Le differenze abbondano tra tradizionali azionamenti gemelli di rack e pignoni, design a base di pinion e sistemi di pinion.

Dall'aerospaziale alle macchine utensili, al taglio del vetro, ai processi di produzione medica e altro ancora, dipendono dal controllo del movimento affidabile. La consegna della velocità e della precisione richieste da queste applicazioni sono vari sistemi di trasmissione lineare servocamerati.
Una configurazione comune combina controlli servi con un rack e pignone tradizionali. Quest'ultimo può richiedere lo spazio tra rack e denti degli ingranaggi per prevenire marmellate e usura eccessiva, oppure cambiamenti ambientali (come uno spostamento della temperatura di 10 °) possono bloccare il sistema mentre i denti degli ingranaggi si espandono. D'altra parte, l'autorizzazione si traduce in un contraccolpo, che equivale all'errore.

Problemi di liquidazione nei pignoni gemelli e divisi
Per le applicazioni di precisione, una soluzione tipica di emissione è aggiungere un secondo pignone che tira nella direzione opposta-contro il primo sistema, per fungere da controllo.

Un'iterazione di questa idea è quella di usare un pignone diviso. Qui, un pignone viene sostanzialmente tagliato il mezzo laterale, con una molla posizionata tra le due metà. Mentre il pignone diviso si muove lungo un rack, la prima metà del pignone spinge su un lato di un dente del rack e l'altra metà sul dente del rack successivo. In questo modo, una configurazione a pini split elimina il contraccolpo e l'errore.

Qui, perché solo la metà del pignone svolge lavoro - mentre l'altra metà agisce come controllo - la capacità di coppia è limitata. Inoltre, poiché la dinamica dell'unità deve superare la forza della primavera, si verifica la perdita di movimento, diminuendo l'efficienza complessiva. Mentre si muove in accelerazione, la molla può anche dare una precisione di movimento leggermente e degradante. Infine, quando il pignone viene interrotto per eseguire un'operazione, come la perforazione, il sistema a molla nel pignone può flettersi leggermente, anziché rimanere rigidi.

Un'altra soluzione di autorizzazione consiste in un sistema a doppia pinion. In questa disposizione, due pignoni separati si muovono lungo lo stesso rack. I pignoni agiscono in modo maestro/schiavo, con il pignone principale (master) che esegue il posizionamento e il secondo (slave) pignone contrattaccano. In genere, i pignoni sono controllati elettronicamente, quindi viene mantenuta l'accuratezza e le impostazioni di controllo possono essere regolate per compensare l'usura del sistema.

Qual è la cattura? I sistemi a doppia pinion possono essere costosi, perché i progettisti devono di solito acquistare un secondo motore, pignone e cambio. L'impronta di progettazione deve anche essere aumentata: un secondo motore richiede più lunghezza per eseguire la guida. Ad esempio, se un utente ha bisogno del sistema di controllo del movimento per ricambiare avanti e indietro di un metro, è necessaria una lunghezza del rack di 1,2 o 1,3 m per ospitare il secondo pignone, che cavalca da 200 a 300 mm dietro il primo. Infine, il costo di alimentazione di due motori è sostanziale rispetto a un tipico ciclo di vita del design da cinque a 10 anni.

Il funzionamento senza contraccolpo delle unità a rulli è adatto per applicazioni a lungo termine, come questa macchina di routing.
Un'altra opzione: pignoni a rulli
La tecnologia del pignone a rullo include un pignone composto da rulli supportati da cuscinetti che coinvolgono un rack con un profilo del dente personalizzato. Due o più rulli si collegano con i denti del rack in opposizione in ogni momento, per fornire una maggiore precisione rispetto ai sistemi di pignone e pignone divisi: in breve, ogni rullo si avvicina a ciascuna faccia del dente in un percorso tangente, quindi rotola giù per la faccia per bassa durata Funzionamento con oltre il 99% di efficienza nella conversione del rotante in movimento lineare.

Il pignone a rullo è composto da rulli supportati da cuscinetti che coinvolgono un profilo del dente personalizzato.
Il design non ha una primavera per crollare e degradare la precisione, e nessuna efficienza viene persa nel superare una forza di primavera. Inoltre, l'azione del rullo non richiede spazio, quindi elimina il contraccolpo ed errore. Al contrario, per un tradizionale sistema di rack e pignone, un dente di pignone deve spingere da un lato di un dente di rack e passare all'istante sul lato successivo del dente.

Un pignone a rullo affianca i denti diversi contemporaneamente, a cavallo di un lato di un dente e assegnando clearance con un altro. Nessun secondo pignone è necessario per contrastare il primo; Un pignone trasmette accuratamente la capacità di coppia necessaria.

I design a base di rulli prolungano anche la vita e riducono la manutenzione. In applicazioni più lente, il sistema può essere eseguito senza lubrificazione. I rack tradizionali si indossano nel tempo e richiedono una compensazione per l'accuratezza e la coppia posizionale, ma i pignoni a rulli mantengono la precisione. I pignoni di entrambi i progetti richiedono una sostituzione periodica, ma almeno in confronto ai pignoni gemelli, i costi di sostituzione complessivi per un pignone a rulli sono più bassi.

Esempi di applicazioni
Considera la produzione di pannelli di fusoliera di grandi aeromobili. Questa applicazione può richiedere una lunga lunghezza di viaggio e un'alta precisione attraverso le macchine in stile cavalletto. Le unità a pini a rullo offrono un posizionamento lineare accurato su queste lunghe distanze.

Al contrario, l'accuratezza del posizionale tradizionale e rack e pignone può essere insufficiente a causa dei requisiti di autorizzazione; L'autorizzazione minima mantiene l'accuratezza a lunghezze di viaggio brevi, ma il design può essere costoso da produrre e installare a lunghe distanze. Può anche essere implementato un sistema a doppia pinione (con due pignoni analizzati l'uno contro l'altro), ma è costoso e in genere non consente neanche la variazione variabile che si verifica su lunghe distanze.

Un altro uso comune di un sistema a doppia pinione è nel posizionare una testa di taglio in una macchina di routing in fibra di vetro. Mentre l'unità a doppia pinione può inizialmente funzionare bene in questa applicazione, la combinazione di polvere di vetro di vetro e attrito di scorrimento costante creato dal pignone opposto può causare usura prematura. Utilizzando un sistema a rulli, che utilizza il rotolamento rispetto allo scivolo, l'aspettativa di vita può essere aumentata del 300% o più.

Una versione rotante del sistema a pini a rullo può anche essere utilizzata per eseguire il posizionamento multia-asse. Qui, più pignoni (tutti si muovono in modo indipendente) sono montati su una marcia. Il design utilizza meno spazio rispetto alle unità a doppia pinion talvolta utilizzate in queste applicazioni.