직교로봇 또는 단축로봇은 장치 구조에 따른 구동 방식으로 그 종류를 나눌 수 있는데, 볼스크류 타입과 타이밍벨트 타입 그리고 리니어 타입으로 구분되어 그 종류가 나누어집니다. 이와 같이 로봇의 각 구동 방식에 따라 성능의 장점과 단점을 비교하여 선정해야 합니다.
“직교 : 직선이 서로 직각 방향으로 교차하는 것”
직교로봇이란? 직선으로 왕복 운동을 하는 로봇을 선형 단축로봇이라고 하는데, 이러한 단축로봇을 직각 방향으로 교차 설치한 것을 직교로봇이라고 부르며, 좌표축(X, Y, Z)을 기준으로 2축에서 3축으로 조합해 사용합니다.
2. 비상 정지 장치의 위치를 확인하고 작동 전에 안전 수칙을 숙지해야 합니다. 특히 동작 중 간섭에 의한 충돌 상황을 대비해야 합니다.
3. 주기적이고 정기적인 장치의 점검과 유지보수를 실시합니다.
직교로봇의 구조에 따른 구동 방식
직교로봇(단축로봇)의 내부 구조와 구동 방식에 따라 나누어지는데, 볼 스크류 타입과 타이밍 벨트 타입 그리고 리니어 타입으로 그 종류를 구분합니다. 각 타입별로 명확한 장점과 단점으로 설계자가 구성하고자 하는 설계 성능에 맞춰 최적의 사양을 선정합니다.
볼 스크류 타입 직교로봇
모터에 연결된 볼 스크류를 통해 직선 운동을 하는 방식입니다. 볼 스크류는 나사산이 있는 축과 볼이 삽입된 너트로 구성되어 있으며, 모터가 회전하면 나사산을 따라 너트가 축 방향으로 움직입니다.
단점 : 타이밍 벨트 구동 타입 대비 복잡한 구조와 높은 비용
타이밍 벨트 타입 직교로봇
모터에 연결된 타이밍 벨트를 통해 직선 운동을 하는 방식입니다. 타이밍 벨트는 풀리에 감겨 있는 구성으로, 모터가 회전하면 벨트가 축 방향으로 움직입니다.
단점 : 타 구동 타입 대비 정밀도와 하중 지지 능력이 낮으며, 타이밍 벨트의 마모 및 노후화 가능성
리니어 타입 직교로봇
리니어 타입은 회전 모터가 아닌 리니어 모터로 고정자와 가동자의 구성으로 직선 운동을 하는 방식입니다. 고정자는 로봇 바디에 장착되며, 가동자가 축 방향으로 움직입니다.
단점 : 복잡한 구조와 높은 비용 그리고 유지 보수의 어려움
직교로봇의 타입별 성능 비교와 선정 기준
직교로봇의 구동 방식은 장치의 성능과 동작 상태에 매우 중요한 요소로 잘못된 선정은 경재적으로 시간상으로 큰 손실이 발생함으로 선정 시 주의가 필요합니다. 아래 직교로봇의 구동 방식에 따른 선정 기준표를 중요 사양에 맞춰 상 · 중 · 하 단계로 정리하였으니 참고하시기를 바랍니다.
이 외 참고 사항으로 직교로봇을 선정하기 위해서 제조사의 카탈로그에 표기된 사양서를 확인할 수 있으며, 나아가 제조사의 전문가에게 상담을 통해서 쉽게 선정할 수 있습니다.
직교로봇은 동일한 타입의 경우 각 제조사에 따른 사양과 성능의 차이는 현재 많이 좁혀진 상태로 구매 가격과 이후 유지 보수에 대한 대응 등과 같은 서비스 관련 내용을 검토하여 직교로봇을 선정하고 구매하는 것이 탁월한 선택입니다.
그리고 직교로봇의 선정 시 구동 방식과 이송 거리, 가반 하중과 같은 전체적인 사양을 검토하여 최대한 공통된 사양으로 하나의 제조사 제품을 사용한다면 가격 절감 효과와 이후 유지 보수 관련 측면에서도 편리하기 때문에 추가로 고려해야 합니다.
글을 마치며,
장비의 구동을 위한 직교로봇을 선정하기 위해선 위 구동 방식의 종류 외에 로봇의 크기와 무게, 요구 정밀도와 속도 등을 다양하게 고려할 수 있습니다.
본문에서는 구동 방식에 따른 사양 비교로 직교로봇을 선정하는 기준을 정리해 보았으며, 조금이나마 설계 업무에 도움이 되었기를 바랍니다.
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