पारंपरिक रैक और पिनियन ट्विन ड्राइव, स्प्लिट-पिनियन-आधारित डिज़ाइन और रोलर-पिनियन सिस्टम के बीच अंतर बहुत अधिक है।

एयरोस्पेस से लेकर मशीन टूलींग, ग्लास कटिंग, मेडिकल और बहुत कुछ तक, विनिर्माण प्रक्रियाएं विश्वसनीय गति नियंत्रण पर निर्भर करती हैं। इन अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक गति और परिशुद्धता प्रदान करने वाले विभिन्न सर्वो-नियंत्रित रैखिक ड्राइव सिस्टम हैं।
एक सामान्य सेटअप पारंपरिक इनवॉल्व रैक और पिनियन के साथ सर्वो नियंत्रण को जोड़ता है। बाद वाले को जाम और अत्यधिक घिसाव को रोकने के लिए रैक और गियर दांतों के बीच निकासी की आवश्यकता हो सकती है, अन्यथा पर्यावरणीय परिवर्तन (जैसे 10 डिग्री तापमान बदलाव) गियर दांतों के विस्तार के रूप में सिस्टम को लॉक कर सकते हैं। दूसरी ओर, निकासी के परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया होती है, जो त्रुटि के बराबर है।

जुड़वां और विभाजित पिनियन में निकासी के मुद्दे
सटीक अनुप्रयोगों के लिए, एक विशिष्ट क्लीयरेंस-इश्यू फिक्स एक दूसरा पिनियन जोड़ना है जो नियंत्रण के रूप में कार्य करने के लिए पहली प्रणाली के विपरीत दूसरी दिशा में खींचता है।

इस विचार का एक पुनरावृत्ति स्प्लिट पिनियन का उपयोग करना है। यहां, एक पिनियन अनिवार्य रूप से पार्श्व मध्य में काटा जाता है, जिसमें दोनों हिस्सों के बीच एक स्प्रिंग लगा होता है। जैसे ही विभाजित पिनियन एक रैक के साथ चलता है, पिनियन का पहला आधा भाग रैक दांत के एक तरफ और दूसरा आधा भाग अगले रैक दांत पर धकेलता है। इस तरह, स्प्लिट-पिनियन सेटअप बैकलैश और त्रुटि को समाप्त कर देता है।

यहां, क्योंकि पिनियन का केवल आधा हिस्सा ही काम करता है - जबकि दूसरा आधा नियंत्रण के रूप में कार्य करता है - टॉर्क क्षमता सीमित है। इसके अलावा, क्योंकि ड्राइव की गतिशीलता को स्प्रिंग के बल पर काबू पाना होगा, गति हानि होती है, जिससे समग्र दक्षता कम हो जाती है। त्वरण के तहत चलते समय, स्प्रिंग थोड़ी सी, अपमानजनक गति सटीकता भी दे सकता है। अंत में, जब ड्रिलिंग जैसे किसी ऑपरेशन को करने के लिए पिनियन को रोका जाता है, तो पिनियन में स्प्रिंग सिस्टम कठोर रहने के बजाय थोड़ा मुड़ सकता है।

एक अन्य क्लीयरेंस फिक्स में ट्विन-पिनियन सिस्टम शामिल है। इस व्यवस्था में, दो अलग-अलग पिनियन एक ही रैक के साथ चलते हैं। पिनियन एक मास्टर/स्लेव फैशन में कार्य करते हैं, जिसमें अग्रणी (मास्टर) पिनियन पोजिशनिंग करता है, और दूसरा (स्लेव) पिनियन प्रतिक्रिया का प्रतिकार करता है। आमतौर पर, पिनियन को इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित किया जाता है, इसलिए सटीकता बनाए रखी जाती है और सिस्टम की टूट-फूट की भरपाई के लिए नियंत्रण सेटिंग्स को समायोजित किया जा सकता है।

क्या चालबाजी है? ट्विन-पिनियन सिस्टम महंगा हो सकता है, क्योंकि डिजाइनरों को आमतौर पर दूसरी मोटर, पिनियन और गियरबॉक्स खरीदना पड़ता है। डिज़ाइन फ़ुटप्रिंट को भी बढ़ाया जाना चाहिए: दूसरी मोटर को ड्राइविंग निष्पादित करने के लिए अधिक लंबाई की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, यदि किसी उपयोगकर्ता को गति नियंत्रण प्रणाली को एक मीटर आगे और पीछे घूमने की आवश्यकता होती है, तो दूसरे पिनियन को समायोजित करने के लिए 1.2 या 1.3 मीटर की रैक लंबाई की आवश्यकता होती है, जो पहले से 200 से 300 मिमी पीछे चलती है। अंत में, दो मोटरों को बिजली देने की लागत सामान्य पांच से 10 साल के डिज़ाइन जीवन चक्र में काफी होती है।

रोलर-पिनियन ड्राइव का बैकलैश-मुक्त संचालन इस रूटिंग मशीन जैसे लंबे-स्ट्रोक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
दूसरा विकल्प: रोलर पिनियन
रोलर पिनियन तकनीक में बीयरिंग-समर्थित रोलर्स से युक्त एक पिनियन शामिल होता है जो एक अनुकूलित टूथ प्रोफ़ाइल के साथ एक रैक संलग्न करता है। स्प्लिट पिनियन और पिनियन ड्राइव सिस्टम की तुलना में अधिक सटीकता प्रदान करने के लिए, दो या दो से अधिक रोलर्स हर समय रैक के दांतों के साथ जुड़ते हैं: संक्षेप में, प्रत्येक रोलर एक स्पर्शरेखा पथ में प्रत्येक दांत के चेहरे तक पहुंचता है, और फिर कम-घर्षण के लिए चेहरे को नीचे रोल करता है रोटरी को रैखिक गति में परिवर्तित करने में 99% से अधिक दक्षता के साथ संचालन।

रोलर पिनियन में बियरिंग-समर्थित रोलर्स शामिल होते हैं जो एक अनुकूलित टूथ प्रोफाइल संलग्न करते हैं।
डिज़ाइन में ढहने और सटीकता को कम करने के लिए कोई स्प्रिंग नहीं है, और स्प्रिंग बल पर काबू पाने में कोई दक्षता नहीं खोती है। इसके अलावा, रोलर एक्शन के लिए किसी क्लीयरेंस की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए यह बैकलैश और त्रुटि को समाप्त करता है। इसके विपरीत, एक पारंपरिक रैक और पिनियन प्रणाली के लिए, एक पिनियन दांत को रैक दांत के एक तरफ से हटना चाहिए और तुरंत दांत के अगले हिस्से पर जाना चाहिए।

एक रोलर पिनियन अलग-अलग दांतों को एक साथ फैलाता है, एक दांत के एक तरफ फैलता है और दूसरे दांत के साथ निकासी आवंटित करता है। पहले का प्रतिकार करने के लिए किसी दूसरे पिनियन की आवश्यकता नहीं है; एक पिनियन आवश्यक टॉर्क क्षमता को सटीक रूप से प्रसारित करता है।

रोलर-पिनियन-आधारित डिज़ाइन भी जीवन का विस्तार करते हैं और रखरखाव को कम करते हैं। धीमे अनुप्रयोगों में, सिस्टम स्नेहन के बिना चल सकता है। पारंपरिक रैक समय के साथ खराब हो जाते हैं और स्थितिगत सटीकता और टॉर्क के लिए मुआवजे की आवश्यकता होती है, लेकिन रोलर पिनियन सटीकता बनाए रखते हैं। दोनों डिज़ाइनों के पिनियन को समय-समय पर प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है, लेकिन कम से कम जुड़वां पिनियन की तुलना में, रोलर पिनियन की कुल प्रतिस्थापन लागत कम होती है।

अनुप्रयोग उदाहरण
बड़े विमान धड़ पैनलों के उत्पादन पर विचार करें। इस एप्लिकेशन को गैन्ट्री-शैली मशीनों में लंबी यात्रा लंबाई और उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता हो सकती है। रोलर-पिनियन ड्राइव इन लंबी दूरी पर सटीक रैखिक स्थिति प्रदान करते हैं।

इसके विपरीत, पारंपरिक रैक और पिनियन स्थितिगत सटीकता निकासी आवश्यकताओं के कारण अपर्याप्त हो सकती है; न्यूनतम निकासी छोटी यात्रा अवधि में सटीकता बनाए रखती है, लेकिन लंबी दूरी पर डिजाइन का निर्माण और स्थापित करना महंगा हो सकता है। एक ट्विन-पिनियन सिस्टम (दो पिनियन एक-दूसरे के विरुद्ध पहले से लोड किए गए) को भी लागू किया जा सकता है, लेकिन यह महंगा है और आम तौर पर लंबी दूरी पर होने वाली अलग-अलग निकासी की अनुमति नहीं देता है।

ट्विन-पिनियन प्रणाली का एक अन्य सामान्य उपयोग फाइबरग्लास रूटिंग मशीन में कटिंग हेड की स्थिति निर्धारित करना है। हालांकि ट्विन-पिनियन ड्राइव शुरू में इस एप्लिकेशन में अच्छी तरह से काम कर सकता है, लेकिन फाइबरग्लास धूल और विरोधी पिनियन द्वारा बनाए गए निरंतर स्लाइडिंग घर्षण के संयोजन से समय से पहले घिसाव हो सकता है। रोलर-पिनियन प्रणाली का उपयोग करके, जो स्लाइडिंग के बजाय रोलिंग का उपयोग करता है, जीवन प्रत्याशा को 300% या उससे अधिक तक बढ़ाया जा सकता है।

मल्टी-एक्सिस पोजिशनिंग करने के लिए रोलर-पिनियन सिस्टम के एक रोटरी संस्करण का भी उपयोग किया जा सकता है। यहां, कई पिनियन (सभी स्वतंत्र रूप से चलते हुए) एक गियर पर लगाए गए हैं। इन अनुप्रयोगों में कभी-कभी उपयोग किए जाने वाले ट्विन-पिनियन ड्राइव की तुलना में डिज़ाइन कम जगह का उपयोग करता है।