As diferenças são abundantes entre as unidades tradicionais de rack e pinhão duplas, designs baseados em pinos divididos e sistemas de rolos.

Do aeroespacial ao metralhador, corte de vidro, processos médicos e muito mais, os processos de fabricação dependem do controle de movimento confiável. Entregar a velocidade e a precisão exigidas por esses aplicativos são vários sistemas de acionamento linear controlado por servo.
Uma configuração comum combina controles servo com um rack e pinhão involuto tradicional. Este último pode exigir folga entre os dentes de rack e engrenagem para evitar compotas e desgaste excessivo, ou as mudanças ambientais (como uma mudança de temperatura de 10 °) podem travar o sistema à medida que os dentes da engrenagem se expandem. Por outro lado, a liberação resulta em reação, o que é equivalente ao erro.

Questões de folga em pinhões gêmeos e divididos
Para aplicações de precisão, uma correção de emissão de folga típica é adicionar um segundo pinhão que puxa na outra direção-contra o primeiro sistema, para atuar como controle.

Uma iteração dessa idéia é usar um pinhão dividido. Aqui, um pinhão é essencialmente cortado no meio lateral, com uma mola posicionada entre as duas metades. À medida que o pinhão dividido se move ao longo de uma prateleira, a primeira metade do pinhão empurra de um lado de um dente de rack e a outra metade no próximo dente da prateleira. Dessa forma, uma configuração de pinos divididos elimina a reação e o erro.

Aqui, porque apenas metade do pinhão executa o trabalho - enquanto a outra metade atua como controle - a capacidade de torque é limitada. Além disso, como a dinâmica do acionamento deve superar a força da mola, ocorre a perda de movimento, diminuindo a eficiência geral. Enquanto se move sob aceleração, a primavera também pode dar uma precisão de movimento degradante. Finalmente, quando o pinhão é parado para executar uma operação, como a perfuração, o sistema de mola no pinhão pode flexionar levemente, em vez de permanecer rígido.

Outra correção de folga consiste em um sistema de pinhão duplo. Nesse arranjo, dois pinhões separados se movem ao longo do mesmo rack. Os pinhões atuam de maneira mestre/escrava, com o pinhão principal (mestre) executando o posicionamento e o segundo (escravo) pinhão nela reação. Normalmente, os pinhões são controlados eletronicamente, portanto, a precisão é mantida e as configurações de controle podem ser ajustadas para compensar o desgaste do sistema.

Qual é o problema? Os sistemas de pinhão duplo podem ser caros, porque os designers geralmente precisam comprar um segundo motor, pinhão e caixa de câmbio. A pegada de design também deve ser aumentada: um segundo motor requer mais comprimento para executar a direção. Por exemplo, se um usuário precisar do sistema de controle de movimento para retribuir um metro para frente e para trás, é necessário um comprimento de 1,2 ou 1,3 m para acomodar o segundo pinhão, que anda de 200 a 300 mm atrás do primeiro. Finalmente, o custo de alimentação de dois motores é substancial em um ciclo de vida típico de cinco a 10 anos.

A operação sem reação das unidades de pinhão de rolos é adequada para aplicações de longo prazo, como esta máquina de roteamento.
Outra opção: pinhões de rolo
A tecnologia Pinion Roller inclui um pinhão composto por rolos apoiados por rolamentos que envolvem um rack com um perfil de dente personalizado. Dois ou mais rolos se conectam com os dentes de rack em oposição o tempo todo, para proporcionar maior precisão do que os sistemas de unidade de pinhão e pinhão divididos: em resumo, cada rolo se aproxima de cada face de dente em um caminho tangente e depois rola a face para fricção baixa Operação com mais de 99% de eficiência na conversão de movimento rotativo a linear.

O pinhão do rolo é composto por rolos suportados por rolamentos que envolvem um perfil de dente personalizado.
O design também não tem uma primavera para entrar em colapso e degradar a precisão, e nenhuma eficiência é perdida para superar uma força de primavera. Além disso, a ação do rolo não requer autorização, portanto, elimina a reação e o erro. Por outro lado, para um sistema tradicional de rack e pinhão, um dente de pinhão deve empurrar um lado de um dente de rack e passar instantaneamente para o próximo lado do dente.

Um pinhão de rolo flanks dentes diferentes simultaneamente, montando um lado de um dente e atribuindo folga com outro. Nenhum segundo pinhão é necessário para neutralizar o primeiro; Um pinhão transmite com precisão a capacidade de torque necessária.

Os designs baseados em rolos também prolongam a vida útil e reduzem a manutenção. Em aplicações mais lentas, o sistema pode ser executado sem lubrificação. Os racks tradicionais se desgastam ao longo do tempo e requerem compensação por precisão e torque posicional, mas os pinhões de rolos mantêm a precisão. Os pinhões de ambos os projetos requerem substituição periódica, mas pelo menos em comparação com pinhões gêmeos, os custos gerais de substituição para um pinhão de rolo são mais baixos.

Exemplos de aplicação
Considere a produção de grandes painéis de fuselagem de aeronaves. Este aplicativo pode exigir um longo comprimento de viagem e alta precisão nas máquinas de estilo de pórtico. As unidades de pinhão de rolos fornecem posicionamento linear preciso nessas longas distâncias.

Por outro lado, a precisão posicional tradicional do rack e do pinhão pode ser insuficiente devido aos requisitos de liberação; A depuração mínima mantém a precisão em comprimentos de viagem curtos, mas o design pode ser caro para fabricar e instalar a longas distâncias. Um sistema de pinhão duplo (com dois pinhões pré-carregados um contra o outro) também pode ser implementado, mas é caro e normalmente não permite a folga variável que ocorre a longas distâncias.

Outro uso comum de um sistema de pinhão duplo é o posicionamento de uma cabeça de corte em uma máquina de roteamento de fibra de vidro. Embora a unidade de pinhão duplo possa funcionar bem nesta aplicação, a combinação de poeira de fibra de vidro e atrito deslizante constante criado pelo pinhão oposto pode causar desgaste prematuro. Ao usar um sistema de rolos de pinhão, que utiliza rolando em vez de deslizar, a expectativa de vida pode ser aumentada em 300% ou mais.

Uma versão rotativa do sistema roller-pinhão também pode ser usada para executar o posicionamento de vários eixos. Aqui, vários pinhões (todos movendo -se de forma independente) são montados em uma engrenagem. O design usa menos espaço do que as unidades de pinhão duplo às vezes usadas nessas aplicações.