ในแอคชูเอเตอร์แร็คแอนด์พิเนียนนิวเมติกแรงเชิงเส้นของลูกสูบที่ขับเคลื่อนด้วยอากาศอัดจะถูกแปลงเป็นแรงบิดการหมุนผ่านกลไกเกียร์แร็คแอนด์พิเนียน แร็คแอนด์พิเนียน

ชั้นวางถูกกลึงเป็นลูกสูบและชั้นวางเชื่อมต่อกับเฟืองเฟืองอย่างแม่นยํา เมื่อห้องเต็มไปด้วยอากาศอัดลูกสูบพร้อมกับชั้นวางจะขยายหรือหดกลับซึ่งหมุนเฟืองเฟืองผ่านการเชื่อมต่อแบบเกียร์

แอคชูเอเตอร์แร็คแอนด์พิเนียนให้ช่วงแรงบิดและการหมุนที่กว้างที่สุดเมื่อเทียบกับกลไกการแปลงอื่น ๆ สําหรับการแปลงแรงเชิงเส้นเป็นแรงบิดในการหมุน มีประสิทธิภาพเชิงกลสูงและแรงบิดที่สามารถผลิตได้ตั้งแต่สองสามนิวตันเมตรไปจนถึงหลายพันนิวตันเมตร

อย่างไรก็ตามข้อเสียเปรียบอย่างหนึ่งของการออกแบบแร็คแอนด์พิเนียนคือฟันเฟือง ฟันเฟืองเกิดขึ้นเมื่อเฟืองแร็คแอนด์พิเนียนไม่อยู่ในแนวเดียวกันอย่างสมบูรณ์และมีช่องว่างเล็ก ๆ ระหว่างการเชื่อมต่อแบบเกียร์แต่ละอัน การจัดแนวที่ไม่ถูกต้องนี้อาจทําให้เกิดการสึกหรอของเกียร์ในระหว่างวงจรชีวิตของแอคชูเอเตอร์ซึ่งจะเพิ่มฟันเฟือง

หน่วยแร็คคู่ใช้ชั้นวางคู่ที่ด้านตรงข้ามของปีกนก สิ่งนี้ช่วยกําจัดฟันเฟืองเนื่องจากแรงเคาน์เตอร์และยังเพิ่มแรงบิดเอาต์พุตของหน่วยเป็นสองเท่าและเพิ่มประสิทธิภาพเชิงกลของระบบ ในแอคชูเอเตอร์คู่ ห้องทั้งสองที่ด้านข้างจะเต็มไปด้วยอากาศแรงดันซึ่งผลักลูกสูบไปที่กึ่งกลางและเพื่อคืนลูกสูบไปยังตําแหน่งเริ่มต้นห้องตรงกลางจะถูกกดดัน

ในแอคชูเอเตอร์แบบทําหน้าที่เดียวอากาศจะถูกส่งไปยังด้านใดด้านหนึ่งของลูกสูบเท่านั้นและมีหน้าที่ในการเคลื่อนที่ของลูกสูบในทิศทางเดียวเท่านั้น การเคลื่อนที่ของลูกสูบในทิศทางตรงกันข้ามจะดําเนินการโดยสปริงเชิงกล แอคชูเอเตอร์แบบ Single-acting ช่วยอนุรักษ์อากาศอัด แต่ทํางานในทิศทางเดียวเท่านั้น ข้อเสียของกระบอกสูบแบบเดี่ยวคือแรงขับที่ไม่สอดคล้องกันผ่านจังหวะเต็มเนื่องจากแรงสปริงของฝ่ายตรงข้าม

ในแอคชูเอเตอร์แบบ double-acting อากาศจะถูกส่งไปยังห้องทั้งสองด้านของลูกสูบ ความดันอากาศที่สูงขึ้นในด้านหนึ่งสามารถขับเคลื่อนลูกสูบไปอีกด้านหนึ่งได้ แอคชูเอเตอร์แบบ Double-acting จะใช้เมื่อจําเป็นต้องทํางานทั้งสองทิศทาง

ข้อดีของกระบอกสูบแบบ double-acting คือแรงขับคงที่ผ่านช่วงการหมุนเต็ม ข้อเสียของกระบอกสูบแบบ double-acting คือความต้องการอากาศอัดสําหรับการเคลื่อนที่ทั้งสองทิศทางและการขาดตําแหน่งที่กําหนดไว้ในกรณีที่ไฟฟ้าหรือแรงดันขัดข้อง

แอคชูเอเตอร์แร็คแอนด์พิเนียนบางตัวสามารถหยุดได้หลายตําแหน่งผ่านช่วงการหมุนโดยการควบคุมแรงดันที่พอร์ต ตําแหน่งหยุดสามารถอยู่ในลําดับใดก็ได้ทําให้แอคชูเอเตอร์สามารถเลือกผ่านตําแหน่งหยุดระหว่างสื่อกลางได้

สลักเกลียวหยุดการเดินทางอยู่ที่ด้านข้างของตัวแอคชูเอเตอร์ และอนุญาตให้ปรับตําแหน่งสุดท้ายของลูกสูบโดย จํากัด การหมุนของเฟืองเฟืองจากด้านใน เมื่อติดตั้งแอคชูเอเตอร์ให้ขับในสลักเกลียวหยุดการเดินทางทั้งสองตัวจนกว่าจะสัมผัสกับฝาครอบหยุดการเดินทาง ขันสลักเกลียวหยุดการเดินทางด้านซ้ายต่อไปจนกว่าช่องปีกนกที่มองเห็นได้ด้านบนจะหมุนไปยังตําแหน่งที่ขนานกับความยาวของตัวกระตุ้น

ISO 5211: 2017 ระบุข้อกําหนดสําหรับการต่อพ่วงแอคชูเอเตอร์แบบหมุนชิ้นส่วนเข้ากับวาล์วอุตสาหกรรมและสามารถดูได้มันระบุขนาดของหน้าแปลนและส่วนประกอบการขับขี่รวมถึงค่าแรงบิดสําหรับอินเทอร์เฟซและข้อต่อที่ระบุ

มาตรฐานนี้มีข้อมูลจําเพาะของอินเทอร์เฟซระหว่างแอคชูเอเตอร์และวาล์วกระบวนการที่ให้อากาศอัด นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นอินเทอร์เฟซอุปกรณ์เสริมที่ด้านบนของแอคชูเอเตอร์เช่นสวิตช์ป้อนกลับตําแหน่งหรือเซ็นเซอร์ NAMUR-valves มีอินเทอร์เฟซการประกอบตาม VDI / VDE 3845 ซึ่งเกี่ยวข้องกับพอร์ตอากาศสองพอร์ตที่ด้านแบนของวาล์วรวมถึงรูเพิ่มเติมสําหรับยึดวาล์วเข้ากับตัวแอคชูเอเตอร์

มีหลายปัจจัยที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกแอคชูเอเตอร์นิวเมติกแบบแร็คแอนด์พิเนียนสําหรับการใช้งานของคุณ

• สําหรับฟันเฟืองเป็นศูนย์ที่ปลายแต่ละด้านของการหมุนและความแม่นยําในการหยุดที่สูงขึ้นแนะนําให้ใช้แอคชูเอเตอร์แร็คคู่ในขณะที่สําหรับการใช้งานที่เบากว่าซึ่งต้องการการออกแบบที่กะทัดรัดสามารถระบุแอคชูเอเตอร์แร็คเดียวได้
• แอคชูเอเตอร์ที่มีขนาดที่แน่นอนจะให้ช่วงแรงบิดขึ้นอยู่กับแรงดันควบคุมที่ป้อนเข้าไป เกณฑ์อื่น ๆ ที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกแอคชูเอเตอร์แบบหมุนคือช่วงของการสั่นปริมาณอากาศที่จําเป็นสําหรับการทํางานสื่อควบคุมและอินเทอร์เฟซรวมถึงตัวเลือกเพลาส่งออกขนาดหน้าแปลนและพอร์ตอากาศนําร่อง

เนื่องจากแรงบิดคงที่แอคชูเอเตอร์แร็คแอนด์พิเนียนจึงมักใช้และมักจะเป็นรูปแบบที่ต้องการของแอคชูเอเตอร์นิวเมติกสําหรับวาล์ว พวกเขาจะใช้สําหรับการผสม, การทุ่มตลาด, การให้อาหารเป็นระยะ, การหมุนอย่างต่อเนื่อง, การพลิกกลับ, การวางตําแหน่ง, การสั่น, การยก, การเปิดและปิดและการกลึง แอคชูเอเตอร์เหล่านี้ใช้สําหรับฟังก์ชั่นทางกลต่างๆในอุตสาหกรรมเหล็กการจัดการวัสดุการดําเนินงานทางทะเลอุปกรณ์ก่อสร้างเครื่องจักรทําเหมืองและพวงมาลัยเพาเวอร์ไฮดรอลิก