스카라 로봇은 선택적 준수 조립 로봇 암(Selective Compliance Assembly Robot Arm)을 의미합니다. 스카라 로봇은 특수 팔 디자인을 가지고 있습니다. 이 디자인은 로봇이 좌우로 빠르고 정확하게 움직일 수 있도록 도와줍니다. 많은 산업에서 SCARA 로봇전자 및 자동차 회사에서 조립 및 포장 작업에 스카라 로봇을 사용합니다. 아시아 태평양 지역에서 스카라 로봇을 가장 많이 사용합니다.
SCARA 로봇 기본
스카라 로봇이란?
A SCARA 로봇 산업용 로봇의 일종입니다. 빠르고 정확한 작업이 요구되는 작업을 위해 만들어졌습니다. ISO 8373에 따르면 스카라 로봇은 두 개의 회전 관절을 가지고 있습니다. 이 관절들은 나란히 배열되어 있어 로봇이 한 평면에서 움직일 수 있도록 합니다. 이러한 설계 덕분에 로봇은 옆으로 구부러지지만 위아래로는 단단하게 고정됩니다. 스카라 로봇은 픽앤플레이스, 조립, 포장 작업에 매우 적합합니다. 물건을 빠르고 정밀하게 옮길 수 있기 때문에 전자 및 자동차 공장에서 많이 사용됩니다.
SCARA 약어 및 역사
SCARA는 "Selective Compliance Arm for Robotic Assembly"의 약자입니다. 사람들은 1970년대 후반부터 이 이름을 사용하기 시작했습니다. 1979년, 산쿄와 IBM은 최초의 SCARA 로봇을 개발했습니다. 이 로봇들은 일본 야마나시 대학교에서 제작되었습니다. 이는 공장에서 스카라 로봇의 큰 변화였습니다. 곧 공장들은 반도체 제조 과정에서 웨이퍼를 다루는 데 스카라 로봇을 사용하게 되었습니다. 이는 빠르고 정확한 작업에 대한 새로운 기준을 제시했습니다.
디자인과 움직임
스카라 로봇은 특별한 팔 모양을 가지고 있습니다. 팔에는 상하로 회전하는 두 개의 주요 관절이 있습니다. 이로 인해 로봇은 둥근 작업 공간을 확보할 수 있습니다. 이러한 설계 덕분에 로봇은 평평한 공간에서 빠르고 안전하게 움직일 수 있습니다. 상하 부분은 견고하게 유지되어 수직 이동이 원활합니다. 이러한 특수한 굽힘 덕분에 스카라 로봇은 부드럽고 빠르게 작업할 수 있습니다. 아래 표는 스카라 로봇이 다른 로봇과 어떻게 다른지 보여줍니다.
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특징/측면 |
스카라 로봇 |
데카르트 로봇 |
다 관절 로봇 |
|---|---|---|---|
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조인트 구성 |
어깨와 팔꿈치 관절 회전 |
선형 액추에이터(X, Y, Z) |
다중 회전 조인트 |
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이동축 |
X, Y, Z, 그리고 회전 |
X, Y, Z에서 선형 |
복잡한 3D 움직임 |
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엄격 |
수직적으로는 강하고 수평적으로는 유연하다 |
고 강성 |
유연하고 덜 단단함 |
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작업 봉투 |
원형의 |
직사각형의 |
크고 복잡한 |
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속도와 정밀도 |
빠르고 높은 정밀도 |
고정밀 |
복잡한 작업에 적합 |
SCARA 로봇 네 개의 서보 축을 사용하여 함께 움직입니다. 덕분에 같은 작업을 반복해서 신중하게 수행할 수 있습니다. 작고 빠르기 때문에 좁은 공간이나 분주한 조립 라인에도 적합합니다.
SCARA 로봇의 작동 원리: 구조, 축 및 자유도
SCARA 로봇은 두 개의 수평 회전 관절이 평행한 수직 축에 쌓여 있는 4축 산업용 로봇 팔입니다. 선택적 준수팔은 수평 XY 평면에서는 유연하고 수직 Z 방향에서는 단단합니다. SCARA는 다음을 줄인 말입니다. 선택적 준수 조립 로봇 암 (선택적 순응 관절형 로봇 팔이라고도 표기함). 이 설계는 1978년 일본 야마나시 대학의 마키노 히로시 교수가 처음 개발했습니다. 참조. 최초의 SCARA 로봇을 발명한 사람은 누구인가? 전체 연혁을 보려면.
SCARA 로봇은 어떻게 작동할까요?
"선택적 유연성"이 핵심 원리입니다. 직렬로 연결된 두 개의 암 세그먼트가 각각 수직축을 중심으로 회전하므로 공구 중심점이 빠르게 스윙하여 측면으로 움직여 부품을 제자리에 고정할 수 있으며, 수직 볼 스크류(퀼)는 하중을 아래쪽으로 가해지는 힘에 대해 단단히 고정합니다. 일반적인 픽앤플레이스 사이클은 네 단계로 진행됩니다.
- J1과 J2 관절은 함께 회전하여 XY 평면에서 팔을 픽업 지점 위에 위치시킵니다.
- Z축 퀼이 하강하고 엔드 이펙터가 부품을 잡습니다.
- 퀼이 수축하고 J1/J2가 위치 지점으로 이동하며, J4 손목은 부품을 필요한 방향으로 회전시킵니다.
- Z축이 내려가고 부품이 놓이며 암이 다음 사이클을 시작하기 위해 돌아갑니다.
동작 방식과 협동 로봇과의 비교에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하십시오. SCARA 로봇 작동 원리 안내.
자유도(DOF) 및 축 명명법
표준 SCARA 로봇은 4개의 축에 매핑되는 4자유도(4 DOF)를 가지고 있습니다. 세 개의 축은 툴의 X, Y, Z 위치를 설정하고 나머지 한 축은 수직축을 중심으로 한 회전을 설정합니다. 로봇 팔은 기울이거나 회전할 수 없으며, 바로 이러한 제약 때문에 빠른 속도를 낼 수 있습니다. 수직축은 다음과 같이 불립니다. Z축 왜냐하면 이 방식은 공작기계와 CNC 시스템에서 사용되는 높이 축과 일치하는 직교 좌표계의 Z축을 따라 공구를 위아래로 똑바로 움직이기 때문입니다. 네 축과 그 움직임은 다음과 같습니다.
| 축/부분 | 모션 유형 | 일반적인 범위 | 함수 |
|---|---|---|---|
| J1 – 기저부/어깨 관절 | 로타리 | ±120° ~ ±140° | 팔 전체를 받침대 주위로 회전시켜 첫 번째 XY 좌표를 설정합니다. |
| J2 – 링크/팔꿈치 관절 | 로타리 | ±140° ~ ±150° | 팔뚝을 회전시켜 원형 작업 영역 내부의 정확한 XY 지점에 도달합니다. |
| Z축 – 퀼/볼 스크류 | 선의 | 100~400mm 스트로크 | 엔드 이펙터를 올리고 내리며, 높은 강성으로 수직 하중을 지탱합니다. |
| J4 – 팔 끝 손목 (세타/T 축) | 로타리 | ± 360 ° | 파지된 부품의 방향을 맞추기 위해 엔드 이펙터를 회전시킵니다. |
이러한 4축 레이아웃 덕분에 SCARA 로봇은 평면 작업에서 ±0.01~0.025mm의 정밀한 반복성을 제공하면서도 6축 로봇 팔보다 빠르고 경제적입니다. 기울이기, 각도 접근 또는 복잡한 3D 경로와 같이 완전한 공간 방향성이 필요한 작업에는 6자유도(DOF)의 6축 로봇이 더 적합합니다. 관련 가이드를 참조하십시오. 카르테시안 로봇, 6축 로봇, SCARA 로봇의 차이점 각각을 언제 선택해야 하는지 설명합니다.
산업에서의 SCARA 로봇
SCARA 로봇의 응용 분야
스카라 로봇은 여러 산업에서 중요한 역할을 합니다. 빠르고 매우 정확하며, 매번 동일한 방식으로 수행해야 하는 작업을 수행합니다. 스카라 로봇의 주요 활용 사례는 다음과 같습니다.
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픽앤플레이스: 스카라 로봇은 작은 부품을 빠르고 조심스럽게 옮기며, 전자 제품 조립에도 도움을 줍니다.
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기계 관리: 그들은 부품을 기계에 넣고 꺼냅니다. 이렇게 하면 작업 속도가 빨라집니다.
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포장 : 이 로봇들은 물건을 상자나 용기에 빠르게 넣습니다.
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검사 : SCARA 로봇은 카메라와 센서를 이용해 제품이 양호한지 확인합니다.
다른 산업에서도 특수 작업에 SCARA 로봇을 사용합니다.
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산업 응용 |
일반적으로 수행되는 작업 |
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제약 분야의 마이크로 자동화 |
약물 제조 및 연구에서 작은 부품을 옮기는 것, 1mm보다 작은 조각을 다루는 것 |
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식음료 산업 |
식품 가공 및 포장; 안전한 재료 사용 및 손쉬운 세척 |
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3D 프린팅 지원 |
3D 프린팅 돕기, 재료 꺼내기, 작업 마무리하기 |
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실험실 자동화 |
샘플 준비, 물건 정리, 실험실 컴퓨터 사용 |
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소매 자동화 |
자판기나 소규모 창고에서 물건 취급; 객체 인식 활용 |
스카라 로봇은 배터리 제조, 상품 운송, 생명 과학, 기계 제작에도 도움을 줍니다. 예를 들어, 한 공장에서는 갠트리 로봇과 스카라 로봇을 함께 사용하여 센서 라인을 개선했습니다. 이를 통해 제품 생산량이 늘어나고 공간도 절약되었습니다. 이는 스카라 로봇이 작업 공간을 어떻게 유연하게 만드는지 보여줍니다.
SCARA 로봇의 이점
스카라 로봇은 다른 로봇 팔에 비해 많은 장점을 가지고 있습니다. 특히, 스카라 로봇의 형태는 빠르고 정밀하게 움직일 수 있게 해주며, 특히 좌우 작업에서 효과적입니다. 주요 장점은 다음과 같습니다.
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SCARA 로봇은 정확도가 높고 빠르고 반복적인 작업에 적합합니다.
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팔 디자인 덕분에 작업을 더 빨리 마칠 수 있으므로 픽앤플레이스에 적합합니다.
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다른 로봇들과 달리, 그들은 무거운 물건을 들어올릴 때에도 빠르게 움직입니다.
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SCARA 로봇은 크기가 작아서 공간을 절약하고 설치 비용도 저렴합니다.
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모터와 컨트롤러가 내장되어 있어 설치가 쉽고 배선도 덜 필요합니다.
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프로그래밍과 연결이 간편하며, 플러그 앤 플레이 방식으로 바로 사용할 수 있는 경우가 많습니다.
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SCARA 로봇은 움직이는 부품이 적기 때문에 수리가 덜 필요하고, 비용이 절감됩니다.
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높은 정확도 덕분에 품질을 관리하고 낭비를 줄이는 데 도움이 됩니다.
SCARA 로봇 더 적은 인력이 필요하게 되어 기업이 지출을 줄이는 데 도움이 됩니다. 작업 속도를 높이고, 위험한 작업을 수행함으로써 일자리를 더 안전하게 만듭니다.
실제로 전자제품과 자동차를 만드는 회사들은 큰 발전을 이루었습니다. 예를 들어, EVS3-400 스카라 로봇 깨지기 쉬운 전자 부품을 포장하고 운반하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 작업이 더욱 정확하고 빨라집니다.
스카라 로봇의 한계
SCARA 로봇은 강력하지만 몇 가지 약점이 있습니다.
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SCARA 로봇은 크기가 작아서 도달 범위가 좁기 때문에 작업 영역이 제한적입니다.
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최대 하중은 제조업체에서 정한 정격 값으로 제한되며, 일반적인 기준에 따라 결정되는 것이 아닙니다. 데이터시트에 명시된 정격은 제조사가 명시된 조건에서 인증한 최대 질량이며, 엔드 이펙터와 작업물을 모두 포함해야 합니다. 예를 들어, 6kg 정격 암은 최대 6kg까지만 지탱할 수 있으며, 그 이상은 지탱할 수 없습니다. 플랜지에서 무게중심이 벗어나거나 하중의 관성 모멘트가 커지면 사용 가능한 하중은 더욱 줄어듭니다. 허용 관성 모멘트를 초과하면 질량 자체는 허용 범위 내에 있더라도 속도와 가속도가 저하됩니다.
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동작은 주로 수평 방향입니다. 수직(Z) 스트로크는 수평 도달 거리에 비해 짧기 때문에 높은 곳에 물건을 쌓거나, 깊숙이 삽입하거나, 여러 높이에 걸쳐 작업하는 것은 이 범위에서 벗어날 수 있습니다.
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6축 로봇만큼 유연하지 않기 때문에 매우 어렵거나 큰 작업을 수행할 수 없습니다.
스카라 로봇은 좁은 공간에서 작은 부품을 빠르고 신중하게 다루는 데 가장 적합합니다. 움직임이 많거나 무거운 물건을 들어 올려야 하는 작업에는 적합하지 않습니다.
SCARA 로봇 선택
적합한 SCARA 로봇을 선택하려면 몇 가지 핵심 사항을 고려해야 합니다. 다음은 몇 가지 팁입니다.
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탑재량 및 도달 범위: 엔드 이펙터와 공작물의 무게를 합산한 다음, 총합을 제조업체에서 명시한 정격 하중과 비교하십시오. 또한, 단순히 명시된 수치뿐만 아니라 실제로 작업하려는 속도에서 허용되는 관성 모멘트와 무게중심 편차도 확인해야 합니다. 도달 거리는 고정 장치와 버퍼를 포함하여 모든 픽앤플레이스 지점을 커버해야 합니다.
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정밀도 및 정확도: 전자공학이나 의학 분야처럼 자신의 작업에 꼭 맞는 로봇을 선택하세요.
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속도 및 사이클 시간: 목표를 달성하려면 로봇이 얼마나 빨리 일해야 하는지 생각해 보세요.
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비용 효율성 : 예산과 필요에 맞는 로봇을 선택하세요.
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통합 및 프로그래밍의 용이성: 설치와 사용이 쉬운 로봇을 찾으세요.
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장착 방법 : 탁상/바닥, 벽, 그리고 거꾸로 된(천장) 장착 방식은 서로 호환되지 않습니다. 필요한 방향에 적합한 모델인지, 그리고 설치될 벤치나 프레임이 계획된 가속도를 견딜 수 있을 만큼 충분히 견고한지 확인하십시오.
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수직(Z) 스트로크 및 깃펜: 그리퍼 길이와 고정 장치 또는 트레이 높이를 포함하여 가장 높은 피킹 높이와 가장 깊은 삽입 높이에 대한 Z 스트로크를 확인하고, 퀼에서의 허용 가능한 하향 밀기 힘과 회전(θ) 범위를 확인하십시오.
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환경 및 보호: 주변 온도 및 습도, IP 등급 또는 클린룸 등급, ESD 요구 사항, 그리고 오일 미스트, 냉각수, 먼지 또는 세척액의 존재 여부 등을 고려해야 합니다. 보호 등급은 명목상의 환경이 아닌 실제 생산 환경에 맞춰 선택해야 합니다.
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제어 및 인터페이스: 디지털 및 아날로그 I/O 개수, PLC 및 라인 제어에서 사용하는 필드버스 또는 이더넷 프로토콜, 비전 인터페이스 및 교정 워크플로, 그리고 팀에서 유지 관리해야 하는 프로그래밍 및 티칭 환경 등이 있습니다.
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요인 |
설명 |
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Payload |
정격 하중은 부품과 공구를 함께 고려하고, 무게중심 편차 및 관성 여유를 포함해야 합니다. 제조업체의 정격 하중은 최대치일 뿐, 시작점이 아닙니다. |
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속도 |
SCARA 로봇은 가장 빠른 로봇 중 하나로, 신속한 작업에 적합합니다. |
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발자국 |
SCARA 로봇은 일반적으로 동일한 도달 범위를 가진 다른 로봇보다 작습니다. |
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Repeatability |
전자 제품과 같은 작업에는 XY의 높은 정확도가 필요합니다. |
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관절 |
SCARA 로봇은 4개의 축을 가지고 있으며, 픽앤플레이스, 조립, 재료 꺼내기에 적합합니다. |
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작업 봉투 |
로봇의 도달 범위는 작업 영역의 모든 지점을 포괄해야 합니다. |
공급업체 측면에서 EVS SCARA 라인은 4축 방식이며 3~20kg의 페이로드와 400~1000mm의 암스팬을 갖추고 있어 3C 조립 및 자재 취급에 적합합니다. EVST의 더 넓은 범위의 제품군은... 산업용 로봇 제품군 협업 모델부터 고성능 로봇 팔까지 전체 탑재체 범위를 포괄하지만, 이는 별도의 제품군에 속하며 SCARA 인증 기능과는 무관합니다. 반복 정밀도, 최대 속도 및 허용 관성은 모델별로 다르며 데이터시트에 명시되어 있습니다. 따라서 비교하려는 모델의 데이터시트를 요청하여 동일한 조건으로 비교하십시오.
비용 및 추세
SCARA 로봇의 가격은 탑재량, 도달 거리, 보호 등급, 컨트롤러 및 비전 옵션, 그리고 로봇 주변의 통합 수준에 따라 결정됩니다. 아래 제시된 가격 범위는 예산 책정을 위한 참고용 시장 가격 범위일 뿐이며, 견적서가 아니며 특정 브랜드와 연관되지 않습니다. 정확한 가격은 탑재량, 도달 거리 및 구성에 따라 달라지며, 각 구성별로 확정됩니다. EVST 판매.
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모델 티어 |
일반적인 가격 범위 |
탑재량 및 도달 범위 특성 |
일반적인 구성 |
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엔트리 레벨 |
$ 10,000 - $ 40,000 |
간단한 작업, 무게나 도달 범위가 크지 않음 |
기본적인 물건 집어 옮기기 또는 간단한 조립 작업; 표준 컨트롤러, 제한된 입출력 및 몇 가지 옵션만 제공 |
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미드 레인지 |
$ 40,000 - $ 60,000 |
더 많은 것을 들어올릴 수 있고, 더 어려운 작업도 할 수 있습니다. |
더욱 정밀한 반복성, 더 빠른 속도, 더 다양한 I/O 및 필드버스 옵션 |
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하이 엔드 |
$ 60,000 + |
스마트한 제어, 더 나은 센서 |
매우 정확한 작업에 사용됨; 비전 시스템과 스마트 센서가 있음 |
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중고 로봇 |
신품보다 30-50% 저렴 |
상태 및 보증에 따라 다릅니다 |
가격은 저렴하지만 새로운 기술이나 보증이 없을 수 있습니다. |
일반적으로 SCARA 셀의 투자 회수 기간은 6~18개월로 알려져 있지만, 이 수치는 근무 패턴, 인건비, 생산 주기 및 라인 활용률에 따라 크게 달라집니다. 따라서 공개된 평균 수치에 의존하기보다는 자체적인 생산 주기 및 인력 현황을 바탕으로 투자 회수 기간을 산정하는 것이 좋습니다.
SCARA 로봇은 점점 더 스마트해지고 사용하기 편리해지고 있습니다. 새로운 트렌드는 다음과 같습니다.
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더 어려운 작업과 더 나은 시력을 위한 AI.
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로봇이 스스로 선택을 할 수 있도록 하는 머신 러닝.
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부품을 보고 이동 계획을 세우기 위한 더 나은 비전 시스템.
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설정을 쉽게 변경할 수 있는 모듈식 디자인입니다.
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로봇을 사용하는 사람들의 안전성이 향상됩니다.
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오픈소스 로봇으로 프로그래밍과 설정이 더욱 쉬워졌습니다.
발표된 예측 자료에 따르면 스카라 로봇 시장은 지속적인 성장을 보일 것으로 예상되며, 일반적으로 인용되는 수치는 2024년 약 10억 달러에서 2030년에는 16억 달러 이상으로 증가할 전망입니다. 하지만 예측 자료마다 시장 세분화 정의와 방법론이 크게 다르므로, 사업 계획에 해당 수치를 활용하기 전에 보고서에서 실제로 어떤 항목을 포함했는지 확인하는 것이 중요합니다.
스카라 로봇은 빠르고 매우 정확합니다. 또한 다양한 작업을 수행할 수 있어 기업의 업무 효율을 높이고 실수를 줄이는 데 도움이 됩니다. 올바른 SCARA 로봇 선택 좋은 결과를 위해서는 중요합니다.
자주 묻는 질문
SCARA는 무슨 약자인가요?
SCARA는 Selective Compliance Assembly Robot Arm(선택적 유연성 조립 로봇 팔 또는 선택적 유연성 관절형 로봇 팔)의 약자입니다. 이름에서 알 수 있듯이, 이 로봇 팔은 수평 방향으로는 유연하지만 수직 방향으로는 단단하여 빠른 조립 및 물체 집어 옮기기 작업에 적합합니다.
SCARA 로봇은 무엇에 사용되나요?
SCARA 로봇은 특히 수평 속도와 수직 강성이 필수적인 전자 제품 및 소비재 분야에서 경량 부품의 고속 집어 옮기기, 조립, 포장 및 팔레타이징에 탁월합니다.
SCARA 로봇은 축이 몇 개입니까?
대부분의 SCARA 로봇은 4개의 축을 가지고 있습니다. 수평 XY 평면에서 팔을 움직이는 두 개의 회전 관절, 수직 Z축 하나, 그리고 회전하는 손목입니다. 이러한 4축 구조 덕분에 SCARA 로봇은 평면 작업에서 빠르고 정밀하게 움직일 수 있습니다.
SCARA 로봇과 6축 로봇의 차이점은 무엇인가요?
SCARA 로봇은 4축을 가지고 있으며 주로 수평면에서 매우 빠른 속도로 움직이는 반면, 6축 로봇은 3D 공간에서 거의 모든 방향으로 움직일 수 있지만 평면에서의 물건 집기 작업 속도는 더 느립니다. 평면 작업에서는 속도와 비용 면에서 SCARA가 우세합니다. 자세한 내용은 당사 웹사이트를 참조하십시오. 카르테시안 방식, 6축 방식 및 SCARA 로봇 비교.
SCARA 로봇 가격은 얼마인가요?
SCARA 로봇 본체는 일반적으로 6축 로봇 팔보다 가격이 저렴하며, 툴링 및 통합 비용이 추가됨에 따라 구축 비용이 상승합니다. 로봇 가격에 대한 자세한 내용은 당사 웹사이트를 참조하십시오. 로봇 팔 비용 가이드.