पारंपरिक रैक और पिनियन ट्विन ड्राइव, स्प्लिट-पिनियन-आधारित डिजाइन और रोलर-पिनियन प्रणालियों के बीच बहुत अंतर है।

एयरोस्पेस से लेकर मशीन टूलिंग, ग्लास कटिंग, मेडिकल और बहुत कुछ तक, विनिर्माण प्रक्रियाएँ विश्वसनीय गति नियंत्रण पर निर्भर करती हैं। इन अनुप्रयोगों द्वारा आवश्यक गति और परिशुद्धता प्रदान करने के लिए विभिन्न सर्वो-नियंत्रित रैखिक ड्राइव सिस्टम हैं।
एक सामान्य सेटअप सर्वो नियंत्रण को पारंपरिक इनवोल्यूट रैक और पिनियन के साथ जोड़ता है। बाद वाले को जाम और अत्यधिक घिसाव को रोकने के लिए रैक और गियर दांतों के बीच क्लीयरेंस की आवश्यकता हो सकती है, या फिर पर्यावरण परिवर्तन (जैसे कि 10 डिग्री तापमान परिवर्तन) गियर दांतों के विस्तार के रूप में सिस्टम को लॉक कर सकते हैं। दूसरी ओर, क्लीयरेंस के परिणामस्वरूप बैकलैश होता है, जो त्रुटि के बराबर है।

ट्विन और स्प्लिट पिनियन में क्लीयरेंस संबंधी समस्याएं
परिशुद्धता अनुप्रयोगों के लिए, निकासी संबंधी समस्या का एक सामान्य समाधान 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 एक विभाजित पिनियन का उपयोग करना है। यहाँ, एक पिनियन को अनिवार्य रूप से पार्श्व मध्य में काटा जाता है, जिसमें दो हिस्सों के बीच एक स्प्रिंग स्थित होती है। जैसे ही विभाजित पिनियन एक रैक के साथ चलता है, पिनियन का पहला आधा हिस्सा रैक के एक दांत के एक तरफ और दूसरा आधा अगले रैक के दांत पर धक्का देता है। इस तरह, एक विभाजित पिनियन सेटअप बैकलैश और त्रुटि को समाप्त करता है।

यहाँ, चूँकि पिनियन का केवल आधा भाग ही कार्य करता है - जबकि दूसरा आधा भाग नियंत्रण के रूप में कार्य करता है - टॉर्क क्षमता सीमित होती है। इसके अलावा, चूँकि ड्राइव डायनेमिक्स को स्प्रिंग के बल पर काबू पाना होता है, इसलिए गति में कमी होती है, जिससे समग्र दक्षता कम हो जाती है। त्वरण के तहत चलते समय, स्प्रिंग थोड़ा-बहुत गति सटीकता को भी कम कर सकता है। अंत में, जब ड्रिलिंग जैसे किसी ऑपरेशन को करने के लिए पिनियन को रोका जाता है, तो पिनियन में स्प्रिंग सिस्टम कठोर बने रहने के बजाय थोड़ा लचीला हो 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 मास्टर/स्लेव फैशन में कार्य करते हैं, जिसमें अग्रणी (मास्टर) पिनियन पोजिशनिंग करता है, और दूसरा (स्लेव) पिनियन बैकलैश का प्रतिकार करता है। आम तौर पर, पिनियन इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित होते हैं, इसलिए सटीकता बनाए रखी जाती है और सिस्टम पहनने के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए नियंत्रण सेटिंग्स को समायोजित किया जा सकता है।

क्या है परेशानी? ट्विन-पिनियन सिस्टम महंगे हो सकते हैं, क्योंकि डिज़ाइनरों को आमतौर पर एक दूसरी मोटर, पिनियन और गियरबॉक्स खरीदना पड़ता है। डिज़ाइन फ़ुटप्रिंट को भी बढ़ाया जाना चाहिए: एक दूसरी मोटर को ड्राइविंग को 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 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 एक सामान्य पाँच से 10-वर्षीय डिज़ाइन जीवन चक्र पर पर्याप्त है।

रोलर-पिनियन ड्राइव का बैकलैश-मुक्त संचालन लंबे स्ट्रोक अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है, जैसे कि यह रूटिंग मशीन।
दूसरा विकल्प: रोलर पिनियन
रोलर पिनियन तकनीक में बेयरिंग-समर्थित रोलर्स से युक्त पिनियन शामिल है जो एक कस्टमाइज्ड टूथ प्रोफाइल के साथ रैक को जोड़ता है। स्प्लिट पिनियन और पिनियन ड्राइव सिस्टम की तुलना में अधिक सटीकता प्रदान करने के लिए, दो या अधिक रोलर्स हर समय रैक के दांतों से विरोध में जुड़ते हैं: संक्षेप में, प्रत्येक रोलर एक स्पर्शरेखा पथ में प्रत्येक दांत के चेहरे पर पहुंचता है, और फिर रोटरी को रैखिक गति में परिवर्तित करने में 99% से अधिक दक्षता के साथ कम घर्षण संचालन के लिए चेहरे पर नीचे की ओर लुढ़कता है।

रोलर पिनियन में बेयरिंग समर्थित रोलर्स होते हैं जो एक अनुकूलित दांत प्रोफ़ाइल से जुड़ते हैं।
डिज़ाइन में कोई स्प्रिंग नहीं है जो ढह जाए और सटीकता को कम कर दे, 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 बैकलैश और त्रुटि को समाप्त करता है। इसके विपरीत, एक पारंपरिक रैक और पिनियन सिस्टम के लिए, एक पिनियन दांत को रैक दांत के एक तरफ से धक्का देना चाहिए और तुरंत दांत के अगले हिस्से पर जाना चाहिए।

रोलर पिनियन एक साथ अलग-अलग दांतों के बीच में होता है, एक दांत के एक तरफ फैला होता है और दूसरे के साथ क्लीयरेंस आवंटित करता है। पहले को रोकने के लिए किसी दूसरे पिनियन की ज़रूरत नहीं होती; एक पिनियन आवश्यक टॉर्क क्षमता को सटीक रूप से संचारित करता है।

रोलर-पिनियन-आधारित डिज़ाइन भी जीवन को बढ़ाते 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 क्षतिपूर्ति की आवश्यकता होती है, लेकिन रोलर पिनियन सटीकता बनाए रखते हैं। दोनों डिज़ाइनों के पिनियन को समय-समय पर बदलने की आवश्यकता होती है, लेकिन कम से कम ट्विन पिनियन की तुलना में, रोलर पिनियन के लिए कुल मिलाकर प्रतिस्थापन लागत कम होती है।

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

इसके विपरीत, पारंपरिक रैक और पिनियन स्थिति सटीकता क्लीयरेंस आवश्यकताओं के कारण अपर्याप्त हो सकती है; न्यूनतम क्लीयरेंस छोटी यात्रा लंबाई पर सटीकता बनाए रखता है, लेकिन लंबी दूरी पर निर्माण और स्थापित करने के लिए डिज़ाइन महंगा हो सकता है। एक ट्विन-पिनियन सिस्टम (एक दूसरे के खिलाफ प्रीलोड किए गए दो पिनियन के साथ) भी लागू किया जा सकता है, लेकिन यह महंगा है और आम तौर पर लंबी दूरी पर होने वाली बदलती क्लीयरेंस की अनुमति नहीं देता है।

ट्विन-पिनियन सिस्टम का एक और आम उपयोग फाइबरग्लास रूटिंग मशीन में कटिंग हेड को पोजिशन करने में होता है। जबकि ट्विन-पिनियन ड्राइव शुरू में इस एप्लीकेशन में अच्छी तरह से काम कर सकता है, फाइबरग्लास धूल और विरोधी पिनियन द्वारा बनाए गए निरंतर स्लाइडिंग घर्षण का संयोजन समय से पहले पहनने का कारण बन सकता है। रोलर-पिनियन सिस्टम का उपयोग करके, जो स्लाइडिंग के बजाय रोलिंग का उपयोग करता है, जीवन प्रत्याशा को 300% या उससे अधिक तक बढ़ाया जा सकता है।

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