최근 시바우라머신이 가반하중 20㎏의 THE800과 THE1000 모델을 선보이면서 스카라로봇과 직교축을 기반으로 한 팔레타이징 시스템을 선보였다. 종래의 팔레타이징 시스템은 박스를 옮길 수 있는 정도의 가반하중을 구현하면서도 비교적 높낮이에 유연하게 대응할 수 있는 다관절로봇 및 협동로봇이 주로 사용돼 왔다. 그러나 스카라로봇의 강성과 가반하중이 높아지면서 다관절로봇이나 협동로봇 대비 저렴한 비용으로 팔레타이징 시스템을 꾸릴 수 있게 됐다.
로지로보SP(사진. 엑트엔지니어링)
제조로봇은 적용 애플리케이션에 따라 다양한 형태로 진화해왔다. 대표적으로는 다관절로봇과 스카라로봇 등 직렬 링크 구조와 델타로봇과 같은 병렬 링크 구조의 로봇들이 있으며, 각각의 특성에 따라 고유의 애플리케이션에 적용되고 있다.
그중에서도 스카라로봇은 비전 트랙킹을 기반으로 컨베이어 상에서 흐르는 물류를 픽 앤 플레이스하는 작업에 주로 사용돼 왔다. 종래의 스카라로봇은 가볍고 작은 워크피스를 고속으로 픽 앤 플레이스하는 역할이 주류를 이뤘으며, 이에 따라 특정한 두 지점을 얼마나 고속으로, 진동 없이 정밀하게 이송할 수 있는지가 중요한 체크 포인트였다.
그러나 최근 20㎏ 이상 가반하중의 스카라로봇들이 출시되기 시작하면서 스카라로봇이 로봇 자동화 애플리케이션에서 수행하는 롤의 변화가 두드러지기 시작했다.
로지로보SP(사진. 엑트엔지니어링)
종래의 스카라로봇은 적용 애플리케이션의 특성 상 델타로봇과 주로 경쟁했다. 일반적으로 병렬 링크 구조의 장점을 살린 델타로봇은 택타임 측면에서 강점을 지니지만 로봇을 설치하기 위한 주변 기구부가 필요하기 때문에 공간의 제약이 있고 설치 코스트도 높다. 사용자들은 각자의 작업 현장에 적합한 형태의 로봇을 이용해 고속 픽 앤 플레이스 시스템을 꾸려왔다.
가반하중 커지는 스카라로봇
스카라로봇의 강점은 비교적 좁은 설치공간에서 델타로봇이나 다관절로봇 대비 비용 효율적으로 정밀한 로봇 시스템을 구성할 수 있다는 점이다. 여기에 주요 스카라로봇 제조사들이 20㎏ 이상의 가반하중을 실현한 스카라로봇 라인업을 출시하기 시작하면서 다관절로봇 고유의 영역으로 여겨지던 몇몇 애플리케이션에서 스카라로봇의 사용이 증가하고 있다. 금속으로 만들어지는 자동차 부품 제조 현장이나 팔레타이징/디팔레타이징 애플리케이션이 대표적인 사례이다.
로지로보SP는 일정량의 박스를 옮기면 팔레트를 회전시킴으로써 작업 반경의 한계를 극복했다.
(사진. 엑트엔지니어링)
스카라로봇 기반 팔레타이징 시스템
스카라로봇의 동작은 기본적으로 물건을 집어 들어 올린 뒤 수평 작업 반경 내의 다른 공간으로 이동시켜 내려두는 것이다. 이는 팔레트에서 박스를 들고 컨베이어로 옮기는 동작의 메커니즘과 유사하다.
팔레타이징 애플리케이션에서 스카라로봇을 적용하기 위해서는 몇 가지 고려해야 할 부분이 있다. 핸들링해야 하는 박스의 중량을 스카라로봇이 안정적으로 버틸 수 있는 고강성 구조를 실현해야 하고, 팔레트에 쌓여 있는 박스가 줄어들면서 발생하는 컨베이어와 팔레트 간의 Z축 단차를 해결해야 한다.
최근 가반하중 20㎏의 고강성 스카라로봇 ‘THE800’을 라인업에 추가한 시바우라머신(舊도시바머신)은 지난 3월 9일(수)부터 12일(토)까지 도쿄 빅사이트에서 열렸던 ‘2022 도쿄국제로봇박람회(iREX 2022)’ 현장에서 중형 가반하중 스카라로봇과 직교축을 결합함으로써 이 두 가지 문제를 해결했다.
시바우라머신이 iREX 2022에서 공개한 ‘로지로보SP’ (사진. 엑트엔지니어링)
이날 시바우라머신이 전시했던 팔레타이징 시스템 ‘로지로보SP’ 데모는 스카라로봇을 활용했을 때 팔레타이징 애플리케이션이 얼마나 심플해질 수 있는지를 잘 보여준 사례이다. 전시장 부스 벽면과 컨베이어 사이의 좁은 틈에도 설치가 가능할 정도로 공간 활용성이 우수한 로지로보SP 데모기는 박형 회전대를 극한까지 얇게 설계했고, 복수의 적재 패턴에 대응할 수 있으며, 적은 비용과 인력으로 팔레타이징/디팔레타이징 자동화를 실현했다.
또한 ‘로지로보TC’와 ‘로지로보FC’ 데모 시스템을 컨베이어 상에서 연계함으로써 팔레트에서 컨베이어로 옮겨진 박스의 개봉과 포장 등 후 작업에 대한 자동화도 스카라로봇으로 구현했다. 박스사이즈를 검출해 밀봉 테이프나 내외 플랩 부분을 커팅하는 방식으로 개봉함으로써 작업자의 노동 부담과 커팅 작업 시 발생할 수 있는 부상 등의 리스크를 배제할 수 있다.
비전과 연동된 로지로보SP(사진. 엑트엔지니어링)
속도에 강성 더해져
시바우라머신의 스카라로봇 라인업 중 가장 많은 판매고를 기록한 모델이 THL시리즈라면, THE시리즈는 가장 최신의 제품이다. 앞서 시바우라머신은 THE400과 600 모델을 순차적으로 출시했는데, 지난 iREX 2022에서는 THE800과 THE1000을 새롭게 선보였다. 두 기종 모두 가반하중 20㎏의 제품으로, 암 리치는 각각 800/1,000㎜이다. 동일 암 리치의 이전 모델인 THL시리즈 대비 가반하중이 무려 2배가 증가한 것이다.
THE800과 THE1000은 0.4초대의 사이클 타임과 0.6kgm2의 높은 허용 관성 모멘트를 보유하고 있다. 로봇 시스템 가동에 있어 관성은 사용자가 원하는 제진제어나 속도를 보장하기 위해 필수적으로 고려해야 하는 부분인데, THE800/1000의 허용 관성 모멘트는 이전 기종 대비 더욱 향상됐다.
2팔레트(Two-pallet) 타입 로지로보SP(사진. 엑트엔지니어링)
로봇SI, 고정관념 탈피가 중요
빠른 속도와 높은 강성, 고정밀의 중·고 가반하중 스카라로봇의 출시는 다관절로봇의 전유물로 여겨졌던 일부 애플리케이션에서 스카라로봇이 사용될 수 있는 가능성을 열었다. 최근 일본계 스카라로봇 제조사의 경우 가반하중 50㎏의 제품이 나오기도 한 바, 스카라로봇의 활용성은 앞으로도 더욱 확대될 것으로 기대된다.
이 같은 상황에서 다관절로봇으로만 시스템을 구축하는 로봇SI기업과 다관절로봇과 더불어 스카라로봇을 이용해 비용을 절감할 수 있는 로봇SI기업 간의 경쟁력 격차는 벌어질 수밖에 없다. 이에 따라 로봇SI기업 및 로봇 사용자들은 종래의 방식에 매몰되지 않고 다양한 로봇으로 시스템에 접근할 수 있는 유연성을 확보해야 할 필요성이 있다.
필자
엑트엔지니어링(주) 최영수 대표이사
