Pemacu Geneva

Animasi yang menunjukkan pemacu Geneva luaran enam kedudukan sedang beroperasi

Pemacu Geneva atau Salib Malta ialah satu mekanisme gear yang menukarkan putaran berterusan kepada gerakan putaran tak selanjar. Roda pemacu yang berputar mempunyai pin yang masuk ke dalam slot roda yang dipacu lalu menyebabkannya mara satu langkah. Roda pemacu itu juga mempunyai satu cakera penghalang bundar yang terangkat yang mengunci roda yang dipacu di dalam kedudukan antara langkah-langkah.

Latar belakang

Nama itu berasal dari aplikasi terawal peranti itu dalam jam mekanikal; Geneva di Switzerland merupakan pusat pembuatan jam yang penting. Pemacu Geneva juga biasa dipanggil sebagai mekanisme salib Malta disebabkan kemiripan tampak apabila roda yang dipacu mempunyai empat ruji. Memandangkan ia dapat dikecilkan dan mampu bertahan daripada tekanan mekanikal yang besar, mekanisme ini kerap digunakan dalam jam.

Dalam susunan yang paling biasa, roda yang dipacu mempunyai empat slot dan dengan demikian mara dengan satu langkah pada 90 darjah bagi setiap putaran roda pemacu. Jika roda yang dipacu mempunyai slot sebanyak n, ia mara dengan 360°/n bagi putaran penuh roda pemacu.

Disebabkan mekanisme itu memerlukannya dibubuh minyak pelincir baik-baik, ia sering diletakkan di dalam kapsul berminyak.

Kegunaan dan aplikasi

Satu aplikasi pemacu Geneva adalah dalam projektor filem: filem tidak bergerak secara berterusan menerusi projektor. Sebaliknya, filem dimarakan bingkai demi bingkai, setiap bingkai berada tetap di hadapan lensa selama 1/24 saat (dan terdedah dua kali pada masa itu lalu menyebabkan frekuensi 48 Hz). Gerakan terputus-putus ini diperoleh menggunakan pemacu Geneva. (Projektor filem moden juga mungkin menggunakan mekanisme indeks yang dikawal secara elektronik atau motor stepper, yang membolehkan filem fast-forwarding.) Pemacu Geneva pertama kali digunakan di dalam projektor filem pada tahun 1896 iaitu projektor Oskar Messter dan Max Gliewe serta Teatrograph Robert William Paul. Projektor terdahulu, termasuklah projektor Thomas Armat yang dipasarkan oleh Edison sebagai Vitascope, menggunakan "mekanisme pemukul" yang dicipta oleh Georges Demenÿ pada tahun 1893, untuk memperoleh penghantaran filem terputus-putus.

Roda Geneva yang mempunyai bentuk roda dipacu juga digunakan di dalam jam mekanikal, bukan di dalam sebuah pemacu, tetapi lebih kepada menghadkan tegangan pegas, dengan begitu ia hanya akan beroperasi dalam julat daya elastiknya hampir linear. Jika salah satu slot roda dipacu dikatub, bilangan putaran yang dapat dibuat roda pemacu akan terhad. Di dalam jam, roda "pemacu" adalah yang menggulung spring, dan roda Geneva yang beruji empat atau lime dan satu slot tertutup akan menghalang spring terlebih gulung. Ini yang dipanggil Geneva stop atau "Geneva stop work" adalah ciptaan tukang jam kurun ke-17 atau ke-18.

Aplikasi lain pemacu Geneva termasuklah mekanisme tukar pen di dalam penentu arah, peranti sampel automatik, mesin kira wang kertas, dan banyak bentuk peralatan pengindeksan yang digunakan dalam pembuatan (seperti pengubah peralatan di dalam mesin CNC; turet pelarik turet, mesin skrew, dan gerudi turet; sesetengah jenis kepala pengindeksan dan meja putar; dan sebagainya). Jam cincin besi menggunakan mekansime Geneva untuk membekalkankan gerakan terputus-putus kepada salah satu cincinnya.

Pemacu Geneva pernah digunakan untuk menukar penapis di dalam kamera bingkai Dawn yang digunakan untuk mengimej asteroid 4 Vesta pada tahun 2011. Ia dipilih untuk memastikan jika mekanisme itu gagal sekurang-kurangnya satu penapis dapat digunakan.

Pemacu Geneva dalaman

Pemacu Geneva dalaman mempunnyai pelbagai rekabentuk. Paksi roda pemacu bagi pemacu dalaman mempunyai satu bearing hanya pada satu belah. Sudut roda pemacu harus berputar untuk mewujudkan putaran satu langkah roda dipacu sentiasa lebih kecil daripada 180° di dalam pemacu Geneva luaran dan sentiasa lebih besar daripada 180° dalam pemacu dalaman, jadi masa pertukaran lebih besar daripada masa roda dipacu diam kaku.

• 
  Pemacu Geneva dalaman.
• 
  Animasi yang menunjukkan pemacu Geneva dalam sedang beroperasi.

Bentuk luaran lebih biasa, kerana ia dapat dibuat lebih kecil dan dapat bertahan terhadap tekanan mekanikal yang lebih tinggi.

Pemacu Geneva sfera

Variasi lain adalah pemacu Geneva sfera.

• 
  Pemacu Geneva sfera.

Kinematik

Lengkungan gerakan bagi satu pusingan roda pemacu, dari atas ke bawah: posisi bersudut θ, halaju bersudut ω, pecutan bersudut α dan jerk bersudut j_a.

Rajah menunjukkan lengkungan gerakan bagi pemacu Geneva luaran berslot empat, dalam sebarangan unit. Wujud ketidaksinambungan dalam pecutan apabila pin pemacu masuk dan meninggalkan slot. Ini menghasilkan puncak yang "tidak terhingga" bagi jerk (puncak Dirac), dan kemudian getaran.

Bacaan lanjut

• Sclater, Neil (2011), "Cam, Geneva, and Ratchet Drives and Mechanisms", Mechanisms and Mechanical Devices Sourcebook (ed. 5th), New York: McGraw Hill, m/s. 180–210, ISBN 978-0-07170442-7. Lukisan dan rekabentuk pelbagai pemacu.

Pautan luar

• The Geneva wheel (tutorial), Cornell.
• The Geneva stop, UNL, diarkibkan daripada yang asal pada 2008-07-13, dicapai pada 2015-06-03.
• External Geneva drive (animation), Brock eng.
• U.S. Patent 6,183,087 – Quickermittent. Modified starwheel for fast pulldown.
• "LEGO Geneva Mechanism", Brick engineer (animation and instructions for building), Oct 7, 2007