Perinteisten hammastanko- ja hammaspyörävetoisten kaksoiskäyttöjen, jaettuun hammaspyörään perustuvien mallien ja rullapyöräjärjestelmien välillä on runsaasti eroja.

Ilmailuteollisuudesta työstökoneisiin, lasinleikkaukseen, lääketieteeseen ja muuhun – valmistusprosessit ovat riippuvaisia ​​luotettavasta liikkeenohjauksesta. Näiden sovellusten vaatimaa nopeutta ja tarkkuutta tarjoavat erilaiset servo-ohjatut lineaarikäyttöjärjestelmät.
Yksi yleinen kokoonpano yhdistää servosäätimet perinteiseen evolventtiseen hammastankoon ja hammaspyörään. Jälkimmäisessä tapauksessa hammastangon ja hammaspyörän hampaiden välillä voi olla välys jumittumisen ja liiallisen kulumisen estämiseksi, tai muuten ympäristön muutokset (kuten 10° lämpötilan muutos) voivat lukita järjestelmän hammaspyörän hampaiden laajentuessa. Toisaalta välys aiheuttaa välystä, joka vastaa virhettä.

Välysongelmat kaksois- ja halkiorattaissa
Tarkkuussovelluksissa yksi tyypillinen välysongelman ratkaisu on lisätä toinen hammaspyörä, joka vetää vastakkaiseen suuntaan – ensimmäistä järjestelmää vasten – toimimaan ohjaimena.

Yksi tämän idean muunnelma on käyttää hammaspyörää. Tässä hammaspyörä on olennaisesti leikattu sivuttain keskeltä alas, ja jousi on sijoitettu kahden puoliskon väliin. Kun hammaspyörä liikkuu hammastankoa pitkin, hammaspyörän ensimmäinen puolisko työntyy hammastangon hampaan toista puolta vasten ja toinen puolisko seuraavan hammastangon hampaan vasten. Tällä tavoin hammaspyöräasennus poistaa välyksen ja virheet.

Tässä tapauksessa vääntömomentin kapasiteetti on rajallinen, koska vain puolet hammaspyörästä suorittaa työtä – kun taas toinen puoli toimii ohjausyksikkönä. Lisäksi, koska käyttödynamiikan on voitettava jousen voima, tapahtuu liikehäviötä, mikä heikentää kokonaishyötysuhdetta. Kiihdytyksen aikana jousi voi myös antaa hieman liikettä, mikä heikentää liikkeen tarkkuutta. Lopuksi, kun hammaspyörä pysäytetään toiminnon, kuten porauksen, suorittamiseksi, hammaspyörän jousijärjestelmä voi taipua hieman sen sijaan, että se pysyisi jäykkänä.

Toinen välyksen ratkaisu koostuu kaksoishammaspyöräjärjestelmästä. Tässä järjestelyssä kaksi erillistä hammaspyörää liikkuu samalla hammastankoa pitkin. Hammaspyörät toimivat master/slave-periaatteella, jossa johtava (pää)hammaspyörä suorittaa paikannuksen ja toinen (slave)hammaspyörä vastustaa välystä. Tyypillisesti hammaspyöriä ohjataan elektronisesti, joten tarkkuus säilyy ja ohjausasetuksia voidaan säätää järjestelmän kulumisen kompensoimiseksi.

Mikä on juju? Kaksipyöräiset järjestelmät voivat olla kalliita, koska suunnittelijoiden on yleensä ostettava toinen moottori, pyörä ja vaihteisto. Myös suunnittelun jalanjälkeä on kasvatettava: Toinen moottori vaatii enemmän pituutta ajon toteuttamiseksi. Esimerkiksi jos käyttäjä tarvitsee liikkeenohjausjärjestelmän edestakaiseen liikkeeseen metrin matkan, toisen pyörän sijoittamiseen tarvitaan 1,2 tai 1,3 metrin pituinen hammastanko, joka on 200–300 mm ensimmäisen pyörän takana. Lopuksi, kahden moottorin käyttökustannukset ovat huomattavat tyypillisen 5–10 vuoden suunnittelun elinkaaren aikana.

Rullapyöräkäyttöjen välyksetön toiminta sopii pitkän iskun sovelluksiin, kuten tähän jyrsinkoneeseen.
Toinen vaihtoehto: Rullapyörät
Rullahammaspyörätekniikkaan kuuluu hammaspyörä, joka koostuu laakeroiduista rullista, jotka kytkeytyvät räätälöidyn hammasprofiilin omaavaan hammastankoon. Kaksi tai useampi rulla on jatkuvasti yhteydessä vastakkaisiin hammastangon hampaisiin, mikä tarjoaa paremman tarkkuuden kuin halkiohammaspyörä- ja vetopyöräkäyttöjärjestelmissä: Lyhyesti sanottuna jokainen rulla lähestyy kutakin hampaan pintaa tangenttiradalla ja vierii sitten pintaa pitkin alas pienikitkaisen toiminnan saavuttamiseksi, ja yli 99 %:n hyötysuhde pyörivän liikkeen muuntamisessa lineaariliikkeeksi.

Rullan hammaspyörä koostuu laakeroiduista rullista, jotka kytkeytyvät räätälöityyn hammasprofiiliin.
Rakenteessa ei ole jousta, joka voisi painua kasaan ja heikentää tarkkuutta, eikä jousivoiman voittamisessa tapahdu tehokkuuden menetystä. Lisäksi rullatoiminta ei vaadi välystä, joten se eliminoi välyksen ja virheet. Perinteisessä hammastanko-vetojärjestelmässä yhden hammaspyörän hampaan on työnnettävä irti hammastangon hampaan toiselta puolelta ja siirryttävä välittömästi hampaan seuraavalle puolelle.

Rullapyörä pyörittää samanaikaisesti eri hampaita, asettuen yhden hampaan toiselle puolelle ja jakaen välyksen toisen hampaan kanssa. Toista hammaspyörää ei tarvita vastustamaan ensimmäistä; yksi hammaspyörä välittää tarkasti tarvittavan vääntömomentin.

Rullapyöräpohjaiset mallit pidentävät myös käyttöikää ja vähentävät huoltotarvetta. Hitaammissa sovelluksissa järjestelmä voi toimia ilman voitelua. Perinteiset hammaspyörät kuluvat ajan myötä ja vaativat kompensointia asentotarkkuuden ja vääntömomentin vuoksi, mutta rullapyörät säilyttävät tarkkuuden. Molempien mallien hammaspyörät vaativat säännöllistä vaihtoa, mutta ainakin kaksoisrattaisiin verrattuna rullapyörän kokonaisvaihtokustannukset ovat alhaisemmat.

Sovellusesimerkkejä
Harkitse suurten lentokoneiden runkopaneelien tuotantoa. Tämä sovellus voi vaatia pitkän liikeradan ja suurta tarkkuutta portaalityyppisissä koneissa. Rullapyöräkäytöt mahdollistavat tarkan lineaarisen paikannuksen näillä pitkillä matkoilla.

Perinteinen hammastanko- ja hammaspyöräjärjestelmä voi sen sijaan olla riittämätön välysvaatimusten vuoksi; minimaalinen välys ylläpitää tarkkuutta lyhyillä liikematkoilla, mutta tällaisen rakenteen valmistaminen ja asentaminen pitkillä matkoilla voi olla kallista. Myös kaksoishammaspyöräjärjestelmä (jossa kaksi toisiaan vasten esijännitettyä hammaspyörää) voidaan toteuttaa, mutta se on kallis eikä yleensä mahdollista pitkillä matkoilla esiintyvää vaihtelevaa välystä.

Toinen yleinen tapa käyttää kaksoispyöräjärjestelmää on leikkuupään sijoittaminen lasikuitujyrsinkoneeseen. Vaikka kaksoispyöräkäyttö saattaa aluksi toimia tässä sovelluksessa hyvin, lasikuitupölyn ja vastakkaisen hammaspyörän aiheuttaman jatkuvan liukukitkan yhdistelmä voi aiheuttaa ennenaikaista kulumista. Käyttämällä rullapyöräjärjestelmää, joka hyödyntää vierimistä liukumisen sijaan, käyttöikää voidaan pidentää 300 % tai enemmän.

Rullapyöräjärjestelmän pyörivää versiota voidaan käyttää myös moniakseliseen paikannukseen. Tässä useat hammaspyörät (kaikki liikkuvat itsenäisesti) on asennettu yhdelle hammaspyörälle. Rakenne vie vähemmän tilaa kuin näissä sovelluksissa joskus käytetyt kaksoishammaspyöräkäytöt.