Perte de répétabilité robot : mesurer et causes

Le robot atteint le même point depuis trois ans et cette semaine il commence à "arriver mal" : une pièce sort bien, la suivante avec 0,3 mm d'écart, celle d'après à nouveau bien. Aucune alarme. C'est une perte de répétabilité, et c'est l'un des symptômes où l'on perd le plus de temps, parce que presque personne ne la mesure avant de commencer à changer des pièces.

La répétabilité n'est pas la précision

Les confondre est l'erreur de départ la plus coûteuse. Ce sont deux propriétés différentes :

• Répétabilité: si vous envoyez le robot 20 fois au MÊME point programmé, atteint-il toujours le même endroit physique ? La dispersion entre ces 20 arrivées est la répétabilité. Un robot industriel de taille moyenne est généralement entre ±0,03 et ±0,1 mm en sortie d'usine.
• Précision (exactitude): si vous lui demandez d'aller à une coordonnée X,Y,Z, atteint-il cette coordonnée réelle ou une autre décalée ? Un robot peut être très répétable mais peu précis. La précision se corrige par mastering et calibration ; la répétabilité, non.

Cette distinction commande le diagnostic : si le robot arrive TOUJOURS mal au même endroit, c'est un décalibrage ou un TCP mal défini, réglé par logiciel. S'il arrive DIFFÉREMMENT à chaque fois au même point programmé, vous avez un problème mécanique ou thermique et recalibrer ne réglera rien. Si vous hésitez sur la calibration, consultez d'abord ce que sont le mastering et la calibration des axes.

Mesurer la répétabilité sans matériel de laboratoire

Pas besoin d'un laser tracker pour obtenir une réponse utile en atelier. Avec un comparateur (à cadran) au centième monté sur un support fixe hors du robot :

1. Montez sur la bride une pointe ou bille de référence rigide (pas d'outillage avec jeu).
2. Programmez un point d'approche et un point de mesure, en entrant toujours depuis la MÊME direction et vitesse. L'approche compte : entrer par deux côtés différents donne des lectures différentes à cause du jeu.
3. Touchez le point de mesure contre le comparateur. Éloignez le robot vers une position lointaine, revenez et répétez. Faites 10 à 20 cycles.
4. Notez la lecture de chaque arrivée. La différence entre la plus grande et la plus petite est votre dispersion pratique.
5. Répétez robot froid (début de poste) et chaud (après 2-3 heures de production). Si la dispersion change beaucoup, vous avez une composante thermique.

Cette méthode ne donne pas un chiffre certifiable, mais elle vous dit l'essentiel : de combien il bouge, si cela empire avec la température et sur quel axe c'est le plus marqué (bougez un axe à la fois pour l'isoler).

Causes classées par fréquence

1. Température et manque de mise en température

La cause numéro un, et la plus ignorée. Un robot froid ne répète pas comme un robot chaud : réducteurs et structure se dilatent. Si vous mesurez les premières pièces du poste et celles de mi-matinée, vous verrez la différence. La "solution" n'est pas une pièce : c'est un cycle de mise en température avant de produire des cotes critiques. Beaucoup de cellules qui défaillent au petit matin ont ce problème, pas une panne.

2. Outil ou montage desserré

Avant de toucher au robot, serrez et vérifiez. Une bride avec des vis desserrées, un montage ayant reçu un choc, un changeur d'outil usé à l'accouplement : tout cela ajoute une dispersion qui semble venir du robot alors que non. C'est la première chose à écarter car la moins chère à corriger.

3. Jeu dans la transmission

Si la répétabilité se dégrade lentement sur des mois et se remarque davantage au changement de direction d'approche, suspectez un jeu mécanique dans un réducteur ou une courroie. Ici il convient de mesurer le jeu mécanique dans les articulations avant d'aller plus loin. Un jeu croissant ne se corrige pas en recalibrant ; vous ne faites que le masquer temporairement.

4. Codeur ou retour instable

Moins fréquent, mais dans ce cas la dispersion est erratique, sans schéma clair avec la température ni la direction. Un codeur ou un résolveur aux lectures bruitées, ou un câble de retour endommagé, peuvent provoquer des sauts de position. Cela s'accompagne souvent de micro-arrêts ou d'avertissements intermittents.

5. Vibration externe ou sol

Un robot ancré sur un bâti qui vibre, ou une fixation au sol desserrée, ajoute une dispersion étrangère au robot. Vérifiez les vis d'ancrage de la base et si des machines lourdes proches frappent le sol.

Que vérifier et dans quel ordre

1. Écartez le pas cher d'abord: serrez bride, outil et montage. Vérifiez les vis d'ancrage de la base.
2. Séparez thermique et mécanique: mesurez froid et chaud. Si la dispersion n'apparaît qu'à froid, c'est la mise en température, pas une panne.
3. Isolez l'axe: bougez un axe à la fois vers le même point et mesurez. Localisez l'origine de la dispersion.
4. Testez la direction d'approche: si les lectures diffèrent en entrant par côtés opposés, il y a du jeu sur cet axe.
5. Contrôlez le retour: vérifiez l'état des codeurs et des piles si la dispersion est erratique et sans schéma.
6. Contrôlez la calibration: seulement si le robot arrive TOUJOURS au même mauvais endroit (c'est de la précision, pas de la répétabilité).

Erreurs fréquentes en atelier

• Recalibrer pour masquer un jeu: le nouveau TCP tient quelques jours puis revient pire. Vous corrigez un symptôme qui grandit.
• Ne pas mesurer froid et chaud: on change de bons réducteurs alors que la "panne" était un manque de mise en température.
• Mesurer en entrant par des directions différentes: la mesure elle-même introduit une erreur et brouille le diagnostic.
• Accuser le robot sans vérifier l'outillage: de nombreux cas de "perte de répétabilité" sont de la mécanique de cellule, pas le robot.

Quand arrêter et appeler un spécialiste

Si vous avez écarté outil, ancrage et mise en température, et que la dispersion persiste et augmente, l'origine est mécanique interne (réducteur, roulement, jeu) ou de retour. Cela justifie un diagnostic correctif avec mesure contrôlée pour identifier l'axe et décider de l'intervention avant que la dispersion ne gâche la production. Si la répétabilité se dégrade de façon répétée, un plan de maintenance préventive avec vérification périodique des cotes évite d'en arriver là.