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A RODA DOS SEGUNDOS

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Figura 1

Desenho de uma Roda dos segundos (com Ponteiro)

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1. Descrição geral

A Roda dos segundos é um componente pertencente ao órgão de contagem e transmissão, assegurando a divisão do Tempo em unidades elementares e permitindo, consoante as construções, a exibição dos segundos. Acionada pela roda média, transmite a energia recebida ao pinhão de escapamento.

2. Tipologia das rodas dos segundos (posicionamento e velocidade de rotação)

Relógio sem Ponteiro dos segundos

Quando o relógio não exibe os segundos, a sua velocidade de rotação não é imposta. O seu papel é então ritmar a velocidade do trem de engrenagens de modo que a roda central dê uma volta numa hora, inscrevendo-se na relação de engrenagens global do trem de engrenagens de acabamento. O mostrador limita-se à exibição das horas e minutos.

Roda dos segundos com ponteiro dos segundos

Quando o movimento é concebido para exibir os segundos, a roda dos segundos é obrigada a dar uma volta num minuto. Assim, duas configurações de exibição são possíveis:

• Segundo excêntrico (pequeno segundo)
  Nesta configuração, o ponteiro dos segundos é excêntrico em relação ao movimento e à exibição das horas e dos minutos. O mostrador tem então um pequeno contador, geralmente excêntrico às 6h, mas por vezes colocado noutro local (às 9h ou às 3h). A construção é simples: o pinhão da roda dos segundos, já presente no trem de engrenagens normal, é simplesmente prolongado por um pivô que atravessa a platina para suportar o ponteiro dos segundos. Não é necessária nenhuma transmissão adicional. Apenas o posicionamento (a colocação) da roda dos segundos deverá ser escolhido para exibir os segundos no local exato desejado.
• segundos ao centro (segundos centrais)
  a exibição central dos segundos exige uma modificação mais complexa do trem de engrenagens. Como a roda dos segundos não se situa no centro do movimento, é necessário adicionar engrenagens para trazer a exibição dos segundos de volta ao centro do movimento. A solução mais comum consiste em alongar o eixo do pinhão dos segundos por um pivô, de modo a que este emerja da sua ponte. Uma prancha de roda, chamada roda de campo, é simplesmente encaixada à pressão na haste do Pinhão dos segundos. A roda de campo aciona uma roda intermediária que, por sua vez, aciona a roda dos segundos ao centro. A roda dos segundos ao centro atravessa completamente o Roda central no interior do qual gira. Um simples cálculo de engrenagens entre a roda de campo e a roda dos segundos ao centro permite fazer girar esta última à velocidade desejada de 1 t/min. Esta construção impõe um empilhamento cuidadoso e um jogo de rodas suplementar, o que aumenta a dificuldade de montagem e a sensibilidade aos atritos.

3. Componentes

O Roda dos segundos é composto por duas partes indissociáveis:

• O Pinhão dos segundos, é acionado pela Roda média.

Figura 2

Esquema de um pinhão dos segundos (com ponteiro às 6 h)

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• A roda dos segundos, ela aciona o pinhão de escapamento

Figura 3

Esquema de uma roda dos segundos

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4. Materiais

Tal como os outros componentes do trem de engrenagens, a roda dos segundos é geralmente em latão dourado, maquinada ou estampada com grande precisão, depois recozida e angulada segundo o grau de acabamento pretendido. O pinhão, em aço temperado e polido, constitui o eixo da roda móvel. A roda é solidamente rebitada ao pinhão para formar um conjunto perfeitamente solidário.

5. Fabricação artesanal de uma roda (dos segundos)

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 usinabilidade e a sua compatibilidade com os tratamentos de superfície posteriores.

O fabrico começa com o 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 aplanamento das duas faces, ao torneamento do diâmetro exterior (diâmetro total do futuro dentado) e à perfuração do orifício central. Este orifício 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 forma a garantir um ajuste apertado e uma transmissão do binário sem deslizamento. Consoante o perfil e a qualidade da roda, pode ser torneado um moldura numa face da roda ou em ambas.

Para vazar os braços da roda (geralmente em número de cinco), são perfurados furos de desengate nos intervalos, e depois o material é escavado 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 nos veios de uma máquina de arredondar ou de talhar. Se se tratar de um torno, este está equipado com um prato divisor, que permite indexar com precisão cada uma das posições angulares correspondentes ao número de dentes pretendido. Uma fresa de módulo — cujo perfil é conjugado ao módulo e ao ângulo de pressão da 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, aangulação eventual, seguido de um tratamento de superfície por douração galvânica. Este depósito deouro, de espessura controlada, melhora a resistência à corrosão e confere à placa o seu aspeto dourado característico. A operação de rebitagem no pinhão de aço é realizada com a ajuda de uma prensa de rebitar.

6. Produção industrial de uma roda (dos segundos)

Em produção industrial, o fabrico da chapa da roda é organizado em fluxo contínuo a partir de uma tira de latão laminado (CuZn37 ou similar) acondicionada em bobinas. A primeira operação é o corte progressivo (estampagem) realizado numa prensa de ferramentas combinadas: num único curso, a tira é pré-furada, vazada segundo o desenho da roda, e cortada no seu contorno definitivo (incluindo o vazado dos braços). Esta técnica permite obter várias centenas de chapas por minuto com uma reprodutibilidade elevada.

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

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

Consoante o nível de qualidade exigido, a Rebarbagem é realizada em contínuo por tonelagem em cubas vibratórias carregadas 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 galvânica — é aplicado nas placas a granel, 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 da dentição, o diâmetro do furo de encaixe e detetam os defeitos de superfície. A operação de rebitagem no pinhão de aço é depois realizada numa prensa automática de força controlada, sendo a curva força-deslocamento registada para cada montagem, garantindo a rastreabilidade e a conformidade do ajuste.

7. Fabricação artesanal de um pinhão dos segundos

Na fabricação unitária ou em pequena série, o pinhão do trem de engrenagens de acabamento é fabricado em aço relojoeiro de torneamento automático, uma liga de alta usinabilidade cuja composição é adaptada às tensões 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 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 se possa posicionar livremente antes da rebitagem. Para além do assento, é deixado saliente um talão fino — a rebitagem propriamente dita — que será recalcado durante a montagem para imobilizar a chapa da roda. Os pivôs desbastados são pivotados (torneamento fino) e a sua superfície é depois endurecida por laminagem.

O corte das alas do pinhão é efetuado num torno equipado com um prato divisor. Uma fresa para cortar pinhões, de 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 produz um perfil próximo do epicicloide ou da evolvente, consoante a ferramenta utilizada. A regulação precisa da profundidade de passagem é determinante para o futuro engrenamento com a chapa de roda em latão da roda anterior (neste caso a roda média).

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

A montagem da chapa de roda 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.

8. Produção industrial de um pinhão (dos segundos)

Em produção de série, o pinhão do trem de engrenagens de acabamento é fabricado por torneamento automático, a partir de uma barra de aço relojoeiro de 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 orifício da chapa da roda, de modo a que a roda se posicione sem jogo sensível, mas sem esforço. A rebitagem é calibrada em diâmetro e em altura para que a operação de rebitagem posterior produza um recalque homogéneo, sem risco de deformação da dentição ou da chapa da roda.

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

O tratamento térmico — seguido de um revenido controlado — é efetuado em forno sob atmosfera protetora para evitar qualquer descarbonetação das superfícies funcionais. Os pivôs são depois retificados numa retificadora cilíndrica CNC com o 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 placa da roda é realizada numa prensa automática, cujo perfil de esforço é registado para cada peça: a curva força-deslocamento garante a conformidade do recalque e constitui um elemento de rastreabilidade da montagem.

9. Especificidades técnicas

• A roda é solidamente rebitada ao pinhão. Assim, o mobile constitui um conjunto perfeitamente solidário.
• A relação de dentado da Roda dos segundos e do conjunto do Trem de engrenagens de acabamento é calculada de modo a garantir uma rotação completa da Roda central em sessenta minutos e, no caso da Exibição dos segundos, da Roda dos segundos em um minuto. Estas condições são essenciais para o acionamento direto do cano do minuteiro e do Ponteiro dos minutos e, por desmultiplicação, do Ponteiro das horas e do dos segundos. (cf. cálculos do Órgão de contagem e transmissão).