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A RODA DO CENTRO

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Figura 1

Roda central montada

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1. Descrição geral

A roda central pertence ao órgão de contagem e transmissão, do qual é o primeiro elemento da cadeia cinemática.

A roda central é um dos órgãos fundamentais do trem de engrenagens de um relógio mecânico. É assim chamada porque está geralmente posicionada no centro da platina (de facto do movimento). Quando está descentrada em relação à platina, é habitualmente chamada roda média grande. O seu eixo atravessa o movimento para receber, do lado mostrador, o ponteiro dos minutos através do cano do minuteiro. A sua função é transmitir a energia do barrilete às rodas seguintes, garantindo simultaneamente a indicação temporal principal, a dos minutos, e, indiretamente, a das horas.

2. Componentes

Uma roda central compõe-se tradicionalmente de um pinhão em aço e de uma placa de roda em latão:

• A roda do centro: De grande diâmetro, ocupa a posição central do movimento. O seu número de dentes é calculado para estabelecer a relação de redução acordada com o barrilete e para garantir uma rotação em uma hora. A roda do centro (motriz) aciona o pinhão da roda média.

Figura 2

Roda do centro

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• O Pinhão do centro: Fabricado em aço, constitui o eixo do móvel. É acionado (movido) pela dentição do barrilete. As suas alas são talhadas com precisão para assegurar um rolamento regular e limitar os atritos.

Figura 3

Pinhão do centro

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3. Materiais

Tradicionalmente, a roda do centro é feita em latão dourado. O pinhão é em aço temperado, polido a espelho para aumentar, nomeadamente, a sua resistência mecânica. Os pivôs são laminados (encruamento de superfície). Giram em pedras sintéticas (rubi) e são lubrificados para minimizar os atritos e o seu desgaste.pinhão é em aço temperado, polido a espelho para aumentar, nomeadamente, a sua resistência mecânica. Os pivôs são laminados (encruamento de superfície). Giram em pedras sintéticas (rubi) e são lubrificados para minimizar os atritos e o seu desgaste.

O par constituído por uma roda em latão e um pinhão em aço é ideal para minimizar as fricções nas engrenagens de um movimento. Aplica-se à maioria dos trens de engrenagens multiplicativos ou desmultiplicativos de um relógio (trens de acabamento, de acerto da hora, etc.).

4. Fabrico artesanal de uma roda (do centro)

Na produção unitária ou em pequena série, a chapa de roda é feita em latão de qualidade relojoeira, tipicamente uma Liga cobre-zinco (CuZn37) laminada, escolhida pelas suas características mecânicas, a sua maquinabilidade e a sua compatibilidade com os Tratamentos de superfície posteriores.

O fabrico começa pelo torneamento de um Disco em bruto a partir de uma barra ou de uma fita de Latão. Num torno Relojoeiro, o torneiro procede sucessivamente ao facejamento das duas faces, ao torneamento do diâmetro exterior (diâmetro total do futuro dentado) e à perfuração do furo central. Este furo é depois alargado com cuidado: o seu diâmetro é mantido ligeiramente inferior ao do colar do pinhão em aço sobre o qual a roda será rebitada, de modo a garantir um ajuste apertado e uma transmissão do binário sem deslizamento. Consoante o perfil e a qualidade da roda, um relevo pode ser torneado numa face da roda ou em ambas.

A fim de vazar os braços da roda (geralmente em número de cinco), são perfurados furos de Desengate nos intervalos, e depois o material é evidado com a serra de recortes. Os raios são depois limados e igualados à mão. Esta operação, exigente em tempo, contribui para reduzir a inércia da roda e constitui um critério estético.

A placa assim desbastada é depois montada no mandril de um torno ou nas pinças de uma máquina de arredondar ou de talhar. Se se tratar de um torno, este é equipado com um prato divisor, que permite indexar com precisão cada uma das posições angulares correspondentes ao número de dentes desejado. Uma fresa de módulo — cujo perfil é conjugado ao módulo e à pressão de engrenagem da dentado — talha os dentes um a um por passagens sucessivas. Para o trem de engrenagens de acabamento, os módulos são geralmente muito pequenos (da ordem de 0,07 a 0,15 mm), o que exige fresas de grande precisão e uma fixação rigorosa da peça.

O acabamento inclui a rebarbagem das arestas vivas, a cintagem das faces, o eventual polimento das molduras, a angulação eventual, depois um tratamento de superfície por douração galvânica. Este depósito de ouro, com espessura controlada, melhora a resistência à corrosão e confere à ponte o seu aspeto dourado característico. A operação de rebitagem no pinhão de aço é realizada com a ajuda de uma prensa de rebitar.

5. Produção industrial de uma roda (do centro)

Em produção industrial, o fabrico da ponte de roda é organizado em fluxo contínuo a partir de uma fita de latão laminado (CuZn37 ou similar) fornecido em bobines. A primeira operação é o corte progressivo (estampagem) realizado numa prensa com ferramentas combinadas: num único curso, a fita é pré-furada, vazada segundo o desenho da roda, e cortada até ao seu contorno definitivo (incluindo o vazado dos braços). Esta técnica permite obter várias centenas de placas por minuto com uma elevada reprodutibilidade.

O furo central, destinado à rebitagem no pinhão em aço, é obtido durante o corte, mas é geralmente objeto de um alargamento de retificação. A tolerância dimensional do diâmetro interior é apertada de modo a garantir um ajuste apertado controlado e homogéneo em todos os pinhões da mesma série. A planeza da placa é também verificada nesta fase, sendo qualquer empeno residual eliminado por endireitamento.

O corte da dentado é efetuado em máquinas de cortar CNC. Para os módulos correntes do trem de engrenagens de acabamento, o processo adotado é o corte por geração à fresa mãe (hobbing), que produz um perfil em envolvente de círculo com grande regularidade geométrica. Para os módulos mais finos, inferiores a 0,07 mm, alguns fabricantes recorrem à eletroerosão a fio (WEDM) ou ao corte a laser, que permitem atingir precisões de outro modo difíceis de obter por remoção de material convencional.

Consoante o nível de qualidade exigido, a rebarbagem é realizada em contínuo por tonelamento em tambores vibratórios carregados com meios abrasivos adequados, o que elimina as rebarbas de corte sem alterar os flancos dos dentes. Acabamentos tradicionais (cintagem, angulação, polimento) são a norma na alta relojoaria. O tratamento de superfície — geralmente uma douração galvânico — é aplicado nas placas soltas, garantindo uma espessura de depósito uniforme em todas as peças.

O controlo de qualidade está integrado no fluxo de produção. Sistemas de visão medem em linha o perfil da roda, o passo do dentado, o diâmetro do furo de encaixe e detetam defeitos de superfície. A operação de rebitagem no pinhão de aço é depois realizada numa prensa automática de esforço controlado, sendo a curva força-deslocamento registada para cada montagem, garantindo a rastreabilidade e a conformidade do ajuste.

6. Fabricação artesanal de um pinhão (do centro)

No fabrico unitário ou em pequena série, o pinhão do trem de engrenagens de acabamento é fabricado em aço relojoeiro de torneamento automático, uma liga de elevada usinabilidade cuja composição é adaptada às exigências mecânicas e aos tratamentos térmicos próprias dos pinhões de movimento. A peça compreende, de ambos os lados do corpo dentado, dois pivôs e, no local previsto para a chapa da roda, um assento cilíndrico encimado por um talão a rebitar.

O torneamento é realizado num torno de relojoeiro de precisão. O relojoeiro torneia sucessivamente os diferentes diâmetros do pinhão e desbasta os dois pivôs, cuja qualidade geométrica e de estado de superfície condiciona diretamente o funcionamento do trem de engrenagens. O assento destinado a receber a chapa da roda é maquinado com um ajuste deslizante em relação ao diâmetro do furo da chapa, para que a roda possa posicionar-se livremente antes da rebitagem. Para além do assento, um talão fino — a rebitagem propriamente dita — é deixado saliente; é ele que será recalcado durante a montagem para imobilizar a chapa da roda. Os pivôs desbastados são pivotados (torneamento fino) e depois a sua superfície é encruada por laminagem.

O corte das alas do pinhão é efetuado num torno equipado com um prato divisor. Uma fresa de cortar pinhões, com perfil apropriado ao módulo e ao número de alas (geralmente seis a doze para o trem de engrenagens de acabamento), corta cada ala por passagens sucessivas. Este processo de corte por divisão direta dá um perfil próximo do epicicloide ou da evolvente consoante o ferramental utilizado. A regulação precisa da profundidade de passagem é determinante para o engrenamento futuro com a roda dentada em latão da roda anterior (aqui o barrilete).

Após o corte, o pinhão é submetido a um tratamento térmico: têmpera a óleo ou a ar seguida de um revenido, a fim de conferir às alas a dureza necessária à resistência ao desgaste. Os pivôs desbastados são então torneados (torneamento fino) e a sua superfície é encruada por laminagem.

A montagem da roda dentada no assento é realizada com o auxílio de uma prensa de rebitar: o talão é recalcado com um rebitador de forma, sob controlo visual, até se obter uma rebitagem regular alinhada com a face da roda.

7. Produção industrial de um pinhão (do centro)

Em produção em série, o pinhão do trem de engrenagens de acabamento é fabricado por torneamento automático, a partir de uma barra de aço relojoeiro para torneamento automático. Este processo permite encadear, numa única preparação, o torneamento dos pivôs, do eixo e de todos os diâmetros do pinhão com cadências elevadas e uma repetibilidade dimensional precisa. As tolerâncias são definidas logo na programação, garantindo a intercambialidade dos pinhões nas linhas de montagem e no serviço pós-venda.

A geometria do ajuste da roda é maquinada com um ajuste deslizante em relação ao diâmetro do furo da chapa da roda, de modo que a roda se posicione sem jogo sensível, mas sem esforço. O rebite é calibrado em diâmetro e em altura para que a operação de rebitagem posterior produza um recalque homogéneo, sem risco de deformação do dentado ou da chapa da roda.

O corte das alas é realizado em máquinas de talhar CNC por geração através de fresa-mãe (hobbing), que produzem um perfil em envolvente de círculo com uma regularidade geométrica superior ao corte por divisão direta.

O tratamento térmico — seguido de um revenido controlado — é efetuado em forno com atmosfera protetora para evitar qualquer descarbonetação das superfícies funcionais. Os pivôs são depois retificados numa retificadora cilíndrica CNC com auxílio de mós diamantadas ou de corindo sintético.

O controlo de qualidade (dimensional e estético) é geralmente integrado em linha. A operação de rebitagem da roda dentada é realizada numa prensa automática, cujo perfil de força é registado para cada peça: a curva força-deslocamento garante a conformidade do recalque e constitui um elemento de rastreabilidade da montagem.

8. Especificidades técnicas

• A roda dentada é solidamente rebitada ao pinhão. Assim, a roda constitui um conjunto perfeitamente solidário.
• A relação de dentado da roda do centro, e do conjunto do trem de engrenagens de acabamento é calculada de forma a garantir uma rotação completa da roda do centro em sessenta minutos, condição essencial para o acionamento direto do cano do minuteiro e do ponteiro dos minutos e, por desmultiplicação, do ponteiro das horas.

9. Papel no movimento

A roda do centro é, ao mesmo tempo, um órgão de transmissão e de contagem:

• Transmissão : transmite diretamente a energia do barrilete ao resto do trem de engrenagens (rodas médias, segundos e escapamento).
• Contagem: o seu eixo, atravessando o movimento, constitui o órgão de suporte do cano do minuteiro e do ponteiro dos minutos, eixo central em torno do qual se desenvolve toda a indicação horária.