직교 로봇: 간단하고 비용

핸들링 키트용 스마트 기능 키트는 지정, 시운전 및 프로그래밍이 쉽도록 설계되어 엔지니어가 1개, 2개 또는 3개의 모션 축으로 맞춤형 데카르트 핸들링 시스템을 신속하게 생성하고 설치할 수 있도록 해줍니다. 사진 제공: 보쉬렉스로스(주)

자동 조립에 사용되는 다양한 로봇 중에서 데카르트 로봇은 가장 덜 복잡합니다. 직선형, 직사각형 또는 갠트리 로봇으로도 알려진 데카르트 로봇은 X, Y 및 Z 축을 따라 직선으로만 엔드 이펙터를 이동할 수 있습니다. 일부 데카르트에는 엔드 이펙터가 Z축을 중심으로 회전하거나 그에 평행하게 회전하는 추가 모션 축이 있습니다.

데카르트식은 고속 SCARA나 6축 로봇만큼 "섹시하지" 않을 수도 있지만 이것이 그들의 가장 큰 장점이기도 합니다. Bosch Rexroth의 Smart Mechatronix 제품 관리자인 Brad Klippstein은 "많은 응용 분야에서 SCARA 또는 6축 로봇은 과잉 성능을 발휘합니다."라고 말합니다. “간단한 픽 앤 플레이스 작업에는 5~6개의 모션 축이 필요하지 않습니다. 그리고 6축 로봇을 프로그래밍하는 것은 어렵습니다.

"반면 데카르트 로봇은 5분 안에 프로그래밍할 수 있고 시스템 변경도 쉽습니다."

직교 로봇의 경우 각 축은 볼스크류나 벨트로 구동할 수 있는 별도의 선형 액추에이터입니다. 직교 로봇은 캔틸레버 및 갠트리 설계로 제작될 수 있습니다. 어떤 것을 선택할지는 길이, 속도, 페이로드 및 정확도 요구 사항에 따라 달라집니다.

캔틸레버 설계는 기본 축 지지 베어링의 토크로 인해 로봇의 범위와 페이로드를 제한합니다. 암 끝의 페이로드가 클수록 기본 축에 적용되는 토크도 커집니다.

갠트리 디자인은 이러한 한계를 극복합니다. 갠트리 로봇은 상호 직교 축을 따라 개별 액추에이터를 움직입니다. 두 개의 평행 선형 베어링이 하단 축을 지지하므로 기본 축의 과도한 토크 문제를 제거합니다. 대형 선형 액추에이터를 사용하지 않고도 탑재량과 도달 범위를 쉽게 확장할 수 있습니다. 갠트리 설계의 단점은 이제 개방형 로봇 작업 영역에 대한 접근이 어렵다는 것입니다.

데카르트 로봇은 견고한 프레임 전체에 하중을 고르게 분산시키기 때문에 고속에서 큰 탑재량을 정확하고 반복적으로 배치할 수 있습니다. 데카르트주의자들은 비명을 지르며 한 자리에 다가와서 한 푼도 멈출 수 있습니다.

모듈식 구조를 갖춘 데카르트 로봇은 다양한 이동 및 탑재량 요구 사항을 충족하도록 쉽게 확장됩니다. 개별 축은 신속하게 수리 또는 교체할 수 있으며, 전체 시스템은 다른 모션 제어 애플리케이션에 사용하기 위해 분해될 수 있습니다.

SCARA 로봇의 최대 도달 범위는 일반적으로 1,000mm입니다. 직교좌표는 이동 길이가 3,000mm 이상인 경우 사용할 수 있습니다.

데카르트 로봇은 속도와 해상도를 절충합니다. 해상도가 미세할수록 결과 속도는 느려집니다. 반복성은 설계에 따라 다릅니다. 볼스크류 구동 선형 액추에이터는 일반적으로 벨트 구동 액추에이터보다 반복성이 더 좋습니다. 볼스크류 구동 로봇 중에서 백래시 방지 볼 너트가 있는 접지 나사는 일반적으로 표준 볼 너트가 있는 전조 볼스크류보다 더 정확하고 반복 가능합니다.

모듈성과 맞춤화의 이점은 절충 없이는 얻을 수 없습니다. 데카르트 로봇은 다른 로봇보다 이동하기가 어려우며 일부 엔지니어는 다양한 축을 조립, 정렬 및 조정하는 것을 원하지 않을 수 있습니다. 새로운 고속 통신 기술이 이 문제를 최소화하고 있지만 각 축의 제어 케이블을 관리하는 것은 까다로울 수 있습니다. 마지막으로 엔지니어는 한 구성 요소의 사양을 기반으로 로봇의 페이로드, 정확성 또는 반복성에 대한 결론을 내릴 때 주의해야 합니다.

과거에는 데카르트 로봇과 SCARA 로봇 중 하나를 선택하는 것이 트레이드오프의 문제였습니다. 데카르트식은 SCARA보다 더 정확하고 비용도 저렴했습니다. SCARA는 데카르트보다 더 빠르고 공간도 덜 차지합니다. 오늘날 기술 발전으로 인해 두 기술은 가격과 성능면에서 비교할 수 있게 되었습니다. 결과적으로 둘 사이의 차이는 훨씬 더 미묘해졌습니다.