스카라로봇은 오래 전부터 로봇 업계에 친숙한 아이템으로서, 차세대 시장으로 평가받는 델타로봇과 달리 이미 시장 내에 기라성 같은 선두주자들이 자리를 잡고 있다. 엔드유저의 입장에서는 수직다관절로봇이나 델타로봇 등 여타 로봇보다 진입 장벽이 낮아 합리적인 픽 앤 플레이스 공정을 구축할 수 있다는 강점이 있으며, 최근 국내 시장의 경우 태양광 패널, 디스플레이 패널 등 패널 이송 분야의 특수가 이어지면서 수요가 지속적으로 증가하는 모습을 보이고 있다.
스카라로봇은 델타로봇 대비 도입 장벽이 낮다. 가격 측면에서의 강점이 있고, 이미 오래 전부터 조립, 포장 등 다양한 분야에서 레퍼런스를 확보해왔으며, 실제 로봇 시스템을 구축하는 엔지니어들에게도 익숙한 로봇이다.
국제로봇연맹(IFR)에서 공개한 자료에 의하면, 국내의 경우 2011년에 판매된 스카라로봇이 총 686대였고, 2016년에 판매된 로봇이 1,725대로 약 20%가량의 시장 성장이 있었다.
한편 최근에는 OLED, 태양광 등 국내 패널 반송 수요가 증가하며 새로운 성장 모멘텀을 확보했다. 한 업계 종사자는 “디스플레이 업계의 OLED 라인 투자로 인해 직교좌표로봇 물량 부족 현상이 발생되고 있는 상황에서, 패널 이송을 비롯해 기존에 직교좌표로봇으로 대응되던 기타 어플리케이션에까지 스카라로봇이 도입되고 있는 상황”이라고 귀띔하기도 했다.
2011~2016년 국내 스카라로봇 판매 대수
자료. 국제로봇연맹(IFR)
스카라로봇 발전사
1981년 산쿄세이키(Sankyo Seiki)와 펜텔(Pentel), NEC가 선보인 스카라로봇은 새로운 개념의 조립로봇이었다. 스카라(SCARA)는 Selective Compliance Assembly Robot Arm의 약자로 기계를 비롯해 전기·전자 분야에서도 두각을 나타냈으며, 1990년에 들어서는 대략 55,000여대의 스카라로봇과 카테시안로봇이 일본의 조립 제조 라인에서 활약했다.
이후 미쓰비시가 아크용접을 위한 스카라로봇을 개발하는 등, 일본 내에서 스카라로봇을 생산하는 로봇 메이커가 확대되기 시작했다.
스카라로봇은 X-Y 단순 반복 작업에 직교좌표로봇 대용으로 사용되는 경우가 많으며, 조립, 디스펜싱 및 솔더링 등의 분야에서 주로 활용되고 있다. 로봇 바디의 회전 속도와 로봇 암 선단의 엔드 이펙터에 장착된 리니어 링크의 직선 운동 속도가 다르며, 스카라로봇의 최고 작업 속도는 리니어 링크 속도의 영향을 받는다.
작업반경의 경우 델타로봇이 원형 작업 범위 내에 제약이 없는 반면, 베이스 프레임을 중심으로 회피 운동을 해야 한다는 단점이 있다. 하지만, 이러한 한계를 극복하기 위해 천장 설치형 등 다양한 구조의 로봇들도 존재한다.
독특한 형태의 스카라 로봇들
• 가와사키로보틱스 ‘duAro’
가와사키로보틱스의 듀아로(duAro)는 인간과 협업이 가능한 양팔 타입의 스카라로봇이다.
통상적으로 스카라로봇이 고속 작업을 위해 사용되지만, 이 로봇은 속도보다 사람과의 협업, 작업자의 안정성에 방점을 둔 스카라로봇이다.
인간과 한 작업 공간에서 작업이 가능하며, 사람과 충돌할 경우 충돌 검지 기능을 통해 순식간에 로봇이 정지된다. 일체형 대차에 내장된 한 대의 컨트롤러로 두 개의 로봇 암을 컨트롤함으로써 일반적인 스카라로봇으로는 구현할 수 없는 양팔 협조 동작이 가능하다.
• 나치후지코시 ‘EZ03’
나치후지코시의 천장 설치형 스카라로봇 EZ03은 일반적인 스카라로봇과 달리 모든 모터를 로봇 본체부에 집중적으로 배치함으로써 작업을 수행하는 암 부분을 슬림하게 만들었다. 이로 인해 공정 레이아웃을 콤팩트하게 구성할 수 있고, 로봇의 작동반경 내에 동작 불가 영역이 없어 최적 경로로 회전 운동이 가능하다.
Ø36㎜의 큰 중공을 확보한 중공형 타입으로 스마트한 케이블 설계가 가능하고, 1대의 제어장치로 최대 4대의 로봇을 제어할 수 있으며, 선단에 2축을 추가해 6축으로 확장도 가능하다.
• 덴소로보틱스 ‘XR 시리즈’
덴소의 4축 스카라 로봇 XR 시리즈는 직교축과 회전축이 결합된 천장 설치형 복합 로봇이다. 넓은 동작 범위 구현이 힘들었던 기존 스카라로봇의 단점을 극복한 구조로, X축과 R축의 복합 모션을 통해 대폭적인 모션의 고속화를 실현했다.
지난 2008년 일본 로봇대상을 수상했으며, 자동차, 전기·전자, 공작기계 등 다방면에서 레퍼런스를 보유하고 있다.
• 스토브리 ‘TP80 패스트피커’
스토브리의 TP80 패스트피커는 델타로봇, 스카라로봇으로 양분되던 고속 픽 앤 플레이스 분야에 새로운 선택지를 제안했다. 스토브리 특유의 강력한 내구성과 정밀성을 유지하면서도 델타로봇에 버금가는 속도를 구현한 이 로봇은 스토브리 로봇의 특징을 잘 나타내고 있다. 동작범위 1,600㎜, 반복정밀도 ±0.05㎜의 이 로봇은 LINEmanager 기능을 통해 일반적인 컨베이어 트레킹 이상의 복잡하고 까다로운 영역의 작업도 가능하다.
• PRECISE AUTOMATION ‘PF 시리즈’
미국 실리콘밸리에 본사를 둔 PRECISE AUTOMATION은 바이오 시장에 적합한 스카라로봇 PF 시리즈를 공급하고 있다. 로봇 및 그리퍼의 제어기와 드라이버, 케이블 등을 모두 몸체에 내장함으로써 에러 발생 확률을 낮춘 이 스카라로봇은 시료, 플레이트, 시약 등을 분석 및 검사, 배양, 혼합 또는 보관을 위해 이송하는 작업을 한다.
합리적인 공정을 원한다면 ‘스카라로봇’
스카라로봇은 엔드유저가 접근하기 쉽고, 최근에는 속도와 정밀성 측면에서도 성취가 있었기 때문에 투자비용 대비 효과적인 픽 앤 플레이스 공정 구성이 가능하다. 택타임 측면에서도 일부 스카라로봇 전문가는 “델타로봇 한 대의 비용으로 스카라로봇 두 대를 적용해 택타임을 단축시키는 방법도 있다”고 말한다. 이 밖에도 로봇을 지지하기 위한 기구물이 필요가 없기 때문에 공정 변경에 있어서도 강점을 지니고 있다는 점 역시 세일즈 포인트 중 하나이다.
한편 한 로봇업계 관계자는 델타로봇과 스카라로봇에 대해 “둘 다 고속 픽 앤 플레이스 작업에 최적화되어 있고, 일부 어플리케이션에서는 두 로봇 모두 활용이 가능할 수도 있지만, 실질적으로는 엔드유저의 니즈와 성향에 따라 영역이 분류될 수밖에 없다”고 설명했다.
