시스템 구성, 케이블 정리, 제어.

응용 분야에 카르테시안 로봇이 필요한 경우, 원하는 통합 수준에 따라 다양한 옵션을 선택할 수 있습니다. 제조업체들이 더 넓은 성능 기준에 맞춰 제품군을 확장함에 따라 사전 설계된 카르테시안 로봇이 점점 더 널리 채택되고 있지만, 특수한 환경 조건에 대응하거나 고도로 전문화된 성능 요구 사항을 충족해야 하는 경우에는 여전히 자체적인 카르테시안 시스템을 구축해야 합니다.

하지만 "직접 제작한다"는 것이 반드시 "처음부터 새로 제작한다"는 의미는 아닙니다. 예를 들어, 카르테시안 로봇의 핵심 부품인 선형 액추에이터는 다양한 구성으로 제공되므로 액추에이터를 처음부터 제작해야 하는 경우는 드뭅니다. 또한 많은 선형 액추에이터 제조업체에서 연결 키트와 장착 브래킷을 제공하여 카탈로그 사양의 액추에이터를 사용하여 카르테시안 시스템을 비교적 간단하게 조립할 수 있도록 지원합니다.

하지만 기본 레이아웃을 결정하고 적절한 선형 액추에이터를 선택하는 것은 단지 첫 번째 단계일 뿐입니다. 응용 분야 요구 사항을 충족하지 못하거나 예상 설치 공간에 맞지 않는 직교 좌표계 시스템을 사용하는 결과를 피하려면, 특히 설계 단계에서 다음 사항들을 고려해야 합니다.

시스템 구성

카르테시안 로봇을 설계할 때 가장 먼저 고려해야 할 사항 중 하나는 축의 구성입니다. 이는 필요한 움직임을 구현하는 것뿐만 아니라 시스템의 충분한 강성을 확보하는 데에도 중요하며, 강성은 하중 지지 능력, 이동 정확도 및 위치 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다. 실제로 카르테시안 좌표계에서의 움직임이 필요한 일부 응용 분야에서는 카르테시안 시스템보다 갠트리 로봇이 더 적합할 수 있습니다. 특히 Y축의 스트로크가 길거나 카르테시안 배열이 한 축에 큰 모멘트 하중을 가하는 경우 더욱 그렇습니다. 이러한 경우 과도한 처짐이나 진동을 방지하기 위해 갠트리 시스템의 이중 X축 또는 이중 Y축이 필요할 수 있습니다.

직교 좌표계가 최적의 솔루션이라면, 다음 설계 옵션은 일반적으로 액추에이터 구동 장치입니다. 가장 일반적인 선택으로는 벨트 구동, 스크류 구동 또는 공압 구동 시스템이 있습니다. 구동 시스템 종류와 관계없이, 선형 액추에이터는 일반적으로 단일 선형 가이드 또는 이중 선형 가이드와 함께 제공됩니다.

대부분의 카르테시안 로봇은 돌출 하중(모멘트 하중)에 대한 지지력이 우수하기 때문에 이중 가이드 구성을 사용합니다. 하지만 이중 선형 가이드를 사용하는 축은 단일 선형 가이드를 사용하는 축보다 설치 공간이 더 넓습니다. 반면에 이중 가이드 시스템은 수직 방향으로 길이가 더 짧아 기계의 다른 부품과의 간섭을 방지할 수 있습니다. 요점은 축의 유형을 선택하는 것이 카르테시안 시스템의 성능뿐만 아니라 전체적인 설치 공간에도 영향을 미친다는 것입니다.

케이블 정리

카르테시안 로봇 설계에서 종종 간과되거나 설계 후반 단계로 미뤄지는 중요한 측면 중 하나는 케이블 관리입니다. 각 축에는 전원, 공기(공압 축의 경우), 엔코더 피드백(서보 구동 카르테시안 로봇의 경우), 센서 및 기타 전기 부품을 위한 여러 개의 케이블이 필요합니다. 시스템과 구성 요소가 산업용 사물 인터넷(IIoT)에 통합될 경우, 이러한 연결을 위한 방법과 도구는 더욱 중요해집니다. 이러한 모든 케이블, 전선 및 커넥터는 과도한 굽힘으로 인한 조기 피로 또는 시스템의 다른 부분과의 간섭으로 인한 손상을 방지하기 위해 신중하게 배선하고 관리해야 합니다.

카르테시안 로봇(SCARA 및 6축 로봇 포함)은 축이 독립적으로 움직일 수도 있고 서로 동기화되어 움직일 수도 있기 때문에 케이블 연결을 더욱 어렵게 만듭니다. 하지만 케이블 관리의 복잡성을 완화하는 한 가지 방법은 필요한 케이블 수를 줄이는 부품을 사용하는 것입니다. 예를 들어 전원과 피드백이 하나의 케이블에 통합된 모터나 통합형 모터-드라이브 조합을 사용할 수 있습니다.

제어 방식과 네트워크 프로토콜 또한 필요한 케이블의 종류와 수량, 그리고 케이블 관리의 복잡성에 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 케이블 관리 시스템(케이블 캐리어, 트레이 또는 하우징)은 전체 시스템의 크기에 영향을 미치므로, 케이블 관리 시스템과 로봇 및 기계의 다른 부품 간의 간섭 여부를 확인하는 것이 중요합니다.

통제 수단

카르테시안 로봇은 점대점 이동에 가장 적합한 솔루션이지만, 복잡한 보간 이동이나 곡선 이동도 구현할 수 있습니다. 필요한 이동 유형에 따라 제어 시스템, 네트워킹 프로토콜, HMI 및 기타 모션 구성 요소가 시스템에 가장 적합한지 결정됩니다. 이러한 구성 요소는 대부분 카르테시안 로봇의 축과 분리되어 있지만, 축에 필요한 모터, 케이블 및 기타 전기 부품에 영향을 미칩니다. 그리고 이러한 축상 부품은 설계 시 고려해야 할 두 가지 요소인 구성 및 케이블 관리에 중요한 역할을 합니다.

따라서 설계 과정은 "완전한 순환"을 이루며, 단순히 전기 하드웨어 및 소프트웨어에 연결된 일련의 기계 부품이 아니라 통합된 전기 기계 장치로서 카르테시안 로봇을 설계하는 것이 중요하다는 점을 다시 한번 강조합니다.