تتعدد الاختلافات بين محركات الترس المزدوج التقليدية ذات الترس والترس المنقسم، وتصميمات الترس المنقسم، وأنظمة الترس الأسطواني.

من الفضاء إلى تصنيع الآلات وقطع الزجاج والقطاعات الطبية وغيرها، تعتمد عمليات التصنيع على تحكم موثوق في الحركة. وتوفر أنظمة الدفع الخطي المتنوعة التي يتم التحكم بها بواسطة محركات مؤازرة السرعة والدقة اللازمتين لهذه التطبيقات.
أحد الإعدادات الشائعة يجمع بين عناصر تحكم المؤازرة ونظام رف وترس حلزوني تقليدي. قد يتطلب هذا الأخير خلوصًا بين أسنان الرف والترس لمنع الانحشار والتآكل المفرط، وإلا فقد تؤدي التغيرات البيئية (مثل تغير درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية) إلى توقف النظام مع تمدد أسنان التروس. من ناحية أخرى، يؤدي الخلوص إلى ارتداد عكسي، وهو ما يعادل خطأً.

مشاكل الخلوص في التروس المزدوجة والمنقسمة
بالنسبة للتطبيقات الدقيقة، فإن أحد الحلول النموذجية لمشكلة الخلوص هو إضافة ترس ثانٍ يسحب في الاتجاه الآخر - ضد النظام الأول، ليعمل كعنصر تحكم.

إحدى طرق تطبيق هذه الفكرة هي استخدام ترس منقسم. هنا، يُقطع الترس من المنتصف الجانبي، مع وضع زنبرك بين النصفين. أثناء تحرك الترس المنفصل على طول رف، يدفع النصف الأول منه على أحد جانبي سن الرف، والنصف الآخر على السن المجاور له. بهذه الطريقة، يُجنّب تركيب الترس المنفصل حدوث ارتداد عكسي وأخطاء.

هنا، لأن نصف الترس الصغير فقط يؤدي الشغل، بينما يعمل النصف الآخر كوحدة تحكم، تكون سعة عزم الدوران محدودة. بالإضافة إلى ذلك، ولأن ديناميكيات الدفع يجب أن تتغلب على قوة الزنبرك، يحدث فقدان في الحركة، مما يقلل من الكفاءة الكلية. أثناء الحركة تحت التسارع، قد يُعطي الزنبرك أيضًا حركة طفيفة، مما يُضعف دقة الحركة. وأخيرًا، عند إيقاف الترس الصغير لإجراء عملية، مثل الحفر، يمكن لنظام الزنبرك في الترس الصغير أن ينثني قليلًا، بدلًا من أن يظل ثابتًا.

يتكون حل آخر للخلوص من نظام ترس مزدوج. في هذا النظام، يتحرك ترسان منفصلان على طول الرف نفسه. يعمل الترسان بشكل رئيسي/تابع، حيث يقوم الترس الرئيسي (الرئيسي) بتحديد الموقع، بينما يقوم الترس الثاني (التابع) بمقاومة رد الفعل العكسي. عادةً ما يتم التحكم في الترسين إلكترونيًا، مما يضمن الدقة ويُمكن تعديل إعدادات التحكم لتعويض تآكل النظام.

ما العيب؟ قد تكون أنظمة التروس المزدوجة مكلفة، إذ يضطر المصممون عادةً إلى شراء محرك وترس وعلبة تروس إضافية. كما يجب زيادة مساحة التصميم: فالمحرك الثاني يتطلب طولًا أكبر لتنفيذ عملية القيادة. على سبيل المثال، إذا احتاج المستخدم إلى نظام التحكم في الحركة للتحرك ذهابًا وإيابًا لمسافة متر واحد، فيجب أن يكون طول الرف 1.2 أو 1.3 متر لاستيعاب الترس الثاني، الذي يتحرك خلف الترس الأول بمقدار 200 إلى 300 مم. وأخيرًا، فإن تكلفة تشغيل محركين مرتفعة للغاية على مدى دورة حياة تصميمية نموذجية تتراوح بين خمس وعشر سنوات.

إن التشغيل الخالي من ردود الفعل العكسية لمحركات الترس الأسطواني مناسب للتطبيقات ذات الشوط الطويل، مثل آلة التوجيه هذه.
خيار آخر: تروس الأسطوانة
تتضمن تقنية ترس الأسطوانة ترسًا مكونًا من بكرات مدعومة بمحامل، تتفاعل مع رف ذي شكل أسنان مخصص. تتصل بكرتان أو أكثر بأسنان الرف بشكل متعاكس دائمًا، مما يوفر دقة أعلى من أنظمة الترس المنقسم والترس المتحرك. باختصار، تقترب كل بكرة من كل وجه سن في مسار مماسي، ثم تتدحرج على طول الوجه لضمان عملية منخفضة الاحتكاك بكفاءة تزيد عن 99% في تحويل الحركة الدورانية إلى حركة خطية.

يتكون ترس الأسطوانة من بكرات مدعومة بمحمل تعمل على ربط ملف تعريف الأسنان المخصص.
لا يحتوي التصميم على زنبرك ينهار ويُضعف الدقة، ولا تُفقد الكفاءة عند التغلب على قوة الزنبرك. بالإضافة إلى ذلك، لا يتطلب عمل الأسطوانة أي خلوص، مما يُقلل من رد الفعل العكسي والأخطاء. على النقيض من ذلك، في نظام الرف والترس التقليدي، يجب أن يندفع أحد أسنان الترس من أحد جانبي سن الرف وينتقل فورًا إلى الجانب التالي منه.

يحيط ترس أسطواني بأسنان مختلفة في آنٍ واحد، ويمتد على جانب واحد من أحدها، ويترك مساحة خالية مع الآخر. لا حاجة لترس ثانٍ لمعادلة الأول؛ إذ ينقل أحد الترسين عزم الدوران اللازم بدقة.

كما تُطيل التصاميم القائمة على الترس الأسطواني عمر الخدمة وتُقلل من الصيانة. في التطبيقات البطيئة، يُمكن تشغيل النظام دون تزييت. تتآكل الرفوف التقليدية بمرور الوقت وتتطلب تعويضًا عن دقة الوضع وعزم الدوران، بينما تحافظ الترس الأسطواني على دقته. تتطلب ترس كلا التصميمين استبدالًا دوريًا، ولكن بالمقارنة مع الترس المزدوج، تكون تكاليف استبدال الترس الأسطواني أقل.

أمثلة التطبيق
لنأخذ إنتاج ألواح هيكل الطائرة الكبيرة على سبيل المثال. يتطلب هذا التطبيق مسافة سفر طويلة ودقة عالية عبر آلات ذات رافعات جسرية. توفر محركات الترس الأسطواني تحديدًا دقيقًا للمواقع الخطية على هذه المسافات الطويلة.

في المقابل، قد لا تكون دقة تحديد موضع نظام الترس والرف التقليدي كافيةً بسبب متطلبات الخلوص؛ فالخلوص الضئيل يحافظ على الدقة على مسافات سفر قصيرة، إلا أن التصميم قد يكون مكلفًا في التصنيع والتركيب لمسافات طويلة. يمكن أيضًا تطبيق نظام ترس مزدوج (بترسين مُحمّلين مسبقًا)، ولكنه مكلف، وعادةً لا يسمح بتفاوت الخلوص الذي يحدث على مسافات طويلة.

من الاستخدامات الشائعة الأخرى لنظام الترس المزدوج تثبيت رأس القطع في آلة تشكيل الألياف الزجاجية. مع أن نظام الترس المزدوج قد يعمل بكفاءة في البداية، إلا أن مزيج غبار الألياف الزجاجية والاحتكاك الانزلاقي المستمر الناتج عن الترس المعاكس قد يُسبب تآكلًا مبكرًا. باستخدام نظام الترس الأسطواني، الذي يعتمد على التدحرج بدلًا من الانزلاق، يُمكن زيادة العمر الافتراضي بنسبة 300% أو أكثر.

يمكن أيضًا استخدام نسخة دوارة من نظام الترس الأسطواني لتحديد المواقع متعدد المحاور. هنا، تُثبّت تروس متعددة (تتحرك جميعها بشكل مستقل) على ترس واحد. يستهلك هذا التصميم مساحة أقل من محركات الترس المزدوج المستخدمة أحيانًا في هذه التطبيقات.