קיימים הבדלים רבים בין הנעות תאומות מסורתיות בעלות מתלה וגלגל שיניים, עיצובים מבוססי גלגל שיניים מפוצל ומערכות גלגל שיניים-גלגל.

החל מתעשיית התעופה וחלל ועד לייצור מכונות, חיתוך זכוכית, רפואה ועוד, תהליכי ייצור תלויים בבקרת תנועה אמינה. מערכות הנעה ליניאריות מגוונות הנעות על ידי סרוו מספקות את המהירות והדיוק הנדרשים ליישומים אלה.
הגדרה נפוצה אחת משלבת בקרות סרוו עם מתלה וגלגל שיניים מסורתיים בעלי גלגל שיניים משולב. האחרון יכול לדרוש מרווח בין שיני המתלה לשיני גלגל השיניים כדי למנוע חסימות ובלאי מוגזם, אחרת שינויים סביבתיים (כגון שינוי טמפרטורה של 10 מעלות) עלולים לנעול את המערכת כאשר שיני גלגל השיניים מתרחבות. מצד שני, מרווח גורם לחופש פעולה, השקול לשגיאה.

בעיות מרווח בגלגלי שיניים כפולים ומפוצלים
עבור יישומים מדויקים, תיקון אופייני לבעיית מרווח הוא הוספת גלגל שיניים שני שמושך בכיוון השני - כנגד המערכת הראשונה, כדי לשמש כבקרה.

איטרציה אחת של רעיון זה היא שימוש בגלגל שיניים מפוצל. כאן, גלגל שיניים נחתך למעשה במרכז הרוחבי, כאשר קפיץ ממוקם בין שני החצאים. כאשר הגלגל שיניים המפוצל נע לאורך גלגל השיניים, החצי הראשון של הגלגל שיניים דוחף צד אחד של שן גלגל השיניים והחצי השני על שן גלגל השיניים הבאה. בדרך זו, הגדרת גלגל שיניים מפוצל מבטלת שינויי תנועה ושגיאות.

כאן, מכיוון שרק מחצית מהגלגל השיניים מבצעת עבודה - בעוד שהחצי השני משמש כבקרה - קיבולת המומנט מוגבלת. בנוסף, מכיוון שדינמיקת ההינע חייבת להתגבר על כוח הקפיץ, מתרחש אובדן תנועה, מה שמפחית את היעילות הכוללת. בזמן תנועה תחת תאוצה, הקפיץ יכול גם לתת דיוק תנועה שפוגם מעט. לבסוף, כאשר הגלגל השיניים נעצר לצורך ביצוע פעולה, כגון קידוח, מערכת הקפיצים בגלגל השיניים יכולה להתכופף מעט, במקום להישאר נוקשה.

תיקון נוסף למרווח כולל מערכת של שני גלגלי שיניים. בסידור זה, שני גלגלי שיניים נפרדים נעים לאורך אותו גלגל שיניים. הגלגלים פועלים בצורה של מאסטר/סגל, כאשר הגלגל הראשי (ראשי) מבצע את המיקום, והגלגל השני (סגל) מנטרל חופש פעולה. בדרך כלל, גלגלי שיניים נשלטים אלקטרונית, כך שהדיוק נשמר וניתן לכוונן את הגדרות הבקרה כדי לפצות על בלאי של המערכת.

מה הבעיה? מערכות עם שני גלגלי שיניים יכולות להיות יקרות, מכיוון שמתכננים בדרך כלל צריכים לרכוש מנוע שני, גלגל שיניים ותיבת הילוכים. יש גם להגדיל את שטח התכנון: מנוע שני דורש אורך נוסף כדי לבצע את ההנעה. לדוגמה, אם משתמש צריך שמערכת בקרת התנועה תזוז הלוך ושוב מטר אחד, נדרש אורך מתלה של 1.2 או 1.3 מטר כדי להכיל את הגלגל שיניים השני, שנמצא 200 עד 300 מ"מ מאחורי הראשון. לבסוף, עלות ההפעלת שני מנועים היא משמעותית על פני מחזור חיים טיפוסי של חמש עד עשר שנים.

הפעולה ללא חופש הלם של הנעות גליל-גלגלת מתאימה ליישומים בעלי מהלך ארוך, כמו מכונת חיתוך זו.
אפשרות נוספת: גלגלי שיניים
טכנולוגיית גלגלי שיניים כוללת גלגלת המורכבת מגלגלים הנתמכים על ידי מיסבים, אשר פועלים במתקן בעל פרופיל שיניים מותאם אישית. שני גלגלים או יותר מתחברים לשיניים מנוגדות למתקן בכל עת, כדי לספק דיוק גבוה יותר מאשר מערכות גלגלת מפוצלת והנעת גלגלת: בקיצור, כל גלגלת מתקרבת לכל משטח שן במסלול משיק, ולאחר מכן מתגלגלת במורד המשטח לפעולה בחיכוך נמוך עם יעילות של יותר מ-99% בהמרת תנועה סיבובית לתנועה ליניארית.

גלגל השיניים מורכב מגלילים הנתמכים על ידי מיסבים אשר פועלים בפרופיל שיניים מותאם אישית.
לתכנון אין קפיץ שיקרוס ויפגע בדיוק, וגם לא אובדת יעילות בהתגברות על כוח הקפיץ. בנוסף, פעולת הגליל אינה דורשת מרווח, ולכן מבטלת שינויי תנועה וטעויות. לעומת זאת, עבור מערכת גלגל שיניים מסורתית, שן גלגל שיניים אחת חייבת לדחוף מצד אחד של שן גלגל שיניים ולעבור מיד לצד הבא של השן.

גלגלת גלגלת משני צידיה, מפרשת על פני שיניים שונות בו זמנית, מפרשת צד אחד של שן אחת ומקצת מרווח לצד השני. אין צורך בגלגלת גלגלת שנייה כדי לנטרל את הראשונה; גלגלת גלגלת אחת מעבירה במדויק את קיבולת המומנט הנדרשת.

עיצובים מבוססי גלגלי שיניים מאריכים גם הם את חיי המערכת ומפחיתים את התחזוקה. ביישומים איטיים יותר, המערכת יכולה לפעול ללא שימון. מתלים מסורתיים נשחקים עם הזמן ודורשים פיצוי על דיוק מיקום ומומנט, אך גלגלי שיניים שומרים על דיוק. גלגלי השיניים של שני העיצובים דורשים החלפה תקופתית, אך לפחות בהשוואה לגלגלי שיניים כפולים, עלויות ההחלפה הכוללות של גלגלי שיניים נמוכות יותר.

דוגמאות יישומים
קחו לדוגמה את ייצור פאנלים גדולים של גוף מטוסים. יישום זה עשוי לדרוש אורך מהלך ארוך ודיוק גבוה במכונות בסגנון גנטרי. הנעות גלגליות מספקות מיקום ליניארי מדויק על פני מרחקים ארוכים אלה.

לעומת זאת, דיוק מיקום מסורתי של מתלים וגלגלי שיניים עשוי להיות לא מספיק עקב דרישות מרווח; מרווח מינימלי שומר על דיוק לאורך אורכי מהלך קצרים, אך התכנון יכול להיות יקר לייצור והתקנה למרחקים ארוכים. ניתן גם ליישם מערכת כפולה של גלגלי שיניים (עם שני גלגלי שיניים טעונים מראש זה כנגד זה), אך היא יקרה ובדרך כלל אינה מאפשרת את המרווח המשתנה המתרחש למרחקים ארוכים.

שימוש נפוץ נוסף במערכת גלגל שיניים כפול הוא במיקום ראש חיתוך במכונת חיתוך פיברגלס. בעוד שהנעת גלגל השיניים הכפולה עשויה לפעול היטב בתחילה ביישום זה, השילוב של אבק פיברגלס וחיכוך החלקה מתמיד שנוצר על ידי הגלגל השיניים הנגדי עלול לגרום לבלאי מוקדם. באמצעות מערכת גלגל שיניים-גלגל שיניים, המשתמשת בגלגול במקום החלקה, ניתן להגדיל את תוחלת החיים ב-300% או יותר.

ניתן להשתמש בגרסה סיבובית של מערכת גלגלי השיניים גם לביצוע מיקום רב-צירי. כאן, מספר גלגלי שיניים (כולם נעים באופן עצמאי) מורכבים על גלגל שיניים אחד. העיצוב משתמש בפחות מקום בהשוואה להנעות בעלות שני גלגלי שיניים המשמשות לעיתים ביישומים אלה.