산업용 로봇이라고 하면 무엇이 떠오르나요?

이러한 다관절 로봇은 자동차 회사 광고와 로봇 댄스 시퀀스 덕분에 널리 알려져 있습니다. SCARA(Selective Compliance Articulated Robot Arm) 로봇 또한 1980년대 초부터 공장에서 도입 및 확산되면서 널리 알려졌습니다. 다관절 로봇과 SCARA 로봇 모두 선형 운동과 회전 운동을 결합하여 복잡한 작업에 대한 기동성을 제공합니다. 다관절 로봇은 사람의 팔과 유사하게 6개의 운동 축, 즉 3개의 병진(선형)과 3개의 회전(어깨, 팔꿈치, 손목을 생각해 보세요)을 갖습니다. SCARA 로봇은 X, Y, Z, 그리고 세타(어깨가 고정된 팔과 유사)의 4개 운동 축을 갖습니다.

대중문화에서는 덜 널리 알려져 있지만, 패키징부터 반도체 제조에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 널리 사용되는 데카르트 로봇이 있습니다. 이름에서 알 수 있듯이 이 로봇은 X, Y, Z의 세 개의 데카르트 축으로 작동하지만, 팔 끝 부분에 세타 축을 추가하여 작업할 수도 있습니다. 다관절 로봇이나 스카라 로봇만큼 매력적이지는 않지만, 데카르트 로봇은 크기에 비해 하중 용량이 더 크고, 많은 경우 정밀도가 더 뛰어나 훨씬 다재다능합니다. 또한, 변화하는 제품이나 애플리케이션 요구 사항에 맞춰 축을 비교적 적은 재구성으로 업그레이드하거나 변경할 수 있어 적응성이 매우 뛰어납니다.

그러나 직교 로봇은 본질적으로 캔틸레버 구조로 설계되어 하중 용량이 제한됩니다. 특히 가장 바깥쪽 축(Y 또는 Z)의 스트로크 길이가 길어 지지축에 큰 모멘트 하중이 가해지는 경우 더욱 그렇습니다. 긴 스트로크와 높은 하중이 필요한 경우에는 갠트리 로봇이 최적의 솔루션입니다.

데카르트에서 갠트리로:

갠트리 로봇은 데카르트 로봇의 변형된 형태로, 데카르트 로봇에서 사용되는 단일 베이스 축 대신 두 개의 X축(또는 베이스 축)을 사용합니다. 추가된 X축(그리고 경우에 따라 Y축과 Z축 추가) 덕분에 로봇은 더 큰 하중과 힘을 처리할 수 있어 무거운 페이로드의 픽앤플레이스(pick and place) 또는 부품 적재 및 하역에 이상적입니다. 각 축은 OEM이나 통합업체가 직접 조립한 "자체 제작" 액추에이터든, 리니어 모션 회사의 사전 조립된 액추에이터든 선형 액추에이터를 기반으로 합니다. 즉, 고속, 긴 스트로크, 무거운 페이로드, 높은 위치 정확도의 모든 조합을 허용하는 거의 무한한 옵션이 있습니다. 혹독한 환경이나 저소음에 대한 특수 요구 사항도 쉽게 적용할 수 있으며, 동시에 독립적인 공정이 필요한 경우 여러 캐리지를 사용하는 리니어 모터로 수평 축을 구성할 수 있습니다.

갠트리 로봇은 일반적으로 작업 영역 위에 장착되므로 "오버헤드 갠트리"라는 용어가 흔히 사용됩니다. 하지만 태양 전지 및 모듈처럼 위에서 처리하는 데 적합하지 않은 부품의 경우, 갠트리를 부품 아래에서 작동하도록 구성할 수 있습니다. 갠트리 로봇은 일반적으로 매우 큰 시스템으로 여겨지지만, 더 작은 데스크톱 크기의 기계에도 적합합니다. 갠트리 로봇은 두 개의 X축(베이스축)을 가지므로 Y축과 Z축에서 발생하는 모멘트 하중과 작업 페이로드는 X축의 힘으로 해석됩니다. 이는 시스템의 강성을 크게 높이고, 대부분의 경우 유사한 직교 로봇보다 축의 스트로크 길이와 속도를 더 길게 할 수 있습니다.

두 축이 병렬로 연결된 경우 두 축 사이의 동작이 약간 동기화되지 않아 발생할 수 있는 바인딩을 방지하기 위해 두 축 중 하나만 모터로 구동하는 것이 일반적입니다. 두 축을 모두 구동하는 대신 연결 샤프트 또는 토크 튜브를 사용하여 모터 동력을 두 번째 축으로 전달합니다. 어떤 경우에는 두 번째 축이 부하를 지지하는 선형 가이드로 구성되지만 구동 메커니즘은 없는 "아이들러" 또는 팔로워일 수 있습니다. 두 번째 축을 구동할지 여부와 구동 방법은 두 축 사이의 거리, 가속도 및 두 축 사이의 연결 강도에 따라 달라집니다. 한 쌍의 축 중 하나만 구동하면 시스템의 비용과 복잡성도 줄어듭니다.

데카르트 로봇이나 갠트리 로봇의 크기 조정은 스카라 로봇이나 다관절 로봇(일반적으로 도달 범위, 속도, 정확도의 세 가지 매개변수로 지정됨)의 크기 조정보다 더 복잡합니다. 하지만 제조업체들은 지난 몇 년 동안 Rexroth의 EasySelect 구성기나 Adept의 3D 선형 모듈 빌더와 같은 사전 구성된 시스템과 온라인 도구를 도입하여 이 과정을 더욱 간편하게 만들었습니다. 이러한 도구를 사용하면 축의 방향과 크기뿐 아니라 기본 스트로크, 하중, 속도 매개변수도 지정할 수 있습니다. 다운로드 가능한 CAD 파일도 데카르트 및 갠트리 로봇 제조업체에서 표준으로 제공하므로 SCARA 및 관절형 로봇과 마찬가지로 설계 또는 워크플로 레이아웃에 쉽게 통합할 수 있습니다. 관절형 및 SCARA 로봇은 쉽게 인식되고 데카르트 로봇은 널리 배치되지만, 갠트리 설계는 하중, 속도, 도달 범위 및 반복성 측면에서 내재적인 한계를 극복하고 타의 추종을 불허하는 수준의 사용자 정의 및 유연성을 제공합니다. 한마디로, 갠트리 로봇은 최적의 페이로드와 스트로크 조합을 제공합니다.