Robot przemysłowy SCARA TS2-40 firmy Stäubli należy do grupy nowoczesnych manipulatorów o wysokiej precyzji i szybkości, projektowanych z myślą o wymagających liniach montażowych. Jego konstrukcja oparta na kinematyce SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) pozwala na wykonywanie szybkich ruchów w płaszczyźnie poziomej przy zachowaniu bardzo dobrego pozycjonowania w osi pionowej. Dzięki temu robot ten stał się jednym z popularnych rozwiązań w zautomatyzowanych systemach montażu, pakowania oraz obsługi maszyn, szczególnie w branżach, gdzie liczy się czystość, powtarzalność i kompaktowa zabudowa stanowiska.
Charakterystyka konstrukcji SCARA TS2-40 i kluczowe dane techniczne
SCARA TS2-40 należy do rodziny robotów SCARA serii TS2 szwajcarskiego producenta Stäubli. Linia ta obejmuje kilka modeli o różnym zasięgu ramienia, a oznaczenie „40” wskazuje na długość ramienia nominalnie rzędu 400 mm. Robot ten pracuje zazwyczaj w układzie 4-osiowym (X, Y, Z oraz oś obrotu chwytaka Θ), co jest typowe dla konstrukcji SCARA i optymalne dla zadań montażu w płaszczyźnie. Kompaktowa budowa, zintegrowane okablowanie oraz zamknięta architektura ramienia sprawiają, że jest to rozwiązanie łatwe do integracji z istniejącymi liniami produkcyjnymi.
Jedną z najważniejszych cech robota TS2-40 jest wysoka prędkość pracy. Konstrukcja SCARA umożliwia bardzo dynamiczne ruchy, co przekłada się na krótkie czasy cyklu, często liczona w dziesiątych części sekundy dla prostych zadań pick-and-place. Robot ten jest w stanie osiągać przyspieszenia rzędu kilku g, co ma kluczowe znaczenie przy masowej produkcji komponentów, gdzie tysiące powtórzeń wykonywane są w krótkich odstępach czasu. Wysoka dynamika idzie w parze z precyzją – powtarzalność pozycjonowania w najlepszych konfiguracjach może dochodzić do kilku setnych milimetra (np. ±0,01–0,02 mm, w zależności od konkretnej wersji i warunków aplikacji).
Zakres roboczy TS2-40 w płaszczyźnie X-Y to około 400 mm zasięgu poziomego (od osi obrotu podstawy do maksymalnego wysięgu ramienia), co czyni go idealnym rozwiązaniem do kompaktowych cel produkcyjnych, gdzie części i podzespoły są rozmieszczone stosunkowo blisko siebie. Zakres ruchu w osi Z (ruchu pionowego) jest zwykle w granicach 150–200 mm, co pozwala na obsługę części umieszczonych na paletach, w pojemnikach czy na kilku poziomach regałów w bezpośrednim sąsiedztwie robota. Oś obrotu chwytaka zapewnia swobodę ustawienia komponentu w żądanej orientacji, co bywa kluczowe np. w montażu złączy czy elementów wtykowych.
Dopuszczalny udźwig robota TS2-40 jest zoptymalizowany pod kątem lekkich i średnich detali, typowo w zakresie kilku kilogramów. Dla wielu operacji montażowych, takich jak składanie elektroniki, manipulacja tworzywami sztucznymi, komponentami metalowymi niewielkiej masy czy opakowaniami jednostkowymi, jest to w pełni wystarczające. Mniejszy udźwig w stosunku do dużych robotów sześcioosiowych oznacza jednocześnie niższą masę ruchomych elementów, co umożliwia osiągnięcie większej prędkości i repetowalności.
Seria TS2 wykorzystuje napędy serwo o wysokiej rozdzielczości i zaawansowane sterowanie ruchem, często w połączeniu z kontrolerem Stäubli CS9 lub innymi kontrolerami z rodziny producenta. Umożliwia to integrowanie robota z szeroką gamą urządzeń peryferyjnych: chwytakami pneumatycznymi i elektrycznymi, systemami wizyjnymi, przenośnikami taśmowymi czy specjalistycznymi narzędziami montażowymi. Stopień ochrony IP wybranych wersji TS2-40 pozwala również na pracę w środowiskach o podwyższonych wymaganiach w zakresie czystości lub odporności na pył, a nierzadko dostępne są wersje o rozszerzonej odporności chemicznej lub przeznaczone do środowisk czystych (cleanroom).
Konstrukcja mechaniczna TS2-40 bazuje na sztywnej kolumnie oraz dwóch segmentach ramienia połączonych przegubami obrotowymi. Dzięki selektywnej podatności – typowej dla architektury SCARA – robot jest bardziej elastyczny w płaszczyźnie poziomej, ale zapewnia dużą sztywność pionową. Takie rozwiązanie sprawdza się doskonale w aplikacjach montażowych, gdzie wymagane jest precyzyjne dociskanie elementów w osi Z przy jednoczesnym szybkim przemieszczaniu między różnymi pozycjami w płaszczyźnie roboczej.
Zastosowania SCARA TS2-40 w przemyśle montażowym i innych branżach
SCARA TS2-40 znajduje najszersze zastosowanie w przemyśle montażowym, gdzie liczy się powtarzalność, szybkość i możliwość łatwego programowania złożonych sekwencji ruchów. Robot ten często pracuje w gniazdach produkcyjnych, w których składa się detale mechaniczne, elektroniczne lub elektromechaniczne. Typowymi zadaniami są: osadzanie elementów w gniazdach, wkręcanie śrub (zintegrowane z automatycznymi wkrętarkami), nakładanie uszczelek, montaż złączy, zatrzasków oraz różnych drobnych części.
W branży elektronicznej TS2-40 wykorzystywany jest do montażu płyt PCB, komponentów SMD (przy zastosowaniu specjalistycznych głowic i systemów podawania), a także do obsługi testerów funkcjonalnych. Niewielka masa przenoszonych elementów sprawia, że wysoka dynamika robota może zostać w pełni wykorzystana, co bezpośrednio wpływa na przepustowość linii montażowych urządzeń elektronicznych, czujników, sterowników czy modułów komunikacyjnych. W produkcji elektroniki szczególnie cenione jest również to, że Stäubli oferuje wersje robotów o zwiększonej odporności na wyładowania elektrostatyczne oraz przystosowane do pracy w pomieszczeniach czystych.
Kolejną ważną branżą jest przemysł motoryzacyjny i szeroko pojęte automotive, gdzie SCARA TS2-40 często pracuje w segmentach montażu drobnych komponentów: przełączników, paneli sterowania, czujników, zespołów zamków, modułów oświetlenia czy elementów układów bezpieczeństwa. W tego typu aplikacjach robot wykonuje powtarzalne operacje pick-and-place, podaje komponenty do pras, zgrzewarek czy stanowisk kontrolnych, a także współtworzy w pełni zautomatyzowane gniazda produkcyjne. Dzięki dużej szybkości ruchu i powtarzalności, możliwe jest zarówno zwiększenie tempa produkcji, jak i poprawa jej jakości, poprzez zredukowanie udziału błędów ludzkich.
Przemysł farmaceutyczny i medyczny to kolejny obszar, gdzie roboty SCARA TS2, w tym TS2-40, dobrze się sprawdzają. Odporna na korozję konstrukcja, możliwość pracy w środowisku o podwyższonych wymaganiach higienicznych oraz dostępność wersji przystosowanych do pomieszczeń cleanroom pozwalają na wykorzystanie tych robotów do zadań takich jak: napełnianie i zamykanie fiolek, pakowanie strzykawek, obsługa linii blisterowych, montaż drobnych wyrobów medycznych, takich jak inhalatory, aplikatory czy zestawy diagnostyczne. W tej branży wyjątkowo istotne są: wysoka powtarzalność, precyzja oraz możliwość łatwego śledzenia i dokumentowania pracy robota zgodnie z wymogami regulacyjnymi.
SCARA TS2-40 można spotkać także w przemyśle spożywczym, szczególnie w aplikacjach pakowania wtórnego i końcowego. Robot może sortować, grupować i układać produkty w opakowaniach zbiorczych, kartonach czy na tackach. Dzięki możliwości wyposażenia w odpowiednie chwytaki – np. miękkie chwytaki pneumatyczne lub podciśnieniowe – robot nadaje się do manipulowania produktami wrażliwymi na uszkodzenia, jak wyroby cukiernicze, przekąski czy produkty piekarnicze. Odpowiednie warianty wykonania, z gładkimi powierzchniami i możliwością łatwego mycia, umożliwiają utrzymanie standardów higienicznych w zakładach spożywczych.
W logistyce oraz w magazynowaniu komponentów robot TS2-40 może pracować jako szybki manipulator do kompletacji zamówień (pick-and-pack), obsługi sorterów, systemów buforowania lub automatycznych magazynów drobnych elementów. Jego zasięg i dynamika pozwalają na efektywną obsługę dużej liczby pozycji w niewielkiej przestrzeni, co jest atutem szczególnie w centrach logistycznych o wysokim stopniu automatyzacji, obsługujących branże elektroniczną, medyczną czy motoryzacyjną.
Warto podkreślić, że SCARA TS2-40 wykorzystywany bywa także w zadaniach kontroli jakości, gdzie w połączeniu z systemami wizyjnymi pełni rolę robota inspekcyjnego. Może np. pobierać próbki z linii produkcyjnej i umieszczać je pod kamerami lub czujnikami pomiarowymi, przekładać detale między różnymi stanowiskami testowymi albo sortować produkty zgodnie z wynikiem inspekcji. Modularność i elastyczność integracji z czujnikami oraz oprogramowaniem wizyjnym czynią z TS2-40 nie tylko narzędzie montażowe, ale też element kompleksowego systemu kontroli produkcji.
Producent Stäubli – doświadczenie, standardy jakości i ekosystem technologiczny
Robot SCARA TS2-40 jest produkowany przez firmę Stäubli, pochodzącą ze Szwajcarii, która od dziesięcioleci specjalizuje się w rozwiązaniach dla automatyki przemysłowej. Stäubli znana jest z wysokich standardów jakości, precyzji wykonania oraz dbałości o niezawodność swoich robotów. Firma rozwija nie tylko same manipulatory, ale również kompleksowy ekosystem technologiczny, obejmujący kontrolery, oprogramowanie, interfejsy komunikacyjne oraz akcesoria montażowe i serwisowe.
W ramach oferty Stäubli obok robotów SCARA można znaleźć także roboty sześcioosiowe, roboty do zastosowań w pomieszczeniach czystych, rozwiązania do obsługi maszyn, a także systemy współpracujące z człowiekiem w przemyśle. Dzięki temu klienci mogą projektować całe linie produkcyjne oparte na spójnej technologii, korzystając z jednolitych narzędzi programistycznych, standardów bezpieczeństwa oraz jednolitego wsparcia serwisowego. Taka integracja ułatwia późniejszą rozbudowę systemów, modyfikacje procesów produkcyjnych czy optymalizację istniejących linii.
Oprogramowanie sterujące Stäubli, typowo w postaci kontrolera CS9 (lub jego wariantów), pozwala na programowanie robotów w dedykowanym języku wysokiego poziomu, a także poprzez graficzne środowiska do konfiguracji trajektorii, wejść/wyjść i logiki procesowej. Umożliwia to zarówno zaawansowanym programistom, jak i technikom z mniejszym doświadczeniem stopniowe wdrażanie złożonych aplikacji. Z punktu widzenia integratorów systemów szczególnie ważna jest także dobra dokumentacja, dostęp do bibliotek aplikacyjnych oraz możliwość komunikacji z systemami nadrzędnymi, takimi jak MES, ERP czy SCADA, za pomocą standardowych protokołów przemysłowych.
Stäubli, jako globalny dostawca, posiada rozbudowaną sieć sprzedaży i serwisu, co przekłada się na dostępność szkoleń, wsparcia technicznego i części zamiennych. Dla użytkowników końcowych oznacza to możliwość długoterminowego planowania inwestycji w automatyzację z wykorzystaniem robotów z rodziny TS2, w tym modelu TS2-40. Firma prowadzi także intensywne prace badawczo-rozwojowe, co pozwala na ciągłe udoskonalanie algorytmów sterowania, bezpieczeństwa oraz ergonomii obsługi robotów.
Znaczenie gospodarcze i wpływ SCARA TS2-40 na konkurencyjność przedsiębiorstw
Roboty SCARA, takie jak TS2-40, odgrywają coraz większą rolę w transformacji przemysłowej, związanej z koncepcją Przemysłu 4.0 oraz cyfryzacją procesów produkcyjnych. Dzięki możliwości pracy w trybie ciągłym, wysokiej wydajności i precyzji, roboty te wpływają na obniżenie kosztów jednostkowych produkcji, zwiększenie stabilności procesów oraz ograniczenie liczby reklamacji i odrzutów. Dla przedsiębiorstw działających na konkurencyjnych rynkach – np. producentów komponentów elektronicznych, automotive czy farmaceutycznych – ma to bezpośrednie przełożenie na ich pozycję rynkową.
Inwestycja w robota TS2-40 często wiąże się z relatywnie krótkim okresem zwrotu z inwestycji (ROI), szczególnie w zakładach pracujących w systemie wielozmianowym. Zastąpienie lub wsparcie pracy ludzi w monotonicznych, powtarzalnych operacjach montażowych nie tylko przynosi efekt ekonomiczny, ale także poprawia warunki pracy. Roboty przejmują zadania uciążliwe, wymagające wysokiej koncentracji i powtarzalnej precyzji, podczas gdy operatorzy mogą zostać przesunięci do zadań kontrolnych, utrzymania ruchu czy nadzoru nad procesami.
W ujęciu makroekonomicznym, upowszechnienie robotów takich jak TS2-40 sprzyja rozwojowi nowoczesnych gałęzi przemysłu, zwiększaniu poziomu automatyzacji oraz poprawie jakości produktów w skali całej gospodarki. Kraje inwestujące w automatyzację odnotowują zwykle wyższą produktywność pracy, co ma znaczenie dla utrzymania konkurencyjności na globalnym rynku. Co istotne, roboty SCARA są szczególnie atrakcyjne dla małych i średnich przedsiębiorstw, które nie dysponują ogromnymi powierzchniami produkcyjnymi – ich kompaktowość i stosunkowo prosta integracja pozwalają na stopniowe, modułowe wdrażanie automatyzacji.
Znaczenie gospodarcze STÄUBLI TS2-40 objawia się także w możliwości szybkiego przezbrajania linii produkcyjnych. W gospodarce opartej na krótkich seriach, personalizacji produktów i częstych zmianach asortymentu (tzw. mass customization), elastyczność produkcji jest równie ważna jak jej koszt jednostkowy. Robot montażowy można przeprogramować pod nowy produkt bez konieczności głębokiej przebudowy hardware’u stanowiska, a często wystarczą jedynie zmiany w oprogramowaniu i ewentualna wymiana chwytaka. W efekcie przedsiębiorstwa zyskują zdolność szybkiej reakcji na zmieniające się potrzeby rynku.
Nie bez znaczenia jest także aspekt jakościowy. SCARA TS2-40 dzięki powtarzalnym ruchom i dokładnemu sterowaniu momentem siły (zwłaszcza w osi Z) pozwala na precyzyjne montowanie komponentów o małych tolerancjach. Ogranicza to liczbę błędnych montaży, zarysowań, uszkodzeń czy niewłaściwie osadzonych elementów. W branżach, w których kryteria jakościowe są bardzo rygorystyczne, jak medycyna czy lotnictwo, możliwość utrzymania wysokiej jakości i pełnej powtarzalności procesów staje się jednym z głównych argumentów za wdrażaniem robotów.
Integracja, bezpieczeństwo i możliwości rozbudowy stanowisk z TS2-40
Integracja robota SCARA TS2-40 z istniejącymi systemami linii produkcyjnych wymaga zaplanowania zarówno aspektów mechanicznych, jak i elektrycznych oraz komunikacyjnych. Od strony mechanicznej robot montowany jest na stabilnym fundamencie lub specjalnie przygotowanym stole, zapewniającym odpowiednią sztywność oraz minimalizację drgań. W jego otoczeniu projektuje się odpowiednie oprzyrządowanie: chwytaki, przyrządy montażowe, magazynki detali, przenośniki oraz czujniki położenia elementów. Konstrukcja robota umożliwia prowadzenie przewodów wewnątrz ramienia, co ogranicza ryzyko ich uszkodzenia przy szybkich ruchach.
Od strony sterowania, TS2-40 łączy się z kontrolerem odpowiednią wiązką kablową, a dalej z systemami nadrzędnymi. Komunikacja może odbywać się poprzez popularne protokoły przemysłowe, takie jak Ethernet/IP, Profinet, EtherCAT czy Modbus TCP, co umożliwia integrację z praktycznie każdym nowoczesnym sterownikiem PLC i systemem SCADA. Dzięki temu robot staje się jednym z wielu elementów w cyfrowym ekosystemie produkcji, wymieniając informacje o stanie, błędach, liczbie przetworzonych detali czy parametrach procesu.
Kwestie bezpieczeństwa mają kluczowe znaczenie przy integracji robota. Wokół stanowiska stosuje się standardowe środki ochrony: ogrodzenia, kurtyny świetlne, skanery bezpieczeństwa lub inne zabezpieczenia wymagane przez normy. Kontroler Stäubli obsługuje funkcje bezpieczeństwa (np. bezpieczne zatrzymanie, monitorowanie prędkości czy obszarów pracy), co ułatwia konfigurację zgodną z obowiązującymi standardami. W niektórych konfiguracjach możliwa jest także współpraca robota z człowiekiem w ramach ograniczonej przestrzeni, o ile zastosowane zostaną odpowiednie mechanizmy kontroli prędkości, sił i odległości.
Istotną zaletą TS2-40 jest możliwość rozbudowy i modernizacji stanowiska w czasie. Początkowo robot może pracować w prostym układzie, obsługując jedynie podstawowe operacje montażowe lub pakujące. Z czasem do aplikacji można wprowadzać kolejne elementy: system wizyjny do rozpoznawania położenia losowo ułożonych detali, dodatkowe osie liniowe zwiększające zasięg robota, sensory siły/momentu ułatwiające precyzyjne montowanie wciskowe czy skomplikowane narzędzia procesowe, takie jak dozowniki kleju czy narzędzia zgrzewające.
Programowanie i uruchamianie rozbudowanych aplikacji ułatwiają narzędzia symulacyjne i offline programming, często dostępne w ekosystemie Stäubli. Pozwalają one inżynierom zaprojektować, przetestować i zoptymalizować trajektorie ruchów oraz sekwencje procesowe jeszcze przed fizycznym montażem celki produkcyjnej. Ma to duże znaczenie z punktu widzenia skrócenia czasu wdrożenia i ograniczenia kosztownych przestojów linii produkcyjnych.
Ciekawe aspekty technologiczne i perspektywy rozwoju robotów SCARA TS2-40
Jednym z ciekawszych aspektów technologicznych związanych z TS2-40 jest możliwość integracji z zaawansowanymi systemami wizyjnymi, które wykorzystują algorytmy rozpoznawania obrazu i uczenia maszynowego. Dzięki temu robot może nie tylko powtarzać zaprogramowane ruchy, ale także reagować na zmienne warunki w otoczeniu: różne położenie detali, ich orientację czy drobne różnice w wymiarach i kolorze. Tego typu rozwiązania pozwalają przekształcić proste stanowisko montażowe w inteligentną celkę, zdolną do adaptacji do nowych produktów bez konieczności gruntownej przebudowy.
Wraz z rozwojem Przemysłu 4.0 rośnie znaczenie analizy danych generowanych przez roboty. TS2-40, pracując w sieci przemysłowej, może przesyłać informacje o liczbie cykli, czasie pracy, przeciążeniach, błędach czy zużyciu komponentów. Dane te mogą być wykorzystywane do predykcyjnego utrzymania ruchu (predictive maintenance), czyli przewidywania potencjalnych awarii jeszcze zanim do nich dojdzie. Pozwala to zaplanować przerwy serwisowe w sposób minimalizujący przestoje i zwiększający ogólną niezawodność linii produkcyjnej.
Rozwój technologii chwytaków jest kolejną dziedziną, która poszerza możliwości zastosowania TS2-40. Obok standardowych chwytaków pneumatycznych stosowane są coraz częściej chwytaki elektryczne z regulowaną siłą i skokiem, a także chwytaki „inteligentne” wyposażone w czujniki siły, pozycji czy nawet kamery. Dzięki temu robot może manipulować delikatnymi elementami, reagując na ich kształt, twardość czy podatność na uszkodzenia. Jest to szczególnie ważne w branży elektroniki użytkowej, medycznej i spożywczej.
W kontekście zrównoważonego rozwoju warto zauważyć, że stosowanie robotów takich jak TS2-40 może przyczyniać się do bardziej efektywnego zużycia energii, surowców i materiałów. Precyzyjne dozowanie klejów, smarów, komponentów, a także ograniczenie liczby braków produkcyjnych oznacza realne oszczędności zasobów. Z perspektywy firm zorientowanych na zrównoważony rozwój i redukcję odpadów, robotyka staje się nie tylko narzędziem zwiększania wydajności, ale także elementem strategii środowiskowej.
W przyszłości można spodziewać się, że roboty SCARA, w tym TS2-40, będą coraz częściej współpracować z innymi typami robotów oraz autonomicznymi systemami transportu (AGV, AMR), tworząc w pełni zintegrowane, elastyczne fabryki. Standardy komunikacji, cyfrowe bliźniaki (digital twins) oraz rosnąca rola sztucznej inteligencji w planowaniu produkcji i zarządzaniu zasobami sprawią, że roboty przestaną być postrzegane jako pojedyncze urządzenia, a staną się częścią inteligentnych, samoregulujących się ekosystemów przemysłowych.
SCARA TS2-40 już dziś stanowi zaawansowane narzędzie automatyzacji o szerokim spektrum zastosowań. Jego wysoka precyzja, kompaktowość, elastyczność programowania i możliwość pracy w wymagających środowiskach przemysłowych sprawiają, że jest chętnie wybierany przez firmy inwestujące w nowoczesne linie montażowe. W połączeniu z kompetencjami integratorów systemów oraz rozwojem technologii cyfrowych, robot ten pozostaje jednym z kluczowych elementów nowoczesnych zakładów produkcyjnych, szczególnie w sektorach, gdzie liczy się szybkość, jakość i powtarzalność procesów.
