CNC 가공이 로봇 산업 혁신을 이끄는 방식

요즘 영화, 공항, 식품 생산 현장 등에서 로봇이 곳곳에 보입니다. 심지어 다른 로봇을 제조하는 공장에서도 로봇이 일합니다. 로봇은 다양한 기능과 용도를 가지며, 제조가 더 쉽고 저렴해지면서 산업 현장에서 점점 더 보편화되고 있습니다. 로봇 수요가 지속 증가함에 따라 로봇 제조업체도 발맞춰야 합니다. 로봇 부품 제조의 기본적인 방법 중 하나가 CNC 가공입니다.

기능이 다양해지면서 여러 주요 유형의 로봇이 진화했습니다. 관절이 많은 단일 팔을 가진 관절 로봇(아티큘레이티드 로봇), 두 평면 사이에서 물체를 이동하는 스카라 로봇(SCARA, 수직 강성이 높음), 관절이 하부에 있어 팔이 가볍고 빠른 델타 로봇, 직각으로 움직이는 리니어 액추에이터를 가진 갠트리/카르테시안 로봇 등이 대표적입니다. 각 로봇마다 구조와 용도가 다르지만, 보통 로봇을 구성하는 다섯 가지 주요 구성요소가 있습니다.

로봇 팔

로봇 팔은 형태와 기능이 매우 다양하여 다양한 부품이 사용됩니다. 하지만 공통점은 물체를 움직이거나 조작한다는 점입니다. 사람 팔과 달리 로봇 팔의 각 부분은 어깨 관절, 팔꿈치 관절, 손목 관절 등으로 명명되며 이들 사이의 움직임을 회전 제어합니다.

로봇 팔 구조 부품은 물체를 들어 올리거나 힘을 가할 수 있도록 단단하고 강해야 합니다. 이러한 요구사항을 충족하는 소재(강철, 알루미늄, 일부 플라스틱)가 사용되므로 CNC 가공이 적합합니다. 관절 내 기어, 베어링 같은 소형 부품이나 팔 주변 하우징 부품도 CNC 가공 가능합니다.

엔드 이펙터(End Effector)

엔드 이펙터는 로봇 팔 끝에 부착되는 액세서리입니다. 완전히 새로운 로봇을 만들지 않고도 다양한 작업에 맞춰 로봇 기능을 커스터마이징할 수 있게 해줍니다. 그리퍼, 그래버, 진공 흡착기, 흡착컵 등이 있습니다. 이러한 엔드 이펙터는 보통 알루미늄 등 금속 부품을 CNC 가공으로 제작합니다. 한 구성요소는 로봇 팔 끝에 영구 연결되고, 실제 그리퍼나 흡착컵 등 엔드 이펙터(또는 어레이)는 이 구성요소와 짝을 이루어 로봇 팔로 제어됩니다. 이 두 구성요소 배치로 다양한 엔드 이펙터 교체가 용이해 로봇을 여러 용도에 적응시킬 수 있습니다. 하부 디스크는 로봇 팔 결합부에 볼트 체결되어 흡착컵 작동 호스를 로봇 공기 공급 장치에 연결할 수 있습니다. 상부와 하부 모두 CNC 가공 부품 예시입니다.

엔드 이펙터에는 많은 CNC 가공 부품이 관여합니다.

모터

모든 로봇은 팔과 관절 움직임을 구동하는 모터가 필요합니다. 모터 자체에도 많은 움직이는 부품이 있으며, 다수가 CNC 가공 가능합니다. 일반적으로 모터에는 동력 공급용 가공 하우징과 로봇 팔 연결용 가공 브래킷이 있습니다. 베어링과 샤프트도 보통 CNC 가공됩니다. 샤프트는 선반에서 직경 축소 가공하거나 밀링머신에서 키홈, 홈 등 형상 추가 가공 가능. 모터 동작을 로봇 관절이나 다른 부품에 전달하는 기어도 밀링, 방전, 기어 호빙 머신으로 CNC 가공 가능.

서보 모터로 로봇 움직임 동력 공급.

컨트롤러

컨트롤러는 기본적으로 로봇의 두뇌입니다. 예상대로 로봇의 정밀한 움직임을 제어합니다. 로봇의 컴퓨터로서 센서 입력을 받아 출력을 제어하는 프로그램을 수정합니다. 이에는 전자 부품을 수용할 PCB가 필요합니다. 전자 장비 장착 전 PCB를 CNC 가공으로 요구 크기와 형상으로 가공할 수 있습니다.

센서

위에서 언급했듯 센서는 로봇 주변 환경 정보를 수신해 로봇 컨트롤러에 피드백합니다. 센서에도 CNC 가공 가능한 PCB가 필요합니다. 때로는 이러한 센서가 CNC 가공 하우징에 장착되기도 합니다.

맞춤형 지그·픽스처

로봇 자체 부품은 아니지만, 대부분의 로봇 작업에는 맞춤형 지그와 픽처가 필요합니다. 로봇이 부품 작업 시 부품 고정용 픽스처가 필요할 수 있습니다. 또한 매번 부품을 정확하게 위치시키기 위해 픽스처를 사용할 수 있는데, 이는 로봇이 부품을 픽업하거나 내려놓을 때 보통 필요합니다. 일회성 맞춤 부품이므로 CNC 가공이 픽스처 제작에 매우 적합합니다. 리드타임이 짧고, 보통 알루미늄 등 소재 한 조각으로 CNC 가공하기 쉽습니다.