De belangrijkste functie van de penbalk is het ondersteunen en op zijn plaats houden van het achterste uiteinde van de houten of gietijzeren bovenas (de as die door de wieken in beweging wordt gebracht).
Hier is de werking en de onderdelen kort uitgelegd:
De pen: Het achterste, dunnere uiteinde van de bovenas wordt de 'pen' genoemd.
De pensteen: Op de penbalk is een speciaal lager gemonteerd, de pensteen (vaak van natuursteen, brons of gietijzer), waar deze pen in rust en ronddraait.
Opvangen van krachten: Wanneer de wind tegen de wieken drukt, ontstaat er een enorme voorwaartse en achterwaartse druk. De penbalk vangt deze achterwaartse druk (de 'axiale druk') van de as op en verdeelt die over de kapconstructie (de voeghouten).
Verstelbaar: De penbalk ligt vaak zó gemonteerd dat hij met spieën of wiggen een klein beetje verschoven of afgesteld kan worden om de as precies recht te leggen.
Hieronder zie je een duidelijke en eenvoudige tekening van de penbalk en hoe deze de bovenas in de molenkap ondersteunt:Hier is een duidelijke en eenvoudige tekening van een penbalk en de omringende kapconstructie in een molen.
De tekening laat zien hoe de penbalk dwars over de twee grote parallelle voeghouten ligt en hoe het achterste uiteinde van de bovenas (de pen) hierin rust op de pensteen (het lager):
