従来のラックアンドピニオンツインドライブ、スプリットピニオンベースの設計、ローラーピニオンシステムには多くの違いがあります。

航空宇宙から工作機械、ガラス切断、医療などに至るまで、製造プロセスは信頼性の高いモーションコントロールに依存しています。これらのアプリケーションに必要な速度と精度を実現するのは、様々なサーボ制御リニアドライブシステムです。
一般的な構成の一つとして、サーボ制御と従来のインボリュートラック＆ピニオンを組み合わせたものがあります。後者の場合、ラックとギアの歯の間にクリアランスが必要になることがあります。クリアランスは、噛み込みや過度の摩耗を防ぐためです。そうでなければ、環境変化（例えば10℃の温度変化）によってギアの歯が膨張し、システムがロックしてしまう可能性があります。一方、クリアランスはバックラッシュ（誤差）につながり、誤差と同等の性能を発揮します。

ツインピニオンとスプリットピニオンのクリアランスの問題
精密アプリケーションの場合、クリアランスの問題を解決する一般的な方法の 1 つは、最初のシステムに対して反対方向に引っ張る 2 番目のピニオンを追加して制御役として動作させることです。

このアイデアの一つのバリエーションとして、スプリットピニオンの使用が挙げられます。これは、ピニオンを基本的に横方向の中央で切断し、2つの半分の間にバネを配置したものです。スプリットピニオンがラック上を移動すると、ピニオンの前半部分がラックの歯の片側を押し、後半部分が次のラックの歯を押します。このように、スプリットピニオン構造はバックラッシュと誤差を排除します。

ここでは、ピニオンの半分だけが作業を行い、残りの半分は制御として機能しているため、トルク容量は限られています。さらに、駆動力はバネの力を克服しなければならないため、運動損失が発生し、全体的な効率が低下します。加速中にバネがわずかにたわむこともあり、動作精度が低下します。さらに、ピニオンが掘削などの作業を行うために停止すると、ピニオン内のバネシステムは剛性を維持せず、わずかにたわむことがあります。

クリアランス調整のもう一つの方法は、ツインピニオンシステムです。この構成では、2つの独立したピニオンが同じラックに沿って移動します。ピニオンはマスター/スレーブ方式で動作し、先頭（マスター）ピニオンが位置決めを行い、2番目（スレーブ）ピニオンがバックラッシュを打ち消します。通常、ピニオンは電子制御されているため、精度が維持され、制御設定を調整することでシステムの摩耗を補正できます。

問題は何か？ツインピニオンシステムは、設計者は通常、2つ目のモーター、ピニオン、ギアボックスを購入する必要があるため、コストが高くなる可能性がある。また、設計フットプリントも大きくなる。2つ目のモーターは、駆動を実行するためにより長い長さを必要とする。例えば、モーションコントロールシステムを1メートル往復させる必要がある場合、1つ目のピニオンから200～300mm後方に位置する2つ目のピニオンを収容するために、1.2～1.3メートルのラック長が必要となる。さらに、2つのモーターに電力を供給するコストは、一般的な5～10年の設計ライフサイクルにおいて、かなりの額になる。

ローラーピニオンドライブのバックラッシュフリー動作は、このルーティングマシンのようなロングストロークアプリケーションに適しています。
別の選択肢：ローラーピニオン
ローラーピニオン技術は、ベアリング支持ローラーで構成されたピニオンで構成され、カスタマイズされた歯形を持つラックと噛み合います。2つ以上のローラーがラックの歯と常に対向して接続することで、スプリットピニオンやピニオン駆動システムよりも高い精度を実現します。つまり、各ローラーは接線経路で各歯面に接近し、歯面を転がり落ちることで低摩擦動作を実現し、回転運動を直線運動に変換する効率は99%以上です。

ローラー ピニオンは、カスタマイズされた歯のプロファイルと噛み合うベアリング支持ローラーで構成されています。
この設計では、バネが潰れて精度が低下することもないため、バネ力に打ち勝つ際に効率が低下することもありません。さらに、ローラー動作はクリアランスを必要としないため、バックラッシュと誤差を排除できます。一方、従来のラック＆ピニオンシステムでは、ピニオンの歯がラックの歯の片側を押しのけると、すぐに次の歯の側へと移動する必要があります。

ローラーピニオンは、異なる歯の両側を同時に挟み込み、一方の歯の片側をまたぎ、もう一方の歯との間に隙間を確保します。最初の歯に対抗するための別のピニオンは必要ありません。1つのピニオンで必要なトルク容量を正確に伝達します。

ローラーピニオンベースの設計は、寿命を延ばし、メンテナンスの負担を軽減します。低速アプリケーションでは、システムは潤滑なしで稼働できます。従来のラックは経年劣化により摩耗し、位置精度とトルクの補正が必要になりますが、ローラーピニオンは精度を維持します。どちらの設計でもピニオンは定期的な交換が必要ですが、少なくともツインピニオンと比較すると、ローラーピニオンの全体的な交換コストは低くなります。

アプリケーション例
大型航空機胴体パネルの製造を考えてみましょう。この用途では、ガントリー型機械における長い移動距離と高い精度が求められる場合があります。ローラーピニオン駆動は、このような長距離にわたって正確な直線位置決めを実現します。

一方、従来のラック＆ピニオン方式では、クリアランス要件のために位置精度が不十分となる場合があります。クリアランスを最小限に抑えることで、短い移動距離では精度を維持できますが、長距離にわたる場合は製造コストと設置コストが高くなる場合があります。ツインピニオンシステム（2つのピニオンが互いにプリロードされている）も導入可能ですが、コストが高く、長距離移動に伴うクリアランスの変化にも対応できません。

ツインピニオンシステムのもう一つの一般的な用途は、グラスファイバールーターのカッティングヘッドの位置決めです。ツインピニオン駆動は当初はこの用途でうまく機能するかもしれませんが、グラスファイバーの粉塵と対向ピニオンによる継続的な滑り摩擦が組み合わさることで、早期摩耗を引き起こす可能性があります。滑りではなく転がりを利用するローラーピニオンシステムを使用することで、寿命は300%以上延長できます。

ローラーピニオンシステムの回転バージョンは、多軸位置決めにも使用できます。この場合、複数のピニオン（それぞれ独立して動く）が1つのギアに取り付けられます。この設計は、これらのアプリケーションで時々使用されるツインピニオンドライブよりも省スペースです。