[SPECIAL REPORT] 산업 제조현장의 필수품 ‘직교로봇’

제조 업체별 제품 특장점 대공개!

직교로봇은 산업용 로봇을 포함하는 포괄적인 범위 내에서 기계적인 구조적인 의미로 “팔의 기계구조가 평행축인 회전 조인트를 가지며, 축에 직교하는 평면 내에서 컴플라이언스를 가진 로봇”이다. 동작기구가 주로 직각좌표 형식인 로봇으로써 가장 간단한 구조의 로봇이라고 할 수 있지만, 최근 국내는 물론 세계의 산업현장에서 없어서는 안 될 반드시 필요한 필수품으로 여겨지고 있다.

글│김병규 기자(dhlee@motioncontrol.co.kr)
 

직교로봇의 특징은?

직교좌표 로봇은 다양한 특징을 가지고 있다. 먼저 직교로봇은 직선운동을 기본으로 하기 때문에 각 운동방향으로 운동이 기구학적으로나 동력학적으로 모두 완전히 독립되어 있다는 장점을 지니고 있다. 또한 작업영역의 모든 위치에서 기구학과 동역학이 변하지 않기 때문에 균일한 제어 특성을 가지고 있어 제어가 간단하다. 뿐만 아니라 기구적으로 독립적인 운동을 하기 때문에 한 축씩 모듈(Module)형으로 설계되는 것도 용이하다.

이를 종합했을 때, 직교로봇의 가장 큰 장점은 로봇이 구동되는 현장을 직접 눈으로 확인할 수 있는 만큼 시각화가 용이하다는 점을 꼽을 수 있다. 하지만 공간을 비교적 많이 차지하는 직교로봇은 협소한 공간에서 사용의 제한성을 느낄 수 있기에, 최근 직교로봇 제조업체는 제품의 소형화를 위한 노력을 기울이고 있는 중이다.

직교로봇의 종류

직교로봇은 1축(단축)의 모듈별로 생산되어 필요한 형태의 로봇으로 조립될 수 있어서 여러 가지 형태의 조합형을 만들어 낼 수 있으나, 크게 분류를 한다면 1축(단축) 직교로봇과 2축 이상의 다축 직교로봇으로 분류된다. 일반 환경에서 사용되는 일반의 직교로봇과 반도체, LCD 등의 제조 공정 등과 같은 클린룸 환경에서 사용되는 클린룸 직교로봇으로 구분되고 있다.

또한 직교로봇의 또 다른 종류인 원통좌표 로봇(Cylindrical Coordinate Robot)의 경우 원통의 길이와 반경방향으로 움직이는 두 개의 직 선 축과 원의 둘레방향으로 움직이는 하나의 회전축으로 구성된다. 이 직교로봇은 원통형의 동작영역이 만들어지며, 직선 축과 회전축을 혼용하기 때문에 직교좌표 로봇과 수직관절형 로봇의 중간 정도의 특성을 갖고 있으며, 우선 작업영역에 있어서 설치공간이 직교좌표형에 비해 작고, 베이스부 의 회전운동은 팔의 길이에 의해 증폭되므로 직교좌표형에 비해 빠른 장점도 지니고 있다.

특히 FPD 반송용 로봇에 활용되고 있으며, 반도체 및 FPD 공정 중 청정 환경과 진공환경 분야에 적용된다. 직교로봇은 크게 베이스프레임, 액추에이터, 볼 스크루 등으로 구성되어 있는데, 베이스 프레임은 모든 기구적 부품들이 장착되는 알루미늄 압출소재이며, 액추에이터는 베이스 프레임 내부의 공간의 회전 동력을 발생시킨다. 볼 스쿠르는 이 같은 회전 동력을 직선운동으로 변환하는 역할을 맡는다.

품질, 생산성 향상에 기여

직교로봇을 활용한 산업군에서의 생산자동화 기술은 시각 시스템을 갖춘 로봇을 통한 자동화 기술 및 시스템을 의미한다. 최근 이러한 기술의 확산은 인력을 대체해 작업 현장의 안정성을 제고하고 품질, 생산성 향상에 크게 기여하고 있다.
 
이에 따라 직교로봇을 생산하고 있는 국내외 기업들의 기술력도 해마다 급속도로 발전하고 있는 가운데, 제조업체들의 각각의 특장점을 내세운 특허 출원도 가파른 상승세를 그리고 있다. 이에 월간 모션컨트롤은 국내외 주요 직교로봇 제조업체를 집중 조명해보고, 이들이 그리는 로봇산업의 밝은 미래를 미리 예측해 보았다.