1. Controllo funzionale delle ruote dentate (si esegue con un ingranometro)

2. Controllo geometrico (o analitico) delle ruote dentate (si esegue con un evolventimetro)

II controllo funzionale delle ruote dentate consiste nel provare le ruote nel modo in cui funzionano o rotolano. I metodi comunemente utilizzati sono la prova di rotolamento bifianco (senza gioco) e su singolo fianco (con gioco). Il primo è il più semplice, il secondo dà risultati migliori e permette di valutare l'accoppiamento nella effettiva condizione di funzionamento (ad interasse costante). Per migliorare l'efficacia del controllo è disponibile l'opzione FFT (trasformata di Fourier), che permette di scomporre e dividere l'errore dovuto all'eccentricità della ruota (run-out) degli errori locali dovuti ad errore sul passo o sull'evolvente dei singoli denti.

Rotolamento bifianco - SENZA GIOCO (no backlash)

La figura illustra lo schema di un dispositivo standard per prova di rotolamento con contatto su due fianchi (misura dell'errore composto radiale) - rotolamento bifianco

La prova di rotolamento bifianco è la più diffusa, grazie alla semplicità ed economicità.

 

 

 

 

 

Un esempio di semplice ingranometro bifianco è mostrato nella figura qui sotto. La ruota da controllare viene fatta ingranare con un ingranaggio master (ruota master o campione) e viene registrato un diagramma per un giro intero della ruota controllata. L'uscita è una misura degli errori della ruota controllata sommati a quelli della ruota master (campione). A fianco è mostrato un tipico diagramma di un ingranometro per prova di rotolamento.
L'accessorio (testa cardanica) permette di variare l'asse della ruota master e di valutare gli errori di elica.

La strumentazione per la prova di rotolamento può stabilire vari errori quali l'azione ruvida del dente, gli errori d'elica e la dimensione del diametro primitivo. Tuttavia non è in grado di stabilire se l'ingranamento è penalizzato da errori di profilo, errori d'elica, errori nella modificazione del profilo o qualche combinazione di questi. Lo svantaggio di questo metodo è che la ruota dentata ingrana senza gioco con l'ingranaggio master (viene applicato, durante il rotolamento, un carico costante tramite una molla o analogo sistema). Ciò significa che la ruota controllata lavora con la ruota master su un diametro primitivo diverso da quello che avrebbe con la sua coniugata. Un'alternativa valida è quella di effettuare una scomposizione del grafico in serie di Fourier e valutare la predominanza di armoniche. Una forte componente della prima armonica indica un errore di eccentricità della ruota, la presenza di altre armoniche rilevanti in altre posizioni del grafico, in corrispondenza al numero z di denti o ad un suo multiplo, indica un errore di profilo, altre armoniche frapposte tra queste due soluzioni (estreme) indicano la presenza di errori di passo. Scarica il documento analisi FFT.

Rotolamento su un singolo fianco (misura dell'errore composto tangenziale) - CON GIOCO

Lo strumento con contatto su singolo fianco viene utilizzato per misurare vari parametri della ruota dentata quali quelli determinati in una macchina con prova di rotolamento (contatto su due fianchi), solo che in questo caso vi è il gioco tra le due ruote controllate (una delle quali può essere il master, o una vite senza fine, o un rotore lobato) e la ruota dentata lavora, come in realtà accade nel suo impiego naturale, sul suo diametro primitivo di funzionamento. La prova di rotolamento su singolo fianco si basa sulla misura del cosiddetto errore di trasmissione, talvolta indicato come velocità variabile. L'errore di trasmissione è definito come la deviazione della posizione della ruota condotta (controllata), per una data posizione angolare della ruota conduttrice (master), dalla posizione che la ruota condotta occuperebbe se le ruote dentate fossero geometricamente perfette. Il dispositivo di controllo con contatto su un solo fianco misura l'errore di trasmissione facendo ingranare la ruota con una ruota campione con gioco. Un albero è azionato da un motore a velocità angolare costante e si misura, mediante encoder ottici posti su ogni albero, il moto relativo dell'albero condotto rispetto a quello conduttore. La figura qui a fianco mostra uno strumento per il controllo vite senza fine-corona, con rotolamento su singolo fianco. L'uscita dello strumento a fianco singolo è l'errore di trasmissione nella forma di un andamento un-per-dente abbastanza regolare, sovrapposto ad un andamento più ampio un-per-giro. La maggior parte dei dispositivi a contatto singolo lavorano con un carico leggero sull'ingranaggio e sono chiamati dispositivi a fianco singolo senza carico. Sono disponibili anche strumenti a fianco singolo che possono caricare le ruote dentate, stabilendo così l'errore di trasmissione sotto carico, più strettamente collegato alla situazione effettiva di funzionamento. Le modifiche apportate al profilo dei denti danno risultati diversi a seconda che si usi il dispositivo a fianco singolo con o senza carico.

II grande vantaggio della prova di rotolamento su un fianco è la possibilità di impostare l'interasse effettivo e valutare il gioco con cui le ruote ingranano (mentre ciò è IMPOSSIBILE con il metodo bifianco).
Dualmente, è possibile impostare un gioco ideale (es. 0,02 mm) e trovare l'interasse di montaggio degli assi degli ingranaggi.

Solitamente, una volta identificata una coppia adatta (due ingranaggi accoppiati, oppure una vite e la sua corona), il grafico di ingranamento viene memorizzato come standard o come 'riferimento valido'. Le successive coppie di ingranaggi vengono poi confrontate sulla base di questo grafico 'ideale'.

Questo principio di misura viene comunemente utilizzato nei reparti di assemblaggio o controllo accettazione, dove le coppie di ingranaggi 'magri' o 'grassi' (o rotori, o coppie vite/corona) vengono selezionati, controllati ed accoppiati.

 

Errori determinabili con la prova di rotolamento su un fianco

1. Errore di passo singolo: la differenza tra un passo e il passo immediatamente adiacente (precedente o successivo). Il massimo valore ammissibile dell'errore di passo singolo per una ruota dentata è il più grande errore tra due passi successivi qualsiasi. L'errore di passo singolo è diffusamente usato come misura della precisione delle ruote dentate.

2. Errore di passo in un settore di denti: talvolta la precisione di una ruota dentata è specificata con una tolleranza sull'errore di passo su un settore di un certo numero di denti, ad esempio quattro o cinque denti. L'errore'è determinato confrontando lo scartamento sul numero di denti specificato con lo scartamento sullo stesso numero di denti in qualsiasi posizione della ruota. Questa misura non viene utilizzata così frequentemente quanto la misura del passo singolo.

3. Errore totale di passo: è la differenza tra i valori massimo e minimo dei passo sull'intera ruota. Nel caso di ingranaggi di potenza, ad esempio ingranaggi di potenza aeronautici, questo concetto, che originariamente fu proposto da Dudley, sembra più significativo dell'errore di passo singolo, perché stabilisce il controllo sulla peggiore differenza possibile tra coppie ingrananti di denti adiacenti in due ruote coniugate.

4. Errore di passo base: è l'errore di passo rilevato lungo la retta d'azione. Come l'errore di passo singolo, l'errore di passo base; la differenza tra un passo base ed un passo base adiacente. L'errore di passo base non è molto usato perché tende a rivelare soltanto l'errore di passo base dell'utensile di taglio e non l'errore di spaziatura generato dalla macchina generatrice.

5. Errore di divisione: è l'errore di spaziatura "cumulato" su un numero qualsiasi di denti. L'errore totale di divisione è il massimo scostamento dalla posizione corretta di un qualsiasi dente rispetto ad un altro dente qualsiasi nell'intera ruota. L'errore totale di divisione è importante in tutti quei casi in cui è richiesta la correttezza assoluta della posizione angolare. Gli ingranaggi dei radar, gli ingranaggi divisori delle macchine utensili. gli ingranaggi di sistemi planetari e gli ingranaggi di potenza di velocità elevata devono essere realizzati con un elevato livello di accuratezza della divisione. Un controllo del passo può essere fatto da un punto qualsiasi sulla superficie del dente al punto corrispondente sulla superficie di un altro dente. È buona norma, tuttavia, fare il controllo in prossimità della mezzeria della ruota e all'incirca sul diametro primitivo. Poiché l'errore di passo e l'errore di divisione sono i due più importanti tra i diversi errori della spaziatura dei denti, la discussione sui dispositivi di controllo della spaziatura dei denti è centrata su questi due tipi di misurazioni.


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