Enrolador de Bobina: manual, elétrica e automática na Indústria Moderna

Na indústria moderna, a eficiência e a precisão são fatores cruciais para manter a competitividade e a qualidade dos produtos. Os enroladores de bobina desempenham um papel fundamental nesse cenário, especialmente em setores como o têxtil, cabos elétricos  e motores. 

Esses equipamentos são responsáveis por enrolar fios, cabos ou materiais similares de forma organizada e uniforme, garantindo que o produto final atenda aos padrões exigidos pelo mercado.

Existem diferentes tipos de enroladores de bobina, cada um adequado a necessidades específicas de produção.

Neste artigo, exploraremos as características, vantagens e aplicações de cada tipo de enrolador de bobina, destacando como a escolha do equipamento certo pode transformar processos industriais e atender às demandas específicas de cada setor.

O que é enrolador de bobina?

Um enrolador de bobina é um equipamento utilizado para enrolar fios, cabos, fitas ou materiais similares em uma bobina de forma organizada e uniforme. 

O que é enrolador de bobina manual?

Um enrolador de bobina manual é um dispositivo utilizado para enrolar fios, cabos, fitas ou outros materiais em uma bobina de forma organizada, operado manualmente pelo usuário. 

Características de um enrolador de bobina manual

• Operação Simples: Possui uma manivela que o operador gira para enrolar o material, oferecendo controle total sobre a velocidade e a tensão;
• Estrutura Básica: Inclui um mandril ou eixo ajustável para diferentes tamanhos de bobinas, guias de fio para precisão e uma base estável;
• Portabilidade: Leve e compacto, fácil de transportar e usar em diferentes locais.

Aplicações comuns

• Pequenas Oficinas: Para artesãos e pequenos fabricantes;
• Reparos e Manutenção: Utilizado por técnicos para enrolar fios durante reparos.

Em resumo, o enrolador de bobina manual é uma ferramenta prática e econômica para pequenas operações, oferecendo controle e precisão no enrolamento de materiais.

O que é enrolador de bobina elétrica?

Um enrolador de bobina elétrica é um dispositivo automatizado utilizado para enrolar fios, cabos, fitas ou outros materiais em uma bobina de maneira rápida, eficiente e precisa.

Ao contrário dos enroladores manuais, os modelos elétricos utilizam um motor para automatizar o processo de enrolamento, reduzindo o esforço físico e aumentando a produtividade.

Características do Enrolador de Bobina Elétrica:

1. Automação
   • Motor elétrico – Utiliza um motor para girar a bobina, permitindo um enrolamento rápido e consistente;
   • Controle de velocidade – Muitos modelos possuem controles de velocidade ajustáveis para otimizar o processo de enrolamento conforme o tipo de material.
2. Precisão e consistência
   • Guias automáticas (Espalhadores) – Direcionam o material de forma precisa, garantindo um enrolamento uniforme e organizado;
   • Contadores e sensores – Alguns modelos incluem encoder e sensores para monitorar e controlar o processo de enrolamento.
3. Estrutura Robusta
   • Mandril ou Eixo ajustável – Pode ser ajustado para acomodar diferentes tamanhos de bobinas;
   • Construção durável – Feito com materiais robustos para suportar uso contínuo e intenso.

Aplicações Comuns:

• Indústrias de fiação e cabos – Utilizado para enrolar fios e cabos em grandes quantidades;
• Fábricas de transformadores – Para enrolar fios de cobre em núcleos de transformadores;
• Produção de motores elétricos – Enrolamento de fios em estatores e rotores;
• Laboratórios e centros de pesquisa – Para enrolar bobinas de precisão em projetos de pesquisa e desenvolvimento.

Como funciona um enrolador de bobina?

Um enrolador de bobina é um dispositivo projetado para enrolar fios, cabos ou outros materiais em uma bobina de forma organizada e eficiente. Abaixo, eu explico detalhadamente como funciona um enrolador de bobina, abordando seus componentes principais, o processo de operação e as variações de design.

Componentes Principais

1. Motor Elétrico
   • Função: Fornece a força motriz para girar a bobina;
   • Controle de Velocidade: Permite ajustar a velocidade de rotação da bobina para diferentes tipos de materiais e aplicações.
2. Mandril ou Eixo
   • Função: Suporta a bobina e a mantém no lugar durante o enrolamento;
   • Ajustabilidade: Pode ser ajustado para acomodar diferentes tamanhos de bobinas.
3. Espalhadores Automáticos
   • Função: Direcionam o fio ou material de forma precisa sobre a bobina, garantindo um enrolamento uniforme;
   • Movimento: Podem se mover lateralmente para distribuir o material de maneira uniforme ao longo da bobina.
4. Controles Eletrônicos
   • Função: Permitem o controle preciso do processo de enrolamento, incluindo a velocidade, tensão do fio e contagem de voltas;
   • Interface de Usuário: Pode incluir botões, telas de toque (IHM) ou interfaces de software para facilitar a operação.

Processo de Operação

1. Preparação:
   • Instalação da Bobina: A bobina vazia é fixada no mandril ou eixo do enrolador;
   • Configuração do Material: O fio ou material a ser enrolado é alimentado através das guias automáticas.
2. Configuração Inicial:
   • Ajuste de Parâmetros: O operador define os parâmetros de enrolamento, como a velocidade de rotação, a tensão do fio e o número de voltas desejado;
   • Posicionamento dos espalhadores (guias): As espalhadores automáticas são posicionadas para garantir um enrolamento uniforme.
3. Início do Enrolamento:
   • Ativação do Motor: O motor elétrico é ligado, iniciando a rotação da bobina;
   • Movimentação do Espalhador: As guias automáticas começam a mover o fio lateralmente, distribuindo-o uniformemente ao longo da bobina. Esse movimento pode ser feito por motores de passo ou servos motores. 
4. Monitoramento e Ajustes:
   • Sensores e Contadores: Sensores monitoram o processo, garantindo que o fio esteja sendo enrolado corretamente e contando o número de voltas;
   • Ajustes em Tempo Real: O operador pode fazer ajustes em tempo real, se necessário, para corrigir qualquer problema ou otimizar o processo.
5. Finalização:
   • Parada Automática: O enrolador pode ser programado para parar automaticamente após atingir o número de voltas desejado.

Tipos de Bobinas

• Bobinas de Fitas Transportadoras

Características

• Material: Geralmente feitas de materiais como PVC, borracha, poliuretano, ou tecido reforçado;
• Formato: Enroladas em um núcleo cilíndrico, formando uma bobina compacta;
• Tamanho: Variável, dependendo da aplicação específica, podendo ser largas ou estreitas, longas ou curtas.

•  Bobinas de Transformadores

• Características: Enroladas com fios de cobre ou alumínio em camadas múltiplas;
• Aplicações: Utilizadas em transformadores para converter tensões de corrente alternada (AC).

3. Bobinas de Motores Elétricos

• Características: Enroladas com fios de cobre esmaltado, dispostas em estatores ou rotores;
• Aplicações: Utilizadas em motores elétricos para gerar campos magnéticos que impulsionam o movimento.

Como funcionam as bobinas para motores?

As bobinas para motores elétricos são componentes essenciais que desempenham um papel crucial na conversão de energia elétrica em energia mecânica.

Estrutura das Bobinas para Motores

1. Material: As bobinas são geralmente feitas de fios de cobre esmaltado, devido à sua excelente condutividade elétrica e resistência à corrosão;
2. Enrolamento: Os fios de cobre são enrolados em torno de um núcleo de ferro ou aço laminado, formando várias espiras ou voltas.

Quais são as vantagens de um enrolador de bobina?

Os enroladores de bobinas são dispositivos utilizados para enrolar fios, cabos, fitas ou outros materiais em uma bobina de forma organizada e eficiente. Vamos explorar as vantagens de usar um enrolador de bobina em detalhes:

1. Eficiência e Produtividade

• Automatização do Processo: Os enroladores de bobinas automatizam o processo de enrolamento, reduzindo significativamente o tempo necessário para enrolar fios ou cabos manualmente;
• Consistência: Garantem um enrolamento uniforme e consistente, minimizando erros e variações que podem ocorrer no enrolamento manual.

2. Qualidade e Precisão

• • Tensão Controlada: Muitos enroladores de bobinas possuem sistemas de controle de tensão que garantem que o fio ou cabo seja enrolado com a tensão correta, evitando danos e garantindo a integridade do material;

• Camadas Precisamente Alinhadas: A precisão no alinhamento das camadas de fio ou cabo resulta em bobinas bem-organizadas.

3. Redução de Desperdício

• Minimização de Sobras: O controle preciso do comprimento e da tensão do material durante o enrolamento reduz o desperdício de material;
• Menos Danos ao Material: O enrolamento controlado evita danos ao material, como dobras ou quebras, que podem ocorrer durante o enrolamento manual.

4. Versatilidade

• Compatibilidade com Diferentes Materiais: Enroladores de bobinas podem ser ajustados para trabalhar com uma variedade de materiais, incluindo fios de cobre, cabos elétricos, fitas adesivas e muito mais;
• Ajustes Personalizáveis: Muitos enroladores permitem ajustes personalizados para diferentes diâmetros de bobinas, velocidades de enrolamento e tensões de material através de uma Interface Home Máquina (IHM).

5. Economia de Tempo e Custos

• Operação Contínua: A capacidade de operar continuamente sem a necessidade de pausas frequentes aumenta a produtividade e reduz o tempo de inatividade;
• Redução de Mão de Obra: A automação do processo de enrolamento reduz a necessidade de mão de obra intensiva, resultando em economia de custos operacionais.

Principais aplicações do enrolador de bobina

Fabricação de fios e cabos

Na indústria, a fabricação de fios e cabos passam pelo processo de enrolamento dos fios em bobinas. Esse processo exige precisão, controle do torque velocidade.

A Kalatec aplica com sucesso servos motores com a função E-Cam nessas aplicações. O recurso do ECAM no Servo Drive SV-200  incorpora vários perfis de came eletrônico, com a comutação ocorrendo nas extremidades sem perda de pulsos do eixo mestre.

Parâmetros principais, como a largura do fio, o intervalo entre os fios e o comprimento da bobina, podem ser facilmente ajustados para atender a diversas aplicações. 

Teorema e esquema do sistema

No sistema de bobinamento, a bobina atua como o eixo mestre. Quando a bobina gira, ela envia pulsos do encoder para comandar o movimento do eixo escravo simultaneamente.

O eixo escravo, controlado pelo servo drive INVT-KALATEC  SV-200, utiliza sua curva de came eletrônico interna para coordenar seu movimento com o do eixo mestre, finalizando assim o enrolamento do fio na bobina. 

O servo drive SV-200 é o principal responsável pela configuração precisa do enrolamento e não  precisa de CLP para esse objetivo.

Figura 1: Exemplo de Aplicação de um Enrolador de Bobina Automático

Produção e manutenção de motores elétricos

O bobinamento é uma etapa crucial na produção e manutenção de motores elétricos, pois envolve a criação das bobinas que serão responsáveis pela geração do campo magnético necessário para o funcionamento do motor. 

1. Importância da qualidade do bobinamento para os motores elétricos

• Geração do campo magnético: As bobinas de fio de cobre, quando energizadas, criam um campo magnético que interage com o rotor do motor, gerando movimento;
• Eficiência e desempenho: A qualidade do bobinamento afeta diretamente a eficiência e o desempenho do motor. Bobinas bem enroladas garantem menor resistência elétrica e melhor dissipação de calor.

2. Componentes do Sistema de Bobinamento das espiras

• Fio de Cobre: Material condutor utilizado para formar as bobinas. Deve ser de alta pureza e com isolamento adequado;
• Máquina enroladora de bobina: Equipamento automatizado que enrola o fio de cobre em torno do núcleo do estator ou rotor;
• Servomotores: Utilizados para controlar o movimento preciso do fio durante o enrolamento, garantindo uniformidade e tensão adequada;
• Encoder: Dispositivo que monitora a posição e a velocidade do enrolamento, fornecendo feedback ao sistema de controle;
• Controlador de Tensão: Mantém a tensão constante no fio durante o enrolamento para evitar deformações e quebras.

3. Configuração do Perfil de Enrolamento

1. Parâmetros como o número de voltas, a tensão do fio e o padrão de enrolamento são configurados no controlador da máquina;
2. Perfis de came eletrônico (ECAM) podem ser utilizados para garantir que o fio seja enrolado de maneira precisa e uniforme.

Quando fazer o enrolamento do fio do motor

1. Falhas elétricas
   • Curto-Circuito: Se houver um curto-circuito nas bobinas, o motor pode apresentar falhas ou parar de funcionar. O enrolamento deve ser refeito para restaurar a funcionalidade;
   • Quebra de Fio: Fios quebrados ou danificados dentro das bobinas podem causar interrupções no campo magnético, exigindo um novo enrolamento.
2. Desgaste e degradação
   • Isolamento degradado: Com o tempo, o isolamento dos fios pode se deteriorar devido ao calor, vibração e contaminação. Isso pode levar a curtos-circuitos e falhas elétricas;
   • Oxidação e corrosão: A exposição a ambientes agressivos pode causar oxidação e corrosão dos fios, comprometendo a integridade das bobinas.
3. Recondicionamento e reparo
   • Rebobinamento preventivo: Em programas de manutenção preventiva, o rebobinamento pode ser realizado periodicamente para evitar falhas inesperadas e prolongar a vida útil do motor;
   • Reparos após sobrecarga: Se o motor sofreu uma sobrecarga ou superaquecimento, as bobinas podem ter sido danificadas. 

Conclusão

A Kalatec Automação, com seus 35 anos de experiência, já desenvolveu dezenas de enroladores de bobinas para as mais diversas aplicações. Desde o enrolamento de fios de cobre em carretéis, passando por fios de linhas, até cabos de alta potência em grandes carretéis, nossa expertise é comprovada. 

Segundo o Engenheiro e Gerente de Projeto da Kalatec, Sérgio Lacerda, responsável pela aplicação de espalhadores, cuidados como a escolha certa do servo Motor, a resolução do encoder e o passo do fuso de esferas são fundamentais para o sucesso da aplicação:

“O segredo de um enrolador automático de bobina com qualidade é a escolha certa da potência do servo, o passo do fuso de esferas e a resolução do encoder. Só dentro dessa combinação conseguimos números inteiros nas frações de pulsos utilizados no E-Cam para precisão do sistema”

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