SCARA 로봇용 유성 기어박스 - 관절별 선택 가이드

>40%
전 세계에서 출하된 모든 로봇 중
J1–J4
네 가지 별개의 축 요구사항
피0
J1/J2 등급 — TCP <0.05mm
EP-FADS
J3/J4 컴팩트 직접 삽입형
S5
작업 주기 — 픽앤플레이스
0.030mm
300mm 반경에서 TCP 오류 발생, P0

지원 안내서

SCARA 로봇의 기어박스 선택이 6축 로봇과 다른 이유, 그리고 잘못된 기어박스 선택이 조립 정확도 문제의 주요 원인인 이유

EP-FADS 시리즈 직접 삽입형 유성 기어박스는 컴팩트한 직접 삽입형 설계로 어댑터 플레이트 틈새를 없애고 축 방향 길이를 줄여 SCARA 로봇의 J3 Z축 스트로크 및 J4 공구 회전에 이상적입니다.

EP-FADS 시리즈 직접 삽입형 기어박스는 SCARA J3(Z축 스트로크 볼스크류 구동) 및 J4(공구 회전)에 가장 적합한 선택입니다. 직접 삽입형 설계로 어댑터 링이 있는 EP-FAD에 비해 축 방향 길이가 22mm 단축되었으며, 이는 J3 및 J4가 로봇 손목 하우징 내부에 장착되어야 하는 소형 SCARA 헤드 어셈블리에 매우 중요합니다.

SCARA 로봇(선택적 컴플라이언스 조립 로봇 팔)은 전 세계 로봇 출하량의 40% 이상을 차지합니다. 수평 회전 암 구조 덕분에 고속 픽앤플레이스, 전자 부품 조립, 의약품 조제, 정밀 부품 삽입 등 사이클 타임과 TCP(툴 센터 포인트) 정확도를 모두 극대화해야 하는 작업에 가장 적합한 기술입니다. 이러한 지배적인 위치에도 불구하고, SCARA 로봇 관절의 기어박스 선정 방식은 한국 에버파워의 산업용 로봇 가이드에서 다루는 6축 로봇 방식과 상당히 다릅니다. 이 두 방식을 혼동하는 것이 J2/J4 부위의 과도한 사양 선택(예산 낭비)과 J1 부위의 사양 부족(팔을 완전히 펼쳤을 때 TCP 정확도 문제 발생)의 가장 흔한 원인입니다. 전 세계 SCARA 로봇 시장은 매우 다양한 성능 등급을 아우릅니다. 5만 위안 미만의 저가형 1kg 페이로드 SCARA 로봇은 기본적인 픽앤플레이스 작업에 사용되는 반면, 가격은 10배 이상 높은 고속 정밀 SCARA 로봇은 반도체 웨이퍼 핸들링에 사용됩니다. 기어박스 사양 또한 그에 비례하여 매우 다양합니다. ±1mm TCP(작업 처리 시간)로 충분한 가장 간단한 픽앤플레이스 작업에 사용되는 경제적인 EP-FPG P2부터 ±0.02mm의 TCP가 요구되는 반도체 핸들링용 SCARA 로봇에 사용되는, 개별 백래시 측정 인증을 받은 EP-FAD P0까지 있습니다. 이 가이드는 백래시 등급이 중요한 사양 매개변수인 정밀 로봇, 즉 P0과 P1 중 어떤 것을 선택하느냐에 따라 TCP 정확도에 실질적인 차이가 발생하는 응용 분야를 다룹니다.

핵심적인 구조적 차이점은 SCARA 로봇의 J1과 J2 관절이 모두 수평면에서 움직이며, 수직축을 중심으로 한 모멘트 하중으로 전체 페이로드와 툴 무게를 지탱한다는 점입니다. 6축 로봇에서는 팔 무게가 J1부터 J3까지 분산되며, 각 관절은 로봇 구성과 페이로드 위치에 따라 서로 다른 비율로 무게를 지탱합니다. SCARA 로봇에서는 수평 이동 중 J1 관절이 팔 전체와 페이로드의 모멘트를 항상 온전히 지탱하며, 구성에 따른 하중 감소가 없습니다. 따라서 J1은 SCARA 로봇에서 가장 큰 하중을 받는 관절이며, 팔을 최대로 펼쳤을 때의 백래시 정도가 TCP 정확도에 가장 큰 영향을 미칩니다.

SCARA 시스템의 J3는 회전 조인트가 아닌 수직 선형 스트로크 조인트이며, 일반적으로 유성 기어박스 입력이 있는 볼스크류로 구동됩니다. J3에서 중요한 백래시는 Z축의 선형 위치 정밀도이며, 이는 프레스핏 조립 및 주사기 분배 애플리케이션에서 삽입 깊이 정밀도를 결정합니다. J4는 로봇 팔 끝단 툴의 순수 회전 조인트로, 큰 모멘트 하중을 받지 않으며 기어박스 사양 측면에서 가장 요구 사항이 낮은 조인트입니다. 그러나 고속 SCARA 애플리케이션에서는 J4의 사이클 횟수 요구 사항이 매우 높기 때문에 이 소형 조인트에서도 S5 듀티 사이클 수명 계산이 중요합니다.

⚙️
SCARA 백래시 기하학 규칙
상완 길이 R1과 전완 길이 R2를 갖는 SCARA에서 J1 백래시는 전체 팔 길이(R1+R2)에서 TCP 오차에 영향을 미칩니다. J2 백래시는 전완 길이 R2에서만 TCP 오차에 영향을 미치며, 그 영향은 R2/(R1+R2) 비율로 비례합니다. 팔 길이가 같은 일반적인 SCARA(R1=R2=300mm)의 경우, J2 백래시는 최대 신전 시 TCP 오차에 J1 백래시의 50%만큼만 영향을 미칩니다. 이는 J1에는 더 엄격한 등급 사양이 요구되는 반면, J2는 TCP 정확도 예산을 위반하지 않고 J1보다 한 등급 정도 느슨한 사양을 허용할 수 있음을 의미합니다. RSS 조합 TCP_error = √[(J1_bl_at_TCP)² + (J2_bl_at_TCP)²]을 실행하면 항상 J1부터 시작합니다. J1은 SCARA 정확도 사양을 결정하는 주요 조인트입니다.

SCARA 조인트 기어박스 선택표 — J1부터 J4까지

아래 표는 각 SCARA 조인트에 대한 기어박스 사양 프레임워크를 제공하며, 동작 유형, 하중 특성, 토크 범위, 필요한 백래시 등급, 권장 EP 시리즈 및 선택을 결정하는 주요 제약 조건을 포함합니다. 표시된 값은 상부 암과 하부 암의 길이가 각각 300mm인 3~5kg의 대표적인 페이로드 SCARA를 기준으로 합니다. 페이로드 등급 및 암 길이에 따라 토크 값을 비례적으로 조정하십시오.

관절 동작/부하 유형 토크 범위
(3~5kg 적재량)		 등급 시리즈 비율
범위		 TCP 오류
기부금		 주요 제약 조건 및 참고 사항
제1 기저 회전
수평 방향, 팔 전체 + 팔뚝 + 탑재물의 수직축에 대한 모멘트		 50–200 N·m
최대 확장 시 최고점		 피0 EP-FAD P0
또는 EP-FAB P0
높은 Ct의 경우		 i = 10–20 우성
팔 전체 반경		 가장 엄격한 사양. 모든 확장 시 전체 암 + 페이로드 모멘트가 발생합니다. J1에서의 백래시는 TCP에서 나타나며, 전체 암 반경에 의해 증폭됩니다. P0는 ±0.05mm TCP 등급을 위해 필수적입니다. 모멘트 하중 하에서의 수평 변형을 최소화해야 하는 경우 EP-FAB 방식이 권장됩니다(압입 방식). 30,000시간 S5 수명 검증을 완료했으며, 높은 사이클 수를 요구하는 애플리케이션에는 L10 수명 검증이 필요합니다.
제2 팔꿈치 회전
수평 방향, 팔뚝 + 공구 + 적재물의 팔꿈치 회전축을 중심으로 한 수직축에 대한 모멘트		 20–80 N·m
팔뚝만		 피0예산이 허락한다면 P1도 가능합니다.* EP-FAD P0
컴팩트 원형 플랜지		 i = 10–20 반성
전완 반지름 × 0.5		 *성적은 어느 정도 완화될 수 있습니다. 동일한 길이의 암에서 J2 백래시 기여도는 기하학적으로 J1에 비해 절반으로 줄어듭니다. ±0.1mm TCP의 경우 J1에서 P0이면 J2에서 P1이 적절한 경우가 많습니다. ±0.05mm TCP의 경우 J1과 J2 모두에서 P0이 필요합니다. J2 등급을 완화하기 전에 RSS 예산 계산을 실행하여 확인하십시오. 엘보 하우징 내부의 J2 소형화를 위해 EP-FAD(원형 플랜지)가 권장됩니다.
J3 Z-스트로크(선형)
볼스크류를 이용한 수직 직선 운동. 탑재물과 공구 무게를 지탱합니다. 회전 관절이 아닙니다.		 5–30 N·m
볼스크류 드라이브		 피0<0.05mm Z의 경우 EP-FADS P0
직접 삽입형, 소형		 i = 5–10 선형 Z
깊이 정확도		 삽입 깊이가 중요합니다. EP-FADS P0 + 볼스크류. FADS 직접 삽입 방식은 컴팩트한 손목에서 22mm의 축 방향 공간을 절약합니다. 회전 입력부의 기어박스 백래시는 볼스크류 피치를 통해 선형 Z축 오차로 이어집니다. Z_오차 = (백래시 아크분 / 3438) × 볼스크류 피치(mm). 5mm 피치 + FADS P0 0.78 아크분의 경우, Z_오차 = (0.78/3438) × 5 = 0.0011mm로 무시할 수 있습니다. 일반적으로 Z축 정확도를 제한하는 것은 기어박스 백래시가 아니라 볼스크류 예압입니다.
제4 공구 회전
순수 손목 회전으로 팔의 움직임이 전혀 없습니다. 작동 시 공구의 관성과 접촉력만 전달됩니다.		 <5 N·m
도구 전용		 피0/피1앱에 따라 다릅니다. EP-FADS P0/P1
가장 작은 프레임		 i = 5–16 최소
도구 전용		 가장 하중이 적은 관절. P0은 분사 노즐 각도 정확도(0.5° 미만 필요)에 적합합니다. P1은 공구의 각도 정확도가 ±1~2°인 스크류 드라이빙 및 픽앤플레이스 작업에 사용 가능합니다. EP-FADS는 사용 가능한 가장 작은 프레임(0.47mm)을 제공합니다. 매우 높은 사이클 수를 자랑하며, S5 작업 조건에서 L10 수명을 계산할 수 있습니다. 빠른 공구 방향 전환 사이클을 위해 최대 10,000rpm의 회전 속도를 입력할 수 있습니다.

페이로드 확장: 표시된 토크 범위는 3~5kg 페이로드의 SCARA에 대한 것입니다. 1kg의 경우 약 0.3배로 축소하십시오. 10kg의 경우 약 2배로 확대하십시오. 20kg 중량 SCARA의 경우 J1에는 EP-FAB P0, J2에는 EP-FAD P0을 사용하십시오. J4 토크는 페이로드 등급에 따라 최소한으로만 조정됩니다.
성적 참고 사항 *: J1의 P0과 TCP 예산이 허용하는 경우 J2의 P1은 허용됩니다. J2 등급을 완화하기 전에 항상 RSS 계산을 실행하십시오.

SCARA 페이로드, 암 길이 R1 및 R2, 필요한 TCP 정확도, 사이클 속도를 한국 에버파워에 알려주시면, 한국 에버파워에서 각 관절에 적합한 등급, 프레임 크기, 시리즈를 확인하고 J1+J2를 합산한 TCP 오차 예산 계산서를 제공해 드립니다.

공학 계산

SCARA TCP 정확도 계산 - J1과 J2의 유효 기여도가 다른 이유

EP-FAD 시리즈 정밀 유성 기어박스는 SCARA 로봇 J1 베이스 회전에 사용되며, 정밀한 TCP 오차 예산 계산을 위해 백래시 측정 스탬프가 찍힌 P0 등급 제품입니다.

TCP 오류 기하학
TCP에서 J1 백래시 오류 발생:
δ_J1 = (θ_J1 / 3438) × (R1 + R2)
TCP에서 J2 백래시 오류 발생:
δ_J2 = (θ_J2 / 3438) × R2
총 TCP 오류(RSS):
δ_TCP = √(δ_J1² + δ_J2²)
R1 = 위팔 길이, R2 = 아래팔 길이, θ = 서보 보정 후 백래시(최소 호)

SCARA 기하학적 구조가 6축 방식과 다른 오차 허용 범위를 요구하는 이유는 무엇일까요?

6축 직렬 로봇에서 각 관절은 구성에 따라 TCP 오차에 영향을 미치며, 이를 정확하게 평가하려면 전체 자코비안 행렬 계산이 필요합니다. J1 백래시가 TCP 오차에 미치는 영향은 로봇 팔 구성, 페이로드 위치, 그리고 평가 대상 동작에 따라 달라집니다. 대부분의 6축 로봇에서 엔지니어는 모든 관절에 균일한 P0 등급을 지정하고 로봇 컨트롤러의 역기구학 및 백래시 보정을 통해 이러한 복합적인 영향을 관리합니다. 이 사이트에 있는 한국 에버파워 산업용 로봇 가이드에서는 모든 관절의 P0 등급을 설정하기 위해 최대 확장 시 최악의 경우를 가정한 계산을 사용합니다. 이는 보수적이지만 안전한 접근 방식으로, 구성별 분석이 필요하지 않습니다. BOM 비용이 중요하고 구성별 분석이 가능한 6축 로봇의 경우, 이론적으로는 J4/J5/J6 관절이 TCP에 훨씬 가깝고 백래시 단위당 TCP 오차에 대한 기여도가 더 작기 때문에 P0에서 P1으로 등급을 완화할 수 있습니다. 그러나 실제로는 대부분의 SCARA 로봇 OEM 엔지니어가 필요로 하지 않는 완전한 운동학적 오차 전파 분석이 필요합니다. 왜냐하면 2링크 SCARA 로봇의 기하학적 구조가 해석적으로 정확한 해답을 제공하기 때문입니다.

SCARA 로봇의 경우, 두 개의 링크로 이루어진 수평 평면 구조는 훨씬 더 단순하고 다루기 쉬운 TCP 오차 예산을 제공합니다. J1과 J2는 모두 수직축을 중심으로 회전하고 로봇 팔은 항상 수평면에 있기 때문에, 각 관절의 백래시가 수평 TCP 위치 오차에 미치는 영향은 로봇 팔 길이와 간단한 기하학적 관계를 갖습니다. 따라서 SCARA 로봇의 TCP 오차 예산은 근사치가 아닌 정확한 값을 가지며, 동일한 백래시 값에서 J1과 J2가 TCP 오차에 미치는 영향이 본질적으로 다른 이유를 명확하게 보여줍니다.

J1 기여도: J1 지점의 백래시 각도 θ는 전체 로봇 팔(R1 + R2)을 J1 축을 중심으로 회전시킵니다. J1 백래시로 인한 TCP 변위는 δ_J1 = (θ_J1_effective / 3438) × (R1 + R2)로 계산됩니다. 로봇 팔이 완전히 확장된 상태에서 R1 + R2는 최대 도달 거리이므로, J1 백래시는 로봇이 가장 높은 정확도를 필요로 하는 위치, 즉 물건을 집어 옮기는 작업이 일반적으로 발생하는 최대 도달 위치에서 가장 큰 TCP 영향을 미칩니다.

J2의 기여도가 기하학적으로 절반으로 줄어드는 것은 운동학적 체인의 직접적인 결과입니다. J2가 작은 각도 δθ만큼 회전하면 전완과 거기에 연결된 모든 부품(J3, J4 및 툴)은 움직이지만 상완은 움직이지 않습니다. J2 회전에 따른 TCP 변위는 전완 길이 R2에만 의존하며 상완 R1은 영향을 받지 않습니다. 이는 동일한 TCP 위치 오차에 대해 J2 기어박스 백래시가 J1 기어박스 백래시보다 레버 암이 더 작다는 것과 기하학적으로 동일합니다. 최대 확장 위치(팔이 완전히 확장되어 레버 암이 최대가 되므로 TCP가 백래시에 가장 민감한 위치)에서 J1은 (R1 + R2)에 대해 작용하고 J2는 R2에 대해서만 작용합니다. R2 = 0.5 × (R1 + R2)인 로봇(이는 양쪽 팔을 가진 SCARA 로봇의 경우임)의 경우 J2는 J1의 TCP 레버리지의 정확히 절반을 가집니다. R2가 R1보다 작은 로봇(예: R1=400mm, R2=200mm인 SCARA 로봇)의 경우 J2의 레버리지는 더욱 작아집니다. R2/(R1+R2) = 200/600 = 0.33이므로 J2 백래시는 J1 백래시의 TCP 영향의 3분의 1에 불과하여 J2에서의 등급 완화가 더욱 정당화됩니다.

J2 기여도: J2에서의 백래시 각도 θ는 전완(R2)만 J2 축을 중심으로 회전시킵니다. J2 백래시로 인한 TCP 변위는 δ_J2 = (θ_J2_effective / 3438) × R2입니다. 팔 길이가 같은 로봇(R1 = R2)의 경우, 동일한 백래시 등급에서 J2의 TCP 기여도는 J1의 TCP 기여도의 정확히 절반입니다. J2의 TCP 기여도가 기하학적으로 절반으로 줄어드는 것은 등급 완화 규칙에 대한 공학적 근거입니다. 팔 길이가 같은 SCARA 설계에서 J2에 P1, J1에 P0을 지정하면 두 관절 모두에서 P0을 지정했을 때와 거의 동일한 TCP 오차 예산을 더 낮은 비용으로 달성할 수 있습니다.

예시 문제: 전자 조립 SCARA, ±0.05mm TCP 사양
주어진
상완 R1 = 300mm | 전완 R2 = 300mm | 최대 도달 거리 R1+R2 = 600mm | TCP 정확도 사양: ±0.05mm | J1+J2 모두: EP-FAD P0 (측정값 0.78 arc-min, 60% 서보 보정 → 유효값 0.31 arc-min)
계산
δ_J1 = (0.31/3438) × 600 = 0.054mm | δ_J2 = (0.31/3438) × 300 = 0.027mm | δ_TCP = √(0.054² + 0.027²) = √(0.00292 + 0.00073) = √0.00365 = 0.060mm
결과 — 약간 초과
0.060mm는 ±0.05mm 예산을 약간 초과합니다. 옵션: (1) 서보 보상 계수를 70%(60%에서)로 개선 → δ_J1 = 0.047mm, δ_TCP = 0.053mm — 경계. (2) 더 엄격한 측정값으로 EP-FAD 지정(P0 내에서 0.65 arc-min 달성 가능) → δ_TCP = 0.051mm. (3) 허용: 대부분의 ±0.05mm 사양은 20% 측정 불확실성 마진을 가지고 있습니다. 0.060mm는 사양의 측정 허용 오차 범위 내에 있습니다.
J2 시나리오에서 P1 등급: J2에 P1(3 arc-min, 60% 보정 = 유효 1.2 arc-min)이 지정된 경우: δ_J2 = (1.2/3438) × 300 = 0.105mm → δ_TCP = √(0.054² + 0.105²) = √(0.00292 + 0.01103) = 0.118mm — 예산 초과. ±0.05mm 사양의 경우, J1에 P0이 있더라도 J2에 P1을 적용하는 것은 적절하지 않습니다. 이 사양 등급에서는 J1과 J2 모두에 P0이 필요합니다. J2에 P1을 적용하는 것은 ±0.10mm 또는 그보다 완화된 TCP 요구 사항에 적합합니다.

산업 응용 분야

SCARA 적용 시나리오 5가지 - 전자, 제약, 식품, 자동차 및 실험실 자동화

아래의 다섯 가지 시나리오는 다섯 가지 산업 분야에서 가장 일반적인 SCARA 적용 사례를 다룹니다. 각 시나리오에서는 네 개의 조인트 모두에 대한 등급 및 시리즈를 명시하고, 주요 사양 제약 조건을 파악하며, 환경별 요구 사항을 설명합니다. 시나리오는 TCP 정확도 요구 사항이 가장 높은 분야(전자 조립, ±0.05mm)부터 가장 완화된 분야(식품 포장, ±2mm)까지 순서대로 제시되며, 이는 가장 고가의 기어박스 사양부터 가장 경제적인 사양까지의 경향을 반영합니다.

한국 에버파워 EP 시리즈 유성 기어박스, SCARA 로봇 응용 분야 - 전자 제품 조립, 의약품 조제, 식품 포장재 집게 및 배치
EP-FAB 시리즈 정밀 유성 기어박스 - J1 베이스 조인트는 비틀림 강성과 P0 백래시가 모두 요구되는 10kg 이상의 페이로드를 운반하는 대형 SCARA 로봇에 적합합니다.

EP-FAB P0(위)은 비틀림 강성과 백래시가 중요한 고하중 SCARA J1에 사용됩니다. EP-FAD P0은 표준 3~5kg SCARA J1/J2에 사용됩니다. 두 모델 모두 C1~C10 범용 모터 어댑터 시스템을 공유합니다.

01
PCB 부품 삽입 — 고속 전자 조립

전자 조립용 SCARA 장비는 300mm × 300mm 작업 영역에서 분당 30~60회의 피킹 작업을 ±0.05mm TCP의 정밀도로 수행합니다. 사이클은 Z3 하강, J4 방향 설정, 피킹, Z3 상승, J1+J2 재배치, Z3 하강, J4 재정렬, 배치 순으로 구성됩니다. J1과 J2는 분당 30회 이상의 방향 전환을 수행하는데, 이러한 작업 패턴은 장비의 5년 생산 수명 동안 상당한 백래시 마모를 누적시킵니다. 연간 사이클 횟수는 분당 30회 피킹 × 60 × 20시간/일 × 250일 = 연간 900만 회 피킹 × 5년 = J1과 J2에서 총 4,500만 회의 사이클이 발생합니다. 이러한 사이클 횟수에서 정격 S5 작업 부하의 EP-FAD P0 장비조차도 30,000시간의 L10 수명 내에 있지만, 실제 가동 시간을 확인하여 검증해야 합니다. EP-FADS P0과 NYOGEL 792D(ISO Class 5 입자 방출)가 J3에 지정된 이유는 대부분의 전자 제품 조립 라인이 로봇에서 발생하는 입자 방출을 모니터링하는 ISO Class 6-7 클린룸이기 때문입니다.

사양: J1: EP-FAD P0 090mm i=10. J2: EP-FAD P0 060mm i=10. J3: EP-FADS P0 047mm i=5 + 5mm 피치 볼스크류. J4: EP-FADS P0 042mm i=5. NYOGEL 792D 재질, 전체 밀봉. IP65 표준.

02
주사기 및 바이알 분배 — 제약 조립

제약용 SCARA는 GMP 조건 하에서 주사기에 약품을 채우고 바이알을 블리스터 트레이에 담습니다. Z축(J3) 깊이 정확도는 매우 중요하며, 주사기 충전 깊이 ±0.1mm가 충전량 정확도를 결정합니다. 기어박스 백래시로 인한 Z축 오차는 Z_error = (0.78/3438) × 5mm 피치 = 0.0011mm로 무시할 수 있으며, 볼스크류 예압이 실제 Z축 정확도를 결정합니다. 바이알과 트레이 사이의 배치 정확도(TCP) ±0.1mm는 J1에 P0, J2에 P1을 설정하여 달성할 수 있습니다(위 계산값 0.118mm는 경계선 수준이며, 이 적용 분야에서는 마진 확보를 위해 J2에 P0을 설정했습니다). GMP 환경에서는 제품과 접촉하지 않는 기어박스 하우징 내부의 밀봉 윤활유로 NYOGEL 792D(ISO Class 5 인증)를 사용해야 합니다. 로봇 팔 자체가 식품 및 음료 위생 구역 지침에 따라 구역 1/2에 위치하는 경우, 제품 충전 경로와 가장 가까운 J3/J4 부분에 스테인리스 하우징과 IP69K 등급의 보호 장치가 필요할 수 있습니다.

사양: J1: EP-FAD P0 090mm. J2: EP-FAD P0 060mm. J3: EP-FADS P0 047mm. J4: EP-FADS P0 042mm. GMP 문서: 단위별 백래시 인증서 + IP65 테스트 기록 + 부록 1 기술 파일에 대한 NYOGEL 792D ISO Class 5 검증.

03
초콜릿과 쿠키를 골라 담을 수 있는 포장 용기 - 식품 포장

식품 포장용 SCARA 시스템은 초콜릿 조각이나 쿠키를 트레이에 분당 최대 80회 집어 올리는 속도로 작동하는데, 이는 모든 응용 분야에서 가장 높은 SCARA 사이클 속도 중 하나입니다. TCP 정확도는 ±2mm로 넉넉한 수준이지만(제품 허용 오차로 인해 약간의 오차가 발생할 수 있음), 극도로 높은 사이클 수로 인해 작동 수명 계산에 제약이 생깁니다. 80회 집어 올리기/분 × 60 × 16시간/일 × 300일/년 = 연간 2,300만 사이클입니다. 이 속도에서 일반적인 30% 온타임 비율에서도 EP-FAD P0 30,000시간 L10은 약 4.1년(30,000 / (0.30 × 8760) = 11.4년, 정격 토크 30% 기준: 11.4 × (100/30)³ = 423년 - 기어박스 수명이 제한 요소는 아님)을 제공합니다. 실질적인 제한 요소는 오염입니다. 식품 환경에서는 위생 구역 지침에 따라 IP69K 등급의 보호 등급과 NSF H1 등급의 윤활유 사용이 요구됩니다. 구역 3(외부 포장 영역)에서는 표준 IP69K 등급의 알루미늄 하우징으로 충분하지만, 제품과 직접 접촉하는 영역에는 스테인리스강 하우징에 H1 등급 윤활유를 사용해야 합니다.

사양: J1: EP-FAD P1 090mm + IP69K. J2: EP-FAD P1 060mm + IP69K. J3: EP-FADS P1 047mm + IP69K. J4: EP-FADS P1 042mm + IP69K. P1은 ±2mm TCP에 적합합니다. 구역별 위생 구역 가이드.

04
소형 부품 프레스핏 조립 — 자동차 부품

자동차용 SCARA 시스템은 Z축 스트로크를 이용하여 핀, 부싱, 베어링을 하우징에 프레스핏 방식으로 삽입합니다. 부품 위치의 TCP 정확도는 XY축 기준 ±0.1mm입니다. Z축 깊이 정확도는 정확한 프레스핏 깊이를 위해 ±0.05mm입니다. 이 애플리케이션에서 가장 중요한 축은 J3 Z축이며, 특히 프레스핏 삽입력 하에서의 수직 방향 유연성이 중요합니다. 프레스핏 과정에서 Z축 모터는 기어박스와 볼스크류를 통해 전달되는 삽입력(일반적으로 하향 50~200N)에 대해 위치를 유지합니다. 이러한 반력 하에서 J3 기어박스의 유연성이 발생하면 Z축 깊이 오차가 발생합니다. J3의 유연성 계산 공식은 다음과 같습니다: Z_오차_연속성 = (삽입력 × 볼스크류 피치 / (2π × Ct_J3)) × 아크분/라디안 보정. EP-FADS의 경우 Ct ~25 N·m/arc-min에서 기어박스 컴플라이언스는 Z축 깊이 오차에 약 0.003~0.010mm를 유발하며, 이는 ±0.05mm 허용 오차 범위 내에 있습니다. J3 모델에는 볼스크류 예압이 추가적인 고정 강성을 제공하므로 EP-FAB 시리즈가 필요하지 않습니다. J1/J2 모델은 프레스 작업 전에 ±0.1mm의 XY 위치 조정을 위해 P0이 필요합니다.

사양: J1: EP-FAD P0 090mm. J2: EP-FAD P0 060mm. J3: EP-FADS P0 047mm (적합성 확인 완료). J4: EP-FADS P0/P1 042mm. 산업 환경, 식품 구역 아님. 표준 IP65 등급으로 충분합니다.

05
액체 분주 및 시료 처리 — 실험실 자동화

실험실용 SCARA는 신약 개발 및 임상 분석 시스템에서 마이크로플레이트, 피펫, 샘플 튜브를 처리합니다. 처리 용량은 가볍고(1~2kg) 처리 속도는 적당하지만(분당 15~30회), 정확도 요구 사항은 매우 엄격합니다. 384웰 플레이트(웰 피치 2.25mm, 웰 폭 ±0.1 이내 중앙에 위치해야 함)에서 웰 간 위치 정밀도는 ±0.2mm TCP입니다. 또한 SCARA는 입자 배출량이 극히 적어야 합니다. 일부 응용 분야에서는 실험실 환경이 ISO Class 5~6 클린룸 표준을 준수해야 하며, 기어박스 베어링에서 발생하는 윤활유 입자가 샘플 처리 영역에 도달하면 오염을 유발할 수 있습니다. NYOGEL 792D로 밀봉된 EP-FADS P0(윤활유 가이드에 따라 ISO Class 5 인증)이 적합한 사양입니다. 실험실에서 반도체 기판(웨이퍼, 유리 슬라이드, 정밀한 피치가 요구되는 마이크로플레이트)을 핸들링하는 SCARA 시스템의 경우, 이 사이트의 특수 비율 가이드, 특히 21슬롯 카세트 핸들러에 대한 i=21 비율이 유용합니다. 이 경우 암은 각 카세트 슬롯에서 누적 오차를 제거하기 위해 모터 회전수를 정수로 통과해야 합니다. 반도체 관련 문서에 설명된 것과 동일한 피치 매칭 계산법은 암이 한 바퀴 회전할 때마다 고정된 위치 수를 통과해야 하는 모든 SCARA 시스템에 적용됩니다. 작은 페이로드 덕분에 J1에는 0.47mm, J2/J3/J4에는 0.42mm FADS 프레임을 사용할 수 있어 실험실 자동화 시스템의 가벼운 페이로드에 적합하도록 암을 매우 작고 가볍게 유지할 수 있습니다.

사양: J1: EP-FADS P0 060mm (경량 탑재체, 소형 암). J2: EP-FADS P0 047mm. J3: EP-FADS P0 042mm. J4: EP-FADS P0 042mm. NYOGEL 792D ISO Class 5. 일반적인 실험실 환경에서는 IP69K 등급이 필요하지 않습니다 (최소 IP54 등급이면 충분하며, 안전 여유를 위해 IP65 등급을 권장합니다).

디자인 선택

SCARA 로봇과 ​​6축 로봇 비교 - 기어박스 사양 산정 방식의 변화

한국 에버파워 EP 시리즈 기어박스 생산 — SCARA 로봇 J1/J2/J3/J4 기어박스와 6축 로봇 기어박스를 함께 생산

SCARA와 6축 영상 촬영 중 어떤 것을 선택해야 할까요?
스카라:
고정된 Z축 스트로크 범위 내에서 고속 수평 픽앤플레이스
스카라:
사이클 타임 1초 미만 필수; 설치 공간 최소화
스카라:
적용 범위는 수평면 ±50–200mm Z로 제한됩니다.
6축:
임의의 3D 경로; 장애물 우회; 기울어진 표면
6축:
용접, 도장, 복잡한 형태의 중장비 조립

SCARA 로봇과 ​​6축 로봇의 기어박스 사양 산정 방식은 크게 다르지만, 기본 매개변수는 동일합니다. 차이점은 이러한 매개변수를 적용하는 방식에 있습니다. 6축 로봇에서는 구성에 따라 하중이 변동하기 때문에 전체 운동학적 시뮬레이션 없이는 어떤 관절의 강성을 완화할 수 있는지 계산하기 어려워 각 관절의 강성 등급을 일반적으로 균일하게 지정합니다(정밀 로봇의 경우 P0 등급 전체 적용). SCARA 로봇에서는 단순한 2링크 평면 구조 덕분에 위 2절에서 설명한 것처럼 정확한 계산이 가능하며, 이를 통해 TCP 정확도 예산을 위반하지 않고 J2 관절의 강성을 J1 관절보다 한 단계 낮출 수 있음을 알 수 있습니다. 이는 동일한 분석적 정확성이 요구되는 6축 로봇에서는 불가능한 비용 절감 효과입니다.

작동 주기 수명 계산 방식에서도 강조점이 다릅니다. 6축 용접 로봇은 비교적 느린 속도로 연속 용접 작업을 수행하며, 작동 주기는 중간 토크에서 대략 S1입니다. 반면 SCARA 픽앤플레이스 로봇은 분당 30~80회의 매우 빠른 속도로 짧은 사이클 작업을 수행하며, 각 사이클은 J1과 J2 구간에서 가속, 유지, 감속을 포함합니다. 따라서 사이클 수는 많지만 가동 시간은 매우 짧습니다(각 동작은 1~2초 사이클 중 0.2~0.5초를 소요). 서비스 수명 가이드의 S5 작동 주기 계산 방식이 그대로 적용되며, SCARA 픽은 정격 토크 20~40%(고속으로 가벼운 페이로드를 운반)에서 작동하기 때문에 실제 작동 토크에서의 L10 수명은 수십 년에 이를 수 있습니다. 실질적인 결론은 대부분의 SCARA 픽앤플레이스 애플리케이션에서 한국 Ever-Power EP-FAD P0을 사용할 경우, 분당 60회 이상의 사이클 속도에서도 서비스 수명은 설계의 제한 요소가 아니라는 것입니다.

📋
SCARA 변속기 선택 체크리스트
SCARA 기어박스 사양을 정하기 전에 다음 사항을 확인하십시오. (1) TCP 정확도 요구 사항 → δ_J1 = (θ_J1_eff / 3438) × (R1+R2) ≤ 0.7 × TCP_budget 공식을 사용하여 필요한 J1 등급을 계산합니다. (2) J2 등급 → RSS 계산을 통해 P1 등급이 적용 가능한지 확인합니다. (3) J3 Z축 정확도 → 볼스크류 피치를 확인하고 기어박스 백래시가 볼스크류 예압 정확도에 비해 무시할 수 있을 정도로 작은지 확인합니다. (4) J4 등급 → 분배/삽입 각도 정확도는 P0, 일반적인 픽앤플레이스 작업은 P1 등급을 사용합니다. (5) 사이클 수 → 연간 픽킹 횟수를 계산하고 실제 작동 토크에서 S5 L10 수명을 확인합니다. (6) 환경 → 식품 구역? IP69K? H1 윤활유? 클린룸? 위생 구역 지침에 따라 확인합니다. (7) 프레임 크기 → 토크 × 안전 계수 1.5를 사용하여 프레임을 선택합니다. 한국 에버파워는 페이로드, 암 길이, TCP 사양, 사이클 속도 및 환경을 제공하면 7가지 매개변수를 모두 확인합니다.

관련 EP 시리즈 및 기술 가이드

한국 Ever-Power EP 시리즈 유성 기어박스 제품군 — EP-FAD, EP-FADS, EP-FAB (SCARA 로봇 J1, J2, J3, J4 적용)

둘러보기 EP 전체 카탈로그관련 가이드: 산업용 로봇(6축), 의료 및 실험실(클린룸), 식품 및 음료(위생 구역), 비틀림 강성(Ct 계산) (본 사이트 참조). 외부 자료: cvjointdriveshaft.com.

SCARA 로봇 기어박스 관련 자주 묻는 질문

J3와 J4 모두에 동일한 EP-FADS 프레임 크기를 사용할 수 있습니까?+
대부분의 경우 그렇습니다. J3와 J4는 표준 3~5kg 페이로드의 SCARA에 동일한 EP-FADS 프레임 크기를 사용할 수 있습니다. 두 조인트 모두 상대적으로 낮은 토크 요구량을 가지기 때문입니다 (J3는 볼스크류를 구동하고, J4는 공구만 회전시킵니다). 0.47mm EP-FADS 프레임은 많은 SCARA 설계에서 J3와 J4 모두에 적합합니다. 주요 차이점은 기어비입니다. J3는 일반적으로 Z축 스트로크 속도에 적합한 모터 속도를 제공하기 위해 낮은 기어비(i=5)를 사용합니다. J4는 공구 방향 해상도 및 토크 증폭을 위해 더 높은 기어비(i=8~16)를 사용할 수 있습니다. C1-C10 어댑터 시스템을 통해 두 조인트 모두 동일한 모터 모델을 사용할 수 있으므로 재료 효율성을 확인할 수 있습니다. J3에 상당한 압입력이 필요한 고중량 SCARA의 경우 0.47mm 프레임이 J3에 적합하지 않을 수 있으므로 0.60mm 프레임을 확인해야 합니다. 한국 에버파워의 선택 도구를 사용하여 특정 삽입력 및 Z축 스트로크 속도 요구 사항에 맞는 프레임을 확인할 수 있습니다.
SCARA J3 및 J4에서 EP-FAD보다 EP-FADS가 선호되는 이유는 무엇입니까?+
세 가지 이유가 있습니다. 첫째, EP-FADS는 모터와 기어박스 사이에 어댑터 플레이트와 외부 클램프 링을 제거하여 축 방향 길이를 22mm 줄입니다. J3와 J4가 축 방향으로 적층되는 소형 SCARA 손목 어셈블리에서 기어박스당 22mm의 길이 절감은 손목 어셈블리 내부에 장착하는 데 매우 중요합니다. 둘째, EP-FADS는 기존 EP-FAD 어셈블리에 존재하는 어댑터 플레이트 인터페이스의 작은 틈새를 제거합니다. 클린룸 및 GMP 환경에서 입자나 윤활유가 끼일 수 있는 틈새는 EHEDG 및 GMP 지침에 따라 설계 결함으로 간주됩니다. 셋째, EP-FADS의 직접 삽입 샤프트 커플링은 다중 구성 요소 어댑터 시스템보다 모터-기어박스 인터페이스에서 약간 더 우수한 동심도를 제공합니다. 이는 J4 툴 회전이 작동하는 매우 높은 입력 속도(최대 10,000rpm)에 유리합니다. 올바른 C 코드 어댑터를 사용하는 EP-FAD는 축 방향 공간에 제약이 없는 J3 및 J4에 완전히 적합합니다. FADS는 손목 부분의 공간이 협소하거나 틈새 제거가 사양 요구 사항인 경우에만 선호됩니다.
SCARA 레이저의 Z축 정확도는 기어박스에 의해 더 많이 결정될까요, 아니면 볼스크류에 의해 더 많이 결정될까요?+
주로 볼스크류가 Z축 백래시에 영향을 미치며, 기어박스도 작지만 계산 가능한 영향을 줍니다. 5mm 피치의 볼스크류와 EP-FADS P0(0.78 arc-min 백래시)을 사용하는 경우, 기어박스가 Z축 백래시에 미치는 영향은 (0.78/3438) × 5mm = 0.0011mm입니다. 고품질 C5 등급의 프리로드 볼스크류는 일반적으로 0.01~0.02mm의 선형 백래시를 가지는데, 이는 기어박스가 미치는 영향보다 10~20배 더 큽니다. 따라서 기어박스 백래시는 볼스크류 자체의 위치 오차에 비해 무시할 수 있습니다. 0.01mm 미만의 Z축 정확도(C3 등급의 프리로드 볼스크류 필요)를 위해서는 0.001mm의 기어박스 백래시 영향은 여전히 ​​무시할 수 있습니다. 따라서 SCARA J3 Z축 정확도 규격에서는 기어박스 등급이 아닌 볼스크류 규격(리드 정확도 등급, 프리로드 등급)이 Z축 위치 정확도를 결정합니다. EP-FADS P0는 모든 실제 SCARA Z축 정밀도 요구 사항에 충분한 기어박스 성능을 제공합니다. J3의 기어박스 사양은 백래시 등급이 아닌 토크 용량과 속도에 따라 결정됩니다. 참고로, 이중 너트 예압(축 방향 백래시 제거)이 적용된 C5 압연 볼스크류(표준 정밀도, ±0.023mm/300mm 리드 정밀도)는 약 0.015~0.020mm의 Z축 위치 반복 정밀도를 제공합니다. 예압이 적용된 C3 연삭 볼스크류(정밀도, ±0.008mm/300mm)는 0.005~0.008mm의 Z축 반복 정밀도를 제공합니다. 두 경우 모두 EP-FADS P0 기어박스의 영향(0.0011mm)은 무시할 수 있습니다. Z축 스트로크가 매우 짧고(20mm 미만) 깊이 요구 사항이 극히 엄격한 경우(0.002mm 미만)에만 기어박스의 역할이 중요해지며, 이 경우 적절한 사양 업그레이드는 기어박스와 볼스크류 조합이 아닌 직접 구동 방식의 Z축으로 변경하는 것입니다.
SCARA 백래시는 시간이 지남에 따라 어떻게 증가하며, 변속기는 언제 교체해야 할까요?+
SCARA 백래시는 6축 로봇과 동일한 메커니즘으로 증가합니다. 출력 베어링의 마모로 인해 베어링 간극이 점진적으로 증가하고, 이는 2% 정격 토크 테스트 조건에서 측정된 백래시의 미미한 증가로 나타납니다. EP-FAD P0 장치는 명판에 측정된 백래시 값(예: 0.78 arc-min)이 각인되어 출고되므로, 유지보수팀은 각 조인트에 대한 정확한 초기값을 확인할 수 있습니다. 정기 유지보수 주기(매년 또는 500만 사이클마다)마다 현재 백래시를 측정하고 명판 값과 비교하여 누적 마모량을 파악합니다. ±0.05mm TCP 사양을 가진 SCARA J1의 경우, 최대 허용 백래시(보정 후)는 약 0.87 arc-min입니다(TCP 예산에서 역산). 측정된 백래시가 0.87 arc-min에 도달하면 다음 유지보수 시점에 기어박스 교체를 계획해야 합니다. 한국 에버파워의 유닛별 명판 각인 기술을 통해 구현된 이 상태 기반 교체 전략은 기어박스의 잔여 수명을 낭비하는 조기 교체와 다음 정비 방문 전에 TCP 정확도가 사양 이하로 저하되는 것을 방지하는 지연 교체를 모두 막아줍니다. TCP 정확도 불량으로 생산 라인이 중단되는 고효율 전자 조립 라인의 SCARA 로봇의 경우, 이러한 예측 정비 기능은 상당한 운영상의 이점을 제공합니다.

한국 에버파워의 명판 스탬핑을 통해 구현되는 예측 유지보수 방식은 예비 부품 재고 관리에도 중요한 의미를 갖습니다. TCP 오차 예산이 명판에서 측정된 백래시 값에 따라 정확하게 계산되기 때문에, 유지보수팀은 계획적인 교체 일정을 유지할 수 있습니다. 예를 들어, 기어박스의 초기 백래시가 0.78 arc-min이고 TCP 예산이 최대 0.87 arc-min까지 허용된다면, 측정된 백래시가 약 0.85 arc-min에 도달했을 때 기어박스를 교체해야 하며, 이는 2%의 안전 여유를 확보하는 것입니다. 일반적인 SCARA 듀티 사이클과 작동 토크 조건에서, 이러한 백래시 증가는 3~7년의 생산 기간 동안 예측 가능하게 발생하므로, 유지보수팀은 긴급 배송 할증료 없이 교체품을 주문할 수 있는 충분한 리드 타임을 확보할 수 있습니다. 이는 개별 백래시 측정값을 제공하지 않는 기어박스에서 흔히 사용되는 "정해진 간격으로 교체" 방식과는 완전히 대조적입니다. 이러한 방식의 경우, 교체가 너무 일찍 이루어져 잔여 수명이 낭비되거나, 반대로 지연되어 숨겨진 정확도 저하가 발생할 수 있습니다.

EP 시리즈를 양팔 SCARA 로봇에 사용할 수 있습니까?+
예, 이중 암 SCARA(공유 베이스 또는 갠트리에 두 개의 독립적인 SCARA 암이 장착됨)는 단일 암 SCARA와 동일한 기어박스 사양을 사용하며, 각 암에 독립적으로 적용됩니다. 각 암의 기어박스 선택은 이 가이드에 설명된 J1-J4 방법론을 따르며, 해당 암의 길이와 페이로드를 고려합니다. 이중 암 설계에서 추가적으로 고려해야 할 사항은 주 암의 J1 베이스 조인트입니다. 이 조인트는 주 암의 움직임으로 인한 토크와 두 암이 공통 베이스 회전을 공유하는 경우 보조 암에서 발생하는 반력을 모두 수용해야 합니다. 대부분의 이중 암 SCARA 설계에서 두 개의 J1 조인트는 기계적으로 독립적이므로(각 암에 자체 J1 모터와 기어박스가 있음) 단일 암 계산 외에 추가적인 하중 분석은 필요하지 않습니다. 두 암이 공통 J1 베이스를 공유하는 구성의 경우, 결합 모멘트 하중을 가지고 한국 에버파워에 문의하십시오. 공유 J1의 프레임 크기 및 등급 선택을 늘려야 할 수도 있습니다.

사용 용도에 맞는 SCARA 변속기를 선택하십시오.
SCARA 페이로드 클래스, 상완 길이 R1, 전완 길이 R2, TCP 정확도 사양 및 사이클 속도를 보내주시면, 한국 에버파워에서 J1부터 J4까지 적합한 EP 시리즈, 프레임 크기 및 등급을 확인하고, J1+J2에 대한 TCP 오차 예산 계산 및 실제 사용 사이클에서의 L10 수명을 확인해 드립니다. 영업일 기준 1일 이내에 답변드리겠습니다.

SCARA 공동 선택 확인 →

편집자: Cxm

저희 공장을 VR로 둘러보세요

태그:

최근 댓글

보여줄 댓글이 없습니다.