Sur une machine de conditionnement, la motorisation est rarement le premier élément auquel on pense. Pourtant, derrière un convoyeur, un système de vissage, une pompe ou un mécanisme d’étiquetage, différents types de moteurs peuvent être utilisés pour entraîner les mouvements de la machine.
Moteur asynchrone, moteur brushless ou moteur pas-à-pas : ces technologies ne fonctionnent pas de la même manière et ne répondent pas aux mêmes besoins. Elles présentent également des différences en matière de coût, aussi bien à l’achat qu’en matière de commande, d’intégration, de consommation énergétique ou de maintenance.
Pour autant, il serait réducteur de chercher à déterminer quel moteur est « le meilleur » ou simplement « le moins cher ». Le choix dépend avant tout du mouvement à réaliser, du niveau de précision recherché, des contraintes de production et de la conception globale de la machine. Comprendre les principales différences permet de poser les bonnes questions lors d’un projet d’automatisation.
Pourquoi la motorisation est-elle importante sur une machine de conditionnement ?
Une machine de conditionnement doit réaliser des mouvements répétitifs et coordonnés : déplacer les contenants, positionner un produit, entraîner un système de vissage, appliquer une étiquette ou encore actionner différents mécanismes.
La motorisation doit permettre de réaliser ces mouvements avec les caractéristiques recherchées :
- vitesse ;
- précision du mouvement ;
- répétabilité ;
- couple ;
- contrôle de la position ;
- régularité du fonctionnement ;
- adaptation au cycle de production ;
- coût d’investissement et d’exploitation adapté au besoin.
Le moteur n’est toutefois qu’un élément d’un ensemble. Son fonctionnement dépend également de la mécanique associée, de la commande, des capteurs et du logiciel de pilotage. Son coût ne doit donc pas être considéré isolément : le variateur ou le driver nécessaire, les systèmes de mesure de position, l’automatisme ou encore le temps d’intégration peuvent eux aussi influencer le coût global de la solution.
C’est pourquoi le type de moteur ne doit jamais être analysé indépendamment de la fonction qu’il doit assurer.
Le moteur asynchrone : une solution éprouvée pour de nombreux mouvements
Le moteur asynchrone, également appelé moteur à induction, est une technologie largement utilisée dans l’industrie. Sur une machine de conditionnement, cette technologie peut notamment être utilisée pour des mouvements nécessitant un fonctionnement robuste et continu.
Le moteur asynchrone est notamment apprécié pour :
- sa conception robuste ;
- sa fiabilité ;
- sa simplicité ;
- son utilisation courante sur des équipements de production ;
- son coût généralement maîtrisé pour des applications ne nécessitant pas un positionnement très précis.
Du point de vue économique, le moteur asynchrone constitue souvent une solution intéressante lorsque l’application demande principalement de faire tourner un équipement à vitesse constante ou avec des variations de vitesse relativement simples.
Son coût d’acquisition peut être inférieur à celui d’une solution brushless comparable. Il faut toutefois prendre en compte l’ensemble du système. L’ajout d’un variateur de fréquence, par exemple, augmente le coût de l’équipement mais permet d’améliorer le pilotage de la vitesse.
Lorsque des exigences importantes de positionnement ou de synchronisation apparaissent, le recours à des systèmes de commande et de mesure complémentaires peut également réduire l’avantage économique initial de cette technologie.
Le moteur brushless : précision et contrôle dynamique
Le moteur brushless fonctionne selon un principe différent. Comme son nom l’indique, il ne possède pas de balais mécaniques utilisés sur un moteur à courant continu classique.
Cette architecture davantage électronique permet notamment d’obtenir un contrôle précis du mouvement et une bonne dynamique. Sur une machine de conditionnement, un moteur brushless peut être intéressant lorsque le mouvement nécessite une gestion précise de la vitesse, du couple ou de la position.
Il peut ainsi trouver sa place dans des applications où la rapidité et la précision sont importantes.
Parmi ses caractéristiques intéressantes, on peut notamment citer :
- une bonne précision de contrôle ;
- une réponse dynamique importante ;
- l’absence de balais à remplacer ;
- une bonne efficacité énergétique selon l’application ;
- une capacité à gérer des variations de vitesse.
En contrepartie, une motorisation brushless représente généralement un investissement initial plus important qu’une motorisation asynchrone simple. Le moteur doit fonctionner avec une électronique de commande adaptée et peut être associé à un système de retour de position permettant un pilotage très précis.
Cette différence de coût peut cependant être justifiée lorsque la précision, la dynamique ou la maîtrise du couple apportent un réel avantage au procédé. Il faut donc comparer le coût supplémentaire de la technologie au bénéfice qu’elle apporte sur le fonctionnement et les performances de la machine.
Par exemple, notre VS 600 est elle aussi équipée d’un moteur brushless pour son système de vissage. Ce choix de motorisation est ici directement lié à la nécessité de maîtriser le mouvement de fermeture des contenants.
Le moteur pas-à-pas : contrôler précisément les déplacements
Le moteur pas-à-pas fonctionne selon un principe différent des deux technologies précédentes. Il transforme les impulsions électriques reçues en déplacements successifs. Le moteur peut ainsi avancer par « pas », ce qui permet de contrôler précisément son déplacement dans certaines applications.
Cette technologie est particulièrement intéressante lorsque le mouvement doit être fait de manière séquentielle et répétitive.
Le moteur pas-à-pas est notamment apprécié pour :
- sa capacité à réaliser des déplacements précis ;
- sa simplicité de commande dans certaines applications ;
- sa bonne répétabilité ;
- son aptitude à fonctionner à basse vitesse avec un contrôle adapté.
En matière de coût, le moteur pas-à-pas peut représenter un compromis intéressant pour certains mouvements de positionnement. Dans une configuration simple, il peut permettre d’obtenir un contrôle précis sans nécessiter un système de retour de position aussi élaboré que certaines solutions brushless.
Cependant, cet avantage dépend fortement de l’application. Lorsque les vitesses, le couple ou les exigences de surveillance deviennent plus importants, des systèmes complémentaires peuvent être nécessaires. Un moteur pas-à-pas fonctionnant en boucle fermée, par exemple, nécessite un retour de position et une électronique adaptée, ce qui augmente le coût du système.
Il peut être particulièrement pertinent pour certains mécanismes d’étiquetage ou de positionnement. Comme pour les autres technologies, son intérêt dépend toutefois du mouvement concerné et de la conception de la machine.
Quelles différences de coût entre un moteur asynchrone, brushless et pas-à-pas ?
De manière générale, une motorisation asynchrone simple fait partie des solutions les plus économiques lorsqu’un mouvement continu et relativement simple est recherché.
Le moteur pas-à-pas peut également être économiquement intéressant lorsqu’il permet de réaliser simplement un mouvement de positionnement répétitif. Son coût peut cependant augmenter lorsque l’application nécessite davantage de puissance, de vitesse ou un contrôle en boucle fermée.
Le brushless demande généralement un investissement initial supérieur en raison du moteur, de son électronique de commande et des équipements nécessaires à son pilotage.
Ainsi, la technologie la moins chère à l’achat n’est pas nécessairement celle qui présente le coût le plus faible sur l’ensemble de la durée de vie de la machine.
Comment choisir la bonne motorisation pour son projet ?
Lorsqu’une entreprise investit dans une machine de conditionnement, il n’est pas nécessaire de choisir elle-même le type de moteur. En revanche, plusieurs questions peuvent être utiles lors de l’étude du projet.
Quel niveau de précision est nécessaire ?
Certains mouvements nécessitent surtout de la régularité, tandis que d’autres demandent un contrôle plus précis de la position ou de la vitesse.
Quelle dynamique est recherchée ?
La rapidité des cycles peut influencer le choix de la technologie.
Quelles sont les contraintes du produit et du contenant ?
Le moteur doit être intégré à une mécanique adaptée au process.
Quel niveau d’investissement est cohérent avec le besoin ?
Une motorisation plus sophistiquée peut entraîner un coût supérieur sans nécessairement apporter de bénéfice à une application simple. À l’inverse, chercher à réduire le coût de la motorisation peut être contre-productif si cela limite les performances, la précision ou la fiabilité nécessaires au procédé.
Quel sera le coût d’utilisation de la solution ?
La consommation énergétique, la maintenance, les pièces de remplacement et les éventuels temps d’arrêt font également partie de l’équation économique.
Comment la machine doit-elle évoluer ?
Une future automatisation ou l’intégration à une ligne peut également être prise en compte lors de la conception.
Motorisation et automatisation du conditionnement
Le choix des moteurs prend toute son importance lorsque plusieurs opérations sont automatisées.
Dans une ligne complète de conditionnement, les différents postes doivent fonctionner de manière synchronisée : remplissage, bouchage ou vissage, étiquetage et éventuellement autres opérations.
C’est également le cas pour nos monoblocs de conditionnement, qui regroupent plusieurs opérations sur un même équipement.
L’objectif n’est donc pas de choisir systématiquement le moteur le plus sophistiqué ou le moins cher, mais de concevoir une architecture cohérente avec les mouvements à réaliser et l’économie globale de la machine.
Moteur asynchrone, brushless ou pas-à-pas : aucune de ces technologies n’est intrinsèquement meilleure que les autres pour toutes les applications.
Le moteur asynchrone est apprécié pour sa robustesse et peut répondre à de nombreux besoins d’entraînement, avec un coût particulièrement intéressant pour certaines applications simples. Le brushless offre un contrôle dynamique particulièrement intéressant pour certains mouvements, en contrepartie d’un investissement généralement plus important. Le pas-à-pas permet quant à lui de réaliser des déplacements précis et répétitifs et peut représenter une solution économiquement pertinente pour certaines fonctions de positionnement.
Sur une machine de conditionnement, le choix dépend donc avant tout de la fonction à réaliser, du niveau de contrôle recherché, de la conception globale de l’équipement et du rapport entre le coût de la solution et les performances réellement nécessaires.
Chez nous, nous intégrons cette réflexion directement dans la conception de nos machines. Le choix de la motorisation fait partie d’une approche globale associant mécanique, automatisme, électronique, contraintes du produit et du contenant, mais également recherche du meilleur compromis technico-économique.
Vous avez un projet de remplissage, de vissage ou d’étiquetage et souhaitez comprendre quelle technologie de motorisation est adaptée ? Contactez nos experts afin d’étudier la solution de conditionnement la plus cohérente avec vos contraintes techniques et économiques.
FAQ : Motorisation des machines de conditionnement
Quelle est la différence entre un moteur asynchrone et un moteur brushless ?
Le moteur asynchrone fonctionne grâce à un champ magnétique tournant, tandis que le brushless repose sur une commutation électronique. Le brushless permet notamment un contrôle précis et dynamique du mouvement dans les applications qui le nécessitent.
Pourquoi utiliser un moteur brushless sur une machine de conditionnement ?
Le brushless peut être intéressant lorsque l’application nécessite un contrôle précis de la vitesse, du couple ou du mouvement. Son coût généralement plus élevé qu’une motorisation asynchrone simple doit donc être mis en regard des performances recherchées.
À quoi sert un moteur pas-à-pas ?
Un moteur pas-à-pas permet de réaliser des déplacements successifs, répétitifs et précisément contrôlés. Il peut être adapté à certains mécanismes nécessitant des mouvements répétitifs et un positionnement précis.
Quel est le moteur le moins cher ?
Il n’existe pas de réponse unique, car le coût dépend de la puissance, du système de commande et des performances recherchées. Pour des mouvements simples, le moteur asynchrone constitue généralement une solution économique. Un moteur pas-à-pas peut être intéressant pour certaines fonctions de positionnement, tandis qu’une solution brushless représente généralement un investissement initial plus élevé en contrepartie de possibilités de contrôle plus avancées.
Faut-il seulement comparer le prix des moteurs ?
Non. Le prix du moteur ne représente qu’une partie du coût de la motorisation. Il faut également prendre en compte le variateur ou le driver, les capteurs et codeurs éventuels, l’automatisme, l’intégration, la consommation énergétique et les besoins de maintenance.
Un moteur asynchrone est-il moins performant qu’un brushless ?
Les deux technologies répondent à des besoins différents. Le choix dépend principalement de la fonction à réaliser et des caractéristiques recherchées pour le mouvement. Une motorisation plus coûteuse ou plus sophistiquée n’apporte pas nécessairement de bénéfice lorsqu’une application ne nécessite pas ses fonctionnalités supplémentaires.
Le moteur influence-t-il la précision d’une machine de conditionnement ?
La motorisation peut contribuer à la précision du mouvement, mais elle n’est pas le seul facteur. La mécanique, les transmissions, les capteurs, l’automatisme et les réglages jouent également un rôle important.
Comment choisir le moteur d’une machine de conditionnement ?
Le choix est généralement réalisé à partir de la fonction du mouvement, du niveau de précision et de contrôle recherché, de la vitesse, du couple et de la conception globale de la machine. Le coût global de la solution, comprenant l’investissement, l’intégration, l’énergie et la maintenance, doit également être pris en compte.
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