Como Funciona um Alimentador de Tigela Vibratória? Tipos de Atuadores Explicados

A alimentador vibratório de tigela é o trabalhador silencioso por trás de quase todas as linhas de montagem automatizadas. Ele pega uma pilha solta de pequenas peças — parafusos, rebites, terminais, contatos de prata, molas — e as entrega uma a uma, corretamente orientadas, para a próxima estação sem que um operador as toque. Se você já se perguntou como funciona um alimentador vibratório de tigela, a resposta curta é vibração controlada: uma unidade de acionamento sacode a tigela muitas vezes por segundo para que as peças saltem ao longo de uma trilha espiral e se alinhem em fila única na saída. O componente que gera essa vibração é o atuador, e o tipo de atuador do alimentador vibratório de tigela que você seleciona determina a velocidade de alimentação, a precisão da orientação, o nível de ruído, o consumo de energia e a delicadeza com que a máquina trata componentes frágeis. Para fabricantes de produtos elétricos de baixa tensão, onde um único MCB ou contator pode conter dezenas de pequenas peças, o alimentador e seu atuador são decisivos para o rendimento da linha. Este guia explica o princípio de funcionamento passo a passo e depois compara os principais tipos de atuadores usados em sistemas modernos de alimentação.

Por Huang Xiaolei | Benlong Automation

O que é um Alimentador Vibratório de Tigela?

Um alimentador vibratório de tigela é um dispositivo totalmente contido projetado para alimentar peças a partir de uma tigela circular. Ele consiste em uma superfície de contato chamada trilha espiral que é oferecida igualmente pela tigela circular. Você enche o centro da tigela com a peça a granel não processada antes que a vibração empurre as peças na trilha espiral para a saída onde serão processadas. O alimentador consiste em cinco componentes principais:

Tigela e trilha espiral: o recipiente em forma de tubo que contém as peças.
Ferramentas de orientação: características encontradas na trilha espiral de uma tigela vibratória projetadas para permitir que apenas peças corretamente orientadas passem.
Base de acionamento: a parte inferior do alimentador é projetada para manter o alimentador afastado do chão devido à sua natureza pesada.
Molas de lâmina: são tipos especiais de molas empregadas para conectar a tigela à base do alimentador.
Controlador: oferece ao usuário a capacidade de ajustar a amplitude e a frequência da vibração.

Como Funciona um Alimentador Vibratório de Tigela?

O princípio por trás disso é bastante simples. Um atuador envia pulsos rápidos para a tigela com a ajuda das molas de lâmina. As molas são ajustadas em um ângulo, assim, cada pulso move a tigela tanto para cima quanto em torno. A tigela não apenas se move violentamente para cima e para baixo, mas também gira um pouco em seu eixo, enquanto se eleva. Quando o pulso termina, as molas trazem a tigela de volta à posição inicial, e esse processo continua muitas vezes por segundo.

Quanto aos objetos na trilha, o movimento rápido de rolamento cria muitos pequenos saltos. Em cada ciclo, a trilha se move para frente e para cima tão rapidamente que um pequeno objeto sai da superfície por algum tempo e se move para frente no ar. Assim, milhares de vezes por minuto esses pequenos saltos levam os detalhes para frente ao longo da espiral.

Em particular, existem dois fatores chave que impactam o processo: frequência e amplitude. A frequência significa quantas vezes a tigela vibra por segundo, enquanto a amplitude mostra a distância de cada vibração.

O Atuador: De Onde Vem a Vibração

A função do atuador — o componente que transforma eletricidade ou pressão de ar em vibração — é fundamental para o dispositivo. O atuador é instalado na base do alimentador e conectado à tigela do alimentador. O atuador deve produzir pulsos temporizados claros na frequência e força corretas. Em outras palavras, suas características determinam as capacidades do alimentador: se o atuador fornece uma condução de frequência fixa e grosseira, o alimentador seria incapaz de operar em qualquer frequência – o mesmo se aplica aos acionamentos programáveis para movimento específico preciso das peças no manuseio. A ilustração abaixo mostra os diferentes tipos de atuadores disponíveis hoje que cobrem quase todas as aplicações de alimentadores vibratórios de tigela.

Tipos de Atuadores para Alimentadores Vibratórios de Tigela

Atuadores eletromagnéticos são de longe os mais comuns. Um alimentador vibratório de tigela eletromagnético usa uma bobina energizada por corrente pulsada; cada pulso puxa uma armadura de aço ligada à tigela, e as molas a puxam de volta. Alimentada por energia retificada da rede, a bobina normalmente pulsa a 100 Hz em uma rede de 50 Hz ou 120 Hz em uma rede de 60 Hz, e um controlador tiristor varia a amplitude ajustando quanto de cada meio ciclo chega à bobina.

Esses dispositivos são duráveis, baratos e fáceis de reparar, razão pela qual seu uso em operações comuns de alimentação é tão difundido. A maior desvantagem é que a frequência está ligada à rede elétrica, a menos que um controlador de frequência variável seja introduzido, então o design massa-mola deve ser ajustado mecanicamente. Atuadores piezoelétricos usam o mesmo princípio dos elementos piezoelétricos que se curvam devido à tensão aplicada no lugar da bobina. Tigelas vibratórias piezoelétricas pesam menos, consomem muito menos energia, geram pouco calor e reagem muito rapidamente, tornando-as adequadas para itens leves e frágeis ou para instalação em salas limpas e em combinação com alimentadores pequenos. A frequência é determinada pela eletrônica, o que permite ajuste ilimitado para ressonância. O preço, no entanto, é a baixa força de acionamento atualmente adequada apenas para tipos de menor tamanho.

Atuadores eletrodinâmicos ou servomotores incluem uma bobina móvel que utiliza o princípio longo e complicado de um alto-falante e é gerenciada por um amplificador programável. Pode ser considerado o dispositivo mais flexível do seu tipo, pois todos os parâmetros do alimentador vibratório de tigela podem ser programados. Isso permite grande flexibilidade no manuseio, mas aumenta consideravelmente o preço.

Atuadores pneumáticos produzem vibrações devido ao uso de ar comprimido, portanto, não é necessária eletricidade na operação. Eles são usados principalmente em situações perigosas e para aplicações de alimentação pesada onde dispositivos elétricos são difíceis de instalar. São simples e confiáveis, mas difíceis de controlar.

Como Escolher o Tipo Certo de Atuador

Selecionar o atuador correto envolve o equilíbrio entre produtividade, sensibilidade da peça, fatores ambientais e custo. As seguintes regras podem ajudá-lo nessa situação:

Inofensividade da peça: contatos delicados, fios finos ou peças revestidas combinam bem com acionamentos piezoelétricos ou servo que permitem movimentos suaves.
Nível de produtividade: em operações em grande escala, acionamentos eletromagnéticos robustos servem como soluções excelentes.
Variedade de produtos: linhas com troca frequente de peças utilizam a abordagem de controle por receita.
Controle de frequência: caso precise de um desempenho de alimentação refinado sem estar limitado pela frequência da rede elétrica, opte por tecnologias piezoelétricas ou servo, não por um acionamento eletromagnético.
Condições ambientais: operações em locais potencialmente explosivos ou com poeira podem fazer você abandonar atuadores padrão em favor dos pneumáticos.
Ruído e consumo de energia: dispositivos piezoelétricos e servo normalmente são menos ruidosos e consomem menos energia do que grandes acionamentos eletromagnéticos.
Manutenção e custos: se precisar da solução mais simples e econômica em termos de compra e manutenção, use alimentadores eletromagnéticos.

Na realidade, a grande maioria das plantas de montagem de baixa tensão tende a preferir alimentadores eletromagnéticos devido à sua confiabilidade e segurança de operação, reservando assim piezoelétricos e servos para a manipulação de elementos super sensíveis.

Alimentadores Vibratórios de Tigela na Montagem Elétrica de Baixa Tensão

Em uma linha de montagem para MCBs, MCCBs, RCCBs e contatores AC, um produto final pode consistir em várias peças pequenas, todas as quais devem ser corretamente posicionadas na etapa necessária da montagem. Algumas peças que precisam ser corretamente orientadas são parafusos de terminal, tiras bimetálicas, contatos móveis, contatos fixos, molas, rebites, condutores de arco e pequenas peças plásticas. Cada uma dessas peças é fornecida usando um tipo diferente de alimentador, feito especificamente para aquela peça em particular.

O tipo de atuador importa aqui por duas razões. Primeiro, várias dessas peças — contatos de prata, bimetal fino, terminais revestidos — são facilmente marcadas ou deformadas, então um acionamento ajustável suavemente protege a qualidade da peça. Segundo, a taxa de alimentação deve corresponder ao tempo do ciclo da cabeça de montagem; uma estação com alimentação insuficiente deixa a linha sem peças, enquanto a alimentação excessiva causa atolamentos.. Combinar o atuador e seu controlador com a peça e o tempo de ciclo é uma parte fundamental do design de um sistema de alimentação confiável, seja para fornecer um Linha de montagem automática MCB ou alimentar fixadores para um máquina automática de alimentação de parafusos.

Os designs das ferramentas e a escolha de seus atuadores estão inter-relacionados porque um perfil de trilho adequado para clipes plásticos leves não será capaz de fornecer consistentemente um componente metálico pesado com a mesma amplitude. Portanto, os sistemas de acionamento são projetados considerando o componente que irão transportar. Na Benlong Automation, os sistemas de alimentação são desenvolvidos com base nos componentes específicos de cada dispositivo de baixa tensão, em vez de usar alimentadores genéricos baseados em catálogo.

Problemas Comuns e Como Corrigi-los

Manutenção frequente é necessária mesmo em uma máquina de alimentação avançada. Problemas comuns podem incluir o seguinte:

Alimentação lenta ou parando completamente: isso pode acontecer devido a uma configuração baixa de amplitude ou problemas com a qualidade da mola. Recomenda-se examinar a mola e reajustar a amplitude.

Peça presa na ferramenta: isso geralmente significa que alguns ajustes devem ser feitos ou que há muitas peças na tigela. Diminua o número de peças na tigela e verifique a trilha de alimentação.

Excesso de salto: se a amplitude estiver muito alta, as peças podem cair da trilha; portanto, é necessário reduzi-la até que a alimentação ocorra sem problemas.

Bobina superaquecida em acionamentos eletromagnéticos: é necessário medir a folga entre a bobina e a armadura e verificar as configurações dos parâmetros.

Taxa de alimentação instável significa que o material da bobina mudou devido ao aquecimento.

Inspeções diárias curtas permitem evitar a maioria dos problemas descritos.

Conclusão

Saber como funciona um alimentador vibratório de tigela é uma questão de um princípio: através de molas anguladas, o sinal sem falhas do atuador é convertido em um salto rotativo que move objetos ao longo de um equipamento em espiral para uma linha única perfeita. O atuador é a parte principal do mecanismo. O tipo de atuador do alimentador, ou seja, eletromagnético, piezoelétrico, eletrodinâmico ou pneumático, determina o desempenho do alimentador em termos de velocidade e precisão. Um acionamento eletromagnético é a opção mais comumente usada para montagem elétrica de baixa tensão, enquanto atuadores piezoelétricos ou servo pertencem a peças delicadas ou de montagem variável.