IT202000004063A1 - Metodo per determinare l'eccentricità e/o l'errore di rotondità di ruote dentate e l'errore di rettilineità di cremagliere, apparecchiatura implementante un tale metodo e macchina raddrizzatrice provvista di una tale apparecchiatura - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Metodo per determinare l'eccentricit? e/o l'errore di rotondit? di ruote dentate e l'errore di rettilineit? di cremagliere, apparecchiatura implementante un tale metodo e macchina raddrizzatrice provvista di una tale apparecchiatura"
DESCRIZIONE
Campo dell'invenzione
La presente invenzione riguarda in generale la metrologia delle ruote dentate e delle cremagliere, e pi? in particolare la misura dell'eccentricit? e/o dell'errore di rotondit? di ruote dentate e la misura dell'errore di rettilineit? di cremagliere. Sfondo dell'invenzione
In metrologia sono noti fondamentalmente due metodi per la misura dell'errore di rotazione di ruote dentate, e precisamente un metodo utilizzante tastatori a sfera e un metodo utilizzante ruote dentate master.
L'errore di rotazione misurato mediante utilizzo di un tastatore a sfera ? denominato errore di rotondit? o circolarit? (in inglese "runout"). In questo caso, la misura dell'errore viene eseguita, secondo la norma ISO 1328-1, disponendo il tastatore in successione all'interno del vano fra ciascuna coppia di denti adiacenti della ruota dentata, a contatto con i fianchi della coppia di denti adiacenti, misurando ogni volta la distanza radiale del tastatore dall'asse della ruota dentata e calcolando la differenza fra il valore massimo e il valore minimo delle distanze radiali cos? misurate.
L'errore di rotazione misurato tramite ruota dentata master ? denominato errore composto radiale. In questo caso, la misura dell'errore viene eseguita, secondo la norma DIN 3960, facendo ingranare la ruota dentata da verificare con la ruota dentata master, la quale ? montata liberamente girevole su una slitta ed ? sottoposta a una forza radiale costante che assicura un ingranamento senza gioco con la ruota dentata da verificare, facendo compiere una rotazione completa alla ruota dentata da controllare (e di conseguenza anche alla ruota dentata master) e calcolando l'ampiezza massima di variazione della posizione dell'asse di rotazione della ruota dentata master.
JP2978377 descrive l'applicazione sia della misura con tastatore a sfera sia della misura con ruota dentata master su alberi provvisti di dentature. In entrambi i casi la misura viene eseguita mettendo in rotazione l'albero fra una coppia di punte che sostengono l'albero alle sue opposte estremit? assiali.
La misura della deformazione di una cremagliera viene eseguita in modo del tutto analogo a quanto previsto per le ruote dentate. La cremagliera da controllare viene fissata a una slitta e fatta traslare e, nel frattempo, vengono misurati l'affondamento di un tastatore a sfera o l'oscillazione dell'asse di rotazione di una ruota dentata master. I valori rilevati di affondamento del tastatore a sfera o di oscillazione dell'asse di rotazione della ruota dentata master possono essere rappresentati in forma grafica in funzione della posizione longitudinale della cremagliera, in modo analogo a quanto avviene per le ruote dentate (salvo che in questo caso l'affondamento e l'oscillazione vengono rappresentate in forma grafica in funzione della posizione angolare della ruota dentata).
Entrambi i metodi di misura sopra citati sono normalmente applicati nelle raddrizzatrici automatiche quando occorre raddrizzare pezzi meccanici provvisti di dentature, quali ad esempio alberi di cambi di velocit?, cremagliere di sterzo o anelli sincronizzatori. Le raddrizzatrici automatiche sono, com'? noto, provviste di un punzone atto a esercitare una forza di deformazione sul pezzo in lavorazione, di incudini atti a reagire alla forza di deformazione esercitata dal punzone, di mezzi sensori atti a misurare la deformazione del pezzo e di mezzi per trattenere e movimentare il pezzo. Il controllo numerico della macchina determina la posizione e l'orientamento del pezzo, nonch? la forza di deformazione da esercitare sul pezzo tramite il punzone, sulla base dell'errore misurato (errore di rotazione nel caso degli alberi dentati, errore di rotondit? nel caso degli anelli dentati ed errore di rettilineit? nel caso delle cremagliere).
Sia il metodo di misura utilizzante un tastatore a sfera sia il metodo di misura utilizzante una ruota dentata master sono metodi affidabili, ma presentano alcuni svantaggi quando utilizzati su raddrizzatrici automatiche.
Le ruote dentate master sono costose e hanno una durata limitata. Le frequenti sostituzioni delle ruote dentate master, a causa della loro durata limitata, e l'ingombro di spazio non permettono una lavorazione flessibile di diverse varianti di dentature. D'altra parte, i tastatori a sfera sono poco costosi ma richiedono tempi pi? lunghi per la misura, con la conseguenza che la durata del ciclo di lavorazione aumenta significativamente.
E' inoltre noto nel campo delle macchine raddrizzatrici, ad esempio da US 2004/0226336, l'uso di sensori ottici per la misura dell'errore di rotazione di alberi. Inoltre, EP 2055403 descrive una macchina raddrizzatrice e un procedimento per la raddrizzatura di pezzi allungati provvisti di dentature, quali alberi dentati o cremagliere, utilizzante sensori ottici per la misura degli errori di rotazione del pezzo da raddrizzare.
Secondo quanto insegnato da tali documenti anteriori, il sensore ottico, opportunamente posizionato e orientato, misura la propria distanza dalla superficie del pezzo (ad esempio dalla superficie della dentatura, nel caso di un albero dentato o di una cremagliera) man mano che il pezzo viene soggetto a rotazione (nel caso di alberi) o traslazione (nel caso di cremagliere). Le successive acquisizioni del sensore ottico nelle diverse posizioni angolari o lineari del pezzo vengono utilizzate dal controllo numerico della macchina raddrizzatrice per calcolare l'errore di rotazione e determinare di conseguenza le correzioni da apportare al pezzo per compensare tale errore. Tali soluzioni note prevedono quindi l'utilizzo, in combinazione con un sensore ottico, di un sensore di posizione atto a rilevare la posizione (angolare o lineare) del pezzo. L'associazione delle misure fornite dal sensore ottico con quelle fornite dal sensore di posizione consente infatti tramite algoritmi matematici di determinare l'errore di rotazione. Sia il sensore ottico sia il sensore di posizione dovranno essere di una classe di precisione adeguata all'accuratezza della misura che s'intende ottenere.
Sommario dell'invenzione
Scopo della presente invenzione ? fornire un metodo per determinare l'eccentricit? e/o l'errore di rotondit? di ruote dentate, nonch? l'errore di rettilineit? di cremagliere, che sia meno oneroso, ma allo stesso tempo non meno preciso, dei metodi noti basati sull'impiego di sensori ottici.
Tale scopo ? pienamente raggiunto, secondo un primo aspetto della presente invenzione, grazie a un metodo per determinare l'eccentricit? e/o l'errore di rotondit? di una ruota dentata come definito rivendicazione indipendente 1 e, secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, grazie a un metodo per determinare l'errore di rettilineit? di cremagliere come definito nella rivendicazione indipendente 4.
In sintesi, l'invenzione si basa sull'idea di impiegare un sensore ottico atto a misurare la distanza fra i fianchi di una coppia di denti adiacenti di una ruota dentata o di una cremagliera, e di movimentare la ruota dentata o la cremagliera rispetto al sensore ottico sino a presentare al sensore ottico tutte le coppie di denti adiacenti della ruota dentata o della cremagliera, e dunque sino a misurare le distanze fra i fianchi di tutte le coppie di denti adiacenti della ruota dentata o della cremagliera. Pi? specificamente, nel caso di una ruota dentata la distanza fra i fianchi di ciascuna coppia di denti adiacenti ? misurata all'intersezione di tali fianchi con una circonferenza avente centro sull'asse di rotazione nominale della ruota dentata, mentre nel caso di una cremagliera la distanza fra i fianchi di ciascuna coppia di denti adiacenti ? misurata all'intersezione di tali fianchi con una linea retta di misura diretta parallelamente al piano primitivo nominale della cremagliera.
A partire dai valori di tali distanze ? possibile calcolare mediante algoritmi matematici l'eccentricit? e/o l'errore di rotondit?, nel caso di una ruota dentata, o l'errore di rettilineit?, nel caso di una cremagliera.
Come risulta evidente, l'utilizzo di un sensore ottico atto a misurare la distanza fra i fianchi di denti adiacenti di una ruota dentata o di una cremagliera consente di evitare l'utilizzo di un sensore di posizione, in quanto l'errore viene calcolato utilizzando unicamente i valori delle distanze rilevati dal sensore ottico, senza bisogno di correlare le misure del sensore ottico con le misure di posizione angolare della ruota dentata o con le misure di posizione lineare della cremagliera, com'? invece il caso nei metodi noti sopra descritti.
Formano inoltre oggetto della presente invenzione un'apparecchiatura implementante un metodo di misura secondo la rivendicazione 1, una macchina raddrizzatrice per la raddrizzatura di alberi aventi porzioni dentate provvista di una tale apparecchiatura e un metodo per la raddrizzatura di alberi aventi porzioni dentate mediante utilizzo di una tale macchina raddrizzatrice, nonch? un'apparecchiatura implementante un metodo di misura secondo la rivendicazione 4, una macchina raddrizzatrice per la raddrizzatura di cremagliere provvista di una tale apparecchiatura e un metodo per la raddrizzatura di cremagliere mediante utilizzo di una tale macchina raddrizzatrice.
Modalit? di attuazione vantaggiose del metodo secondo l'invenzione, come pure forme di realizzazione vantaggiose dell'apparecchiatura e della macchina raddrizzatrice secondo l'invenzione, sono specificate nelle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto ? da intendersi come parte integrante della descrizione che segue.
Breve descrizione dei disegni
Le caratteristiche e i vantaggi della presente invenzione risulteranno chiaramente dalla descrizione dettagliata che segue, data a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui:
la figura 1 mostra una ruota dentata eccentrica ed evidenzia, in scala ingrandita, la distanza fra i fianchi di due coppie di denti adiacenti della ruota dentata, misurata sul diametro primitivo nominale;
la figura 2 ? un grafico che mostra l'andamento delle distanze fra i fianchi di tutte le coppie di denti adiacenti della ruota dentata di figura 1;
la figura 3 mostra una ruota dentata ovalizzata ed evidenzia, in scala ingrandita, la distanza fra i fianchi di due coppie di denti adiacenti della ruota dentata, misurata sul diametro primitivo nominale;
la figura 4 ? un grafico che mostra l'andamento delle distanze fra i fianchi di tutte le coppie di denti adiacenti della ruota dentata di figura 3;
la figura 5 mostra schematicamente un'apparecchiatura di misura per la misura dell'eccentricit? e/o dell'errore di rotondit? di una ruota dentata portata da un albero;
le figure 6a e 6b mostrano una ruota dentata e un sensore ottico facente parte dell'apparecchiatura di misura di figura 5, in due diverse posizioni angolari della ruota dentata;
la figura 7 mostra schematicamente una variante di realizzazione dell'apparecchiatura di misura di figura 5, predisposta per la misura dell'eccentricit? e/o dell'errore di rotondit? di pi? ruote dentate portate da un albero;
la figura 8 mostra schematicamente una macchina raddrizzatrice operante su un albero provvisto di una ruota dentata;
la figura 9 mostra schematicamente, in vista frontale, in vista dall'alto e in vista laterale, la disposizione relativa del sensore ottico dell'apparecchiatura di misura di figura 5 rispetto a una ruota dentata cilindrica a denti diritti;
la figura 10 mostra schematicamente, in vista frontale, in vista dall'alto e in vista laterale, la disposizione relativa del sensore ottico dell'apparecchiatura di misura di figura 5 rispetto a una ruota dentata cilindrica a denti elicoidali;
la figura 11 mostra schematicamente, in vista frontale, in vista dall'alto e in vista laterale, la disposizione relativa del sensore ottico dell'apparecchiatura di misura di figura 5 rispetto a una ruota dentata conica a denti diritti;
la figura 12 mostra schematicamente, in vista frontale, in vista dall'alto e in vista laterale, la disposizione relativa del sensore ottico dell'apparecchiatura di misura di figura 5 rispetto a una ruota dentata conica a denti elicoidali;
la figura 13 mostra una cremagliera affetta da errore di rettilineit? ed evidenzia, in scala ingrandita, la distanza fra i fianchi di due coppie di denti adiacenti della cremagliera, misurata sul piano primitivo nominale;
la figura 14 ? un grafico che mostra l'andamento delle distanze fra i fianchi di tutte le coppie di denti adiacenti della cremagliera di figura 13;
le figure 15a e 15b mostrano una cremagliera e un sensore ottico, in due diverse posizioni angolari della cremagliera;
la figura 16 mostra schematicamente, in vista frontale e in vista dall'alto, la disposizione relativa del sensore ottico rispetto a una cremagliera a denti diritti; e
la figura 17 mostra schematicamente, in vista frontale e in vista dall'alto, la disposizione relativa del sensore ottico rispetto a una cremagliera a denti elicoidali.
Con riferimento inizialmente alla figura 1, una ruota dentata W presenta una certa eccentricit? (indicata con e), pari alla distanza fra l'asse di rotazione reale e l'asse di rotazione nominale della ruota dentata (rispettivamente indicati con x e xt). Per effetto di tale eccentricit?, la distanza fra i fianchi di ciascuna coppia di denti adiacenti della ruota dentata W, misurata all'intersezione di tali fianchi con una circonferenza di misura avente centro sull'asse di rotazione nominale xt, non sar? costante ma varier? a seconda della coppia di denti fra cui ? misurata. Nell'esempio illustrato, la circonferenza di misura ? la circonferenza primitiva CP, cio? la circonferenza avente diametro pari al diametro primitivo nominale della ruota dentata W, ma ci? non ? essenziale ai fini della presente invenzione, nel senso che la circonferenza di misura potrebbe anche avere un diametro diverso dal diametro primitivo nominale.
Con T1 e T2 sono indicati una prima coppia di denti adiacenti della ruota dentata W e con F1 e F2 i rispettivi fianchi. Inoltre, con Tn e Tn+1 sono indicati un'ennesima coppia di denti adiacenti della ruota dentata W e con Fn e Fn+1 i rispettivi fianchi. Ipotizzando che la prima coppia di denti adiacenti T1 e T2 si trovi pi? vicina all'asse di rotazione reale x rispetto all'asse di rotazione nominale xt e che invece l'ennesima coppia di denti adiacenti Tn e Tn+1 si trovi pi? vicina all'asse di rotazione nominale xt rispetto all'asse di rotazione reale x, la distanza d1,2 fra i fianchi F1 e F2 dei denti T1 e T2 sar? minore della distanza dn,n+1 fra i fianchi Fn e Fn+1 dei denti Tn e Tn+1.
A tale riguardo, il grafico di figura 2 mostra l'andamento delle distanze fra i fianchi di tutte le coppie di denti adiacenti della ruota dentata W di figura 1, laddove con i numeri progressivi da 1 a 16 sono indicati i vani fra ciascuna coppia di denti adiacenti della ruota dentata W.
La figura 3 mostra il caso di una ruota dentata W ovalizzata. Per effetto di tale errore di forma, la distanza fra i fianchi di ciascuna coppia di denti adiacenti della ruota dentata W, misurata anche in questo caso all'intersezione di tali fianchi con una circonferenza di misura con centro sull'asse di rotazione nominale (che in questo caso coincide con l'asse di rotazione reale x) della ruota dentata W, non sar? costante ma varier? a seconda della coppia di denti fra cui ? misurata. Come mostrato in figura 3, preferibilmente, anche se non necessariamente, come circonferenza di misura ? utilizzata la circonferenza primitiva nominale CP della ruota dentata W.
Considerando che in questo caso i denti T1 e T2 si trovano a una distanza dall'asse di rotazione x della ruota dentata W maggiore rispetto ai denti Tn e Tn+1, la distanza d1,2 fra i fianchi F1 e F2 dei denti T1 e T2 sar? minore della distanza dn,n+1 fra i fianchi Fn e Fn+1 dei denti Tn e Tn+1.
L'andamento delle distanze fra i fianchi di tutte le coppie di denti adiacenti della ruota dentata W di figura 3 ? rappresentato nel grafico di figura 4, dove con i numeri progressivi da 1 a 16 sono indicati i vani fra ciascuna coppia di denti adiacenti della ruota dentata W.
La figura 5 mostra schematicamente un'apparecchiatura di misura atta a misurare l'eccentricit? e/o dell'errore di rotondit? di una ruota dentata W portata da un albero S. L'apparecchiatura di misura comprende innanzitutto un sensore ottico 10 disposto affacciato alla dentatura della ruota dentata W in modo da essere in grado di misurare la distanza fra i fianchi di ciascuna coppia di denti adiacenti della ruota dentata stessa man mano che quest'ultima viene fatta ruotare intorno al proprio asse di rotazione x. Il sensore ottico 10 sar? posto a una data distanza D dall'asse di rotazione x in modo da misurare la distanza fra i fianchi dei denti della ruota dentata W in corrispondenza dell'intersezione di tali fianchi con una circonferenza di misura avente un dato diametro (nel presente caso, in cui la circonferenza di misura ? la circonferenza primitiva nominale CP, il diametro della circonferenza di misura sar? pari al diametro primitivo nominale della ruota dentata W).
Come sensore ottico 10 pu? essere ad esempio utilizzato il sensore gapControl prodotto dall'azienda MicroEpsilon.
L'apparecchiatura di misura comprende inoltre un elaboratore 12 collegato al sensore ottico 10 per ricevere le misure fornite dal sensore ottico stesso e, sulla base di tali misure, calcolare mediante algoritmi matematici l'eccentricit? e/o l'errore di rotondit? della ruota dentata W, nonch? mezzi di supporto 14 atti a supportare l'albero S su cui ? montata la ruota dentata W da controllare e a fare ruotare l'albero S intorno all'asse di rotazione x in modo da presentare al sensore ottico 10 tutte le coppie di denti adiacenti della ruota dentata W per consentire al sensore ottico 10 di misurare le distanze fra i fianchi di tutte le coppie di denti adiacenti della ruota dentata W. Nell'esempio di realizzazione illustrato, tali mezzi di supporto 14 sono formati da una coppia di punte che trattengono l'albero S alle sue estremit? assialmente opposte.
Come mostrato nelle figure 6a e 6b, facendo ruotare l'albero S, e con esso la ruota dentata W, intorno all'asse di rotazione x, il sensore ottico 10 si trover? di volta in volta affacciato a una diversa coppia di denti adiacenti e sar? quindi in grado di misurare la distanza fra i fianchi di ciascuna coppia di denti adiacenti della ruota dentata. Utilizzando i valori delle distanze fra i fianchi delle coppie di denti adiacenti della ruota dentata W forniti dal sensore ottico 10, l'elaboratore 12 calcoler? mediante opportuni algoritmi matematici l'eccentricit? e/o l'errore di rotondit? della ruota dentata W. Tali algoritmi matematici sono ben noti a un tecnico del ramo e non saranno dunque illustrati nella presente descrizione.
Nel caso di un albero S avente pi? ruote dentate, ad esempio una prima ruota dentata W1 e una seconda ruota dentata W2, come mostrato in figura 7, al sensore ottico 10 saranno associati opportuni mezzi di movimentazione atti a movimentare il sensore ottico 10 rispetto all'albero S sia in direzione assiale, cio? parallelamente all'asse di rotazione x (come indicato mediante doppia freccia Fa), in modo da posizionare il sensore ottico 10 in corrispondenza della ruota dentata da controllare, sia in direzione radiale, cio? lungo una direzione perpendicolare a, e passante per, l'asse di rotazione x (come indicato mediante doppia freccia Fr), in modo da regolare la distanza fra il sensore ottico 10 e l'asse di rotazione x per garantire che il sensore ottico 10 misuri la distanza fra i fianchi dei denti in corrispondenza del diametro primitivo nominale della ruota dentata da controllare.
La figura 8 mostra l'applicazione dell'apparecchiatura di misura di figura 5 su una macchina raddrizzatrice operante su un albero S provvisto di ruota dentata W. La macchina raddrizzatrice comprende, in modo per s? noto, un punzone 16 opportunamente controllato per esercitare una forza di deformazione sull'albero S e/o sulla ruota dentata W tale da compensare l'eccentricit? e/o gli errori di rotondit? rilevati dall'apparecchiatura di misura. Con 18, 20 e 22 sono rispettivamente indicati mezzi motori (di tipo per s? noto) atti a comandare rispettivamente la rotazione dell'albero S intorno all'asse di rotazione x, la traslazione dei mezzi di supporto 14 (e con essi dell'albero S) parallelamente all'asse di rotazione x rispetto al punzone 16, e la traslazione del punzone 16 in direzione radiale (laddove detta direzione radiale ? preferibilmente orientata verticalmente) rispetto all'albero S. La forza di deformazione del punzone 16 viene applicata all'albero S in una posizione angolare calcolata, attraverso opportuni algoritmi matematici sulla base delle informazioni di errore ottenute nel ciclo di misura precedente, a partire dal (cio? prendendo come punto di riferimento il) punto di arresto della rotazione dell'albero al termine del ciclo di misura precedente. Come gi? spiegato in precedenza con riferimento alla figura 7, l'apparecchiatura di misura potr? vantaggiosamente includere mezzi di movimentazione (non mostrati nella figura 8) atti a movimentare il sensore ottico 10 rispetto all'albero S sia in direzione assiale sia in direzione radiale.
L'apparecchiatura di misura sopra descritta pu? essere utilizzata con diversi tipi di ruote dentate, come verr? di seguito spiegato con riferimento alle figure dalla 9 alla 12.
La figura 9 mostra la disposizione relativa del sensore ottico 10 dell'apparecchiatura di misura rispetto alla ruota dentata W nel caso di una ruota dentata cilindrica a denti diritti. Come si pu? notare da tale figura, il sensore ottico 10 ? disposto rispetto alla ruota dentata W in modo da generare una lama di luce L giacente in un piano P orientato verticalmente (nell'ipotesi che l'asse di rotazione x sia orientato orizzontalmente) e perpendicolarmente all'asse di rotazione x. Grazie a una tale disposizione, la circonferenza di misura, la cui intersezione con i fianchi dei denti della ruota dentata W individua i punti fra i quali determinare la distanza d utilizzata dall'elaboratore 12 per il calcolo dell'eccentricit? e/o dell'errore di rotondit?, giace in un piano perpendicolare ai fianchi dei denti. Una tale disposizione consente di migliorare la precisione della misura.
Nel caso in cui la ruota dentata W sia una ruota cilindrica a denti elicoidali, come mostrato in figura 10, il sensore ottico 10 sar? disposto rispetto alla ruota dentata W in modo che il piano P in cui giace la lama di luce L generata dal sensore ottico 10 sia orientato verticalmente e inclinato rispetto all'asse di rotazione x di un angolo ? complementare rispetto all'angolo di avvolgimento (indicato con ?) della dentatura elicoidale. Grazie a una tale disposizione, la circonferenza di misura risulta giacere in un piano perpendicolare ai fianchi dei denti, con conseguente miglioramento della precisione della misura.
La figura 11 riguarda il caso in cui la ruota dentata W ? una ruota conica a denti diritti. In questo caso, il sensore ottico 10 sar? orientato in modo che il piano P in cui giace la lama di luce L da esso generata sia inclinato di un certo angolo ? rispetto alla verticale in modo da risultare perpendicolare al cono primitivo della ruota dentata W. Ipotizzando anche in questo caso che l'asse di rotazione x della ruota dentata W sia orientato orizzontalmente, il piano P sar? inoltre disposto in modo che la sua normale giaccia in un piano verticale.
Qualora la ruota dentata W sia una ruota conica a denti elicoidali con asse di rotazione x orientato orizzontalmente, come mostrato in figura 12, l'orientamento del sensore ottico 10 rispetto alla ruota dentata W dovr? tenere conto sia dell'angolo primitivo sia dell'angolo di avvolgimento dell'elica della ruota dentata W. In questo caso, quindi, il piano P in cui giace la lama di luce L generata dal sensore ottico 10 sar? opportunamente inclinato rispetto alla verticale in funzione dell'angolo primitivo della ruota dentata W e, inoltre, la normale al piano P giacer? in un piano opportunamente inclinato rispetto alla verticale in funzione dell'angolo di avvolgimento della dentatura della ruota dentata W.
Come detto, il fatto di disporre il sensore ottico 10 rispetto alla ruota dentata W in modo che la lama di luce L da esso generata giaccia in un piano P perpendicolare ai fianchi dei denti della ruota dentata, e quindi anche la circonferenza di misura giaccia in tale piano, non ? essenziale ai fini dell'invenzione, ma risulta comunque vantaggioso in quanto permette di migliorare la precisione della misura.
Il principio di base dell'apparecchiatura e del metodo di misura sopra descritti con riferimento alle figure dalla 1 alla 12, nel caso di applicazione a ruote dentate per la misura dell'eccentricit? e/o dell'errore di rotondit?, ? parimenti applicabile a cremagliere per la misura dell'errore di rettilineit?, come risulter? chiaro dalla seguente descrizione riferita alle figure dalla 13 alla 17 (in cui a parti ed elementi identici o corrispondenti a quelli delle figure dalla 1 alla 12 sono stati attribuiti i medesimi riferimenti alfanumerici).
La figura 13 mostra una cremagliera R affetta da errore di rettilineit?. Per effetto di tale errore, la distanza fra i fianchi di ciascuna coppia di denti adiacenti della cremagliera R, misurata su un piano parallelo al piano primitivo nominale (indicato con PP), non sar? costante ma varier? a seconda della coppia di denti fra cui ? misurata. Con T1 e T2 sono indicati una prima coppia di denti adiacenti della cremagliera R e con F1 e F2 i rispettivi fianchi. Inoltre, con Tn e Tn+1 sono indicati un'ennesima coppia di denti adiacenti della cremagliera R e con Fn e Fn+1 i rispettivi fianchi. Ipotizzando che la prima coppia di denti adiacenti T1 e T2 si trovi a una quota inferiore di quella nominale rispetto al piano primitivo nominale e che invece l'ennesima coppia di denti adiacenti Tn e Tn+1 si trovi esattamente alla quota nominale, la distanza d1,2 fra i fianchi F1 e F2 dei denti T1 e T2 sar? maggiore della distanza dn,n+1 fra i fianchi Fn e Fn+1 dei denti Tn e Tn+1. Nell'esempio di figura 13 le distanze fra i fianchi dei denti sono calcolate esattamente sul piano primitivo nominale PP della cremagliera R, cio? all'intersezione dei fianchi dei denti con una linea retta di misura giacente sul piano primitivo nominale PP, ma ci? non ? essenziale ai fini della presente invenzione. Pi? in generale, infatti, la distanza fra i fianchi dei denti sar? calcolata come distanza fra i punti d'intersezione dei fianchi dei denti con una linea retta di misura parallela al piano primitivo nominale della cremagliera.
Il grafico di figura 14 mostra l'andamento delle distanze fra i fianchi di tutte le coppie di denti adiacenti della cremagliera R di figura 13, laddove con i numeri progressivi da 1 a 12 sono indicati i vani fra ciascuna coppia di denti adiacenti della cremagliera R.
Come mostrato nelle figure 15a e 15b, utilizzando un sensore ottico 10 per misurare la distanza, in corrispondenza del piano primitivo nominale PP o, pi? in generale, in corrispondenza di un piano parallelo al piano primitivo nominale PP, fra i fianchi di denti adiacenti della cremagliera R e movimentando la cremagliera lungo il proprio asse rispetto al sensore ottico, ? possibile acquisire le distanze fra tutte le coppie di denti adiacenti della cremagliera e, mediante opportuni algoritmi matematici (per s? noti), ricavare dai valori di distanza cos? acquisiti l'errore di rettilineit? della cremagliera. La movimentazione relativa del sensore ottico 10 rispetto alla cremagliera R potr? naturalmente essere ottenuta o mantenendo ferma la cremagliera e spostando il sensore ottico o viceversa mantenendo fermo il sensore ottico e spostando la cremagliera.
Con riferimento infine alle figure 16 e 17, l'apparecchiatura e il metodo di misura della presente invenzione possono essere utilizzati con diversi tipi di cremagliere, analogamente a quanto sopra spiegato a proposito dell'applicazione dell'invenzione al calcolo dell'eccentricit? e/o dell'errore di rotondit? di ruote dentate.
La figura 16 riguarda in particolare il caso in cui la cremagliera R ? una cremagliera a denti diritti estendentesi orizzontalmente. In questo caso, il sensore ottico 10 sar? disposto in modo da generare una lama di luce L giacente in un piano P verticale orientato parallelamente all'asse longitudinale (indicato con l) della cremagliera R. In questo modo, infatti, la lama di luce L, e quindi la linea retta di misura, risulter? orientata perpendicolarmente ai fianchi dei denti della cremagliera R, il che permetter? (come gi? spiegato con riferimento all'applicazione dell'invenzione alle ruote dentate) di migliorare la precisione della misura.
Nel caso invece di una cremagliera a denti elicoidali, come mostrato nella figura 17, il sensore ottico 10 sar? opportunamente inclinato rispetto all'asse longitudinale l della cremagliera R orientato in modo che il piano P in cui giace la lama di luce L generata dal sensore stesso risulti perpendicolare ai fianchi dei denti della cremagliera R.
Come gi? spiegato con riferimento all'applicazione dell'invenzione alle ruote dentate, il fatto di disporre il sensore ottico 10 rispetto alla cremagliera R in modo che la lama di luce L da esso generata, e quindi la linea retta di misura, giaccia in un piano P perpendicolare ai fianchi dei denti della cremagliera non ? essenziale ai fini dell'invenzione, ma risulta comunque vantaggioso in quanto permette di migliorare la precisione della misura.
Analogamente a quanto sopra spiegato con riferimento alla figura 8 nel caso della raddrizzatura di un albero avente almeno una ruota dentata, la raddrizzatura di una cremagliera affetta da errore di rettilineit? pu? essere vantaggiosamente eseguita mediante una macchina raddrizzatrice provvista di apparecchiatura di misura quale quella sopra descritta con riferimento alle figure dalla 15a alla 17. In questo caso, la forza di deformazione del punzone sar? applicata alla cremagliera in una posizione lineare calcolata, attraverso opportuni algoritmi matematici sulla base delle informazioni di errore ottenute nel ciclo di misura precedente, a partire dal (cio? prendendo come punto di riferimento il) punto di arresto della traslazione della cremagliera al termine del ciclo di misura precedente.
Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione e i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto ? stato descritto e illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.
Claims (14)
- RIVENDICAZIONI 1. Metodo per determinare l'eccentricit? e/o l'errore di rotondit? di una ruota dentata (W), il metodo prevedendo l'esecuzione ciclica dei passi di a) misurare mediante sensore ottico (10) la distanza (dn,n+1) fra i fianchi (Fn, Fn+1) di una coppia di denti (Tn, Tn+1) adiacenti della ruota dentata (W), all'intersezione di detti fianchi (Fn, Fn+1) con una circonferenza di misura (CP) avente centro sull'asse di rotazione nominale (xt) della ruota dentata (W), e b) ruotare la ruota dentata (W) rispetto al sensore ottico (10) intorno a un'asse di rotazione (x) della ruota dentata (W) in modo da presentare al sensore ottico (10) successive coppie di denti adiacenti, misurando cos?, tramite il sensore ottico (10), le distanze fra i fianchi di tutte le coppie di denti adiacenti della ruota dentata (W), in cui il metodo prevede infine l'esecuzione del passo di c) calcolare l'eccentricit? e/o l'errore di rotondit? della ruota dentata (W) sulla base dell'andamento delle differenze fra le distanze (dn,n+1) cos? misurate dal sensore ottico (10).
- 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta circonferenza di misura (CP) ha un diametro pari al diametro primitivo nominale della ruota dentata (W).
- 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui detta circonferenza di misura (CP) giace in un piano (P) perpendicolare ai fianchi (Fn, Fn+1) di ciascuna coppia di denti (Tn, Tn+1) adiacenti della ruota dentata (W).
- 4. Metodo per determinare l'errore di rettilineit? di una cremagliera (R), il metodo prevedendo l'esecuzione ciclica dei passi di a) misurare mediante sensore ottico (10) la distanza (dn,n+1) fra i fianchi (Fn, Fn+1) di una coppia di denti (Tn, Tn+1) adiacenti della cremagliera (R), all'intersezione di detti fianchi (Fn, Fn+1) con una linea retta di misura diretta parallelamente al piano primitivo nominale (PP) della cremagliera (R), e b) traslare la cremagliera (R) rispetto al sensore ottico (10) lungo un asse longitudinale (l) della cremagliera (R) in modo da presentare al sensore ottico (10) successive coppie di denti adiacenti della cremagliera (R),misurando cos?, tramite il sensore ottico (10), le distanze fra i fianchi di tutte le coppie di denti adiacenti della cremagliera (R), in cui il metodo prevede infine l'esecuzione del passo di c) calcolare l'errore di rettilineit? della cremagliera (R) sulla base dell'andamento delle differenze fra le distanze (dn,n+1) cos? misurate dal sensore ottico.
- 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui detta linea retta di misura giace sul piano primitivo nominale (PP) della cremagliera (R).
- 6. Metodo secondo la rivendicazione 4 o la rivendicazione 5, in cui detta linea di misura giace in un piano (P) perpendicolare ai fianchi (Fn, Fn+1) di ciascuna coppia di denti (Tn, Tn+1) adiacenti della cremagliera (R).
- 7. Apparecchiatura di misura per determinare l'eccentricit? e/o l'errore di rotondit? di una ruota dentata (W), l'apparecchiatura comprendendo un sensore ottico (10) atto a misurare la distanza (dn,n+1) fra i fianchi (Fn, Fn+1) di una coppia di denti (Tn, Tn+1) adiacenti della ruota dentata (W), all'intersezione di detti fianchi (Fn, Fn+1) con una circonferenza di misura (CP) avente centro sull'asse di rotazione nominale (xt) della ruota dentata (W), mezzi motori (14) atti a comandare la rotazione della ruota dentata (W) rispetto al sensore ottico (10) intorno a un'asse di rotazione (x) della ruota dentata (W), e mezzi elaboratori (12) atti a ricevere i valori delle distanze (dn,n+1) misurati dal sensore ottico (10) e a calcolare, sulla base di tali valori, l'eccentricit? e/o l'errore di rotondit? della ruota dentata (W).
- 8. Apparecchiatura di misura secondo la rivendicazione 7, comprendente inoltre mezzi di regolazione associati al sensore ottico (10) per regolare la posizione del sensore ottico (10) rispetto alla ruota dentata (W) da controllare, in particolare per regolare la distanza (D) del sensore ottico (10) dall'asse di rotazione (x) della ruota dentata (W) e/o regolare l'inclinazione del sensore ottico (10) rispetto alla ruota dentata (W).
- 9. Macchina raddrizzatrice per la raddrizzatura di un albero (S) avente almeno una ruota dentata (W), la macchina comprendendo un'apparecchiatura di misura secondo la rivendicazione 7 o la rivendicazione 8 e un punzone (16) opportunamente controllato (22) in funzione dell'eccentricit? e/o dell'errore di rotondit? calcolati da detti mezzi elaboratori (12) per esercitare una forza di deformazione sull'albero (S).
- 10. Metodo per raddrizzare un albero (S) avente almeno una ruota dentata (W) mediante utilizzo di una macchina raddrizzatrice secondo la rivendicazione 9, il metodo comprendendo i passi di: a) determinare l'eccentricit? e/o l'errore di rotondit? di detta almeno una ruota dentata (W) tramite l'apparecchiatura di misura; e b) applicare tramite il punzone (16) una forza di deformazione sull'albero (S), in una posizione angolare opportunamente calcolata sulla base delle informazioni di errore ottenute al precedente passo a), a partire dal punto di arresto della rotazione dell'albero (S) al termine del precedente passo a), e con un'intensit? opportunamente calcolata sulla base dell'eccentricit? e/o dell'errore di rotondit? determinati al precedente passo a).
- 11. Apparecchiatura per determinare l'errore di rettilineit? di una cremagliera (R), l'apparecchiatura comprendendo un sensore ottico (10) atto a misurare la distanza (dn,n+1) fra i fianchi (Fn, Fn+1) di una coppia di denti (Tn, Tn+1) adiacenti della cremagliera (R), all'intersezione di detti fianchi (Fn, Fn+1) con una linea retta di misura parallela al piano primitivo nominale (PP) della cremagliera (R), mezzi motori atti a comandare la traslazione della cremagliera (R) rispetto al sensore ottico (10) lungo un asse longitudinale (l) della cremagliera (R), e mezzi elaboratori (12) atti a ricevere i valori delle distanze (dn,n+1) misurati dal sensore ottico (10) e a calcolare, sulla base di tali valori, l'errore di rettilineit? della cremagliera (R).
- 12. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 11, comprendente inoltre mezzi di regolazione associati al sensore ottico (10) per regolare la posizione del sensore ottico (10) rispetto alla cremagliera (R) da controllare, in particolare per regolare la distanza (D) del sensore ottico (10) dal piano primitivo nominale (PP) della cremagliera (R) e/o regolare l'inclinazione del sensore ottico (10) rispetto alla cremagliera (R).
- 13. Macchina raddrizzatrice per la raddrizzatura di una cremagliera (R), la macchina comprendendo un'apparecchiatura secondo la rivendicazione 11 o la rivendicazione 12 e un punzone (16) opportunamente controllato (22) in funzione dell'errore di rettilineit? calcolato da detti mezzi elaboratori (12) per esercitare una forza di deformazione sulla cremagliera (R).
- 14. Metodo per raddrizzare una cremagliera (R) mediante utilizzo di una macchina raddrizzatrice secondo la rivendicazione 13, il metodo comprendendo i passi di: a) determinare l'errore di rettilineit? della cremagliera (R) tramite l'apparecchiatura di misura; e b) applicare tramite il punzone (16) una forza di deformazione sulla cremagliera (R), in una posizione lineare opportunamente calcolata sulla base delle informazioni di errore ottenute al precedente passo a), a partire dal punto di arresto della traslazione della cremagliera (R) al termine del precedente passo a), e con un'intensit? opportunamente calcolata sulla base dell'errore di rettilineit? determinati al precedente passo a).
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