Un soudeur laser portatif peut-il devenir un outil de soudage et de découpe légère guidé par robot ? Dans ce projet DIY, nous avons utilisé le soudeur laser portatif WeldAir comme système de base, monté la tête de soudage portative sur un robot collaboratif, et connecté les signaux de processus de base pour que le robot puisse répéter un trajet enseigné.
Démo : le cobot guide la tête laser portative WeldAir à travers des tests simples de découpe et de soudage.
Pourquoi essayer une conversion en cobot ?
Le soudage laser portatif est flexible, mais le résultat final dépend encore fortement de l'opérateur. L'angle de soudage, la vitesse de déplacement, la stabilité de la main, la posture et la fatigue influencent tous la cordon de soudure. Pour un soudage répété sur un même produit, l'opération manuelle peut devenir fatigante, et la constance difficile à maintenir sur de longues séries.
Bruce, l'ingénieur derrière cette conversion DIY, est parti de ce problème pratique. Si un robot collaboratif peut remplacer le mouvement du bras de l'opérateur, le processus devient plus facile à répéter. Le système laser portatif fournit toujours le laser, la tête de soudage, le gaz et la capacité d'alimentation en fil, tandis que le cobot assure un mouvement contrôlé.
L'idée est simple : conserver le matériel laser portatif WeldAir familier, mais utiliser un robot collaboratif comme plateforme de mouvement pour des trajectoires de soudage répétables et des tests de découpe légère.
Évaluation d'un robot Dobot CRA comme plateforme de mouvement
Après le test du cobot WeldAir, la question pratique suivante est de savoir si une plateforme de robot collaboratif documentée peut prendre en charge différents procédés de soudage lorsque l'outil final, les signaux, le routage des câbles et le système de sécurité sont conçus pour l'application.
Le robot collaboratif Dobot série CRA est disponible ici en trois configurations : CR5A, CR10A et CR12A. Leurs charges utiles nominales et rayons de travail sont respectivement de 5 kg / 900 mm, 10 kg / 1300 mm et 12 kg / 1200 mm. Les trois sont des robots à six axes et supportent l'enseignement par glisser-déposer, la programmation graphique et l'installation à angle quelconque.
Cette annonce concerne la configuration sélectionnée du robot Dobot CRA, et non une station complète de soudage à l'arc ou au laser. Une cellule de soudage opérationnelle peut également nécessiter une source de soudage ou laser, une torche ou tête de soudage, un support de montage, un alimentateur de fil, un équipement de refroidissement et de gaz, des dispositifs de fixation, une gestion des câbles, des protections, un logiciel de processus et une intégration système. Le contenu final doit être confirmé dans le devis et la liste de colisage.
Robot collaboratif Dobot CRA à six axes avec contrôleur, enseignement par glisser-déposer, programmation graphique et installation à angle quelconque.
Cela est utile pour le projet WeldAir car le robot CRA peut être évalué comme une plateforme de mouvement répétable. Un atelier possédant déjà un soudeur laser portable peut évaluer si l'un des trois modèles CRA dispose de la charge utile, de la portée, de l'enveloppe de travail et des interfaces requises pour le soudage guidé par robot ou les tests de découpe légère. Voir le Robot collaboratif série Dobot CRA — CR5A / CR10A / CR12A.
Note importante : cela ne signifie pas qu'un robot Dobot CRA peut immédiatement accepter une tête laser WeldAir. La charge utile et le centre de gravité, le montage de la bride d'extrémité, le routage des câbles, les signaux E/S, la séquence du processus et la sécurité laser doivent tous être vérifiés avant de déclarer une configuration compatible.
| Modèle Dobot CRA | Charge utile nominale | Rayon de travail | Point de départ de la sélection |
|---|---|---|---|
| CR5A | 5 kg | 900 mm | Commencez ici lorsque la charge portée complète est plus légère et que l'application correspond au plus petit rayon de travail. |
| CR10A | 10 kg | 1300 mm | Offre le plus grand rayon de travail de ces trois modèles, avec une charge utile nominale de 10 kg. |
| CR12A | 12 kg | 1200 mm | Offre la charge utile nominale la plus élevée de ces trois modèles, avec un rayon de travail de 1200 mm. |
La sélection du modèle doit inclure la tête de soudage, le support, les câbles et tuyaux portés au poignet, les accessoires, la pièce si portée, le centre de gravité, la courbe de charge utile et l'enveloppe de travail complète.
Pourquoi ne pas simplement monter la tête portable sur un module CNC ?
Beaucoup d'utilisateurs demandent si une tête de soudage laser portable peut être fixée à une petite table CNC ou un module de mouvement XY pour la découpe. Cette approche peut avoir du sens pour des feuilles plates, des profils simples et des travaux plans répétés. Mais ce n'est pas toujours la meilleure correspondance avec la façon dont les utilisateurs de lasers portables travaillent réellement.
Dans de nombreux ateliers, le besoin de découpe est occasionnel, le matériau n'est pas très épais, et la vraie valeur réside encore dans le soudage flexible. Une table fixe peut être utile, mais elle limite aussi la pièce à la taille de la table et à une géométrie principalement plate. Un cobot peut atteindre une pièce de tous côtés, s'approcher sous différents angles, et passer plus naturellement entre soudage et démonstrations de découpe légère.
| Sujet | Petit CNC ou module XY | Conversion WeldAir + Cobot |
|---|---|---|
| Plateforme de mouvement | La tête laser est fixée à une table de mouvement plate. | La tête WeldAir portable est fixée à l'extrémité d'un robot collaboratif. |
| Adaptation de la pièce | La pièce doit généralement s'adapter au lit ou à la zone de fixation. | Le robot peut se rapprocher de la pièce et s'approcher sous plusieurs angles. |
| Configuration du trajet | Généralement plus proche de la programmation CNC ou de profils plats importés. | Peut utiliser un apprentissage guidé à la main pour les points et trajectoires simples. |
| Meilleure utilisation | Découpe plate, répétée, sur table. | Soudage répété, accès tridimensionnel, démonstrations et tests de découpe légère. |
| Limite principale | Moins flexible pour les pièces encombrantes ou tridimensionnelles. | Pas un remplacement pour un découpeur laser dédié à grande vitesse pour tôles. |
De la conversion DIY à une plateforme robot partagée
La logique d’achat la plus forte ne se limite pas à un seul procédé. Un robot Dobot CRA peut être évalué comme plateforme de mouvement pour plusieurs travaux d’atelier, mais chaque procédé nécessite son propre outil final compatible, matériel de montage, équipement de procédé, signaux de contrôle, routage des câbles, flux logiciel et évaluation de sécurité.
Si le client possède déjà un soudeur laser portatif, un robot CRA peut être envisagé comme point de départ pour une cellule conçue. Le soudage à l’arc, le soudage laser et la découpe laser légère ont des exigences différentes en matière d’équipement et de sécurité ; aucun de ces packages de procédé n’est inclus avec le robot sauf indication spécifique dans le devis final.
Valeur pratique : un robot correctement sélectionné peut fournir une plateforme de mouvement commune pour évaluer le soudage à l’arc, le soudage laser et la découpe laser légère. L’adéquation réelle dépend du modèle CRA choisi, de la charge utile complète, du centre de gravité, de l’enveloppe de travail, des interfaces, de l’équipement de procédé, de l’intégration et de la conception de sécurité.
Pour les acheteurs qui possèdent déjà un soudeur laser portatif, la revue doit commencer par choisir entre CR5A, CR10A et CR12A selon la charge utile complète et la portée requise. Le support de montage, le centre de gravité de la charge, le routage des câbles, les E/S, l’équipement de procédé et le système de sécurité doivent ensuite être examinés avant tout test de soudage ou de découpe.
| Processus | Où il s’adapte le mieux | Pourquoi c’est important sur un cobot |
|---|---|---|
| Soudage à l’arc | Matériau plus épais, cordons de soudure plus larges, pièces structurelles, travaux nécessitant un métal d’apport et une tolérance d’écart plus forte. | Le cobot répète le chemin de la torche pendant que le procédé à l’arc gère les travaux de fabrication plus lourds. |
| Soudage laser | Tôle fine, faible apport thermique, soudures plus propres, moindre déformation, acier inoxydable, travail d’armoire, petites assemblées. | Le cobot aide à maintenir la vitesse de déplacement, l’angle et la position constants pour des soudures laser répétables. |
| Découpe au laser | Matériau fin, petites découpes, ébarbage, travaux de démonstration et tests flexibles en atelier. | Le même chemin robot peut être utilisé pour des tests de découpe simples lorsqu’un découpeur laser dédié pour tôles n’est pas justifié. |
| Base de cobot partagée | Ateliers qui possèdent déjà ou prévoient d’utiliser un soudeur laser portatif, mais qui ont aussi besoin de soudage à l’arc robotisé pour des pièces plus épaisses. | La valeur ne réside pas seulement dans l’automatisation. Il s’agit de soudage à l’arc sur plaques épaisses, de soudage laser sur tôles fines et de découpe laser sur tôles fines à partir d’une seule plateforme de mouvement. |
| Article du paquet | Pourquoi c’est important avant d’ajouter un outil laser |
|---|---|
| Corps et portée du robot | La charge utile, la portée, le couple du poignet et la répétabilité déterminent si la tête laser, le support, les câbles et l'outil à changement rapide optionnel peuvent être transportés en toute sécurité. |
| Source de soudage et E/S du processus | La soudure à l'arc et la soudure laser nécessitent des signaux de démarrage, un timing de gaz, un retour d'alarme et des verrouillages de processus différents. L'interface de contrôle doit être revue, pas supposée. |
| Disposition de la torche, du fil, du gaz et du refroidissement | Le cheminement du câble de soudure à l'arc existant peut ne pas convenir pour une fibre laser, un câble de tête laser ou une ligne de gaz d'assistance. Des tests de mouvement doivent confirmer le rayon de courbure et la traînée des câbles. |
| Logiciel d'enseignement et de processus | Les opérateurs ont besoin de recettes séparées, de valeurs TCP et d'étapes de changement sécurisées pour la soudure à l'arc, la soudure laser et la découpe laser. |
| Enceinte de sécurité | La protection contre la soudure à l'arc n'est pas la même que la sécurité laser. Toute mise à niveau laser nécessite une protection, des verrouillages, des EPI, une extraction des fumées et une révision de l'arrêt d'urgence. |
Le processus DIY principal
La conversion elle-même n'est pas compliquée en concept. Le travail principal consiste en le montage mécanique, l'association des signaux, l'enseignement du parcours et le réglage du processus.
- Concevez le support : créez un support métallique qui fixe la tête de soudage laser portative WeldAir à la bride d'extrémité du cobot.
- Associez les signaux : connectez les signaux clés du processus entre le soudeur laser portatif et le système de contrôle du robot.
- Enseignez le parcours : utilisez l'enseignement guidé à la main du cobot pour créer une trajectoire de découpe ou de soudage répétable.
- Réglez les paramètres : ajustez la hauteur de mise au point, la pression du gaz, la vitesse, la puissance laser et le comportement d'alimentation en fil selon les besoins.
Étape 1 : Construire un support de montage stable
La première étape consiste à concevoir une pièce structurelle métallique qui maintient fermement la tête de soudage portative WeldAir sur le robot collaboratif. Ce support peut sembler un petit détail, mais il affecte directement la stabilité, la sécurité et la répétabilité.
Le support doit maintenir la tête rigide pendant le mouvement, laisser suffisamment d'espace pour l'entretien de la buse et de la lentille, et éviter de surcharger le poignet du robot. Le cheminement des câbles est également important. Le câble fibre, le câble de contrôle, le tube de gaz et le chemin d'alimentation en fil ne doivent pas être tirés ni pincés lors du mouvement du robot.
Étape 2 : Connecter les signaux du processus
Après le montage de la tête de soudage, le soudeur laser portatif et le robot doivent communiquer. Dans ce projet, les signaux clés comprenaient l'émission laser, le contrôle de soudage, l'alimentation en fil et le soufflage de gaz de protection ou de gaz d'assistance.
L'objectif n'est pas de rendre le système inutilement complexe. L'objectif est la synchronisation. Lorsque le robot atteint le point de départ, le processus doit démarrer dans le bon ordre. Lorsque le robot termine le parcours, le laser et les sorties associées doivent s'arrêter de manière fiable.
Pour une plateforme à double procédé, ce travail de signalisation devient encore plus important. Le soudage à l’arc peut nécessiter le démarrage de l’arc, le gaz, l’alimentation en fil, le contrôle du courant ou de la tension, et le retour d’alarme du soudeur. Le soudage laser nécessite l’activation du laser, le contrôle d’émission, le gaz, l’alimentation en fil quand utilisée, le statut de refroidissement par eau ou air, et les dispositifs de sécurité laser. Le robot ne doit jamais traiter ces deux outils comme un même appareil.
Étape 3 : Enseigner un chemin de découpe ou de soudage
C’est là que le robot collaboratif devient utile pour le travail DIY. Au lieu d’écrire un programme robot complexe dès le départ, l’opérateur peut déplacer le cobot à la main, enregistrer des points et créer un chemin répétable.
Pour un test de découpe, l’attention porte généralement sur la trajectoire, la hauteur de coupe, la pression du gaz, la puissance laser et la vitesse de déplacement du robot. Pour un test de soudage, l’opérateur doit aussi considérer l’angle de la torche, la position du cordon, l’alimentation en fil et la vitesse de soudage.
Étape 4 : Ajuster le foyer, le gaz et la vitesse
La première coupe ou soudure est rarement le résultat final. Le procédé nécessite un réglage. Les principaux points d’ajustement de Bruce étaient la position du foyer, la distance entre la tête de soudage et le matériau, la pression du gaz et la vitesse de déplacement du robot.
Si le bord de coupe n’est pas propre, l’équipe peut ajuster la hauteur de focalisation, la puissance du gaz et la vitesse. Si le résultat du soudage est incohérent, l’équipe peut vérifier l’angle de la torche, la précision du chemin, l’alimentation en fil et les paramètres laser.
Où ce montage a du sens
Cette conversion WeldAir + cobot est mieux comprise comme un concept d’automatisation flexible, et non comme un remplacement d’une découpeuse laser dédiée pour tôles. Elle est utile lorsque le travail nécessite de la répétabilité, mais ne justifie pas la construction d’une plateforme de découpe CNC complète.
- Soudage répété sur un même produit où la fatigue manuelle affecte la constance.
- Pièces tridimensionnelles ou inclinées qui ne s’adaptent pas naturellement sur une table plate.
- Essais en petites séries, validation par intégrateur ou démonstrations en atelier.
- Tests de découpe légère où le volume et l’épaisseur de coupe sont limités.
- Clients qui veulent explorer l’automatisation en utilisant un soudeur laser portatif existant.
- Ateliers qui ont déjà besoin d’automatisation du soudage à l’arc, mais souhaitent aussi évaluer le soudage laser pour des pièces en tôle fine.
Ce qui doit être confirmé avant le changement d’outil
L’avantage évident d’une plateforme cobot partagée est clair : utiliser le soudage à l’arc lorsque la chaleur, le métal d’apport et la pénétration sont nécessaires ; utiliser le soudage laser lorsque la vitesse, la faible déformation et la qualité des tôles fines comptent. Mais la revue d’ingénierie doit passer en premier.
- Charge utile du robot et couple du poignet : incluent l’outil, le support, la torche ou la tête laser, le câble, le tube de gaz, le chemin d’alimentation du fil, et tout matériel de changement rapide.
- Bride de fin et point central de l'outil : confirmez si la torche à l'arc et la tête laser peuvent être montées de manière répétable, et si des valeurs TCP séparées peuvent être stockées et rappelées.
- Routage des câbles et fibres : un câble fibre laser a des limites de rayon de courbure et ne doit pas être routé comme un câble de soudage à l'arc.
- E/S et contrôle de processus : le démarrage de l'arc, le gaz, l'alimentation en fil, l'émission laser, l'activation de la sécurité et le retour d'alarme doivent être clairement cartographiés.
- Flux logiciel : les opérateurs ont besoin de recettes de processus séparées et d'étapes de changement sécurisées, pas seulement d'un échange mécanique.
- Enceinte de sécurité : une station de soudage à l'arc cobot et une station de soudage laser cobot présentent des risques de sécurité différents. Le blindage laser, les verrouillages, les EPI, l'extraction des fumées, l'arrêt d'urgence et les normes locales doivent être revus à nouveau.
Notes d'ingénierie avant d'essayer ceci
- Vérifiez la charge utile : confirmez la charge utile du robot, le couple du poignet, le poids du support, le poids de la tête et la charge des câbles avant d'exécuter les parcours.
- Protégez les câbles : planifiez les trajets des fibres, gaz, câbles électriques et alimentation en fil pour que le mouvement du robot ne crée pas de tension ni de coudes brusques.
- Utilisez une séquence sécurisée : la sortie laser, le gaz, l'alimentation en fil et le mouvement du robot doivent être démarrés et arrêtés dans une séquence contrôlée.
- Priorisez la sécurité : utilisez un blindage laser approprié, des verrouillages, des EPI, une extraction des fumées, un arrêt d'urgence et des procédures de sécurité locales.
Conclusion
Ce projet DIY montre une manière pratique de transformer un soudeur laser portable WeldAir en un outil de processus guidé par robot. La conversion commence par un support de montage, continue par l'adaptation des signaux, puis utilise l'apprentissage cobot pour répéter les parcours de découpe ou de soudage.
Ce n'est pas destiné à remplacer un découpeur laser CNC professionnel. Au lieu de cela, il offre aux utilisateurs de lasers portables une autre voie : conserver la flexibilité d'un système laser portable, mais laisser un robot collaboratif gérer le mouvement répétable.
L'étape suivante n'est pas simplement laser contre soudage à l'arc. Une direction plus intéressante est une plateforme cobot flexible qui peut être évaluée pour les deux : soudage à l'arc pour les travaux structurels plus épais, et soudage laser WeldAir ou découpe légère pour les tôles fines, à faible déformation et les petites séries. Pour de nombreux ateliers, cette combinaison peut être la véritable valeur de l'automatisation cobotique.
Pour une véritable revue de projet, préparez le type de matériau, l'épaisseur, les photos des pièces, la qualité de soudure ou de découpe souhaitée, la forme du parcours, les contraintes de fixation, la portée du robot, la charge utile, l'enceinte de sécurité disponible et les exigences de changement de processus. Ces détails déterminent si un module CNC fixe, une conversion Dobot CRA, une cellule de soudage intégrée ou une machine dédiée est la meilleure solution.
