Perda de repetibilidade em robôs: como medi-la e causas

O robô está há três anos a acertar sempre no mesmo ponto e esta semana começa a "chegar mal": uma peça sai bem, a seguinte com 0,3 mm de desvio, a de depois outra vez bem. Não há alarme. Isto é perda de repetibilidade, e é um dos sintomas em que mais tempo se perde a investigar, porque quase ninguém o mede antes de começar a mudar peças.

Repetibilidade não é o mesmo que precisão

Confundi-las é o erro de partida mais caro. São duas propriedades distintas:

• Repetibilidade: se enviar o robô 20 vezes ao MESMO ponto programado, chega sempre ao mesmo sítio físico? A dispersão entre essas 20 chegadas é a repetibilidade. Um robô industrial de tamanho médio costuma estar na gama de ±0,03 a ±0,1 mm de fábrica.
• Precisão (exatidão): se lhe pedir para ir a uma coordenada X,Y,Z, chega a essa coordenada real ou a outra deslocada? Um robô pode ser muito repetível (sempre ao mesmo ponto) mas pouco preciso (esse ponto está a 2 mm de onde deveria estar). A precisão corrige-se com mastering e calibração; a repetibilidade, não.

A distinção determina o diagnóstico: se o robô chega SEMPRE mal ao mesmo sítio, é descalibração ou TCP mal definido e resolve-se com software. Se chega DE FORMA DIFERENTE cada vez ao mesmo ponto programado, tem um problema mecânico ou térmico e recalibrar não vai resolver nada. Se tiver dúvidas sobre se é calibração, consulte primeiro o que são o mastering e a calibração de eixos.

Como medir a repetibilidade sem equipamento de laboratório

Não precisa de um laser tracker para obter uma resposta útil na fábrica. Com um comparador (relógio apalpador) de centésimas montado num suporte fixo fora do robô:

1. Monte na flange uma ponta ou esfera de referência rígida (nada de ferramentas com folga).
2. Programe um ponto de aproximação e um ponto de medição, entrando sempre a partir da MESMA direção e velocidade. A aproximação importa: entrar por dois lados diferentes dá leituras diferentes por causa da folga.
3. Apalpe o ponto de medição contra o comparador. Afaste o robô para uma posição distante, volte e repita. Faça 10 a 20 ciclos.
4. Anote a leitura de cada chegada. A diferença entre a maior e a menor é a sua dispersão prática.
5. Repita com o robô frio (primeira hora do turno) e quente (após 2-3 horas de produção). Se a dispersão mudar muito, tem uma componente térmica.

Este método não lhe dá um número certificável, mas diz-lhe o que precisa de saber: quanto se move, se piora com a temperatura e em que eixo se nota mais (mova um eixo de cada vez para o isolar).

Causas ordenadas por frequência

1. Temperatura e falta de aquecimento

A causa número um, e a que mais se ignora. Um robô frio não repete da mesma forma que quente: os redutores e a estrutura dilatam. Se medir as primeiras peças do turno e as de meio da manhã, verá a diferença. A "solução" não é uma peça de substituição: é um ciclo de aquecimento antes de produzir cotas críticas. Muitas células que falham de madrugada têm este problema, não uma avaria.

2. Ferramenta ou dispositivo de fixação solto

Antes de mexer no robô, aperte e verifique. Uma flange com parafusos soltos, um dispositivo de fixação que sofreu um embate, um trocador de ferramenta com desgaste no acoplamento: tudo isto introduz dispersão que parece ser do robô e não é. É a primeira coisa a descartar porque é o mais barato de resolver.

3. Folgas na transmissão

Se a repetibilidade piora pouco a pouco ao longo de meses e se nota mais ao mudar a direção de aproximação, suspeite de folga mecânica no redutor ou na correia. Aqui convém medir a folga mecânica nas articulações antes de continuar. Uma folga crescente não se resolve recalibrando; apenas a disfarça temporariamente.

4. Encoder ou realimentação instável

Menos frequente, mas quando acontece a dispersão é errática e sem padrão claro com a temperatura nem com a direção. Um encoder ou resolver com leituras ruidosas, ou um cabo de realimentação danificado, podem provocar saltos de posição. Costuma vir acompanhado de microparagens ou avisos intermitentes.

5. Vibração externa ou do pavimento

Um robô fixado numa bancada que vibra, ou uma fixação ao pavimento que ficou solta, introduz dispersão que não está no robô. Verifique os parafusos de fixação da base e se há maquinaria pesada nas proximidades a bater no pavimento.

O que verificar e em que ordem

1. Descarte o mais barato primeiro: aperte flange, ferramenta e dispositivo de fixação. Verifique os parafusos de fixação da base.
2. Separe o térmico do mecânico: meça a frio e a quente. Se a dispersão aparecer apenas a frio, é aquecimento, não avaria.
3. Isole o eixo: mova um eixo de cada vez até ao mesmo ponto e meça. Localize onde nasce a dispersão.
4. Teste a direção de aproximação: se, ao entrar por lados opostos, as leituras diferirem, há folga nesse eixo.
5. Reveja a realimentação: verifique o estado dos encoders e das baterias se a dispersão for errática e sem padrão.
6. Verifique a calibração: apenas se o robô chegar SEMPRE ao mesmo sítio errado (isso é precisão, não repetibilidade).

Erros comuns na fábrica

• Recalibrar para disfarçar uma folga: o TCP novo funciona alguns dias e volta pior. Está a corrigir um sintoma que cresce.
• Não medir a frio e a quente: trocam-se redutores bons porque a "avaria" era falta de aquecimento.
• Medir entrando por direções diferentes: a própria medição introduz erro e confunde o diagnóstico.
• Culpar o robô sem verificar o dispositivo de fixação: muitos casos de "perda de repetibilidade" são mecânica da célula, não do robô.

Quando parar e chamar um especialista

Se já descartou ferramenta, fixação e aquecimento, e a dispersão persiste e cresce, a origem é mecânica interna (redutor, rolamento, folga) ou de realimentação. Nesse caso, convém um diagnóstico corretivo com medição controlada para identificar o eixo e decidir a intervenção antes que a dispersão comprometa a produção. Se a repetibilidade se degradar de forma repetida, um plano de manutenção preventiva com verificação periódica de cotas evita chegar a este ponto.