Lente telecéntrica para engranajes y rodamientos: paso, diámetro de cresta y concentricidad
Respuesta directa: una silueta telecéntrica entrega paso de diente y diámetro de cresta de forma fiable, y también diámetro de alojamiento y concentricidad a partir de ajustes de círculo. No entrega el perfil de evolvente ni la excentricidad real de la pieza, y ninguna de las dos cosas se arregla con mejor óptica.
Los engranajes pequeños y los aros de rodamiento son planos, redondos y en su mayoría medibles, que es justo lo que hace que la medición telecéntrica se venda de más en este segmento. Conviene separar lo que la silueta resuelve de lo que pertenece a otro instrumento.
Qué resuelve una silueta en un engranaje
Paso de diente: separación angular entre centros de diente, o distancia de cuerda entre puntos correspondientes; robusto, porque es una medición relativa a través de muchos rasgos. Diámetro de cresta: extensión exterior de la silueta, robusto, y normalmente la cota más ajustada que es realmente medible. Diámetro de raíz: extensión interior, medible si la raíz no queda ocluida, cosa que en pasos finos con eje o cubo ocurre a menudo. Diámetro de alojamiento y su concentricidad con el círculo de cresta: ambos por ajuste de círculo, ambos razonablemente robustos. Número de dientes y dientes faltantes: trivialmente robusto.
Para paso y diámetro de cresta, el PMS-LTCM1-110 aporta 1,0X sobre 110 mm y el PMS-LTCM15-110 sube a 1,5X cuando el módulo es pequeño y el diente ocupa pocos píxeles.
Qué no resuelve
Perfil de evolvente: la forma del flanco se ve en la silueta solo como contorno, y el contorno de un engranaje helicoidal no es la evolvente; la medición de perfil pertenece a un verificador de engranajes. Espesor de diente en el círculo primitivo: el círculo primitivo es una construcción, no un rasgo visible. Excentricidad y salto en Z: un engranaje que no apoya plano produce una silueta elíptica que se lee como excentricidad, así que hay que comprobar planitud antes de creer la lectura. Ángulo de hélice, avance y holgura: no son mediciones laterales en 2D.
Modelos para engranajes y aros en esta banda de tamaño
| Modelo | Aumento | Distancia de trabajo | Resolución | Profundidad de campo | Distorsión | Sensor |
|---|
| PMS-LMC06-110 | 0,6X | 110 mm | 7,29 µm | 1,45 mm | 0,02 % | 2/3" |
| PMS-LTCM1-110 | 1,0X | 110 mm | 7,46 µm | 0,89 mm | 0,02 % | 2/3" |
| PMS-LTCM1-110C | 1,0X | 110 mm | 7,46 µm | 0,89 mm | 0,02 % | 2/3" |
| PMS-LMC05-130 | 0,5X | 130 mm | 8,18 µm | 1,95 mm | 0,02 % | 2/3" |
| PMS-LTC1-85 | 1,0X | 85 mm | 8,39 µm | 1,00 mm | 0,002 % | 2/3" |
| PMS-LTC08-90 | 0,8X | 90,5 mm | 8,947 µm | 1,33 mm | 0,02 % | 1/2" |
| PMS-LTC1-65C | 1,0X | 65 mm | 10 µm | no declarada | 0,01 % | 1/2" |
| PMS-LTFM1-127 | 1,0X | 127 mm | 10,82 µm | 1,29 mm | 0,01 % | 35 mm |
| PMS-LTCM037-150-P | 0,37X | 150 mm | 11,18 µm | 3,6 mm | 0,02 % | 1,1" |
| PMS-LTCM037-150S-P | 0,37X | 150 mm | 11,18 µm (ajustable) | 3,6 mm (ajustable) | 0,02 % | 1,1" |
Aumentos de 0,3X a 1,0X cubren diámetros de cresta desde unos 11 mm hasta más de 100 mm sobre sensores de 2/3 de pulgada y de 1 pulgada. La tabla está ordenada por resolución, la más fina primero, porque el diámetro de cresta suele ser la tolerancia más ajustada del conjunto y es la cota que más se beneficia de un borde bien muestreado.
El requisito previo: planitud
Toda medición de engranaje por silueta supone que el plano del engranaje es paralelo al plano del sensor. Un engranaje apoyado sobre una rebaba o una viruta queda inclinado; un círculo inclinado se proyecta como elipse; y la elipse se ajusta y se reporta como diámetro de cresta y excentricidad. Los números son coherentes entre sí y están mal.
La telecentridad no salva esto: estabiliza el aumento frente a la distancia objeto, no proyecta un círculo inclinado como círculo. Es el mismo mecanismo que aparece como deriva de medición al cambiar la altura de la pieza.
El aumento se deduce del diámetro de cresta
El campo debe contener el círculo de cresta más margen. Un engranaje de 30 mm sobre un sensor de 2/3 de pulgada pide aproximadamente 11 / (30 × 1,25) = 0,29X. Que los dientes individuales queden bien muestreados es una pregunta aparte: a 0,29X un píxel de 3,45 µm resuelve unos 11,9 µm, y un diente de módulo 1 mm ocupa unos 84 píxeles de ancho, lo que es cómodo. Un diente de módulo 0,2 ocupa unos 17 píxeles, lo que es marginal para el paso pero utilizable.
Conviene hacer la cuenta con el cálculo de aumento, campo y distancia de trabajo en lugar de aproximar, sobre todo cuando el paso es fino.
Aros de rodamiento: un caso algo más fácil
Los aros no tienen dientes, así que el conjunto medible es mayor: diámetro interior y exterior, espesor de pared, visibilidad de pista según geometría y concentricidad entre alojamiento y diámetro exterior salen todos de ajustes de círculo. La parte difícil no es la óptica, es que un aro apoyado en superficie plana esconde el borde del alojamiento en la zona de contacto, y que los chaflanes hacen que el diámetro dependa de a qué altura se mida.
Iluminación
Retroiluminación colimada. Los engranajes y aros suelen ser acero rectificado: una luz posterior difusa produce un halo brillante en las crestas que tira del círculo de cresta extraído hacia dentro, y el error varía con el acabado superficial. El criterio de selección está en iluminación para medición telecéntrica; en superficies pulidas conviene revisar además la doble imagen sobre metal pulido.
Preguntas frecuentes
¿Puede una lente telecéntrica medir el perfil de un diente?
No. La silueta muestra el contorno, y en un engranaje helicoidal ese contorno no es la evolvente. Perfil, avance y ángulo de hélice corresponden a un verificador de engranajes dedicado.
¿Por qué el diámetro de cresta cambia de una pieza a otra?
La causa más común es que el engranaje no apoya plano: un círculo inclinado se proyecta como elipse y el ajuste reporta a la vez un diámetro equivocado y una excentricidad inexistente. Conviene revisar rebabas y suciedad en el utillaje antes de tocar la óptica.
¿Se puede medir la excentricidad de un engranaje?
La concentricidad entre dos círculos ajustados sí es medible, pero solo si la pieza apoya plana. Lo que en muchos casos se reporta como excentricidad es en realidad la elipse de proyección de una pieza inclinada.
¿Qué aumento se necesita para un engranaje de 30 mm?
Alrededor de 0,29X sobre un sensor de 2/3 de pulgada, que corresponde a la fórmula 11 / (30 × 1,25). A ese aumento un píxel de 3,45 µm resuelve unos 11,9 µm, suficiente para un módulo de 1 mm y marginal para un módulo de 0,2.
Lecturas relacionadas
Para el marco de decisión, cómo elegir un objetivo telecéntrico; para el concepto de base, qué es un objetivo telecéntrico. Casos de metrología plana relacionados: presupuesto de errores en inspección de PCB y FPC y deriva de medición con la altura de pieza. Familias por aumento: lentes telecéntricas 1X.