평면 조립의 대표 로봇, 직교좌표 로봇과 스카라 로봇
반복·고속 작업으로 조립의 대중화를 이끈다!
엡손의 스카라 로봇은 정밀도와 속도에 있어서 탁월한 성능을 자랑한다.
PCB 어셈블리 조립 등 평면상에서의 조립은 반복적이면서 고속의 작업이 요구되기 때문에 균일한 제어 특성과 속도가 빠른 로봇이 요구된다. 최근 스마트폰, 태블릿PC 등 IT·전자 산업에서의 로봇 수요 증가로 인해 이 분야에 높은 효율을 보이는 로봇이 다시금 부상하고 있다. 또한, 식품, 제약 및 태양광, 그리고 자동차, 전자 및 플라스틱 분야 등에 적용가능하다.
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스카라 로봇, IT·전자 산업 호조로 다시 새롭게 부각
국내 중소형 제조용 로봇 분야의 양대 산맥인 동부로봇과 로보스타가 최근 수평다관절 로봇(이하 스카라 로봇) 신제품을 잇달아 발표했다. 그들은 성능이 한층 업그레이드된 스카라 로봇을 출시하며 IT·전자 산업, 그리고 중국 시장을 공략하기 위한 준비에 나섰다.
국내 로봇산업을 대표하는 두 기업이 비슷한 시점에 제품을 공개한 것 자체만으로 차기 시장에 대한 이목이 집중되고 있으며, 스카라 로봇에 대한 관심 또한 더욱 뜨거워지고 있다.
스카라 로봇은 덴소, 미쓰비시전기, 엡손 등 일본 메이저 기업에서 오래전부터 개발해온 아이템이다. 제품에 대한 수요가 늘어나면서 국내 로봇기업들도 직접 개발에 나서기 시작했고, 현재는 다양한 스카라 로봇이 시장에 나오고 있다.
최근에는 IT 부품 및 소형 전자장비 라인에 조립용 로봇에 대한 수요가 늘어나면서 단순 평면 조립에 최적의 효율을 보이는 스카라 로봇이 다시 새롭게 부각되기 시작했다.
직교좌표 로봇은 각축이 모듈별로 되어 있어 어플리케이션에 따라 기기를 쉽게 변경할 수 있기 때문에 현장에 매우 유동적으로 대응할 수 있는 장점이 있다.
반복적인 조립 라인에서 작업 능률 높이는 직교좌표 로봇과 스카라 로봇
현재 자동차, 반도체, 디스플레이, IT 분야 등의 평면 조립 공정에는 주로 직교좌표 로봇, 스카라 로봇 등이 적용되고 있다.
이 로봇들은 각각의 산업에서 스마트폰용 카메라 모듈의 렌즈 정밀 조립, 소형 나사의 체결, 디스플레이 패널을 위한 PCB 어셈블리 조립, 2차전지용 배터리 셀 조립 및 배터리 팩 조립 등 다양한 작업을 수행한다.
직교좌표 로봇과 스카라 로봇의 가장 큰 경쟁력은 반복적인 조립 라인에서 빠른 스피드로 작업 능률을 높이고 높은 생산성을 가져온다는 것이다. 또한 동일한 작업을 어플리케이션 할 경우 그 어떤 로봇보다 가격적 경쟁력이 우수하다는 점도 이 로봇들만의 장점이다. 따라서 평면 조립 현장에서는 직교좌표 로봇과 스카라 로봇이 많이 사용되고 있고, 상대적으로 접근이 쉬워 국내외 로봇기업들의 경쟁 또한 치열하다.
Cartesian Robot
직교좌표 로봇, 직선운동으로 반복적인 조립 공정에 적합
제조용 로봇 중에 가장 간단한 구조를 갖는 직교좌표 로봇은 예나 지금이나 부품 조립에 있어 빼놓을 수 없는 아이템이다.
구조적으로 직선운동을 하며, Z축에 회전축을 붙여 사용하는 4축 로봇이 있기도 하지만 보통 X, Y, Z의 세 축을 기본으로 단축, 2축, 3축 로봇이 시장의 대다수를 이룬다.
직교좌표 로봇은 직선운동을 기본으로 하기 때문에 각 좌표의 운동방향이 기구학적으로나 동력학적으로 완전히 독립되어 있다. 따라서 작업영역 모든 위치에서 기구학과 동력학이 변하지 않기 때문에 균일한 제어특성을 가지고 있어 제어가 간단하다. 또한 이 로봇은 각축이 모듈별로 되어 있어 어플리케이션에 따라 기기를 쉽게 변경할 수 있기 때문에 현장에 매우 유동적으로 대응할 수 있는 장점이 있다.
하지만 그만큼 독립된 축의 조합으로 이루어진 로봇이기에 여러 제반사항들을 고려하여 축을 조합해야 안정된 시스템을 구성할 수 있다.
간편한 제작, 간단한 제어로 산업 현장에서 인기
직교좌표 로봇은 다양한 조립 공정 중에서도 특히 칩 마운터 시장에서의 활용도가 높다.
PCB 표면에 전자부품을 실장해주는 칩 마운터는 사용 부품의 형태에 따라 표준 마운터(또는 고속 마운터)와 이형 마운터(또는 다기능 마운터)로 구분된다.
테이프에 있는 수많은 칩들을 짧은 시간 안에 회로기판에 실장해 주어야 하고, 작업의 형태상 매우 조밀한 부분에 많은 수의 칩을 장착해야 하기 때문에 단거리 상에서 고속으로 움직이는 직교좌표 로봇은 이 공정에 매우 적합하다. 칩 마운터에는 주로 3축 및 4축 직교좌표 로봇이 많이 적용되고 있다.
직교좌표 로봇은 앞서 언급한 것처럼 그 구성과 동작형태가 단순해 현재 많은 로봇기업들이 참여하고 있어 진입장벽이 쉬운 반면, 그만큼 경쟁도 치열하다. 그리고 동종업계의 출혈경쟁으로 가격이 점차 내려가고 있지만 로봇기업들은 그들만의 노하우를 가지고 지속적으로 제품을 개발하고 있다.
SCARA Robot
스카라 로봇, 효율적인 조립을 위해서는 빠른 스피드가 관건
부품 조립의 대명사 스카라(Selectively Compliant Arm for Robotic Assembly) 로봇은 조립을 위해 개발됐다고 해도 과언이 아니다. 1979년 일본의 야마니시대학에서 전자조립을 위해 스카라 로봇을 처음 개발한 것이 이 로봇의 기원이다.
스카라 로봇은 로봇 몸체 부분과 제어기 부분으로 구성되어 있으며, 제어기에는 티칭펜던트를 달아 로봇을 교시하여 사용할 수 있다.
보통 4축으로 구성되는 스카라 로봇은 X, Y 평면에서 선택적으로 유연하게 움직이기 때문에 2차원 평면위에서 빠르게 움직여 부품을 정밀하게 들고 놓고 하는 전자제품 조립에 적합하다.
최근 로봇기업들은 스카라 로봇의 특징 중 하나인 고속성을 보다 높이기 위해 메커니즘을 더욱 개선하고 있다.
로봇기업들, 최신형 스카라 로봇으로 고객들에게 어필 - 한국 엡손주식회사
지난해 스카라 로봇 ‘LS시리즈’를 선보인 엡손은 양산화 시스템을 통해 품질수준은 같으면서도 20% 정도 다운된 합리적인 가격을 제시함과 동시에 납기도 절반으로 줄이는 획기적인 방법으로 다가서고 있다. 비결은 엡손의 중국공장에서 찾을 수 있다. 엡손본사에서 직접 진두지휘하는 중국공장에서는 생산과정 일체를 본사와 똑같이 하고 있어 품질도 균일하다는 것이 장점이다. 이 같은 장점 외에도 엡손의 스카라 로봇은 정밀도와 속도에 있어서 탁월한 성능을 자랑한다. 내년에는 스카라 로봇의 라인업이 확장될 예정으로 고객의 선택폭도 넓어져 좀 더 다양한 요구에 대응할 수 있을 것으로 보인다.
엡손의 스카라 로봇은 정밀도와 속도에 있어서 탁월한 성능을 자랑한다.
스마트폰, 태블릿PC 등 IT·전자 산업 위한 로봇 준비
최근 스마트폰, 태블릿PC 등의 수요 증가로 인해 PCB 어셈블리 조립 등 평면상에서의 조립이 다시금 부상하기 시작했다. 여기에 IT·전자 산업의 인구 변화에 따른 작업자 감소, 위해 환경 기피, 불량률 감소 및 품질 제고를 위하여 로봇 적용 검토가 증가하면서 직교좌표 로봇과 스카라 로봇의 호조가 이어질 전망이다.
또한 중국조차 인건비 등 각종 비용 증가로 생산 단가 인하를 위해 로봇 투자 계획을 대규모로 확대하고 있기 때문에 로봇기업들의 발 빠른 행보가 향후 기업 경쟁력을 높이는 밑거름이 될 것으로 보인다.
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