카르테시안 로봇은 제조업체들이 수십 년 동안 사용해 온 매우 흔하고 간단한 로봇 기술입니다. 다양한 산업과 응용 분야에서 기업들은 확장성이 뛰어난 이 기술의 이점을 누리고 있습니다. 하지만 이 로봇은 정확히 무엇일까요? 어떤 작업에 사용할 수 있을까요? 그리고 이 로봇이 여러분에게 적합한지 어떻게 알 수 있을까요? 이 글에서는 이러한 주제들을 비롯하여 이 로봇이 여러분에게 적합한지 판단하는 데 도움이 되는 다양한 정보를 제공합니다.

카르테시안 로봇이란 무엇인가?

카르테시안 로봇은 다른 산업용 로봇 유형과 외형적으로 가장 차별화되는 특징을 가지고 있습니다. 길게 뻗은 팔이나 넓은 범위를 훑는 듯한 움직임은 찾아볼 수 없습니다. 대신, 카르테시안 로봇은 종종 갠트리나 소형 크레인과 유사한 형태를 띕니다. 사람들은 카르테시안 로봇 기술이 적용된 로봇을 3D 프린터로 가장 많이 떠올립니다. 카르테시안 로봇은 일반적으로 테이블이나 컨베이어 시스템 위에 설치되며, 상하, 전후, 좌우의 세 축으로 움직일 수 있습니다. 또한, 각 축에 해당하는 엔드 이펙터를 통해 특정 작업을 수행합니다. 일반적인 카르테시안 로봇 엔드 이펙터의 예로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

1. 프린터 헤드
2. 플라즈마 토치
3. 카메라
4. 기계식 그리퍼
5. 레이저

어떤 산업 분야에서 카르테시안 로봇을 사용하나요?

카르테시안 로봇은 활용 범위가 넓어 여러 산업 분야에서 찾아볼 수 있습니다. 특히 다음과 같은 산업 분야의 제조업체들이 이 기술을 적극적으로 활용하고 있습니다.

1. 항공우주
2. 포장
3. 금속
4. PCB 제조업체
5. 제약
6. 음식 및 음료

이것들은 수많은 예시 중 일부에 불과합니다. 카르테시안 기술은 오랫동안 사용되어 왔습니다. 따라서 이러한 로봇에 적용할 수 있는 검증된 응용 분야가 많습니다. 또한 작업자가 이해하고 재프로그래밍하기 쉽기 때문에 자동화 분야에 처음 접하는 사람들에게도 친숙합니다. 이러한 제조업체들은 카르테시안 로봇이 탁월한 성능을 발휘할 수 있는 다양한 응용 분야를 보유하고 있습니다.

직교좌표 로봇의 일반적인 응용 분야

카르테시안 로봇은 특정 응용 분야에서는 탁월한 선택이지만, 다른 응용 분야에서는 적합하지 않습니다. 그 이유는 무엇일까요? 주요 요인 중 하나는 움직임의 자유도가 제한적이라는 점입니다. 6축 로봇은 마치 프레첼처럼 구부리고 비틀 수 있습니다. 반면 카르테시안 로봇은 움직임이 훨씬 더 경직되어 있습니다. 이는 설계상의 약점처럼 보일 수 있지만, 이러한 특징은 특정 응용 분야에서 다른 모든 유형의 로봇보다 뛰어난 장점을 제공합니다. 몇 가지 예를 살펴보겠습니다.

1. CNC 응용 분야
2. 3D 프린팅
3. 플라즈마/레이저 절단
4. 목재 라우팅
5. PCB 조립
6. 검사
7. 집어서 놓기

직교 좌표계 로봇이 이러한 응용 분야에서 뛰어난 성능을 발휘하는 데에는 몇 가지 이유가 있습니다. 첫째, 이러한 응용 분야는 일반적으로 단일 평면 또는 차원에서 수행됩니다. 예를 들어, 레이저 직교 좌표계 로봇은 금속판에서 특정 모양을 절단하는 작업을 수행합니다. 절단할 금속판은 절단면에 평평하게 놓입니다. 로봇은 명령된 동작을 수행하여 금속판에서 모양을 절단합니다. 이 동작은 로봇이 특정 각도로 비틀거나 금속판 측면으로 회전할 필요가 없습니다. 모든 동작은 상하, 전후, 좌우 방향으로만 이루어집니다. 일부 직교 좌표계 로봇은 엔드 이펙터에 추가 회전축을 가지고 있습니다. 만약 훨씬 더 큰 유연성과 넓은 동작 범위가 요구되는 경우에는 다른 유형의 로봇이 더 적합할 수 있습니다. 이러한 작업을 자동화함으로써 제조업체는 막대한 투자 수익을 올릴 수 있었습니다.

카르테시안 로봇이 탁월한 선택인 또 다른 이유는 높은 정밀도가 요구되는 응용 분야에 적합합니다. 카르테시안 로봇은 모든 로봇 유형 중에서 최고 수준의 정밀도를 달성할 수 있습니다. 그 이유는 무엇일까요? 간단히 말해, 앞서 설명한 것처럼 더 강성이 높고 움직임의 자유도가 제한적인 특징 덕분에 이러한 로봇은 매우 정밀하게 작동할 수 있기 때문입니다. 고품질 액추에이터를 사용하면 1마이크론 또는 그 이하 수준의 반복 정밀도를 구현할 수 있습니다. 즉, 최고 수준의 정밀도가 요구되는 응용 분야에서는 카르테시안 로봇이 때때로 유일하게 현실적인 선택이 될 수 있습니다.

마지막으로, 카르테시안 로봇은 현재 사용 가능한 로봇 플랫폼 중 가장 확장성이 뛰어납니다. 이러한 확장성은 물리적 크기와 궁극적인 강도 모두에서 나타납니다. 카르테시안 로봇은 미니 3D 프린터만큼 작을 수도 있고, 원하는 만큼 크게 만들 수도 있습니다. 랙 앤 피니언 방식의 액추에이터를 사용하면 제조사는 이러한 시스템을 매우 크게 제작할 수 있습니다. 또한 카르테시안 로봇의 기계적 구조는 최신 로봇 플랫폼 중에서 가장 강력합니다. 카르테시안 로봇에 사용되는 액추에이터는 주로 벨트 구동식, 볼 스크류 구동식 또는 롤러 스크류 구동식입니다. 이러한 기계적 구조와 더불어 슬림한 로봇 본체 내부에 들어갈 필요가 없는 대형 기어박스와 모터 덕분에 카르테시안 로봇은 가장 크고 무거운 작업도 손쉽게 처리할 수 있습니다.

카르테시안 로봇을 사용하여 자동화를 구현해야 하는 시점은 언제일까요?

이제 카르테시안 로봇과 그 응용 분야에 대해 어느 정도 알게 되셨습니다. 그렇다면 카르테시안 로봇은 언제 여러분과 여러분의 프로젝트에 적합할까요? 이 질문에 대한 정확한 답은 이 글만으로는 알 수 없습니다. 하지만 몇 가지 질문과 고려 사항을 통해 카르테시안 로봇이 여러분에게 적합한 선택인지 판단하는 데 도움을 받을 수 있습니다.

1. 비용 절감을 원하십니까, 아니면 처리량 증가를 원하십니까?
2. 이 애플리케이션은 다른 산업용 로봇에게도 사용하기 어려운가요?
3. 정확성이 가장 중요한 고려 사항입니까?

자동화를 고려하는 가장 일반적인 동기는 비용 절감과 생산량 증대입니다. 모든 로봇은 이러한 목표 달성에 도움이 되며, 카르테시안 로봇도 예외는 아닙니다. 카르테시안 로봇을 이용한 공정 자동화는 인력을 자동화가 더 어려운 작업에 재배치할 수 있도록 해줍니다. 이는 비용 절감과 생산 효율성 향으로 이어집니다. 로봇은 일관성과 반복성이 뛰어나 품질 관리 문제를 줄여줍니다. 또한 속도가 빠르기 때문에 로봇을 통합하면 대량 생산이 가능해집니다.

일부 응용 분야의 특성상 다른 유형의 로봇(6축, 델타, SCARA 로봇 등)으로는 구현이 어려울 수 있습니다. 가장 중요한 특징 중 하나는 탑재 하중입니다. 대부분의 로봇은 이 부분에서 한계를 가지고 있습니다. 가장 강력한 6축 로봇조차도 최대 1000~2000kg 정도까지만 탑재할 수 있습니다. 응용 분야에서 이 범위를 넘어서면 선택지가 매우 제한되고 비용도 증가합니다. 반면 카르테시안 로봇은 더욱 강력한 기계적 구조를 통해 탑재 하중을 쉽게 확장할 수 있습니다. 또한, 크기 확장에 거의 무한한 잠재력을 가지고 있습니다. 다른 유형의 로봇으로는 도달할 수 없는 초대형 크기로 제작할 수 있습니다.

최고 수준의 정밀도가 요구되는 응용 분야에서는 직교 좌표계 로봇을 능가하는 것이 없습니다. 최고 수준의 반복성을 보장하기 위해 고품질 기계 부품이 사용됩니다. 일부 제조 분야에서는 고품질 제품을 생산하기 위해 이러한 수준의 정밀도가 필수적입니다.

카르테시안 로봇의 가격

이러한 로봇은 확장성이 매우 뛰어나기 때문에 비용 또한 그에 따라 증가하는 것은 당연합니다. 따라서 카르테시안 로봇 프로젝트의 가격 범위를 정하기는 어렵습니다. 하지만 다른 모든 조건이 동일하다면, 카르테시안 로봇을 사용하는 프로젝트는 동일한 프로젝트에 다른 유사한 산업용 로봇을 사용하는 것보다 비용이 적게 듭니다. 이는 주로 설계 및 메커니즘의 단순성 때문입니다. 비용을 증가시킬 수 있는 주요 요인은 다음과 같습니다.

1. 프로젝트 규모
2. 애플리케이션의 복잡성
3. 요구되는 정밀도 수준

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