O guia definitivo para máquinas de enrolamento de bobinas: tipos, componentes e operação
As máquinas de enrolamento de bobinas são equipamentos essenciais em indústrias que trabalham com materiais em bobina, como aço, fios de cobre, alumínio e cabos. Elas oferecem soluções automatizadas para embalar com segurança esses itens, muitas vezes pesados e volumosos, protegendo-os de fatores ambientais como poeira e umidade, e prevenindo danos durante o manuseio, armazenamento e transporte. Compreender os diferentes tipos de máquinas de enrolamento de bobinas disponíveis é crucial para selecionar a solução adequada às necessidades operacionais específicas.
As máquinas de enrolamento de bobinas geralmente se dividem em duas categorias principais com base na orientação da bobina durante o enrolamento:
- Máquinas de embrulhar bobinas verticais: Projetado para bobinas posicionadas com o olhal (orifício central) voltado para a parede (eixo vertical). O carregamento pode ser manual para bobinas menores ou por guindaste para as mais pesadas.
- Máquinas de embrulhar bobinas horizontais: Destinado a bobinas planas com o olho voltado para o céu (eixo horizontal). Essas máquinas normalmente usam filme stretch para envolver a bobina com segurança.
Este guia explora vários tipos de máquinas de enrolamento de bobinas, detalhando seus componentes e processos operacionais.
1. Máquina de embrulhar bobinas verticais semiautomáticas
Este tipo de máquina enrola bobinas posicionadas verticalmente (olho na parede).
Figura 1-1: Máquina de embrulhar bobinas verticais semiautomáticas
1.1 Componentes principais:
- (1) Quadro: A base estrutural principal da máquina.
- (2) Rodas motrizes: Rodas dispostas circularmente que giram o anel de enrolamento.
- (3) Anel de enrolamento: Um anel giratório com uma abertura ajustável para a passagem da bobina; transporta o material de envoltório.
- (4) Rodas de apoio: Rodas laterais que proporcionam estabilidade ao anel de enrolamento.
- (5, 6, 7) Sulcos e saliências: Os recursos de design de intertravamento garantem uma rotação suave entre as rodas motrizes e o anel de enrolamento.
- (8, 9) Motores: Acione as rodas motrizes (rotação do anel) e o sistema de ajuste de altura do anel.
- (10) Anel de suporte: Um anel fixo guiando as rodas motrizes.
- (11) Pilar de Suporte: Poste vertical segurando o segundo motor e dando suporte à estrutura.
- (12) Haste principal e (13) Haste acionada: Conecte ao motor para movimento vertical (ajuste de altura) do anel de enrolamento.
- (14) Grampo: Fixa o anel de suporte, permitindo ajustes.
- (15, 16, 17) Colunas de suporte: Suportes verticais que mantêm a bobina no lugar.
- (18) Rolos: Posicionado entre colunas de suporte para estabilizar a bobina durante o enrolamento.
1.2 Princípio de funcionamento:
1.2.1 Estrutura básica:
A máquina possui uma estrutura robusta que suporta rodas motrizes dispostas circularmente. O anel de enrolamento repousa sobre essas rodas. A bobina de aço passa pela abertura ajustável no anel, que gira para aplicar o material de envoltório.
1.2.2 Suporte e Movimento:
Rodas de suporte ranhuradas fixam o anel durante a operação. Um motor aciona as rodas motrizes, girando o anel a uma velocidade ajustável. As ranhuras e saliências interligadas garantem uma rotação suave e estável enquanto o anel dispensa o material de embalagem através do olhal da bobina. O atrito entre as rodas e o anel pode ser ajustado reposicionando as rodas.
1.2.3 Ajuste de altura:
Um mecanismo de elevação, controlado por um segundo motor por meio de um sistema de engrenagens conectado às hastes principal e acionada, ajusta a altura do anel de enrolamento. Isso acomoda bobinas de diferentes diâmetros externos (DE), garantindo que o processo de enrolamento seja centralizado e preciso.
1.2.4 Suporte de bobina:
A bobina repousa sobre uma base com um rolo de suporte superior e dois rolos de suporte na base. Esses rolos proporcionam estabilidade e seguram a bobina firmemente durante o ciclo de enrolamento.
1.2.5 Envolvimento eficiente:
Este design garante que as bobinas sejam enroladas de forma firme e eficiente, oferecendo proteção contra elementos ambientais e tensões de manuseio.
2. Máquina de embrulhar bobinas horizontais semiautomáticas
Esta máquina enrola bobinas posicionadas horizontalmente (olho no céu).
Figura 2-1: Máquina de embrulhar bobinas horizontais semiautomáticas
A máquina segura a bobina com segurança entre rolos motorizados e rolos de pressão. Os rolos motorizados giram a bobina enquanto um anel giratório aberto aplica o material de envoltório (como filme stretch ou fita). Essa configuração evita deformações ou instabilidade durante o envoltório, garantindo uma embalagem uniforme e firme.
2.1 Componentes principais:
- (1) Quadro: A estrutura principal da máquina.
- (2) Anel Rotativo Aberto: Montado na estrutura, gira para aplicar o material de envoltório.
- (3) Titular do material: Fixado ao anel giratório, segura o rolo do material de embalagem.
- (4-6) Rodas de apoio: Guie o anel giratório.
- (7) Rolos Motorizados: Posicionado em cada lado do anel, gire a bobina; conectado a um mecanismo de acionamento.
- (8) Rolos de pressão: Localizado acima de rolos motorizados, móveis (por meio de cilindros) para pressionar e estabilizar a bobina.
- (9) Cilindro: Aciona os rolos de pressão.
- (10) Motor: Aciona a rotação da bobina (rolos motorizados) e a rotação do anel.
2.2 Detalhes do sistema:
- O mecanismo de acionamento normalmente inclui um motor montado na estrutura, acionando os rolos por meio de uma correia dentada.
- Os rolos de pressão são conectados à estrutura por meio de cilindros, permitindo pressão ajustável.
- Um CLP (Controlador Lógico Programável) geralmente controla os motores e cilindros para sequências de operação precisas e automatizadas.
2.3 Processo de Envolvimento:
- A bobina (ou objeto redondo similar, como um pneu) é colocada nos rolos elétricos.
- Os cilindros abaixam os rolos de pressão para prender o item com segurança.
- O CLP garante pressão de fixação adequada.
- O material de embrulho é anexado ao item.
- O anel rotativo aberto gira, aplicando o material, enquanto os rolos motorizados giram a bobina simultaneamente.
- Esse movimento coordenado resulta em um envoltório uniforme e firme em toda a superfície da bobina.
Este design garante um acondicionamento eficiente com tensão consistente, evitando movimentação ou danos ao produto durante o processo.
3. Envolvedora de bobinas vertical com carrinho
Esta embaladora vertical automatizada utiliza um sistema de carrinho para carga e descarga, ideal para bobinas de metais pesados, como aço, arame e cobre. O carrinho movimenta a bobina para dentro e para fora da estação de embalagem, separando a área de carga da zona de embalagem.
Figura 3-1: Máquina de embrulhar bobinas verticais com carrinho
3.1 Componentes principais:
- (1) Estrutura do pórtico: A estrutura aérea principal.
- (2) Trilhos móveis: Guie o carrinho pela base.
- (3) Dispositivo de Envolvimento: O mecanismo de anel que aplica o material de envoltório, montado no sistema de elevação.
- (4) Dispositivo de elevação: Move o dispositivo de enrolamento verticalmente para corresponder à altura central da bobina.
- (5) Carrinho de transporte: Move-se ao longo dos trilhos (alimentado por motor/engrenagem), transportando bobinas; equipado com sensores de posicionamento.
- (6) Sistema de acionamento do carro: Impulsiona o movimento do carrinho.
- (7) Rolo de suporte e (8) Rolo de suporte: Localizado no carrinho, suporta e gira a bobina durante o enrolamento (geralmente acionado).
- (9) Roda motriz: Roda motorizada sob o carrinho para movimentação ao longo dos trilhos.
- (10) Rodas de acionamento do anel: Transmitir energia (de um motor) para girar o anel de envoltório.
- (11) Escudo: Proteção de segurança ao redor do anel e do caminho do material.
- (12) Rolos laterais: Posicionado no carrinho para fixar a bobina lateralmente.
3.2 Detalhes de implementação:
A estrutura robusta do pórtico suporta o dispositivo de elevação, que usa correntes/rodas dentadas acionadas por um motor para ajustar a altura do dispositivo de envoltório precisamente ao centro da bobina.
O carrinho se move sobre trilhos por meio de seu sistema de acionamento. Rolos de suporte no carrinho, cada um potencialmente acionado por seu próprio motor, giram a bobina. Rolos laterais impedem o deslocamento lateral e podem ser ajustados para diferentes larguras de bobina.
3.3 Processo de Envolvimento:
- Carregando: Uma bobina (A) é carregada por um guindaste nos rolos de suporte do carrinho (enquanto está fora da estação de envelopamento). O anel ajusta a altura e a posição dos rolos para segurar a bobina.
- Enrolando a bobina A: O carrinho move a bobina A para a estação de empacotamento. Os rolos de suporte giram a bobina enquanto o dispositivo de empacotamento aplica o material.
- Corte Automático: A máquina mede e corta automaticamente o material de embalagem com base em parâmetros predefinidos (tamanho da bobina) na Interface Homem-Máquina (IHM).
- Bobina de carregamento B: Enquanto a bobina A está sendo enrolada, a próxima bobina (B) pode ser carregada nos rolos de suporte de espera na outra extremidade do carrinho ou em uma posição de carregamento secundária.
- Operação Contínua: Após a bobina A ser enrolada, o carrinho a retira e, simultaneamente, move a bobina B para a posição de enrolamento. Uma terceira bobina pode então ser carregada. Isso permite um fluxo de trabalho automatizado contínuo e altamente eficiente.
Todo o sistema é normalmente gerenciado por um sistema de controle automatizado usando PLCs e sensores fotoelétricos para posicionamento preciso da bobina e operação contínua, minimizando a intervenção manual.
4. Envolvedora horizontal automática
Este tipo de máquina se concentra na automatização do processo de alimentação e corte de filme para enrolar bobinas horizontais, sendo particularmente adequada para integração em linhas de produção.
Figura 4-1: Envolvedora horizontal automática com sistema de alimentação/corte de filme
Este sistema simplifica o envelopamento ao eliminar o manuseio manual do filme, aumentando a velocidade de produção e garantindo qualidade consistente do envelopamento, essencial para aplicações industriais de alto volume.
4.1 Componentes principais (Figura 4-1):
- (1) Placa principal: Estrutura base para montagem de componentes.
- (2) Conjunto da roda guia: Guia o caminho do material de envoltório.
- (3) Mecanismo de corte automático: Corta o filme/fita após o enrolamento.
- (4) Braço de alimentação automática de banda: Gira para alimentar o material no anel.
- (5) Anel Rotativo Aberto: Aplica o material de envoltório ao redor da bobina.
- (6) Unidade de alimentação de material: Segura e dispensa o rolo de material de embalagem.
- (7) Rodas transportadoras: Auxiliar na movimentação do material ao redor do anel.
- (8) Unidade de acionamento rotativo: Alimenta a rotação do anel.
- (9-15) Peças mecânicas associadas: Bielas, mancais, luvas, blocos que permitem movimento e função.
4.2 Configuração do Sistema:
A unidade de alimentação de material fornece fita/filme de envoltório, guiado através do conjunto de rodas-guia em direção ao anel giratório aberto. O mecanismo de corte automático normalmente fica abaixo da placa principal, enquanto o braço de alimentação automática fica acima, projetado para girar e posicionar o material corretamente para iniciar o ciclo de envoltório.
4.3 Processo de Envolvimento (Alimentação/Corte Automatizado):
Figura 4-2: Ilustração do processo de embrulho
- O produto (bobina) se move para a posição de empacotamento (por exemplo, por meio de transportador ou suporte rotativo). O material de empacotamento é mantido pelo mecanismo de corte automático.
- O sistema é iniciado: o braço de alimentação automática gira (acionado por cilindro/biela) e guia a extremidade do material para a área aberta do anel giratório.
- O anel giratório começa a girar lentamente (impulsionado por rodas de fricção). À medida que passa pelo olhal da bobina, o material começa a se enrolar nas rodas transportadoras.
- O anel continua girando, puxando o material ao redor do produto. O braço de alimentação se afasta ligeiramente.
- Depois que algumas camadas são aplicadas, um mecanismo de fixação libera a extremidade do material do braço de alimentação.
- O anel acelera para o ciclo principal de empacotamento. Quando a quantidade necessária de material é aplicada, o anel para. O braço de alimentação automática retorna à sua posição inicial, o mecanismo de fixação é reposicionado para segurar a extremidade do material e o mecanismo de corte corta o material. A bobina empacotada está então pronta para ser removida.
4.4 Principais recursos e vantagens:
- Manuseio automatizado de materiais: Alimentação e corte automáticos eliminam etapas manuais.
- Eficiência: Reduz os tempos de ciclo e as necessidades de mão de obra.
- Consistência: Garante qualidade uniforme de embalagem e uso de material.
- Segurança: Minimiza a interação do operador com peças móveis.
- Configuração preferida: Frequentemente utiliza tesouras pneumáticas para corte e atuadores controlados com precisão (cilindros, motores) para o movimento do braço de alimentação.
Este sistema automatizado é ideal para integrar o enrolamento de bobinas em linhas de produção contínuas, aumentando a produtividade e a segurança.
5. Envolvedor de bobina mestre
As embaladoras de bobinas master são máquinas de alta resistência projetadas para embalar bobinas muito grandes e pesadas, como as encontradas em centros de serviços de metal e usinas.
Figura 5-1: Máquina de Envolvimento de Bobina Mestre
5.1 Visão geral dos componentes:
- (1) Dispensadores de fita: Uma ou mais unidades aplicando material de envoltório.
- (2) Orbital Flexível: Um trilho (geralmente corrente ou correia) guiando os dispensadores de fita ao redor da bobina.
- (3) Estrutura/Arco: Estrutura principal que abrange a área de envoltório.
- (4) Titular do material: Suporta os rolos de material de embalagem.
- (5) Unidade de Tração: Aciona o orbital flexível (geralmente localizado fora do arco para acessibilidade).
- (6) Seção da ponte: Parte da estrutura/arco que abre para carga/descarga da bobina.
- (7) Carrinho de suporte móvel (12): Transporta a bobina para dentro/para fora da estação de embalagem ao longo de trilhos.
- (8) Rolos de Suporte: Localizado no carrinho, gire a bobina durante o enrolamento.
- (9) Sistema de controle: Coordena todos os movimentos e parâmetros da máquina.
- (10) Servos: Motores que proporcionam controle preciso sobre os movimentos.
- (11) Plataforma: A base giratória no carrinho que suporta a bobina.
- (13) Sensores de posição: Detectar localização de bobina/carrinho para automação.
- (14) Mecanismo de travamento: Protege a ponte/orbital flexível durante a operação.
- (15) Corrente ou Cinto: O elemento que compõe o orbital flexível.
5.2 Operação e projeto detalhados:
As enroladoras de bobinas master utilizam dispensadores de fita montados em um carro que se desloca ao longo de uma orbital flexível (corrente ou correia) guiada pela estrutura/arco da máquina. Este sistema orbital envolve o material firmemente ao redor da bobina grande. Os designs de baixo atrito da orbital garantem movimento suave e confiabilidade.
5.3 Ponte e Sistema de Carga:
Uma característica fundamental é a seção de ponte que pode ser aberta na estrutura/arco, permitindo que bobinas grandes sejam carregadas/descarregadas com eficiência. Essa ponte pode ser aberta hidraulicamente, pneumaticamente ou eletricamente, frequentemente retraindo-se para facilitar o acesso. Após a carga/descarga, a ponte se fecha e o orbital flexível se reativa automaticamente.
As bobinas são normalmente transportadas por um carrinho de suporte móvel (carrinho) que se move sobre trilhos. A bobina repousa sobre rolos de suporte motorizados no carrinho, que a giram durante o empacotamento para garantir uma aplicação uniforme do material.
5.4 Controle e Sincronização:
Um sofisticado sistema de controle (geralmente baseado em CLP com IHM) sincroniza a velocidade orbital, a velocidade de rotação da bobina, o movimento do carrinho e a operação da ponte. Os operadores podem definir parâmetros para sobreposição, tensão e etapas do ciclo de enrolamento. Servos e sensores garantem o posicionamento e o travamento precisos de componentes como a ponte e a orbital antes e durante o enrolamento.
5.5 Versatilidade e Aplicação:
Embora seja usado principalmente para grandes bobinas metálicas, o princípio pode ser aplicado a outros produtos cilíndricos ou toroidais grandes e pesados. A rotação sincronizada da bobina e o movimento da cabeça de enrolamento garantem um enrolamento consistente e ligeiramente sobreposto para proteção total. A própria estação de enrolamento pode ser montada em um carrinho para alinhamento preciso.
5.6 Automação aprimorada:
Sensores de posição no carrinho rastreiam a localização da bobina, permitindo paradas automatizadas nos pontos de carga, empacotamento e descarregamento. Mecanismos de travamento garantem a fixação segura do orbital flexível e da ponte durante o processo de empacotamento em alta velocidade, aumentando a segurança e a integridade operacional.
Conclusão
As máquinas de enrolamento de bobinas são vitais para a proteção de produtos valiosos em bobinas em diversos setores. De unidades verticais e horizontais semiautomáticas, adequadas para diversos tamanhos e pesos de bobinas, a sistemas totalmente automatizados com carregamento por carrinho e manuseio automático de filme, a tecnologia oferece benefícios significativos em eficiência, proteção do produto e economia de mão de obra. As máquinas de enrolamento de bobinas Master atendem especificamente às demandas de manuseio de bobinas muito grandes e pesadas em ambientes industriais. Compreender as características, componentes e princípios operacionais específicos de cada tipo permite que as empresas selecionem a solução ideal de embalagem de bobinas para atender às suas necessidades de produção e garantir a integridade do produto em toda a cadeia de suprimentos.