오늘날 로봇은 영화, 공항, 식품 생산, 심지어 다른 로봇을 만드는 공장의 모든 곳에서 작동하는 것 같습니다. 로봇은 다양한 기능과 용도를 가지고 있으며 제조가 간편해지고 저렴해짐에 따라 업계에서 점점 더 보편화되고 있습니다. 로봇 공학에 대한 수요가 증가함에 따라 로봇 제조업체는 따라갈 필요가 있으며 로봇 부품을 제조하는 기본 방법은 CNC 가공입니다. 이 기사에서는 로봇의 표준 부품과 CNC 가공이 로봇 제조에 중요한 이유에 대해 자세히 알아볼 것입니다.
CNC 가공은 로봇을 위해 맞춤 제작됩니다.
우선, CNC 가공은 매우 빠른 리드 타임으로 부품을 생산할 수 있습니다. 3D 모델을 준비한 후 거의 CNC 기계를 사용하여 구성 요소를 만들 수 있습니다. 이를 통해 프로토타입을 신속하게 반복하고 전문 애플리케이션을 위한 맞춤형 로봇 부품을 신속하게 제공할 수 있습니다.
CNC 가공의 또 다른 장점은 사양에 맞는 부품을 정확하게 제작할 수 있다는 것입니다. 치수 정확도가 고성능 로봇 제조의 핵심이기 때문에 이러한 제조 정확도는 로봇에 특히 중요합니다. 정밀 CNC 가공은 공차를 +/-0.0002인치 이내로 유지할 수 있으며, 이 부분을 통해 로봇이 정확하고 반복 가능한 움직임을 수행할 수 있습니다.
표면 마감은 CNC 가공을 사용하여 로봇 부품을 생산하는 또 다른 이유입니다. 상호 작용하는 부품은 마찰이 낮아야 합니다. 정밀 CNC 가공은 표면 거칠기가 Ra 0.8μm 또는 연마와 같은 마무리 작업 후에 더 낮은 부품을 생산할 수 있습니다. 대조적으로, 다이캐스팅(마무리 전)은 일반적으로 5μm에 가까운 표면 거칠기를 생성합니다. 금속 3D 프린팅은 더 거친 표면 마감을 생성합니다.
마지막으로 로봇이 사용하는 재료 유형은 CNC 가공에 이상적인 재료입니다. 로봇은 물체를 안정적으로 움직이고 들어 올릴 수 있어야 하며 강하고 단단한 재료가 필요합니다. 이러한 필수 특성은 특정 금속 및 플라스틱을 처리하여 가장 잘 얻을 수 있습니다. 또한 로봇은 맞춤형 또는 소규모 배치 제조에 자주 사용되기 때문에 로봇 부품에 대한 CNC 머시닝이 자연스럽게 선택됩니다.
CNC 가공으로 제조되는 로봇 부품의 종류
가능한 기능이 너무 많아 다양한 유형의 로봇이 진화했습니다. 일반적으로 사용되는 로봇에는 몇 가지 주요 유형이 있습니다. 다관절 로봇의 한 팔에는 많은 사람들이 본 것처럼 여러 개의 관절이 있습니다. 두 개의 평행 평면 사이에서 물건을 이동할 수 있는 SCARA(선택적 준수 다관절 로봇 팔) 로봇도 있습니다. SCARA는 움직임이 수평이기 때문에 수직 강성이 높습니다. Delta 로봇의 관절은 하단에 위치하여 팔을 가볍게 유지하고 빠르게 움직일 수 있습니다. 마지막으로 갠트리 또는 데카르트 로봇에는 서로 90도 움직이는 선형 액추에이터가 있습니다. 이 로봇은 각각 다른 구조와 다른 응용 프로그램을 가지고 있지만 일반적으로 로봇을 구성하는 다섯 가지 주요 구성 요소가 있습니다.
일반적으로 사용되는 로봇에는 주로 몇 가지 유형이 있습니다. 다관절 로봇의 한 팔에는 많은 사람들이 본 것처럼 여러 개의 관절이 있습니다. 두 개의 평행 평면 사이에서 물체를 이동할 수 있는 SCARA(선택적 준수 관절 로봇 팔) 로봇도 있습니다. SCARA는 움직임이 수평이기 때문에 수직 강성이 높습니다. 델타 로봇의 관절은 베이스에 위치하여 팔을 가볍게 유지하고 빠르게 움직일 수 있습니다. 마지막으로 갠트리 또는 데카르트 로봇에는 서로 90도 움직이는 선형 액추에이터가 있습니다. 이 로봇은 각각 구조와 용도가 다르지만 일반적으로 5가지 주요 구성 요소가 있습니다.
1. 로봇팔
로봇 팔은 형태와 기능이 매우 다르기 때문에 다양한 부품이 사용됩니다. 그러나 그들에게는 한 가지 공통점이 있습니다. 즉, 물체를 움직이거나 조작할 수 있다는 것입니다. 이것은 사람의 팔과 다르지 않습니다! 로봇 팔의 다른 부분은 심지어 우리 자신의 부분의 이름을 따서 명명되었습니다. 어깨, 팔꿈치 및 손목 관절은 회전하고 각 부분의 움직임을 제어합니다.
2. 엔드 이펙터
엔드 이펙터는 로봇 팔 끝에 부착된 액세서리입니다. 엔드 이펙터를 사용하면 새로운 로봇을 만들 필요 없이 다양한 작업에 따라 로봇의 기능을 사용자 정의할 수 있습니다. 그리퍼, 그래버, 진공 청소기 또는 흡입 컵이 될 수 있습니다. 이러한 엔드 이펙터는 일반적으로 금속(보통 알루미늄)으로 만들어진 CNC 가공 부품입니다. 구성 요소 중 하나는 로봇 암 끝에 영구적으로 연결됩니다. 실제 그리퍼, 흡입 컵 또는 기타 엔드 이펙터가 이 어셈블리와 일치하므로 로봇 팔로 제어할 수 있습니다. 두 개의 서로 다른 구성 요소로 구성된 이 설정을 통해 서로 다른 엔드 이펙터를 쉽게 교체할 수 있으므로 로봇을 다양한 애플리케이션에 적용할 수 있습니다. 아래 이미지에서 이를 확인할 수 있습니다. 하단 디스크는 로봇 암에 볼트로 고정되어 흡입 컵을 작동시키는 호스를 로봇의 공기 공급 장치에 연결할 수 있습니다. 상단 및 하단 디스크는 CNC 가공 부품의 예입니다.
(엔드 이펙터에는 많은 CNC 가공 부품이 포함됩니다)
3. 모터
모든 로봇은 팔과 관절의 움직임을 구동하기 위해 모터가 필요합니다. 모터 자체에는 많은 움직이는 부품이 있으며 그 중 많은 부분을 CNC로 처리할 수 있습니다. 일반적으로 모터는 일종의 기계 가공된 하우징을 전원으로 사용하고 이를 로봇 팔에 연결하는 기계 가공된 브래킷을 사용합니다. 베어링과 샤프트도 일반적으로 CNC 가공됩니다. 샤프트는 직경을 줄이기 위해 선반에서 가공하거나 밀링 머신에서 가공하여 키 또는 홈과 같은 기능을 추가할 수 있습니다. 마지막으로 밀링, EDM 또는 기어 호빙을 사용하여 모터 동작을 로봇의 조인트 또는 기타 기어로 전달할 수 있습니다.
4. 컨트롤러
컨트롤러는 기본적으로 로봇의 정확한 움직임을 제어하는 로봇의 두뇌입니다. 로봇의 컴퓨터로서 센서 입력을 받아들이고 출력을 제어하는 프로그램을 수정합니다. 이를 위해서는 전자 부품을 수용할 인쇄 회로 기판(PCB)이 필요합니다. 전자 부품을 추가하기 전에 PCB를 CNC 처리하여 필요한 크기와 모양을 얻을 수 있습니다.
5. 센서
앞서 언급한 바와 같이 센서는 로봇의 주변 환경에 대한 정보를 받아 로봇 컨트롤러에 피드백한다. 센서에는 CNC로 처리할 수 있는 PCB도 필요합니다. 때때로 이러한 센서는 CNC 기계 하우징에도 설치됩니다.
6.Custom 비품 및 고정 장치.
로봇 자체의 일부는 아니지만 대부분의 로봇 작업에는 맞춤형 고정 장치와 고정 장치가 필요합니다. 로봇이 부품에서 작업할 때 부품을 고정하기 위한 고정 장치가 필요할 수 있습니다. 또한 고정 장치를 사용하여 부품을 정확하게 배치할 수 있습니다. 이는 일반적으로 로봇이 부품을 집어 올리거나 내려놓는 데 필요합니다. 일반적으로 일회성 맞춤형 부품이기 때문에 CNC 가공은 고정 장치에 매우 적합합니다.
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