【XY 및 XYZ 방향】

카르테시안 로봇은 X, Y, Z의 카르테시안 좌표계를 따라 두 개 또는 세 개의 축으로 작동합니다. SCARA 로봇과 ​​6축 로봇이 더 널리 알려져 있지만, 카르테시안 시스템은 반도체 제조부터 목공 장비에 이르기까지 상상할 수 있는 거의 모든 산업 분야에서 찾아볼 수 있습니다. 카르테시안 로봇이 이처럼 광범위하게 사용되는 것은 당연한 일입니다. 다양한 구성으로 제작이 가능하고, 특정 응용 분야의 요구 사항에 맞춰 쉽게 맞춤 설정할 수 있기 때문입니다.

카르테시안 로봇은 전통적으로 시스템 통합업체와 최종 사용자가 자체적으로 설계 및 제작해 왔지만, 이제 대부분의 선형 액추에이터 제조업체는 사전 설계된 카르테시안 로봇을 제공하여 시스템을 처음부터 구축하는 것에 비해 설계, 조립 및 시운전 시간을 크게 단축시켜 줍니다. 사전 설계된 카르테시안 로봇을 선택할 때, 용도에 가장 적합한 시스템을 확보하려면 다음 세 가지 사항을 고려해야 합니다.

【정위】

로봇의 방향은 주로 적용 분야에 따라 결정되며, 부품을 위에서 또는 아래에서 조작해야 하는지 여부가 핵심 요소입니다. 또한 시스템이 다른 고정 또는 이동 부품과 간섭하지 않고 안전상의 위험을 초래하지 않도록 하는 것도 매우 중요합니다. 다행히 카르테시안 로봇은 적용 분야 및 공간 제약에 맞춰 다양한 XY 및 XYZ 구성으로 제공됩니다. 표준 다축 방향 외에도 액추에이터를 수직 또는 측면으로 장착하는 옵션이 있습니다. 이러한 설계 선택은 일반적으로 강성을 고려하여 이루어지는데, 일부 액추에이터(특히 이중 가이드 레일이 있는 액추에이터)는 측면으로 장착했을 때 강성이 더 높기 때문입니다.

가장 바깥쪽 축(XY 구성에서는 Y축, XYZ 구성에서는 Z축)의 경우, 설계자는 베이스를 고정하고 캐리지를 이동시키거나, 캐리지를 고정하고 베이스를 이동시키는 방식을 선택할 수 있습니다. 캐리지를 고정하고 베이스를 이동시키는 주된 이유는 간섭 문제 때문입니다. 액추에이터가 작업 영역으로 돌출되어 다른 시스템이나 공정이 이동하는 동안 방해가 되지 않도록 이동해야 하는 경우, 베이스를 이동시키면 액추에이터의 상당 부분을 안으로 집어넣어 공간을 확보할 수 있습니다. 하지만 이렇게 하면 이동하는 질량과 관성이 증가하므로 기어박스와 모터의 크기를 결정할 때 이를 고려해야 합니다. 또한 모터가 이동하기 때문에 케이블 관리도 축과 함께 이동할 수 있도록 설계해야 합니다. 사전 설계된 시스템은 이러한 문제들을 고려하여 모든 구성 요소가 직교 좌표계의 정확한 방향과 레이아웃에 맞게 설계 및 크기가 조정되도록 합니다.

【하중, 스트로크 및 속도】

이 세 가지 응용 분야 매개변수는 대부분의 카르테시안 로봇을 선택하는 기본 기준이 됩니다. 특정 응용 분야에서는 주어진 시간 내에 특정 하중을 특정 거리만큼 이동시켜야 합니다. 하지만 이 매개변수들은 서로 연관되어 있습니다. 하중이 증가함에 따라 최대 속도는 결국 감소하기 시작합니다. 또한, 가장 바깥쪽 액추에이터가 캔틸레버 방식인 경우 스트로크는 하중에 의해 제한되고, 볼 스크류 방식인 경우 속도에 의해 제한됩니다. 이러한 이유로 카르테시안 시스템의 크기를 결정하는 것은 매우 복잡한 작업입니다.

설계 및 크기 조정 작업을 간소화하기 위해 카르테시안 로봇 제조업체는 일반적으로 특정 스트로크 길이 및 방향에 대한 최대 하중과 속도를 나타내는 차트 또는 표를 제공합니다. 그러나 일부 제조업체는 최대 하중, 스트로크 및 속도 기능을 서로 독립적으로 명시하기도 합니다. 공개된 사양이 상호 배타적인지, 아니면 최대 하중, 속도 및 스트로크 사양을 동시에 달성할 수 있는지 이해하는 것이 중요합니다.

【정밀도 및 정확도】

선형 액추에이터는 카르테시안 로봇의 정밀도와 정확도의 핵심입니다. 액추에이터의 종류, 즉 알루미늄 또는 강철 베이스 사용 여부, 그리고 구동 메커니즘이 벨트, 스크류, 선형 모터 또는 공압식인지 여부가 정확도와 반복성을 결정하는 주요 요인입니다. 하지만 액추에이터의 장착 및 고정 방식 또한 로봇의 이동 정확도에 영향을 미칩니다. 조립 과정에서 정밀하게 정렬되고 고정된 카르테시안 로봇은 일반적으로 고정되지 않은 시스템보다 이동 정확도가 높으며, 수명 기간 동안 이러한 정확도를 더 잘 유지할 수 있습니다.

다축 시스템에서 축 간 연결은 완벽하게 강체가 아니며, 수많은 변수가 각 축의 동작에 영향을 미칩니다. 이로 인해 이동 정확도와 반복성을 수학적으로 계산하거나 모델링하기가 어렵습니다. 카르테시안 시스템이 요구되는 이동 정확도와 반복성을 충족하는지 확인하는 가장 좋은 방법은 제조업체에서 유사한 하중, 스트로크 및 속도로 테스트를 거친 시스템을 찾는 것입니다. 대부분의 카르테시안 로봇 제조업체는 이러한 점이 사용자에게 중요한 고려 사항임을 인식하고 있으며, 다양한 응용 분야에서의 성능에 대한 "실제" 데이터를 제공하기 위해 시스템 테스트를 수행해 왔습니다.

사전 설계된 카르테시안 로봇은 자체적으로 설계 및 조립하는 로봇에 비해 상당한 비용 절감을 제공합니다. 다축 시스템의 크기 선정, 주문, 조립, 시운전 및 문제 해결에 소요되는 시간은 수백 시간에 달할 수 있지만, 사전 설계된 시스템을 사용하면 선정 및 시운전 시간을 단 몇 시간으로 단축할 수 있습니다. 또한 제조업체의 표준 제품에는 다양한 구성, 가이드 유형 및 구동 기술이 제공되므로 설계자와 엔지니어는 성능 저하 없이 필요한 기능 이상을 확보할 수 있습니다.