In robotic laser welding, reducing setup times is essential for efficient production, especially for subcontractors or those producing small, highly variable batches.
Pour augmenter la productivité de la découpe laser, il est possible d'ajuster les paramètres de coupe et la dynamique de la tête afin de réduire les temps de cycle. Dans le domaine du soudage laser, cette approche est limitée par la nature fondamentalement différente des processus technologiques.
En effet, dans le domaine du soudage laser, le matériau fondu n'est pas expulsé par le gaz d'assistance sous pression, mais doit avoir le temps de se solidifier à nouveau de manière contrôlée et protégée. Par conséquent, la marge d'augmentation de la vitesse du processus est beaucoup plus limitée.
Dans le domaine du soudage laser, pour augmenter la productivité, il est donc essentiel d'agir sur l'efficacité de la préparation du soudage, en simplifiant toutes les opérations impliquées dans cette phase préliminaire.
Parmi les activités qui ont le plus d’impact sur le temps de préparation au soudage laser, on trouve :
*TCP Tool Center Point, le point central dans le domaine du soudage laser correspond à la position du foyer.
Une fois la pièce placée dans le gabarit, deux options sont possibles : soit programmer une trajectoire en auto-apprentissage, soit aligner le modèle théorique développé au bureau avec le logiciel FAO pour la programmation de la cellule de soudage sur la trajectoire réelle du joint de soudure sur la pièce.
Pour réaliser cette opération, l'opérateur doit positionner correctement le TCP (Tool Center Point) aux points du joint à souder.
Lors de la découpe laser, le foyer est situé près de la pointe de la buse et sa position par rapport à la pièce peut être déterminée avec précision à l'aide du capteur capacitif intégré à la tête de découpe.
Dans le domaine du soudage laser, cette approche n'est cependant pas toujours applicable (à moins de programmer avec une buse coaxiale, ce qui limite toutefois son utilisation ultérieure). En général, dans le domaine du soudage laser, le foyer est situé à une distance beaucoup plus grande (jusqu'à 200-250 mm selon la configuration optique).
Cette distance oblige souvent les opérateurs à indiquer la position du foyer laser sur la pièce à l'aide de sondes montées sur la tête ou, dans le pire des cas, à mesurer manuellement la distance entre un point de référence spécifique sur la tête et la surface de la pièce.
Ces deux méthodes sont imprécises et sujettes aux erreurs, car elles dépendent fortement de l'expérience de l'opérateur. De plus, sans retour visuel direct, il est impossible de vérifier la position correcte du foyer laser sur la surface de la pièce, ce qui entraîne un risque de défauts dans le cordon de soudure.
Focus Assistant est le système intégré aux solutions de soudage laser BLM GROUP qui permet de définir le niveau de mise au point zéro sur la pièce de manière simple, précise et répétable.
Le système est composé de trois éléments principaux : un projecteur qui émet une ligne laser inclinée par rapport au faisceau laser de soudage, une caméra coaxiale au faisceau laser et le pointeur au centre du cadre.
Le réglage s’effectue grâce à une procédure de triangulation laser extrêmement intuitive.
L'opérateur active le projecteur de la ligne laser et, en réglant la hauteur de la tête à partir du teach pendant, identifie facilement le point de rencontre entre la lame laser et le centre de la caméra ; lorsque cela se produit, la position du foyer est à zéro par rapport à la pièce.
L'un des principaux avantages de l'utilisation d'un robot de soudage laser est la grande répétabilité du processus. Cependant, cet avantage n'est effectif que si la soudure est réalisée à l'endroit prévu sur la surface de la pièce (le joint).
Pour cette raison, la définition des coordonnées de soudage sur la surface réelle du composant doit être effectuée avec une extrême précision.
En l'absence d'instruments dédiés au positionnement laser, les opérateurs sont souvent contraints de recourir à des méthodes manuelles et approximatives, dont le résultat dépend en grande partie de leur expérience et est facilement sujet à des erreurs aléatoires.
Dans ce cas aussi, la présence d'une caméra à faisceau laser coaxial fait toute la différence. Grâce à elle, l'opérateur peut observer le soudage avec un niveau de détail très élevé. C'est comme si la pointe d'un microscope était constamment pointée sur la pièce.
Pour mettre le laser à zéro sur le joint à souder, l'opérateur approche la tête de soudage de la pièce et l'oriente perpendiculairement au joint, puis, à l'aide d'un pointeur positionné au centre du cadre de la caméra, il déplace le laser jusqu'à ce qu'il soit positionné exactement sur le joint.
Grâce au facteur d’agrandissement de la caméra, cette opération peut être effectuée avec précision et répétabilité par n’importe quel opérateur, avec des marges d’erreur extrêmement faibles.
Il est toutefois important de préciser que, dans de nombreux cas, les pièces peuvent être affectées par des déformations ou des erreurs entraînant des écarts totalement imprévisibles entre la trajectoire réelle et la trajectoire théorique. Dans ces cas, pour garantir la qualité et la continuité de la soudure, en plus du Process Viewer, nous recommandons l'utilisation d'un système de suivi automatique du joint de soudure.
Cette fonction, disponible sur les cellules de soudage laser BLM GROUP, est appelée Active Tracking.
Le réglage correct des paramètres technologiques garantit la réussite du soudage. Ces paramètres comprennent les paramètres propres au laser, la pression du gaz d'assistance, la vitesse d'alimentation du fil d'apport, la vitesse d'avance du soudage et le type d'oscillation du faisceau laser en présence d'une tête oscillante.
Le réglage de ces paramètres nécessite du temps et de l'expérience et, en particulier lors du traitement de petits lots ou de prototypes, peut augmenter considérablement les coûts de production.
LW-S, la cellule de soudage laser du GROUPE BLM, dispose déjà d'une base de données très détaillée de paramètres technologiques développés au cours de nombreuses années de recherche et de développement, dédiées à cette technologie.
Grâce à cette base de données, l'insertion d'une nouvelle pièce dans la machine est beaucoup plus rapide et l'expérience requise de l'opérateur est nettement moindre.
LW-S est la solution clé en main de BLM GROUP pour le soudage laser robotisé : une cellule intégrée et flexible composée d'un robot anthropomorphe avec une tête de soudage laser disponible en mode wobbling ou optique fixe.
LW-S peut être configuré selon les besoins avec différents systèmes automatiques de manipulation des pièces, avec le système d'alimentation automatique en fil d'apport et est équipé d'une vaste base de données technologiques qui permet un traitement facile des principaux matériaux métalliques.
La tête de soudage peut être équipée de Focus Assistant et de Process Viewer permettant d'effectuer rapidement, facilement et précisément les principales opérations de préparation au soudage : réglage de la hauteur et de la position du foyer laser sur le joint à souder.
De plus, LW-S dispose de fonctionnalités avancées spéciales : Active Tools , tels que Active Tracking et Active Monitoring qui améliorent la précision, la fiabilité et la robustesse du processus même dans les conditions de travail les plus exigeantes.