고하중 용량을 갖춘 자동 모션 가이드 시스템에 대한 수요가 크게 증가하고 있습니다. 이러한 증가의 한 가지 이유는 유연한 다축 로봇을 긴 트랙에 설치하는 데 있습니다. 이를 통해 엔지니어는 로봇 컨트롤러의 7축을 최대한 활용하면서 작업 영역을 크게 확장할 수 있습니다. 많은 응용 분야에서 선형 모션 가이드 갠트리 시스템은 다축 로봇과 동일한 작업을 더 낮은 비용으로 수행할 수 있습니다. 또한 이러한 갠트리 시스템은 표준 고하중 서브 어셈블리 또는 구성 요소로 설계 및 공급될 수 있으며 특정 응용 분야에 맞게 맞춤 제작할 수 있습니다. 여기서는 정교한 로봇 대신 공장 자동화를 위한 갠트리 구성에 사용할 수 있는 고도로 구성 가능한 5가지 시스템을 살펴보겠습니다. 먼저 몇 가지 기본 갠트리 개념을 검토해 보겠습니다.

낮음~중간 정밀도

공장 자동화는 항상 높은 정밀도를 요구하는 것은 아닙니다. 많은 경우 무거운 제품이나 불규칙한 모양 또는 불균형한 재료를 다뤄야 합니다. 대부분의 응용 분야에서는 높은 반복성, 장시간 작동, 최소한의 유지 보수로 오래 지속되는 내구성이 요구됩니다. 따라서 정밀한 위치 지정이 요구되는 경우는 드뭅니다. 제품을 팔레트에 적재하거나 생산 대기열에 다음 품목을 배치하는 픽앤플레이스(pick and place) 작업은 낮은 정밀도를 필요로 할 수 있습니다. 자재 이송 작업은 오버헤드 로봇 매니퓰레이터를 사용하여 제품을 한 영역에서 다른 영역으로 이동시키는 것을 포함할 수 있습니다. XYZ 갠트리 로봇(Z축은 수직 방향을 나타냄)은 3차원 공간 내 어느 위치에든 자재를 배치하고 재배치하거나 작업물의 여러 면에 대한 작업을 수행할 수 있습니다. 스프레이 시스템은 철도 차량이나 비행기 날개를 도색하는 것과 같이 장거리에서 낮은 정밀도를 요구할 수 있습니다.

고강도 Z축

제품을 이동시킬 때 가장 먼저 해야 할 일은 제품을 들어 올리는 것입니다. 제품을 조작하는 데 사용되는 엔드 이펙터 그리퍼의 설계에는 상당한 주의를 기울입니다. 간단한 수직 리프팅 또는 하강 장치는 Z축 시스템이라고 합니다. 제품이 시스템에 의해 들어 올려지고 지지된 후, 모든 움직임은 질량의 가속도로 인해 추가적인 하중을 발생시킵니다. 고속 이동 시에는 상당한 하중이 발생할 수 있습니다. 속도는 일반적으로 필요한 거리에 대한 사이클 시간을 기준으로 결정됩니다. 하중은 질량의 가속도(양의 방향 및 음의 방향)를 기반으로 계산됩니다. 일반적인 갠트리의 속도는 최대 5m/s에 달합니다. 따라서 예상되는 움직임을 수용하기 위해서는 높은 하중 용량이 필요할 수 있습니다. 또한, 작업 하중 요구 사항이 모션 시스템의 하중 용량에 비해 작을 경우 긴 수명을 설계에 반영할 수 있습니다. 단축 모션 스테이지는 다양한 갠트리 구성에서 다른 포지셔너와 결합할 수 있습니다. 추가 모션 시스템을 부착하면 도달 범위와 기능이 확장되어 더 먼 거리에서도 작업을 수행할 수 있습니다.

XZ 로봇:Z축 선형 모션 스테이지에 추가적인 횡축 모션을 장착하면 XZ 로봇이라고 합니다. 이 구성은 물체를 수직으로 들어 올려 직선으로 이동하여 다른 위치에 놓을 수 있습니다. 특히 픽앤플레이스(pick-and-place) 또는 트랜스퍼(transfer) 작업에 유용합니다. XZ 로봇의 끝단은 직사각형 평면 내의 어느 위치에든 배치할 수 있습니다. 경우에 따라 X축의 메인 마운팅 플레이트에 Z축 선형 가이드 베어링을 고정하고 필요한 피니언 구동 장치 및 자동 윤활 장치 구성 요소를 모두 통합할 수 있습니다. 이는 설계를 크게 단순화하고 전체 이동 질량을 줄입니다.

XYZ 로봇 및 X-X'-YZ 로봇 갠트리:로봇 갠트리 시스템의 가장 유연한 구성은 3축 운동을 제공하여 3차원 작업 영역 내 어느 위치에든 배치할 수 있도록 합니다. XYZ 구성은 축 부착 지점이 공간적으로 제약되기 때문에 흔하지는 않습니다. 하지만 이동 거리가 길지만 큰 하중이 가해지지 않는 자동 용접 분야에서는 이 구성이 널리 사용됩니다. 훨씬 더 일반적인 구성은 Y축이 양쪽 끝에서 지지되는 평행 X축 구조입니다. 이러한 구성을 X-X'-YZ 갠트리(X, X-프라임으로 발음)라고 합니다. CNC 라우터와 같은 생산 기계에서 이러한 구성을 쉽게 찾아볼 수 있습니다.

무제한 맞춤형 설계 구성: 대형 자동화 모션 시스템에는 다양한 설계 옵션이 있습니다. 다축 XYZ 갠트리 로봇은 개별 선형 가이드 레일과 선형 베어링을 사용하여 맞춤형으로 설계할 수 있으므로 엔지니어는 설계의 각 영역에 가장 적합한 제품을 선택할 수 있습니다. 기존 제품 라인은 표준화된 구성 요소와 하위 어셈블리를 제공하여 공통 갠트리 레이아웃을 활용함으로써 구성 및 개발 속도를 높이는 동시에 맞춤형 설계를 자유롭게 구현할 수 있도록 합니다. 이는 미리 구성되거나 제작된 장비로는 불가능한 것으로, 기존에 설정된 제약 조건 내에서만 작업이 가능합니다.