplatzungen
Manueller Lochgreifer: schont die Außenkontur, das volle Kerngewicht lastet aber auf dem Mitarbeitenden, schwere Kerne lassen sich kaum wenden
Manipulator mit Innengriff: schont die Außenkontur, trägt das komplette Gewicht, ermöglicht Drehen und millimetergenaues Einlegen
Warum ein Gelenkarm-Manipulator und kein Kran
Sandkerne werden oft seitlich und damit außermittig aufgenommen. Ein Kran oder Kettenzug pendelt, und genau dieses Pendeln führt beim Einlegen zu Anschlägen an Kanten. Ein Gelenkarm-Manipulator nimmt die Momente aus der außermittigen Last auf und bleibt in jeder Position stehen. Die Unterschiede erklärt der Ratgeber Manipulator, Kran oder Kettenzug: Was wofür?, die Wahl des passenden Systems der Ratgeber Gelenk- oder Seil-Manipulator.
Für rein vertikale Hubaufgaben mit hohen Lasten ist die Hubachse ZH90 eine Alternative, sie hebt bis 1.200 kg. Ein Beispiel dafür ist die Hubachse mit Spannvorrichtung für Sandkerne.
Ergonomie und Arbeitsschutz in der Kernmacherei
Kerne zwischen 20 und 70 kg, viele Wiederholungen pro Schicht, dazu Drehen und präzises Positionieren in gebückter Haltung: Das ist eine klassische Belastungssituation nach Lastenhandhabungsverordnung. Wo die Grenzwerte liegen, zeigt der Beitrag Wie viel kg darf man heben? Was Ausfalltage durch Rückenbeschwerden ein Unternehmen tatsächlich kosten, rechnet der Beitrag Muskel-Skelett-Erkrankungen in der Produktion vor.
Mit dem Manipulator führt der Mitarbeitende den Kern nur noch. Erfahrung und Fingerspitzengefühl beim Kernsetzen bleiben beim Menschen, das Gewicht übernimmt die Technik.
Worauf es bei der Auslegung für Sandkerne ankommt
Jede Kernmacherei arbeitet mit anderen Kernen und Abläufen. Für eine belastbare Auslegung benötigen wir vor allem:
Kernliste mit Gewicht und Abmessungen je Kern
Lage, Durchmesser und Tiefe der Aufnahmebohrungen
Aufnahmerichtung seitlich oder von oben und erforderliche Drehungen
Arbeitsradius, Hubbereich und Störkonturen wie Kranbahnen oder Hallenstützen
Taktzeit und Anzahl der Kerne pro Schicht
Aufstellort: Bodenplatte, Bodenverankerung oder Deckenmontage
Von der Kernliste bis zum ersten eingelegten Kern
Analyse: Wir werten Kernliste, Bohrungsbild und Aufstellort aus und klären, welche Kerne mit einer gemeinsamen Vorrichtung erreichbar sind
Auslegung: Sie erhalten ein Konzept für Manipulator, Aufnahmedorne und Drehachsen mit einer ersten Preisindikation
Bau: Konstruktion und Fertigung in Holzkirchen, zertifiziert nach ISO 9001 und TISAX Level 2 mit Prototypenschutz
Übergabe: Aufstellung, Einweisung der Mitarbeitenden und Inbetriebnahme direkt in Ihrer Gießerei, auf Wunsch mit regelmäßiger UVV-Prüfung
Seit 1999 hat Zeilhofer Handhabungstechnik über 2.500 Anlagen für 18 Branchen geliefert. Weitere Lösungen für Gießereien zeigen der Manipulator für Formkästen und die Hubachse ZH90 im Gießereibetrieb. Alle Branchen finden Sie in der Anwendungsübersicht.
Häufige Fragen zum Sandkernhandling
Was versteht man unter Sandkernhandling?
Sandkernhandling bezeichnet das Aufnehmen, Transportieren, Drehen und Einlegen von Sandkernen in der Gießerei, etwa beim Zusammensetzen eines Kernpakets oder beim Einlegen in die Form. Ziel ist, die empfindlichen Kerne ohne Beschädigung und ohne körperliche Überlastung der Mitarbeitenden zu bewegen.
Wie handhabt man Sandkerne, ohne sie zu beschädigen?
Am schonendsten über vorhandene Kernbohrungen von innen. Aufnahmedorne mit sich weitenden Gummielementen halten den Kern, ohne die empfindliche Außenkontur zu klemmen. Ein pendelfreier Manipulator verhindert zusätzlich Anschlagen und Abplatzungen beim Einlegen.
Was ist der Unterschied zwischen Lochgreifer und Manipulator mit Innengriff?
Ein manueller Lochgreifer greift ebenfalls in die Kernbohrung, das Gewicht trägt aber der Mitarbeitende. Beim Manipulator mit Innengriff übernimmt die Hebehilfe das komplette Gewicht, der Werker führt den Kern nur noch.
Ab welchem Kerngewicht lohnt sich eine Hebehilfe?
Schon Kerne ab rund 15 bis 25 kg belasten bei häufigem Heben den Rücken erheblich, schwerere Kerne lassen sich ohne Hilfsmittel kaum präzise einlegen. Die Bewertung erfolgt nach Lastenhandhabungsverordnung und Leitmerkmalmethode.
Kann ein Manipulator Sandkerne drehen oder wenden?
Ja. Im Praxisbeispiel dreht der Greifer pneumatisch stufenlos um 180 Grad per Joystick, die Aufnahmevorrichtung ist zusätzlich manuell um 360 Grad drehbar. So wird zum Beispiel ein Deckkern von 68,9 kg sicher gewendet.
Welcher Manipulator eignet sich für das Sandkernhandling?
Für seitliche Aufnahmen und präzises Einlegen eignet sich ein pendelfreier Gelenkarm-Manipulator. Für rein vertikale Hubaufgaben mit großer Last ist die Hubachse ZH90 eine Alternative.
Kann eine Vorrichtung unterschiedliche Sandkerne aufnehmen?
Ja, wenn die Kerne vergleichbare Bohrungen haben. Im Praxisbeispiel deckt die Vorrichtung zwei Bohrungsgrößen ab, Ø 20 mm konisch und Ø 40 mm, und nimmt die Kerne seitlich oder von oben auf.
Muss der Manipulator im Hallenboden verankert werden?
Nicht zwingend. Der Manipulator im Praxisbeispiel steht auf einer stabilen Bodenplatte und lässt sich ohne Bodenverankerung aufstellen und bei Bedarf versetzen.
Was kostet ein Manipulator für Sandkerne?
Das hängt von Last, Arbeitsradius, Drehachsen und Vorrichtung ab. Einfache Seil-Manipulatoren beginnen bei rund 10.000 Euro, komplexe Lösungen liegen deutlich darüber. Einen Überblick gibt der Ratgeber Was kostet ein Manipulator.
Weiterführende Themen aus Blog und Ratgeber
Sandkerne sicherer und ergonomischer handhaben?
Schicken Sie uns Ihre Kernliste mit Gewichten und Aufnahmepunkten. Wir prüfen, welche Kerne sich mit einer Vorrichtung abdecken lassen, und melden uns werktags innerhalb von 24 Stunden.
Zeilhofer Handhabungstechnik, Holzkirchen: Manipulatoren und Hebehilfen bis 1.200 kg, entwickelt und gefertigt in Deutschland.
