Conception de moteurs de distributeurs automatiques : considérations techniques

Introduction

Conception de moteurs de distributeurs automatiques : considérations techniques


Distributeurs automatiques s'appuyer sur des moteurs électriques pour distribuer des produits, accepter des paiements et effectuer d'autres opérations mécaniques. La conception du moteur joue un rôle crucial pour garantir la fiabilité, l’efficacité et le bon fonctionnement.

1. Critères de sélection du moteur de base

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Paramètre

Exigence

Type de moteur recommandé

Couple

0,5–5 N·m (en fonction du produit)

Moteur à engrenages CC/pas à pas

Vitesse

10 à 100 tr/min

Motoréducteur à courant continu

Précision du positionnement

±0,1° (pour distribution en spirale)

Moteur pas à pas/servo

Cycle de service

Intermittent (5 à 20 s/fonctionnement)

Tous (avec protection contre les surcharges)

Bruit

BLDC/pas à pas


2. Sous-systèmes critiques et intégration du moteur


A. Mécanisme de distribution en spirale

Moteur: Stepper bipolaire (1,8°/pas)

Boîte de vitesses: 20:1 réducteur planétaire

Contrôle: Pilote micropas (256 micropas/pas)

Détection: Butée optique pour prise d'origine

B. Systèmes de convoyeurs/bandes

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Moteur: Moteur à engrenages CC à balais (12 V, rapport 50:1)

Commentaires: Codeur en quadrature (20 PPR)

Circuit d'entraînement: Pont en H + contrôle PWM

C. Distribution par ascenseur


Utilise un servomoteur ou un moteur pas à pas pour soulever et déposer les produits.

Exemple: Distributeurs automatiques de grande capacité.

D. Bras robotisé Pick-and-Place


Utilise des servomoteurs pour une sélection précise des produits.

Exemple: Distributeurs automatiques avancés avec plusieurs types de produits.

3. Conception de la gestion de l'alimentation

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Tension : 12 V/24 V CC (sauvegardé par batterie)

Pics actuels :

• Steppers : 1,5 × courant de maintien pendant l'accélération

• Moteurs à courant continu : 3 protection contre le courant de décrochage (fusibles PTC)

Caractéristiques d'économie d'énergie :

• Stepper : réduction automatique du courant en état de maintien

• BLDC : contrôle vectoriel sans capteur pour une efficacité au ralenti

4. Meilleures pratiques de conception mécanique

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Matériel d'engrenage :

• Plastique (POM) : faible bruit, économique

• Métal (laiton/acier) : pour les applications à couple élevé (>3 N·m)

Sélection des roulements :

• Roulements à billes blindés (IP54) pour environnements poussiéreux

Accouplement d'arbre :

• Accouplements araignées flexibles pour absorber le désalignement

Gestion thermique :

• Carter moteur : ailettes en aluminium pour le refroidissement par convection

5. Architecture du système de contrôle



[MCU (ARM Cortex-M4)]

├── Bus CAN → Pilotes de moteur (pas à pas/BLDC)
│ ├── Détection de courant (ACS712)
│ └── Surveillance de la température (NTC)

└── GPIO → Pilotes de moteur à courant continu (DRV8876)
└── Retour d'encodeur (LS7366R)


6. Analyse et atténuation des modes de défaillance

Mode de défaillance

Solution de conception

Détection de décrochage

Surveillance des champs électromagnétiques inverses dans BLDC

Usure des équipements

Engrenages en nylon chargé de verre + réservoir de lubrification

Affaissement de tension

Tampon de supercondensateur (5 à 10 s)

Pénétration de contaminants

Boîtier moteur étanche IP65


7. Conformité et normes


Sécurité : UL 1004-1 (norme moteur)

CEM : FCC Partie 15/EN 55032 (Immunité au bruit)

Énergie : DOE niveau VI (pour les unités alimentées en courant alternatif)

Conseils de prototypage


1. Test de couple : utilisez une cellule de couple pour mesurer le couple de démarrage sous une charge maximale du produit.

2. Validation du cycle de vie : tests accélérés (50 000 cycles) avec chambre environnementale (-10 °C à 50 °C).

3. Disposition des circuits imprimés :

• Séparez les traces de puissance du moteur des signaux de commande

• Mise à la terre en étoile pour les circuits intégrés de pilote

Conclusion

Le choix du bon moteur pour un distributeur automatique dépend de facteurs tels que le couple, l'efficacité, la précision du contrôle et la durabilité. Les moteurs pas à pas sont idéaux pour une distribution précise, Motoréducteurs à courant continu pour le mouvement général et des servomoteurs pour une automatisation avancée. Une sélection et un entretien appropriés du moteur garantissent un fonctionnement fluide et une durée de vie plus longue de la machine.

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