अधिकांश रैखिक गति अनुप्रयोगों के लिए, पारंपरिक बेल्ट- या स्क्रू-चालित प्रणालियाँ अच्छी तरह काम करती हैं। हालाँकि, जब लंबी रैखिक दूरियों की आवश्यकता होती है, तो समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं।

जब लंबी रैखिक गति की आवश्यकता हो, तो बेल्ट-चालित प्रणालियाँ एक स्पष्ट विकल्प हैं। ये अपेक्षाकृत सरल प्रणालियाँ बेल्ट के साथ तनाव उत्पन्न करने के लिए पुली ड्राइव का उपयोग करती हैं, और इन्हें जल्दी से उच्च गति तक लाया जा सकता है। हालाँकि, जैसे-जैसे ये प्रणालियाँ लंबे स्ट्रोक तक पहुँचती हैं, बेल्ट के ढीले होने की समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं। सिस्टम की पूरी लंबाई में तनाव बनाए नहीं रखा जा सकता।

रबर या प्लास्टिक बेल्ट के कारण भी इस प्रणाली में स्वाभाविक रूप से काफी लचीलापन होता है। प्रणाली की लंबाई में यह लचीलापन कंपन या स्प्रिंगिंग का कारण बन सकता है, जिससे कैरिज पर एक झटका जैसा प्रभाव पड़ता है। यदि कोई विशिष्ट प्रक्रिया इसे संभाल नहीं सकती, तो स्क्रू-चालित प्रणाली एक बेहतर विकल्प हो सकती है। स्क्रू-चालित प्रणालियों में एक निश्चित यांत्रिक तत्व होता है जो सटीक रोक और स्थिति के साथ हर समय कैरिज पर पूर्ण नियंत्रण सुनिश्चित करता है।

सुरक्षा स्क्रू-चालित प्रणालियों का एक और लाभ है। बेल्ट-चालित प्रणालियाँ बेल्ट टूटने की संभावना के कारण कम सुरक्षित होती हैं। ऐसी खराबी अनियंत्रित हो सकती है और ऊर्ध्वाधर अनुप्रयोगों में, भार गिरकर मशीनरी या यहाँ तक कि कर्मचारियों को भी नुकसान पहुँचा सकता है। स्क्रू-चालित प्रणाली में यह समस्या नहीं होती। खराब होने पर भी, स्क्रू-चालित प्रणाली भार को गिरने से रोकती है और सुरक्षा सुनिश्चित करती है।

ऐतिहासिक रूप से, स्क्रू-चालित प्रणालियों की समस्या लंबी स्ट्रोक लंबाई तक पहुँचने में कठिनाई रही है। स्क्रू-चालित प्रणालियाँ आमतौर पर 6 मीटर तक की लंबाई में उपलब्ध कराई जा सकती हैं, जिनमें बेयरिंग ब्लॉक के जोड़े स्क्रू को सहारा देते हैं और उच्च घूर्णन गति पर किसी भी झटके को रोकते हैं। कम गति पर भी, लंबे स्क्रू को अपने भार से होने वाले झुकाव के विरुद्ध सहारे की आवश्यकता होती है। इस बेयरिंग ब्लॉक सपोर्ट सिस्टम में पारंपरिक रूप से एक छड़ या तार से जुड़े ब्लॉक के जोड़े होते हैं। ये जोड़े रैखिक गति प्रणाली के साथ एक साथ चलते हैं।

जब किसी सिस्टम को लंबे स्ट्रोक की आवश्यकता होती है, तो स्क्रू को उसकी लंबाई के साथ नियमित विभाजनों पर सहारा देने के लिए अधिक बेयरिंग ब्लॉक जोड़े जोड़े जा सकते हैं। तीन या चार जोड़े तक एक साथ काम करना व्यावहारिक हो सकता है, लेकिन इस संख्या से आगे ब्लॉकों के बीच छड़ों या तारों को जोड़ना मुश्किल हो जाता है।

लंबे स्ट्रोक

लंबे स्ट्रोक को प्राप्त करने की पहली चुनौती एक ऐसी प्रणाली बनाना है जो लंबे स्क्रू के लिए अधिक समर्थन बिंदु प्रदान कर सके। एक समाधान यह है कि ब्लॉकों के लिए कनेक्टेड सिस्टम को हटा दिया जाए और इसके बजाय, एक ऐसी प्रणाली का उपयोग किया जाए जिसमें ब्लॉक एक-दूसरे में समा सकें और आवश्यकता पड़ने पर अलग हो सकें। एक बार जब ब्लॉक अपनी निर्धारित स्थिति में पहुँच जाते हैं, तो वे स्क्रू को मार्गदर्शन और सहारा देने के लिए वहीं रहते हैं। ऐसी प्रणाली में, बेयरिंग ब्लॉक युग्मों के साथ 10, 12 या यहाँ तक कि 13 समर्थन बिंदु भी बनाए जा सकते हैं। बॉलस्क्रू या लीड स्क्रू के लिए यह समर्थन प्रणाली बिना झुके या झटके के लंबी दूरी तक यात्रा करने में सक्षम बनाती है।

6 मीटर से ज़्यादा लंबाई के लिए, अगली चुनौती एक लंबा स्क्रू बनाना है। हालाँकि, उपलब्ध कच्चे माल की कमी के कारण, स्क्रू आमतौर पर केवल 6 मीटर लंबाई तक ही बनाए जाते हैं। तो 10 मीटर से ज़्यादा की स्ट्रोक लंबाई कैसे प्राप्त की जा सकती है? इसका समाधान दो स्क्रू को एक साथ जोड़कर और कुछ सटीक निर्माण तकनीकों का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है।

लीड स्क्रू और बॉलस्क्रू रोलिंग लाइन पर बनाए जाते हैं, और प्रत्येक भाग थोड़े अलग लीड विचलन के साथ बनाया जा सकता है। इसलिए, दो भागों को जोड़ने के लिए, लीड विचलन के अंतर को दूर करना आवश्यक है। दो स्क्रू को सफलतापूर्वक जोड़ने के लिए, न्यूनतम विचलन वाले उच्चतम परिशुद्धता वाले बॉलस्क्रू का उपयोग किया जाना चाहिए। बॉलस्क्रू को सटीक रूप से मशीन किया जाना चाहिए, यह सुनिश्चित करते हुए कि गर्मी भाग में प्रवेश न करे और व्यास या लीड ज्यामिति को न बदले। 0.01 या 0.001 मिलीमीटर जितना छोटा विचलन भी अंतिम प्रणाली के लिए समस्याएँ पैदा कर सकता है।

मशीनिंग के बाद, स्क्रू को एक टैप और छेद का उपयोग करके आपस में जोड़ दिया जाता है ताकि दोनों लीड्स के बीच न्यूनतम विचलन हो। अंत में, उन्हें उच्च-शक्ति वाले चिपकने वाले पदार्थ से सुरक्षित कर दिया जाता है। (स्क्रू को आपस में वेल्ड करने से ज्यामिति में फिर से बदलाव आएगा और समस्याएँ पैदा होंगी।)

संकुचित होने वाले सपोर्ट ब्लॉक सिस्टम और सटीक रूप से निर्मित स्क्रू वाली स्क्रू-चालित प्रणालियाँ 10.8 मीटर या उससे अधिक लंबाई में बनाई जा सकती हैं। 2 से 3 मीटर की स्ट्रोक लंबाई वाली प्रणाली की अधिकतम गति लगभग 4,000 आरपीएम होगी। आमतौर पर, लंबी प्रणाली में, झटके से बचने के लिए घूर्णन गति को काफी कम करना पड़ता है। लेकिन, अतिरिक्त सपोर्ट के साथ, 10 मीटर तक लंबी स्क्रू-चालित प्रणाली 4,000 आरपीएम पर चल सकती है।

लंबी अवधि के अनुप्रयोग

सटीक रैखिक स्थिति प्रदान करने के लिए लंबी स्ट्रोक लंबाई वाली स्क्रू-चालित प्रणालियों का उपयोग विभिन्न उद्योगों में किया जाता है। धातु के पाइप और ट्यूबिंग के लिए स्वचालित वेल्डिंग प्रणाली इसका एक अच्छा उदाहरण है। लंबी यात्रा लंबाई पर वेल्डिंग नोजल की सटीक स्थिति आवश्यक है। ऐसे अनुप्रयोगों में जहाँ उच्च-गुणवत्ता वाली सामग्री, जैसे टाइटेनियम, को वेल्ड किया जा रहा हो, धातु के ऑक्सीकरण से बचने के लिए यह प्रक्रिया निर्वात में की जाती है।

ऑटोमोटिव उद्योग में कई अनुप्रयोगों के लिए लंबी यात्रा लंबाई की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, वेल्डिंग या मशीन टेंडिंग कार्यों के लिए छह-अक्ष वाले रोबोट अक्सर लंबे स्ट्रोक वाले रैखिक एक्चुएटर्स पर लगाए जाते हैं। हालाँकि रोबोट भुजाओं के परिवहन के लिए गति एक महत्वपूर्ण कारक नहीं हो सकती है, फिर भी लंबी लंबाई और बहुत सटीक स्थिति की आवश्यकता होती है।

ऑप्टिकल केबल का निर्माण एक उच्च गति वाला, निरंतर कार्य है जिसे उत्पादित फाइबर की गुणवत्ता को खतरे में डाले बिना रोका नहीं जा सकता। केबलों को बड़ी रीलों पर स्पूल किया जाता है। जब एक रील भर जाती है, तो उत्पाद की हानि को कम करने के लिए उसे तुरंत बदलना आवश्यक होता है। प्रक्रिया दक्षता के लिए सटीकता और गति अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। लंबे स्क्रू-चालित सिस्टम इस अनुप्रयोग में दोनों सुविधाएँ प्रदान कर सकते हैं, साथ ही रीलों के भारी भार को संभालने की क्षमता भी प्रदान करते हैं।

ऊर्ध्वाधर तल में भारी उपकरणों की गति की आवश्यकता वाले किसी भी अनुप्रयोग में रैखिक स्क्रू की कठोरता और विफलता-सुरक्षा कार्यक्षमता का लाभ मिलता है। उदाहरण के लिए, विमान उद्योग में, उच्च परिशुद्धता वाले कैमरों को ऊपर-नीचे किया जाता है। स्क्रू भारी भार को सुरक्षित और सटीक रूप से उठाते हैं। ऐसे अनुप्रयोगों में, गतिशील भार आघूर्ण को संभालने के लिए बड़े व्यास वाली गेंदों वाले विशेष बॉल गाइड सिस्टम का उपयोग किया जाता है।

मौजूदा प्रणालियों में सुधार

कई लंबी-लंबाई वाली रैखिक गति वाले अनुप्रयोगों में, बॉलस्क्रू को पूरी तरह से खुला छोड़ दिया जाता है। ऐसी प्रणालियों में दो सामान्य समस्याएँ होती हैं: या तो सिस्टम वांछित गति से काम नहीं कर पाता, या सिस्टम का रखरखाव मुश्किल होता है, क्योंकि खुला स्क्रू धूल और मलबे को आकर्षित करता है, जिससे बॉल नट को समय से पहले खराब होने से बचाने के लिए नियमित सफाई की आवश्यकता होती है।

ऐसे अनुप्रयोगों में, स्टैक्ड बेयरिंग ब्लॉक कॉन्फ़िगरेशन द्वारा प्रदान किए गए अतिरिक्त समर्थन का अर्थ है कि स्क्रू को बहुत तेज़ गति से संचालित किया जा सकता है। सफाई और विश्वसनीयता संबंधी समस्याओं को एक ढके हुए, सीलबंद सिस्टम का उपयोग करके हल किया जा सकता है जो स्क्रू की सुरक्षा करता है और रखरखाव की आवश्यकताओं में उल्लेखनीय कमी लाता है। संलग्न स्क्रू धूल और मलबे के प्रवेश से सुरक्षित रहता है और नियमित सफाई के बिना भी, सर्वोत्तम प्रदर्शन और विश्वसनीयता बनाए रख सकता है।

ऐसी प्रणाली में, कैरिज को ड्रिल किए गए चैनलों से सुसज्जित किया जा सकता है और एक ग्रीस निप्पल से जोड़ा जा सकता है। इससे आवरण को खोले बिना एक ही बिंदु से स्नेहन संभव हो जाता है। चूँकि इकाई को कभी खोलना नहीं पड़ता, इसलिए सीमित मात्रा में धूल या पानी प्रणाली में प्रवेश कर सकता है। यह सबसे गंदे वातावरण में भी सुरक्षित रहता है।