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

एयरोस्पेस से लेकर मशीन टूलिंग, ग्लास कटिंग, मेडिकल और अधिक, विनिर्माण प्रक्रियाएं विश्वसनीय गति नियंत्रण पर निर्भर करती हैं। इन अनुप्रयोगों द्वारा आवश्यक गति और सटीकता प्रदान करना विभिन्न सर्वो-नियंत्रित रैखिक ड्राइव सिस्टम हैं।
एक सामान्य सेटअप एक पारंपरिक इनवोल्यूट रैक और पिनियन के साथ सर्वो नियंत्रण को जोड़ती है। उत्तरार्द्ध को जाम और अत्यधिक पहनने को रोकने के लिए रैक और गियर दांतों के बीच निकासी की आवश्यकता हो सकती है, या फिर पर्यावरणीय परिवर्तन (जैसे कि 10 ° तापमान शिफ्ट) सिस्टम को लॉक कर सकता है क्योंकि गियर दांतों का विस्तार होता है। दूसरी ओर, निकासी के परिणामस्वरूप बैकलैश होता है, जो त्रुटि के बराबर है।

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

इस विचार का एक पुनरावृत्ति एक विभाजन पिनियन का उपयोग करना है। यहाँ, एक पिनियन अनिवार्य रूप से पार्श्व मध्य को काट दिया जाता है, जिसमें दो हिस्सों के बीच एक वसंत तैरता है। जैसे ही स्प्लिट पिनियन एक रैक के साथ चलता है, पिनियन का पहला भाग एक रैक दांत के एक तरफ और दूसरा आधा अगले रैक दांत पर धकेलता है। इस तरह, एक स्प्लिट-पिनियन सेटअप बैकलैश और त्रुटि को समाप्त करता है।

यहाँ, क्योंकि केवल आधा पिनियन काम करता है - जबकि अन्य आधा नियंत्रण के रूप में कार्य करता है - टॉर्क क्षमता सीमित है। इसके अलावा, क्योंकि ड्राइव डायनेमिक्स को वसंत के बल को पार करना चाहिए, गति हानि होती है, समग्र दक्षता में कमी आती है। त्वरण के तहत आगे बढ़ते समय, वसंत भी गति सटीकता को कम करने के लिए थोड़ा दे सकता है। अंत में, जब पिनियन को एक ऑपरेशन करने के लिए रोका जाता है, जैसे कि ड्रिलिंग, पिनियन में स्प्रिंग सिस्टम शेष कठोर के बजाय थोड़ा फ्लेक्स कर सकता है।

एक और निकासी फिक्स में एक ट्विन-पिनियन सिस्टम होता है। इस व्यवस्था में, दो अलग -अलग पिनियन एक ही रैक के साथ चलते हैं। पिनियन एक मास्टर/दास फैशन में कार्य करते हैं, जिसमें अग्रणी (मास्टर) पिनियन पोजिशनिंग का प्रदर्शन करते हैं, और दूसरा (दास) पिनियन बैकलैश का प्रतिकार करता है। आमतौर पर, पिनियन इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित होते हैं, इसलिए सटीकता को बनाए रखा जाता है और सिस्टम वियर 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 एक दूसरी मोटर, पिनियन और गियरबॉक्स खरीदना चाहिए। डिजाइन पदचिह्न को भी बढ़ाया जाना चाहिए: एक दूसरी मोटर ड्राइविंग को निष्पादित करने के लिए अधिक लंबाई की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, यदि किसी उपयोगकर्ता को एक मीटर को आगे और पीछे पार करने के लिए गति नियंत्रण प्रणाली की आवश्यकता होती है, तो दूसरे पिनियन को समायोजित करने के लिए 1.2 या 1.3 मीटर की रैक की लंबाई की आवश्यकता होती है, जो पहले 200 से 300 मिमी की सवारी करता है। अंत में, दो मोटर्स को पावर देने की लागत एक विशिष्ट पांच से 10 साल के डिजाइन जीवन चक्र में पर्याप्त है।

रोलर-पिनियन ड्राइव का बैकलैश-मुक्त संचालन लंबे-स्ट्रोक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, जैसे कि यह रूटिंग मशीन।
एक अन्य विकल्प: रोलर पिनियन
रोलर पिनियन तकनीक में एक पिनियन शामिल है जिसमें असर-समर्थित रोलर्स शामिल हैं जो एक अनुकूलित टूथ प्रोफाइल के साथ एक रैक को संलग्न करते हैं। दो या दो से अधिक रोलर्स हर समय विरोध में रैक दांतों के साथ जुड़ते हैं, स्प्लिट पिनियन और पिनियन ड्राइव सिस्टम की तुलना में उच्च सटीकता प्रदान करने के लिए: संक्षेप में, प्रत्येक रोलर प्रत्येक दांत के चेहरे को एक स्पर्शरेखा पथ में पहुंचता है, और फिर कम-घर्षण के लिए चेहरे को रोल करता है रोटरी को रैखिक गति में परिवर्तित करने में 99% से अधिक दक्षता के साथ ऑपरेशन।

रोलर पिनियन में असर-समर्थित रोलर्स शामिल हैं जो एक अनुकूलित टूथ प्रोफाइल को संलग्न करते हैं।
डिजाइन में सटीकता को ढहने और नीचा करने के लिए कोई वसंत नहीं है, या तो, और एक वसंत बल पर काबू पाने में कोई दक्षता नहीं खो जाती है। इसके अलावा, रोलर एक्शन के लिए कोई निकासी की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए बैकलैश और त्रुटि को समाप्त करता है। इसके विपरीत, एक पारंपरिक रैक और पिनियन सिस्टम के लिए, एक पिनियन दांत को एक रैक दांत के एक तरफ से धक्का देना चाहिए और तुरंत दांत के अगले किनारे पर जाना चाहिए।

एक रोलर पिनियन एक साथ अलग -अलग दांतों को फुलाता है, एक दांत के एक पक्ष को स्ट्रैडिंग करता है और दूसरे के साथ निकासी को आवंटित करता है। पहले का मुकाबला करने के लिए किसी भी दूसरे पिनियन की आवश्यकता नहीं है; एक पिनियन आवश्यक टोक़ क्षमता को सटीक रूप से प्रसारित करता है।

रोलर-पिनियन-आधारित डिजाइन भी जीवन का विस्तार करते हैं और रखरखाव को कम करते हैं। धीमी अनुप्रयोगों में, सिस्टम स्नेहन के बिना चल सकता है। पारंपरिक रैक समय के साथ पहनते हैं और स्थितिगत सटीकता और टोक़ के लिए मुआवजे की आवश्यकता होती है, लेकिन रोलर पिनियन सटीकता बनाए रखते हैं। दोनों डिजाइनों के पिनियन को आवधिक प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है, लेकिन कम से कम ट्विन पिनियन की तुलना में, एक रोलर पिनियन के लिए समग्र प्रतिस्थापन लागत कम होती है।

अनुप्रयोग उदाहरण
बड़े विमान धड़ पैनलों के उत्पादन पर विचार करें। इस एप्लिकेशन को गैन्ट्री-स्टाइल मशीनों में लंबी यात्रा की 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 स्थिति सटीकता निकासी आवश्यकताओं के कारण अपर्याप्त हो सकती है; न्यूनतम निकासी छोटी यात्रा की लंबाई पर सटीकता बनाए रखती है, लेकिन डिजाइन लंबी दूरी पर निर्माण और स्थापित करने के लिए महंगा हो सकता है। एक ट्विन-पिनियन सिस्टम (एक दूसरे के खिलाफ प्रीलोड किए गए दो पिनियन के साथ) को भी लागू किया जा सकता है, लेकिन यह महंगा है और आमतौर पर अलग-अलग निकासी के लिए अनुमति नहीं देता है जो लंबी दूरी पर होता है।

एक ट्विन-पिनियन सिस्टम का एक और सामान्य उपयोग एक शीसे रेशा रूटिंग मशीन में एक काटने वाले सिर की स्थिति में है। जबकि ट्विन-पिनियन ड्राइव शुरू में इस एप्लिकेशन में अच्छी तरह से काम कर सकता है, विरोधी पिनियन द्वारा बनाए गए शीसे रेशा धूल और निरंतर स्लाइडिंग घर्षण का संयोजन समय से पहले पहनने का कारण बन सकता है। एक रोलर-पिनियन प्रणाली का उपयोग करके, जो रोलिंग का उपयोग फिसलने के विपरीत करता है, जीवन प्रत्याशा को 300% या उससे अधिक बढ़ाया जा सकता है।

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