Robot współpracujący UR10e firmy Universal Robots to jedna z najbardziej rozpoznawalnych konstrukcji w segmencie cobotów, czyli robotów zaprojektowanych do bezpiecznej pracy ramię w ramię z człowiekiem. Maszyna ta znalazła szczególnie szerokie zastosowanie w przemyśle metalowym, gdzie łączy dużą nośność, zasięg roboczy i łatwość programowania. UR10e wypełnia lukę między tradycyjną automatyką wymagającą kosztownych, skomplikowanych instalacji a elastycznymi systemami produkcji, które można łatwo rekonfigurować przy częstych zmianach asortymentu.
Charakterystyka i dane techniczne robota UR10e
UR10e należy do rodziny robotów współpracujących serii e-Series, obejmującej kilka modeli różniących się nośnością i zasięgiem. Symbol „10” w nazwie wskazuje na maksymalny udźwig, natomiast litera „e” odnosi się do nowej generacji kontrolera, zintegrowanego czujnika momentu i udoskonalonych funkcji bezpieczeństwa. Z punktu widzenia inżynierów i użytkowników końcowych UR10e jest kompromisem między dużą nośnością a wciąż kompaktową konstrukcją, umożliwiającą montaż na stanowiskach o ograniczonej przestrzeni.
Podstawowe parametry techniczne
Robot UR10e jest sześcioosiowym manipulatorem o budowie przegubowej. Sześć osi pozwala na bardzo dużą swobodę ruchu, co jest kluczowe przy obsłudze obrabiarek, spawaniu czy montażu komponentów o złożonej geometrii. Przybliżone parametry robota są następujące (wartości mogą nieznacznie różnić się w zależności od wersji i konfiguracji):
- Maksymalny udźwig: około 10 kg, co pozwala na obsługę wielu typów detali metalowych, chwytaków oraz narzędzi zewnętrznych, w tym palników spawalniczych czy głowic szlifierskich.
- Zasięg roboczy: około 1300 mm; dzięki temu robot może obsłużyć relatywnie duże przestrzenie robocze, sięgając zarówno do stolika montażowego, jak i do wnętrza obrabiarki CNC.
- Masa własna: około 33 kg, co czyni go wyraźnie lżejszym od klasycznych robotów przemysłowych o zbliżonych możliwościach, a tym samym łatwiejszym do przenoszenia i rekonfiguracji.
- Powtarzalność pozycjonowania: rzędu ±0,05 mm, wystarczająca do większości zadań w przemyśle metalowym, zwłaszcza w aplikacjach typu załadunek/rozładunek maszyn, montaż, spawanie czy obsługa pras.
- Stopień ochrony: IP54 dla ramienia, z możliwością zastosowania dodatkowych osłon w środowiskach o zwiększonym zapyleniu lub obecności chłodziw i mgły olejowej.
- Zasilanie: standardowo 230 V AC, bez potrzeby specjalnych przyłączy energetycznych charakterystycznych dla dużych linii zrobotyzowanych.
Integralną częścią systemu jest kontroler z serii e-Series oraz intuicyjny panel operatorski z ekranem dotykowym, działający pod nadzorem oprogramowania UR Polyscope. Interfejs został zaprojektowany tak, aby operator bez zaawansowanej wiedzy inżynierskiej mógł tworzyć programy ruchu przy użyciu schematów blokowych, funkcji przeciągnij i upuść oraz uczenia przez prowadzenie ręczne, polegającego na fizycznym prowadzeniu ramienia po żądanej trajektorii.
Bezpieczeństwo i praca współbieżna
Jedną z kluczowych cech odróżniających UR10e od tradycyjnych robotów przemysłowych jest możliwość pracy w trybie współpracującym, bez konieczności stosowania rozbudowanych wygrodzeń i barier. Wbudowany czujnik momentu siły w przegubie oraz szereg funkcji bezpieczeństwa pozwalają na konfigurację limitów prędkości, siły i momentu, co znacznie ogranicza ryzyko urazu w razie kontaktu z człowiekiem.
System bezpieczeństwa obejmuje między innymi:
- Regulowane limity sił kontaktu i momentów w każdym z przegubów.
- Nadzór stref pracy – możliwość definiowania obszarów, w których robot może poruszać się z pełną prędkością, oraz stref współpracy, gdzie obowiązują niższe wartości ograniczeń.
- Szybkie funkcje zatrzymania bezpiecznego, wyzwalane przez nadmierną siłę, błędy czujników czy sygnały z systemów bezpieczeństwa linii produkcyjnej.
Choć normy bezpieczeństwa wymagają wciąż indywidualnej oceny ryzyka dla każdego zastosowania, UR10e często pozwala na znaczną redukcję zakresu wygrodzeń, co przekłada się na oszczędność miejsca i większą elastyczność układu stanowiska.
Integracja z osprzętem i systemami zewnętrznymi
Robot UR10e oferuje szerokie możliwości integracji z chwytakami, narzędziami procesowymi i urządzeniami peryferyjnymi. Platforma UR+ zapewnia certyfikowane komponenty – od chwytaków mechanicznych, przez systemy mocowania, po oprogramowanie do wizji maszynowej. W praktyce oznacza to, że użytkownik może dobrać gotowe rozwiązania przetestowane pod kątem kompatybilności, co ogranicza ryzyko problemów przy uruchomieniu.
Interfejsy komunikacyjne obejmują sygnały cyfrowe i analogowe, protokoły przemysłowe (np. Profinet, Ethernet/IP, Modbus TCP) oraz API do integracji z systemami wyższego poziomu, takimi jak MES czy ERP. Dzięki temu UR10e może stać się elementem większej architektury Przemysłu 4.0, udostępniając dane procesowe, statystyki pracy i alarmy do zewnętrznych systemów analitycznych.
Zastosowanie robota UR10e w przemyśle metalowym i innych gałęziach gospodarki
Najbardziej naturalnym środowiskiem pracy UR10e jest zakład produkcyjny, w którym zachodzi potrzeba automatyzacji powtarzalnych czynności przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej elastyczności. W branżach przetwarzających metal, takich jak obróbka skrawaniem, tłocznictwo, spawalnictwo czy produkcja konstrukcji stalowych, robot ten z powodzeniem zastępuje zarówno pracę ręczną, jak i tradycyjne manipulatory o niższym stopniu swobody.
Przemysł metalowy i obróbka skrawaniem
W zakładach zajmujących się obróbką metali UR10e najczęściej realizuje zadania załadunku i rozładunku maszyn CNC. Robot pobiera surowy półprodukt – np. odkuwkę, odlew lub pręt – z palety lub podajnika, umieszcza go w uchwycie tokarki, centrum frezarskiego albo szlifierki, a następnie odkłada obrobiony detal w wyznaczone miejsce. Dzięki wysokiej powtarzalności pozycjonowania i odpowiednio dobranym chwytakom robot radzi sobie zarówno z prostymi kształtami wałków, jak i bardziej złożonymi geometriami korpusów czy obudów.
Do typowych aplikacji w obrębie obróbki skrawaniem należą:
- Obsługa tokarek i centrów frezarskich – w tym systemów z wymiennymi uchwytami i paletami.
- Obsługa szlifierek i honownic, gdzie wymagana jest ostrożna manipulacja dokładnie obrabianymi elementami.
- Automatyzacja pomiarów – robot może odkładać detale na stanowiska kontroli wymiarowej, współpracując z maszynami CMM lub skanerami 3D.
- Sortowanie detali po obróbce według partii, wariantu lub wyniku kontroli jakości.
Zastosowanie UR10e w tych procesach przekłada się na stabilizację czasu cyklu, zmniejszenie przestojów i ograniczenie błędów wynikających z ludzkiego zmęczenia. Ważną zaletą jest też możliwość pracy w trybie ciągłym, również w godzinach nocnych i w weekendy, co zwiększa wykorzystanie parku maszynowego bez konieczności zatrudniania dodatkowych operatorów na zmiany.
Spawalnictwo i zrobotyzowane łączenie metali
Robot UR10e bywa wykorzystywany jako nośnik palnika spawalniczego w aplikacjach MIG/MAG, TIG, a także przy lutospawaniu. Jego sześć osi i duży zasięg umożliwiają prowadzenie ściegu po złożonych trajektoriach, typowych dla konstrukcji stalowych, ram, wsporników czy elementów maszyn. W połączeniu z pozycjonerami zewnętrznymi, np. obrotowymi stołami czy obrotnikami dwuosiowymi, robot może wykonywać spawy w różnych pozycjach, utrzymując odpowiedni kąt i prędkość palnika.
Wykorzystanie UR10e do spawania przynosi kilka kluczowych korzyści:
- Powtarzalna jakość spoin, minimalizująca ilość poprawek i odrzutów.
- Odciążenie spawaczy od najbardziej monotonnego i obciążającego zdrowie zakresu pracy, szczególnie przy długich odcinkach spawów lub niekomfortowych pozycjach.
- Możliwość szybkiej rekonfiguracji stanowiska, co jest szczególnie istotne w zakładach produkujących krótkie serie i wiele wariantów wyrobów.
W odróżnieniu od dużych cel spawalniczych, UR10e często może być zainstalowany stosunkowo blisko operatora, który przygotowuje detale, ustawia je w przyrządach i nadzoruje proces. Sama procedura programowania trajektorii spoin może opierać się na ręcznym prowadzeniu końcówki palnika po żądanym przebiegu, co skraca czas uruchomienia nowej referencji.
Prasowanie, gięcie i obróbka plastyczna
W przemyśle metalowym robot UR10e z powodzeniem wspiera także procesy tłoczenia, wykrawania i gięcia. Może podawać arkusze blachy, wycięte formatki lub wcześniej uformowane elementy do pras mimośrodowych, hydraulicznych i nowoczesnych pras krawędziowych. W tego typu zadaniach istotna jest powtarzalność sposobu podawania detalu oraz możliwość integracji z czujnikami wykrywającymi poprawne ułożenie materiału.
Robot przejmuje najniebezpieczniejsze etapy pracy związane z ryzykiem zakleszczenia palców czy innych urazów mechanicznych, jednocześnie utrzymując wysoki rytm produkcyjny. Dodatkową zaletą jest ograniczenie zmęczenia operatorów przy podawaniu cięższych elementów, co ma znaczenie w kontekście ergonomii i bezpieczeństwa pracy.
Szlifowanie, polerowanie i wykańczanie powierzchni
Operacje wykańczające na wyrobach metalowych – takie jak szlifowanie, fazowanie, polerowanie czy gratowanie – to kolejne obszary, w których UR10e znajduje zastosowanie. Robot może przenosić detal względem stacjonarnego narzędzia lub odwrotnie – manipulować narzędziem obróbczym względem nieruchomego elementu. Zastosowanie zewnętrznych czujników siły lub wykorzystanie funkcji sterowania siłowego umożliwia utrzymanie stałego nacisku narzędzia, co przekłada się na powtarzalną jakość powierzchni.
W branży metalowej szczególnie cenione jest zrobotyzowane usuwanie ostrych krawędzi po cięciu laserowym, wodnym czy plazmowym. UR10e można wyposażyć w specjalne głowice gratownicze lub szlifierskie, dzięki czemu robot jest w stanie efektywnie usunąć ostre krawędzie także na skomplikowanych kształtach, do których dostęp ręczny byłby utrudniony.
Inne branże: motoryzacja, lotnictwo, elektronika, logistyka
Choć UR10e często kojarzony jest z przemysłem metalowym, z powodzeniem wykorzystywany jest również w wielu innych gałęziach gospodarki. W motoryzacji zajmuje się m.in. montażem komponentów, obsługą pras, zakładaniem elementów gumowo-metalowych czy manipulacją częściami karoserii. W lotnictwie wspiera precyzyjne operacje montażowe, nitowanie, aplikację klejów i uszczelniaczy.
W sektorze elektronicznym UR10e, choć jest względnie duży jak na typowe komponenty, znajduje zastosowanie przy obsłudze testów, pakowaniu gotowych modułów czy montażu podzespołów mechanicznych urządzeń. Z kolei w logistyce i centrach dystrybucyjnych robot może realizować czynności związane z paletyzacją i depaletyzacją, szczególnie w sytuacjach, gdy wymagany jest większy zasięg oraz praca z ładunkami średniej masy.
Producent, znaczenie gospodarcze i rola UR10e w rozwoju automatyzacji
UR10e jest produkowany przez firmę Universal Robots z siedzibą w Odense w Danii. Przedsiębiorstwo to uważane jest za jednego z pionierów rynku robotów współpracujących, którzy wprowadzili na rynek rozwiązania łączące prostotę obsługi, bezpieczeństwo i stosunkowo niski koszt wejścia. Dzięki temu automatyzacja stała się osiągalna nie tylko dla dużych korporacji, ale także dla małych i średnich przedsiębiorstw, dotychczas niezdolnych do inwestycji w tradycyjne, ciężkie linie zrobotyzowane.
Model biznesowy i filozofia „open ecosystem”
Istotnym elementem strategii Universal Robots jest rozwój otwartego ekosystemu, w którym robot jest centralnym, ale nie jedynym elementem rozwiązania. Platforma UR+ pozwala dostawcom osprzętu i oprogramowania rozwijać produkty certyfikowane pod kątem pełnej zgodności z cobotami UR. Dzięki temu użytkownik ma do dyspozycji szeroką gamę chwytaków, czujników, kamer, systemów wizyjnych, elementów bezpieczeństwa i narzędzi programistycznych, które można relatywnie szybko zintegrować w ramach kompletnego stanowiska roboczego.
Tego rodzaju podejście sprzyja powstawaniu lokalnych integratorów systemów i firm inżynieryjnych, które na bazie UR10e budują zindywidualizowane rozwiązania dla przemysłu metalowego i innych sektorów. W efekcie wokół samego robota rozwija się cały łańcuch wartości gospodarczej, obejmujący producentów osprzętu, programistów, integratorów, serwisantów i firmy szkoleniowe.
Znaczenie UR10e dla małych i średnich przedsiębiorstw
Jednym z najważniejszych aspektów gospodarczych związanych z UR10e jest jego wpływ na konkurencyjność małych i średnich firm produkcyjnych. W branżach takich jak obróbka metali czy produkcja maszyn, dominują zakłady o kilkunasto- lub kilkudziesięcioosobowej załodze, które dotychczas polegały głównie na pracy manualnej. UR10e, dzięki relatywnie prostemu uruchomieniu i akceptowalnej cenie inwestycji, umożliwia tym podmiotom automatyzację wybranych procesów bez konieczności całkowitej przebudowy parku maszynowego.
Robot może być przenoszony między stanowiskami w zależności od bieżących potrzeb produkcyjnych. Dziś obsługuje tokarkę, jutro prasę krawędziową, a za tydzień zostaje wykorzystany przy paletyzacji lub spawaniu. Tego rodzaju elastyczność pozwala na płynne dostosowanie się do zmian w portfelu zamówień bez długich przestojów i skomplikowanych przebudów linii. Z punktu widzenia gospodarki oznacza to większą odporność przedsiębiorstw na wahania koniunktury i zdolność do oferowania krótszych serii produkcyjnych.
Wpływ na rynek pracy i kompetencje pracowników
Wprowadzenie robotów współpracujących, w tym UR10e, rodzi naturalne pytania o wpływ na rynek pracy. W praktyce wdrożenia w przemyśle metalowym pokazują, że robot nie tyle zastępuje człowieka, ile zmienia charakter wykonywanych zadań. Najbardziej powtarzalne, monotonne i obciążające fizycznie czynności są przejmowane przez automat, natomiast pracownicy koncentrują się na nadzorze, kontroli jakości, przezbrajaniu stanowisk, programowaniu i optymalizacji procesu.
Wymaga to transformacji kompetencji. Operator obrabiarki czy spawacz coraz częściej staje się również operatorem systemu zrobotyzowanego, który musi rozumieć podstawy programowania, zasad bezpieczeństwa, doboru narzędzi i parametrów technologicznych. W odpowiedzi na te potrzeby rośnie znaczenie szkoleń technicznych, studiów inżynierskich oraz kursów z zakresu robotyki, zarówno organizowanych przez producenta robota, jak i przez ośrodki edukacyjne i firmy integratorskie.
Automatyzacja jako odpowiedź na niedobory kadrowe
W wielu krajach, w tym w Polsce, branża metalowa zmaga się z problemem niedoboru wykwalifikowanych pracowników produkcyjnych. Z jednej strony wynika on z nieustannie rosnącego popytu na wyroby metalowe o wysokiej jakości, z drugiej z demografii i starzenia się kadr. UR10e i inne roboty współpracujące stanowią realne wsparcie dla przedsiębiorstw, które pomimo braku rąk do pracy muszą utrzymać lub zwiększać wolumen produkcji.
Automatyzacja prostszych operacji pozwala skupić dostępnych specjalistów na zadaniach wymagających doświadczenia i wiedzy technologicznej, takich jak uruchamianie nowych procesów, optymalizacja parametrów, rozwiązywanie problemów jakościowych czy rozwój nowych produktów. Z punktu widzenia gospodarki przekłada się to na wzrost produktywności oraz na lepsze wykorzystanie potencjału zasobów ludzkich.
Znaczenie w kontekście Przemysłu 4.0 i cyfryzacji
UR10e wpisuje się również w szerszy kontekst transformacji cyfrowej przemysłu, określanej jako Przemysł 4.0. Wbudowane możliwości komunikacji sieciowej, integracja z systemami nadrzędnymi oraz zbieranie danych procesowych sprawiają, że robot staje się nie tylko narzędziem wykonawczym, ale również źródłem informacji o wydajności i jakości procesu. Dane te mogą być analizowane w czasie rzeczywistym lub archiwizowane do długoterminowych analiz, co pomaga w optymalizacji produkcji, przewidywaniu awarii i planowaniu utrzymania ruchu.
Dostęp do statystyk obciążenia poszczególnych osi, liczby cykli, przestojów czy alarmów pozwala służbom inżynieryjnym na lepsze planowanie przeglądów i szybszą identyfikację wąskich gardeł. W połączeniu z systemami wizji maszynowej robot może wspierać kontrolę jakości, automatyczne sortowanie wyrobów i wczesne wykrywanie odchyleń od parametrów nominalnych, co przekłada się na ograniczenie strat materiałowych i poprawę efektywności całego zakładu.
Inne interesujące aspekty użytkowania UR10e
Ciekawym elementem jest także mobilność tego rozwiązania. W wielu firmach UR10e montuje się na wózkach lub stołach mobilnych, umożliwiając szybkie przemieszczanie robota między stanowiskami w zależności od aktualnych potrzeb. Zastosowanie złączy szybkiego montażu dla chwytaków, przyrządów i okablowania skraca czas przezbrojenia i umożliwia bardziej dynamiczne planowanie produkcji.
Kolejnym wartym uwagi aspektem jest rozwój oprogramowania i funkcji programistycznych. Otwarty interfejs programistyczny (API) pozwala tworzyć własne rozszerzenia funkcjonalne, integracje z systemami wizyjnymi, algorytmy optymalizujące trajektorie czy funkcje sterowania adaptacyjnego. Daje to przestrzeń do innowacji dla firm programistycznych i działów badawczo-rozwojowych, które mogą budować zaawansowane, zindywidualizowane rozwiązania na bazie standardowego robota.
Wreszcie, UR10e odgrywa istotną rolę edukacyjną. Uczelnie techniczne, szkoły zawodowe i centra szkoleniowe wykorzystują ten model jako platformę dydaktyczną do nauki programowania, integracji i projektowania stanowisk zrobotyzowanych. Dzięki temu kolejne pokolenia inżynierów i techników nabywają praktyczne umiejętności pracy z robotami współpracującymi, co przyspiesza adaptację tych technologii w przemyśle i wzmacnia kompetencje technologiczne gospodarki.
