스카라 로봇은 픽 앤 플레이스에 최적화된 기구구조와 속도, 그리고 경제적인 비용으로 인해 다양한 산업현장에서 사용되고 있다. 현재 많은 로봇제조사들이 스카라 로봇을 제조하고 있으며, 도시바 기계(TOSHIBA MACHINE) 역시 그중 하나이다. 본지에서는 도시바 기계 로봇 부문의 국내 에이전트인 엑트엔지니어링(주) 최영수 대표이사의 도움을 받아 스카라 로봇의 응용 사례를 연재 형식으로 소개한다.
스카라 로봇의 기본 구성
스카라 로봇은 로봇 본체와 제어기 그리고 티칭 팬던트로 구성이 되고 어떤 작업을 어떻게 할 것인가에 의해서 추가적인 시스템 사용과 연결이 결정된다.
대부분의 스카라 로봇은 제품을 집어 위치를 옮기는 픽 앤 플레이스 작업을 한다. 컨베이어가 움직이는 상황에서 제품을 집어 트레이나 팔레트에 놓기 위해서는 우선 로봇 제어기의 눈에 해당되는 비전 시스템이 연결되어야 하고, 컨베이어의 속도와 위치를 감지하기 위해서 엔코더도 연결되어야 한다.
또한 이런 종류의 작업이 로봇 한 대로 불가능할 경우에는 하나의 비전 시스템과 여러 대의 로봇 제어기가 연결되어야 되기 때문에 Ethernet HUB를 사용, 비전의 데이터가 동시에 여러 대의 로봇에 데이터를 전송할 수 있어야 한다. 아울러 특수한 장치의 경우에는 RS-232C만 연결이 가능한 경우가 있으므로, 이러한 상황에서는 Serial 통신에 연결해야 되는 경우도 있다.
이처럼 로봇의 기본 구성과, 원하는 작업 형태에 따라 다양한 시스템 구성이 가능하다. 본문에서는 일반적으로 사용가능한 응용사례를 중심으로 시스템의 구성과 필요 요소에 대해 설명한다.
컨베이어 동기 기능
로봇이 컨베이어의 동기 기능을 구현하는 방식은 크게 센서를 이용해 트리거 동기 신호를 사용하는 경우와 비전 시스템으로부터 데이터를 송·수신하면서 동기를 구현하는 방법으로 구분된다.
여기서 단순 컨베이어 동기 기능은 센서를 이용해 제품의 위치를 동기시키고, 해당 동기 시점으로부터 로봇의 작업 반경 내에 도달하면 주어진 작업을 수행하는 것이다. 다음의 그림은 컨베이어의 제품이 연속적으로 이동하고 있고, 작업을 해야 하는 워크를 트레이(팔레트)로부터 순차적으로 취출해서 삽입하는 공정이다.
이 경우에는 스토퍼를 두고 고정된 위치에 로봇이 삽입을 하는 것도 가능하지만, 컨베이어 상의 동기 신호를 이용해 위치를 추적하면서 이동 중에 삽입할 수 있도록 구성된 시스템이다. 위치를 고정시키고 작업을 하는 방식과 연속적으로 이동하면서 작업을 하는 방식은 단위 시간당 처리량에서 월등한 차이가 난다. 이에 따라 생산성 향상을 위해서는 움직이는 상태를 유지하면서 작업을 하는 것이 좋으나, 대체로 정밀도가 떨어진다는 문제점이 있다.
이러한 작업에 대표적으로 적용되는 로봇이 스카라 로봇이고, 더불어 병렬링크로봇(델타로봇)도 동일한 작업을 주로 수행한다.
두 로봇의 가장 큰 차이점은 가성비에 있다. 대체적으로 동일한 수량을 처리한다고 가정했을 때, 스카라 로봇을 사용하는 경우보다 스파이더 로봇을 사용하는 경우가 시스템 구현 비용 측면에서 2배가량 높다. 이는 저자의 단순 비교이므로 향후 경제형 병렬링크로봇 등과 비교했을 때는 결과가 다를 수 있으나, 현재는 대체적으로 이 정도 가격 수준이 유지되고 있는 것으로 판단된다.
적용되고 있는 분야를 살펴보면 ▲부품의 조립 공정 ▲화장품 케이스 조립 ▲화장품 포장 ▲영양제 포장 등 다양한 분야에서 적용되고 있으며, 비전과 함께 사용되는 경우가 일반적이지만, 센서에 의한 트리거 신호를 사용하는 경우도 가능하다.
한편 엑트엔지니어링(주)은 도시바기계그룹의 로봇 및 컨트롤러 제품들에 대한 기술 지원을 유투브를 통해 무상으로 제공하고 있다. 유투브에서 ‘도시바 로봇’ 또는 ‘엑트엔지니어링’으로 검색하면 보다 자세한 설명 및 관련 어플리케이션들에 대한 동영상을 확인할 수 있다.
엑트엔지니어링(주) www.acteng.co.kr
