전통적인 랙과 피니언 트윈 드라이브, 스플릿 피니언 기반 디자인 및 롤러 피니언 시스템의 차이가 있습니다.

항공 우주에서 기계 공구, 유리 절단, 의료 등의 제조 공정은 신뢰할 수있는 모션 제어에 따라 다릅니다. 이러한 애플리케이션에 필요한 속도와 정밀도를 제공하는 것은 다양한 서보 제어 선형 구동 시스템입니다.
하나의 공통 설정은 서보 컨트롤과 전통적인 Involute Rack 및 Pinion을 결합합니다. 후자는 잼과 기어 톱니 사이의 클리어런스가 필요할 수 있으며 잼과 과도한 마모를 방지하거나, 그렇지 않으면 환경 변화 (예 : 10 ° 온도 이동)는 기어 치아가 확장됨에 따라 시스템을 잠글 수 있습니다. 반면, 클리어런스는 백래시를 초래하며 이는 오류와 동일합니다.

트윈 및 스플릿 피니언의 클리어런스 문제
정밀 응용 분야의 경우, 일반적인 클리어런스 발행 수정 중 하나는 제 1 시스템에 비해 다른 방향으로 당기는 두 번째 피니언을 추가하여 제어 역할을하는 것입니다.

이 아이디어의 한 가지 반복은 분할 피니언을 사용하는 것입니다. 여기서 피니언은 본질적으로 측면 중간을 절단하고 스프링은 두 반쪽 사이에 위치합니다. 스플릿 피니언이 랙을 따라 움직일 때, 피니언의 전반전은 랙 치아의 한쪽면을 밀고 나머지 절반은 다음 랙 치아에서 밀어냅니다. 이러한 방식으로 분할 피니언 설정은 백래시와 오류를 제거합니다.

여기에서 피니언의 절반만이 작업을 수행하기 때문에 다른 절반은 제어 역할을합니다. 토크 용량은 제한적입니다. 또한 구동 역학은 스프링의 힘을 극복해야하기 때문에 모션 손실이 발생하여 전반적인 효율이 감소합니다. 가속 하에서 움직일 때, 스프링은 약간의 모션 정확도를 약간 저하시킬 수 있습니다. 마지막으로, 피니언이 드릴링과 같은 작업을 수행하기 위해 중지되면, 피니언의 스프링 시스템은 단단한 상태를 유지하는 대신 약간 구부릴 수 있습니다.

또 다른 클리어런스 수정은 트윈 피니언 시스템으로 구성됩니다. 이 배열에서 두 개의 별도 피니언이 같은 랙을 따라 움직입니다. 피니언은 마스터/슬레이브 방식으로 작용하며, 선두 (마스터) 피니언이 포지셔닝을 수행하고 두 번째 (슬레이브) 피니언이 반발을 일으키는 역할을합니다. 일반적으로 피니언은 전자적으로 제어되므로 정확도가 유지되고 시스템 마모를 보상하기 위해 제어 설정을 조정할 수 있습니다.

캐치는 무엇입니까? 디자이너는 일반적으로 두 번째 모터, 피니언 및 기어 박스를 구매해야하기 때문에 트윈 피니언 시스템은 비용이 많이들 수 있습니다. 설계 발자국도 증가해야합니다. 두 번째 모터는 운전을 실행하는 데 더 많은 길이가 필요합니다. 예를 들어, 사용자가 모션 제어 시스템이 1 미터를 앞뒤로 왕복하기 위해 필요한 경우, 첫 번째 피니언을 수용하려면 1.2 또는 1.3m의 랙 길이가 필요합니다. 마지막으로, 2 개의 모터에 전원을 공급하는 비용은 전형적인 5 ~ 10 년 설계 수명주기에 걸쳐 상당합니다.

롤러-피니언 드라이브의 백래시가없는 작동은이 라우팅 머신과 같은 긴 스트로크 애플리케이션에 적합합니다.
또 다른 옵션 : 롤러 피니언
롤러 피니언 기술에는 맞춤형 치아 프로파일로 랙을 사용하는 베어링 지원 롤러로 구성된 피니언이 포함됩니다. 둘 이상의 롤러는 항상 반대의 랙 치아와 연결되어 분할 피니언 및 피니언 드라이브 시스템보다 높은 정확도를 전달합니다. 요컨대, 각 롤러는 접선 경로에서 각 치아면에 접근 한 다음 저속을 위해 얼굴을 굴립니다. 로터리를 선형 운동으로 변환하는 데있어 99% 이상의 효율로 작동.

롤러 피니언은 맞춤형 치아 프로파일을 사용하는 베어링 지원 롤러로 구성됩니다.
디자인은 붕괴 및 정확도를 저하시키는 스프링이 없으며 스프링 힘을 극복하는 데 효율성이 손실되지 않습니다. 또한 롤러 동작에는 클리어런스가 필요하지 않으므로 백래시 및 오류를 제거합니다. 대조적으로, 전통적인 랙 및 피니언 시스템의 경우, 하나의 피니언 치아는 랙 치아의 한쪽에서 밀어내어 즉시 치아의 다음쪽으로 이동해야합니다.

롤러 피니언은 한쪽 치아의 한쪽면을 밟고 다른 치아와 함께 할당하는 치아를 동시에 측면으로 측면합니다. 첫 번째를 대응하기 위해 두 번째 피니언이 필요하지 않습니다. 하나의 피니언이 필요한 토크 용량을 정확하게 전달합니다.

롤러 피니언 기반 설계는 또한 수명을 연장하고 유지 보수를 줄입니다. 느린 애플리케이션에서는 시스템이 윤활없이 실행될 수 있습니다. 전통적인 랙은 시간이 지남에 따라 마모되며 위치 정확도와 토크에 대한 보상이 필요하지만 롤러 피니언은 정확도를 유지합니다. 두 설계의 피니언은 주기적 교체가 필요하지만 적어도 트윈 피니언과 비교할 때 롤러 피니언의 전체 교체 비용은 낮습니다.

응용 프로그램 예
대형 항공기 동체 패널의 생산을 고려하십시오. 이 애플리케이션은 갠트리 스타일 기계에서 긴 이동 길이와 높은 정밀도가 필요할 수 있습니다. 롤러 피니언 드라이브는이 장거리에 걸쳐 정확한 선형 위치를 제공합니다.

대조적으로, 전통적인 랙 및 피니언 위치 정확도는 클리어런스 요구 사항으로 인해 불충분 할 수 있습니다. 최소 클리어런스는 짧은 여행 길이에 비해 정확도를 유지하지만 디자인은 장거리 제조 및 설치 비용이 많이들 수 있습니다. 트윈 피니언 시스템 (서로 사전로드 된 2 개의 피니언 포함)도 구현 될 수 있지만 비용이 많이 들며 일반적으로 장거리에 걸쳐 발생하는 다양한 클리어런스를 허용하지 않습니다.

트윈 파이온 시스템의 또 다른 일반적인 사용은 유리 섬유 라우팅 머신에 절단 헤드를 배치하는 것입니다. 트윈 피니언 드라이브는 처음 에이 애플리케이션에서 잘 작동 할 수 있지만, 반대 피니언에 의해 생성 된 유리 섬유 먼지와 일정한 슬라이딩 마찰의 조합은 조기 마모를 유발할 수 있습니다. 슬라이딩과 달리 롤링을 사용하는 롤러 피니언 시스템을 사용하면 기대 수명이 300% 이상 증가 할 수 있습니다.

롤러 피니언 시스템의 로타리 버전을 사용하여 다축 위치를 수행 할 수도 있습니다. 여기에서 여러 피니언 (모두 독립적으로 이동)이 하나의 기어에 장착됩니다. 이 디자인은 때때로 이러한 애플리케이션에 사용되는 트윈 파이온 드라이브보다 공간이 적습니다.