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LA RUOTA CENTRALE

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Figura 1

Ruota centrale assemblata

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1. Descrizione generale

La ruota centrale appartiene all’organo di conteggio e trasmissione di cui è il primo elemento della catena cinematica.

La ruota centrale è uno degli organi fondamentali del treno di rotismi di un orologio meccanico. Viene così chiamata perché è generalmente posizionata al centro della platina (di fatto del movimento). Quando è decentrata rispetto alla platina, viene comunemente chiamata ruota della grande media. Il suo asse attraversa il movimento per ricevere, sul lato quadrante, la lancetta dei minuti per mezzo della bussola (ruota del cannotto). La sua funzione è trasmettere l’energia del bariletto ai mobili successivi, garantendo al contempo l’indicazione temporale principale, quella dei minuti, e, indirettamente, quella delle ore.

2. Componenti

Una ruota del centro si compone tradizionalmente di un pignone in acciaio e di una tavola della ruota in ottone:

• La ruota del centro : Di grande diametro, occupa la posizione centrale del movimento. Il suo numero di denti è calcolato per stabilire il rapporto di riduzione concordato con il bariletto e per garantire una rotazione in un’ora. La Ruota del centro (conduttrice) trascina il Pignone della ruota media.

Figura 2

Ruota del centro

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• Il Pignone del centro : Realizzato in acciaio, costituisce l’asse del mobile. È trascinato (condotto) dalla dentatura del bariletto. Le sue ali sono tagliate con precisione al fine di assicurare un rotolamento regolare e di limitare gli attriti.

Figura 3

Pignone del centro

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3. Materiali

Tradizionalmente, la ruota del centro è realizzata in ottone dorato. Il pignone è in acciaio temprato, lucidato a specchio per aumentare, in particolare, la sua resistenza meccanica. I perni sono rullati (incrudimento superficiale). Ruotano in pietre sintetiche (rubino) e sono lubrificati per ridurre al minimo gli attriti e la loro usura.

L’accoppiamento costituito da una ruota in ottone e un pignone in acciaio è ottimale per minimizzare gli attriti negli ingranaggi di un movimento. Si applica alla maggior parte dei rotismi moltiplicatori o demoltiplicatori di un orologio (rotismi di finissaggio, di messa all’ora, ecc.).

4. Produzione artigianale di una ruota (del centro)

Nella produzione singola o in piccola serie, la tavola della ruota è realizzata in ottonedi qualità orologiera, tipicamente una lega rame-zinco (CuZn37) laminata, scelta per le sue caratteristiche meccaniche, la sua lavorabilità e la sua compatibilità con i trattamenti superficiali successivi.

La fabbricazione inizia con la tornitura di un disco grezzo a partire da una barra o da una banda di ottone. Su un tornio da orologiaio, il tornitore procede successivamente alla squadratura delle due facce, alla tornitura del diametro esterno (diametro totale della futura dentatura) e alla foratura del foro centrale. Questo foro viene poi alesato con cura: il suo diametro viene mantenuto leggermente inferiore a quello del colletto del pignone in acciaio sul quale la ruota sarà rivettata, in modo da garantire un accoppiamento serrato e una trasmissione della coppia senza slittamento. A seconda del profilo e della qualità della ruota, una modanatura può essere tornita su una faccia della ruota o su entrambe.

Per traforare le braccia della ruota (generalmente in numero di cinque) vengono praticati dei fori di disingaggio negli intervalli, poi il materiale viene svuotato al seghetto da traforo. I raggi vengono poi limati e uniformati a mano. Questa operazione, che richiede molto tempo, contribuisce a ridurre l’inerzia della ruota e costituisce un criterio estetico.

La tavola così sbozzata viene poi montata sul mandrino di un tornio o sulle punte di una macchina per arrotondare o dentare. Se si tratta di un tornio, questo è dotato di un piatto divisore, che permette di indicizzare con precisione ciascuna delle posizioni angolari corrispondenti al numero di denti desiderato. Una fresa a modulo — il cui profilo è coniugato al modulo e alla pressione di ingranaggio della dentatura — taglia i denti uno ad uno tramite passate successive. Per il rotismo di finitura, i moduli sono generalmente molto piccoli (dell’ordine di 0,07-0,15 mm), il che richiede frese di grande precisione e un bloccaggio rigoroso del pezzo.

La finitura comprende la sbavatura degli spigoli vivi, la cerchiatura delle facce, l’eventuale lucidatura delle modanature, l’angolatura eventuale, poi un trattamento superficiale tramite doratura galvanica. Questo deposito di oro, di spessore controllato, migliora la resistenza alla corrosione e conferisce alla lancetta il suo caratteristico aspetto dorato. L’operazione di rivettatura sul pignone in acciaio viene eseguita con l’ausilio di una staffa per rivettare.

5. Produzione industriale di una ruota (del centro)

Nella produzione industriale, la fabbricazione della lancetta della ruota è organizzata in flusso continuo a partire da una banda di ottone laminato (CuZn37 o simile) confezionato in bobine. La prima operazione è il taglio progressivo (stampaggio) eseguito su una pressa a utensili combinati: in una sola corsa, il nastro viene pre-forato, traforato secondo il disegno della ruota e tagliato al suo contorno definitivo (Traforo delle razze incluso). Questa tecnica consente di ottenere diverse centinaia di tavole al minuto con un’elevata riproducibilità.

Il foro centrale, destinato alla ribaditura sul pignone in acciaio, viene ottenuto durante il taglio, ma è generalmente oggetto di un’Alesatura di ripresa. La tolleranza dimensionale del diametro interno è stretta al fine di garantire un accoppiamento serrato controllato e omogeneo su tutti i pignoni di una stessa serie. La planarità della tavola viene inoltre verificata in questa fase, eliminando qualsiasi ingobbamento residuo mediante raddrizzatura.

La dentatura viene realizzata su macchine dentatrici CNC. Per i moduli correnti del rotismo di finissaggio, il procedimento adottato è la dentatura per Generazione (dentatura) con la fresa madre (hobbing), che produce un profilo a evolvente di cerchio con una grande regolarità geometrica. Per i moduli più fini, inferiori a 0,07 mm, alcuni produttori ricorrono all’elettroerosione a filo (WEDM) o alla lavorazione laser, che consentono di raggiungere precisioni altrimenti difficili da ottenere con l’asportazione di materiale convenzionale.

A seconda del livello di qualità richiesto, la sbavatura viene eseguita in continuo tramite burattatura in vasche vibranti caricate con mezzi abrasivi adatti, il che elimina le bave di taglio senza alterare i fianchi dei denti. Finiture tradizionali (cerchiatura, angolatura, lucidatura) sono la norma nell’alta orologeria. Il trattamento superficiale — generalmente una doratura galvanica — viene applicato sulle tavole alla rinfusa, garantendo uno spessore di deposito uniforme su tutti i pezzi.

Il controllo qualità è integrato nel flusso di produzione. Sistemi di visione misurano in linea il profilo della ruota, il passo della dentatura, il diametro del foro di calettamento e rilevano i difetti di superficie. L’operazione di ribaditura sul pignone in acciaio viene poi eseguita su una pressa automatica a forza controllata, con la curva forza-spostamento registrata per ogni assemblaggio, garantendo la tracciabilità e la conformità dell’accoppiamento.

6. Fabbricazione artigianale di un pignone (del centro)

Nella fabbricazione a pezzo unico o in piccola serie, il pignone del rotismo di finitura è realizzato in acciaio orologiaio da tornitura automatica, una lega ad alta lavorabilità la cui composizione è adattata ai vincoli meccanici e ai trattamenti termici propri dei pignoni di Movimento. Il pezzo comprende, da entrambi i lati del corpo dentato, due perni e, nel punto previsto per la ruota, una sede cilindrica sormontata da un tallone da ribadire.

La tornitura è eseguita su un tornio da Orologiaio di precisione. L’Orologiaio tornisce successivamente i vari diametri del pignone e ne sbozza i due perni, la cui qualità geometrica e dello stato superficiale condiziona direttamente il funzionamento del Rotismo. La sede destinata a ricevere la ruota è lavorata con un accoppiamento scorrevole rispetto al diametro del foro della ruota, affinché la ruota possa posizionarvisi liberamente prima della ribaditura. Oltre la sede, un tallone sottile — la ribaditura vera e propria — viene lasciato in rilievo; è questo che verrà rifollato durante l’Assemblaggio per immobilizzare la ruota. I perni sbozzati vengono ripassati (tornitura fine) e poi la loro superficie viene incrudita mediante rullatura.

La dentatura delle ali del pignone viene eseguita su un tornio dotato di un piatto divisore. Una fresa per dentare i pignoni, di profilo adeguato al modulo e al numero di ali (generalmente da sei a dodici per il rotismo di finitura), taglia ciascuna ala tramite passate successive. Questo procedimento di dentatura per divisione diretta produce un profilo vicino all’epicicloide o all’evolvente, a seconda dell’utensileria utilizzata. La regolazione precisa della profondità di passata è determinante per l’ingranamento futuro con la ventola in ottone del mobile precedente (in questo caso il bariletto).

Dopo la dentatura, il pignone viene sottoposto a un trattamento termico: tempra a olio o ad aria seguita da un rinvenimento, al fine di conferire alle ali la durezza necessaria alla resistenza all’usura. I perni sbozzati vengono quindi pivottati (tornitura fine) e la loro superficie viene incrudita mediante rullatura.

L’assemblaggio della ventola sulla sede viene realizzato con l’ausilio di una pressa a rivettare: il tallone viene ribattuto con un rivettatore sagomato, sotto controllo visivo, fino ad ottenere una ribaditura regolare a filo con la faccia della ruota.

7. Produzione industriale di un pignone (del centro)

In produzione di serie, il pignone del rotismo di finitura viene fabbricato mediante Tornitura automatica, a partire da una barra di Acciaio orologiaio da Tornitura automatica. Questo procedimento permette di concatenare in un’unica messa in moto la tornitura dei perni, dell’Albero e di tutti i diametri del pignone con cadenze elevate e una ripetibilità dimensionale precisa. Le tolleranze sono definite già in fase di programmazione, garantendo l’Intercambiabilità dei pignoni nelle catene di Assemblaggio e nel servizio post-vendita.

La geometria dell’accoppiamento della ruota è lavorata con un accoppiamento scorrevole rispetto al diametro del foro della tavola della ruota, in modo che la ruota si posizioni senza gioco apprezzabile, ma senza sforzo. La ribaditura è calibrata in diametro e altezza affinché l’operazione di ribaditura successiva produca un rifollamento omogeneo, senza rischio di deformazione della dentatura o della tavola della ruota.

La dentatura delle Ala è realizzata su macchine dentatrici CNC a Generazione (dentatura) per fresa madre (hobbing), che producono un profilo a evolvente di cerchio con una regolarità geometrica superiore alla dentatura per divisione diretta.

Il trattamento termico — seguito da un rinvenimento controllato — viene eseguito in forno sotto atmosfera protettiva per evitare qualsiasi decarburazione delle superfici funzionali. I perni vengono poi rettificati su rettificatrice cilindrica CNC con mole diamantate o in corindone sintetico.

Il controllo qualità (dimensionale ed estetico) è generalmente integrato in linea. L’operazione di ribaditura della ruota è eseguita su una pressa automatica, il cui profilo di forza viene registrato per ogni pezzo: la curva forza-spostamento garantisce la conformità del rifollamento e costituisce un elemento di tracciabilità dell’assemblaggio.

8. Specificità tecniche

• La ruota è saldamente ribadita al pignone. Così, il mobile costituisce un insieme perfettamente solidale.
• Il rapporto di dentatura della ruota centrale, e dell’insieme del rotismo di finitura, è calcolato al fine di assicurare una rotazione completa della ruota centrale in sessanta minuti, condizione essenziale per il trascinamento diretto della bussola (ruota del cannotto) e della lancetta dei minuti e, tramite demoltiplicazione, della lancetta delle ore.

9. Ruolo nel movimento

La ruota centrale è al tempo stesso un organo di trasmissione e di conteggio:

• Trasmissione : trasmette direttamente l’energia del bariletto al resto del treno di ruotismi (ruote della media, dei secondi e dello scappamento).
• Conteggio: il suo asse che attraversa il movimento costituisce l’organo portante della bussola (ruota del cannotto) e della lancetta dei minuti, perno centrale attorno al quale si sviluppa tutta l’indicazione oraria.