패러럴 메커니즘의 실용화 전망과 기구학적 특성(下)
패러럴 매커니즘과 생산 공정의 혁신

Ⅲ. 패러럴 링크 구조를 이용한 측정 시스템
레인쇼(Reinshaw)사는 영국을 거점으로 3차원 측정기의 프로브(Probe), 공작기계의 프로브의 선도적 회사로 많은 기술개발을 하고 있다. 과거 직교하는 3축으로 구성된 측정기를 개발한 경험이 있으며, 패러럴 링크 구조를 이용한 장치의 개발은 구조, 제어 등 다양한 기술개발이 필요하였으나 지금까지 개발과정에서 쌓은 제어, 공간 보정기술, 계측 소프트웨어 등의 경험이 패러럴 링크를 이용한 측정기의 구현에 도움이 되었다.
개발한 패러럴 링크 구조는 3본의 벨트구동의 직선축과 특허를 얻은 3조의 회전축으로 구성되었다. 직선축에는 액추에이터와 스케일이 있으며, 제어가 가능하다. 3개의 직선축만으로는 엔드 플레이트의 제어가 안 되기 때문에 구조적으로 항상 평행이 되도록 2본의 지주 3조를 엔드 플레이트에 접속시켰다. 이 구조로 패러럴 링크의 특징인 6자유도 중 3자유도를 제어하지만 측정기로서의 프로브(센서)를 항상 밑으로 향하게 고정하는 요구를 실현하였다.
한편 치과용 측정기의 개발에서 처음으로 패러럴 링크 구조를 채택하였다. 이 장치는 치관이나 치아의 결손을 수복하기 위한 인공물(보철물)을 스캐닝하기 위한 장치이다. 측정한 데이터로부터 보철물의 3D 데이터를 작성하고 이 데이터를 근거로 절삭용 가공 프로그램을 작성한다. 종래의 측정기를 그대로 치과 기공(技工)에 전용하는 것은 문제가 있다. 측정기는 작고, 경량이면서, 값도 저렴해야 한다. 
개발한 스캐닝 장치는 패러럴 링크 구조를 이용하고 있기 때문에 이러한 문제를 해소할 수 있었다. 패러럴 링크는 암형 로봇의 시리얼 링크와 달리 플랫폼을 복수의 지주로 지지해주고 있다. 지주 한 개에 걸리는 부하가 작기 때문에 경량이면서 작은 구조로 제작할 수 있다. 또한 시리얼 링크에서는 지주에서 선단에 이르기까지 각 지주(회전부)의 오차가 누적 되지만 패러럴 링크에서는 각 지주의 오차는 평균화되기 때문에 고정도의 측정기가 될 수 있다.
기계분야에서는 이미 많은 측정기가 보급되어 있고 제조회사가 많지만 패러럴 링크의 장점을 살린 측정기라면 종래의 측정과 달리 여러 곳에 응용이 가능하다고 생각하여 기계가공부품의 비교측정기를 개발하였다. 장치는 패러럴 링크 구조에 스캐닝 프로브를 붙인 시스템으로, 마스터가 되는 부품과 양산품을 비교 측정하는 형식이며 패러럴 링크 구조의 높은 정도, 특히 반복정도의 우수성을 이용한 시스템이다.
프로그램은 반복정도 ±2μm, 이동속도 500㎜/s, 가속도 5,000㎜/s2이며, 본체 사이즈 폭 570㎜, 깊이 500㎜, 높이 700㎜, 측정 영역은 XY 직경 300㎜, 높이 150㎜의 폭넓은 측정 영역이 가능한 것도 패러럴 링크를 사용한 특징 때문이다. 제조현장의 형편을 고려하여 측면이나 경사면 등 피측정물에 따라 편리하게 장착할 수 있다.
프레임의 뒤틀림은 엔드 플레이트의 위치결정 정도를 저하시키는 직접적인 원인이 되기 때문에 고강성을 얻는 디자인으로써 재질은 열에 의한 팽창의 차이가 없도록 열전도율이 높은 알루미늄을 사용하고 있다. 생산 현장에서는 측정에 대한 필요성이 고조되고 있으나 측정코스트가 장애 요소로 고민하고 있는 시점에 패러럴 링크구조는 새로운 가능성을 넓혀주는 메커니즘이다.

Ⅳ. 패러럴 링크 로봇에 의한 생산 공정의 혁신
패러럴 링크 로봇은 기어를 사용하지 않고 모터에서 직접 암을 구동시키는 구조이기 때문에 가벼운 엔드이팩터를 직접 작업자가 적은 힘으로 조작하여 작업점이나 동작궤적을 교시하는 ‘손 전수 교시 기능’을 개발하였다. 보통 수직 다관절 로봇은 동력을 차단한 후 무거운 암에 미세한 작업의 교시를 하는 것은 어려운 일이다. 패러럴 링크 로봇은 엔드이펙터틀 경량으로 구성할 수 있기 때문에 교시작업을 포함해서 작업 착수 시간을 상당히 단축할 수 있다.
Delta형 패러럴 링크 로봇은 고속 반송을 목적으로 하며 3자유도와 엔드 이펙터에 Z축 주위의 회전축에 1축 추가한 4개축으로 구성된다.
한편 파나소닉이 개발한 Hexa형 패러럴 링크 로봇은 복잡하면서도 섬세한 작업이 가능하고 6자유도의 동작을 실현할 수 있는 것으로 이 구조는 가동부에 회전축을 추가하지 않고 XYZ축 주위의 회전축에 3자유도를 추가할 수 있다.
작업을 할 수 있는 제품의 크기는 200㎜ 이하이며, XY 평면에서 Φ400㎜, 높이 150㎜의 동작범위를 스펙으로 결정하고 이동 범위를 결정하는 암의 길이 등 기구 치수로 설계하였다. 서보 모터는 큰 토크, 저 회전수이고 직결 구동으로 암을 구동하는 형식이다.
사용 용도의 첫 번째는 노트형 PC 생산 공장의 이형부품 삽입조립 일관라인의 사례이다. 이 공정은 부품 삽입, 납땜, 납땜검사, 기판분할, 팔레트에 납입하기까지의 공정이 일괄 라인에서 이루어지고 있다. 사람 손에 의해 작업하던 것을 자동화하여 24시간 가동하는 표면실장공정과 직결함으로써 무인화, 생산성 향상, 가공 재고를 줄이는 것을 시도하였다.
두 번째는 유연하고 복잡한 형상의 시트(Sheet)재를 핸디 단말의 광체 내벽에 붙이는 작업의 자동화 사례이다. 시트재를 붙인 후에는 수정이 불가능하기 때문에 인력으로 할 때는 숙련이 필요하였다.
세 번째는 디지털 일안 카메라의 교환 렌즈 경통의 조립을 자동화한 사례이다. L 마운트라 불리는 경통 교환 때의 고정부분의 부품을 조립하는 공정을 대상으로 자동화하였다. 실제로 FPC라는 유연물을 취급하는 것이 매우 어렵다. 좁은 틈 사이에서 단자대를 조립하는 것은 사람 손으로 한다 해도 어려운 숙련 작업이었다. 그러나 패러럴 링크 로봇의 6자유도의 유연한 동작에 의해서 단자대를 조립하여 작업자를 줄일 수 있었다.