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Saturday, 27 Maggio 2017

L’eccellenza nell’assemblaggio dei freni per le Harley

Efficienza produttiva, sicurezza, qualità nel collaudo, alta flessibilità. Erano queste le esigenze manifestate ad Automac dal cliente, Brembo, per tre linee di assemblaggio e collaudo di impianti frenanti destinati alle iconiche motociclettae Harley Davidson. Una sfida produttiva raccolta e vinta grazie a una progettazione innovativa anche dal punto di vista del software.

 

di Giorgia Stella

Marzo-Aprile 2017

 

In questa applicazione, il cliente si chiama Brembo, non era certo “uno qualunque”. E nemmeno sono motociclette “qualunque” quelle su cui il prodotto - assemblato grazie alle linee realizzate da Automac - viene montato: sono le mitiche Harley Davidson. Il lavoro di squadra e la stretta collaborazione con partner strategici hanno permesso al costruttore bergamasco di impianti di assemblaggio e collaudo - che sarà presente in qualità di espositore a Mecspe, in programma a Parma dal 23 al 25 marzo - di raccogliere e vincere la sfida produttiva.
Ognuna delle tre linee è in grado di assemblare quattro tipologie d’impianto frenante senza bisogno di set-up meccanici, ma semplicemente impostando il codice prodotto nel software di gestione della linea stessa. In particolare, si possono produrre impianti completi anteriore/posteriore con e senza ABS, impianti singoli anteriori o impianti singoli posteriori. Ogni famiglia di prodotto prevede varianti relative alla diversa finitura superficiale dei componenti. La macchina è quindi gestita da un complesso software che provvede anche all’archiviazione di tutti i dati relativi alla produzione, permettendo così la rintracciabilità di ogni singolo pezzo. È prevista anche una procedura specifica, gestita sempre dal software, che valuta il recupero di eventuali scarti in base alla tipologia dello scarto stesso.

Archiviare i dati relativi all’assemblaggio
Ogni impianto è composto da una linea principale su cui viaggiano le navette - dotate di opportuni stativi - che servono per trasferire i componenti nelle diverse stazioni di lavoro. Le navette si muovono grazie a un sistema di trasporto a rulli, vengono staffate e centrate in ogni postazione e sono munite di memoria RFID in grado di archiviare tutte le informazioni relative all’assemblaggio.
Ogni linea è composta da due stazioni semiautomatiche con presenza di operatore e da due stazioni automatiche. Nelle stazioni semiautomatiche, l’operatore preleva i componenti dagli opportuni asservimenti ed esegue l’assemblaggio dell’impianto frenante. Tutte le avvitature dei raccordi di connessione sono eseguite mediante avvitatori con controllo angolo/coppia supportati da bracci di reazione dotati di encoder, che consentono di monitorare sequenza e posizione di avvitatura. È inoltre presente un lettore barcode che verifica la correttezza dei componenti in base al codice del prodotto da assemblare.

Monitorare la correttezza del processo
La prima delle stazioni automatiche esegue la prova di tenuta in depressione, lo spurgo e il relativo riempimento dell’impianto frenante con la corretta quantità di liquido freni opportunamente degassato. Ognuna delle operazioni sopra indicate viene anche visualizzata su un monitor touchscreen posto in prossimità dell’unità, che consente all’operatore di monitorare la correttezza del processo in corso. In questa fase si controlla anche che, mediante il riempimento dell’impianto frenante, si muovano le pastiglie presenti nelle pinze. Inoltre, l’innesto in automatico di un connettore consente di verificare il corretto funzionamento sui prodotti dotati di centralina ABS eseguendo un’apposita routine.
La seconda stazione automatica è la più innovativa e importante, perché consente il collaudo completo di ogni impianto assemblato, verificando e archiviando tutti i parametri di corsa e di forza rilevati.
In particolare, le leve freno collegate alla pompa anteriore e alla pompa posteriore vengono azionate mediante attuatori con guide a ricircolo di sfere comandati da servomotori. Nelle teste di azionamento sono inserite celle di carico che consentono di rilevare direttamente sulla leva la forza abbinata alla relativa quota di spostamento, rendendo tale collaudo oggettivo e non più soggettivo.
In questa stazione si eseguono due tipologie di test: la verifica dei parametri di funzionamento in corsa/forza, su tutti gli impianti e il cosiddetto “Cold Test” sugli impianti con ABS. Nel primo caso, il controllo consente di accertare se lo spurgo è stato eseguito correttamente; se la corsa e la forza di azionamento delle leve sono conformi alle specifiche; infine, il corretto collegamento dei tubi e dei raccordi dell’impianto.

2,5 minuti per realizzare e collaudare
un impianto completo con ABS
Il software di controllo esegue la procedura di test verificando che i valori di corsa e forza, rilevati in differenti condizioni di azionamento, corrispondano ai parametri di capitolato.
Il Cold Test è una prova eseguita solo sugli impianti con ABS e consiste nell’effettuare i controlli di corsa e forza attivando anche la centralina ABS per verificarne il corretto funzionamento e le reazioni sulla leva freno quando si simula l’intervento del sistema ABS.
Anche in questo caso, tutti i valori rilevati devono risultare conformi a quanto specificato nel capitolato di collaudo e vengono archiviati e abbinati al relativo impianto.
Dopo l’assemblaggio e il collaudo, la navetta trasferisce l’impianto nella prima postazione di lavoro, dove l’operatore lo scarica e lo deposita in un apposito imballo termoformato. Sull’imballo viene poi applica l’etichetta barcode finale di rintracciabilità che identifica il prodotto. Ogni linea impiega circa 2,5 minuti a realizzare e collaudare un impianto completo con ABS.
L’impianto, installato negli Stati Uniti, rispetta le rigide Normative UL, per le quali è stata ottenuta anche la certificazione. Le linee sono state progettate e realizzate per garantire una flessibilità tale da poter essere utilizzate anche per altri modelli di impianti frenanti, mantenendo però set-up rapidi. Infatti, con la semplice sostituzione degli stativi presenti sulle navette, sono in grado di produrre altri modelli senza richiedere ulteriori interventi, se non l’inserimento di codici e parametri di produzione/collaudo nel software di gestione.

 

 CASE STORIES

 

Brake Assembly Excellence for Harleys

 

Production efficiency, safety, quality in testing, high flexibility. These were the needs expressed to Automac by the customer, Brembo, for three assembly and testing lines for brake systems for the iconic Harley Davidson. A production challenge met and won thanks to an innovative design also from a software perspective.

 

In this application, the customer is Brembo, not “anyone”. Even the motorcycles where the product  - assembled thanks to the Automac lines - is mounted are not “ordinary” ones: they are the legendary Harley Davidsons. Teamwork and close collaboration with strategic partners have enabled the Bergamo-based manufacturer of testing and assembly plants - which will participate as exhibitor in Mecspe, scheduled in Parma from March 23rd to 25th - to meet and win this production challenge.
Each of the three lines can assemble four types of brake system with no need for mechanical set-up; it is enough to set the product code in the line management software. In particular, one can manufacture complete front/rear systems with and without ABS, single front systems or single rear systems. Every product family includes variants relating to different surface finishing of the components. The machine is then managed by complex software that shall ensure the storage of all data related to production, thus allowing the traceability of each piece. There will also be a specific procedure, always managed by the software, which assesses the possible recovery of waste according to the type of the waste itself.

Storing data related to assembly
Each plant is composed of a main line on which the shuttles travel, with suitable stands; these shuttles are used to move the components in the different working stations. The shuttles move through a roller transport system; they are bracketed and centered at each station and equipped with RFID memory capable of storing all information related to assembly.
Each line is composed of two semi-automatic stations where an operator is present and by two automatic stations. In semi-automatic stations, the operator picks up the components by the appropriate servo brake system, and performs the assembly. All the connecting fittings are screwed using angle/torque control screwdrivers supported by torque arms with encoder, which makes it possible to track the sequence and tightening position. There is also a barcode reader which checks that the components are right based on the product code.

Monitoring the process accuracy
The first of the automatic stations performs vacuum leak testing, purging and relative filling of the brake system with the correct amount of suitably degassed brake fluid. Each of the above operations is also displayed on a touchscreen monitor placed near the unit, which allows the operator to monitor the process accuracy. At this stage, they also check that, by filling the brake system, the pads in the calipers move. In addition, the automatic coupling of a connector makes it possible to check its proper operation on products equipped with an ABS control unit by performing a special routine.
The second automatic station is the most innovative and important, as it enables the complete testing of each assembled system, checking and storing all measured stroke and force parameters.
In particular, the brake levers connected to the front and rear pumps are driven by actuators with recirculating ball guides controlled by servo motors. In the drive heads there are load cells that make it possible to directly detect the force on the lever combined with the relative shift share, making this test objective and not subjective.
In this station, two types of tests are run: the analysis of operating parameters in stroke/force, on all the systems, and the so-called “Cold Test” on systems with ABS. In the first case, this test makes it possible to determine whether the purge was successful; whether the stroke and driving force of the levers are in compliance with specifications; finally, whether the system pipes and fittings were properly connected.

2.5 minutes to manufacture and test
a complete system with ABS
The control software runs the test procedure ensuring that the stroke and force values​​, detected in different driving conditions, match the specification parameters.
The Cold Test is only run on systems with ABS. The test performs stroke and force controls by activating also the ABS control to check its proper operation and the reactions on the brake lever when simulating the ABS system action.
Again, all measured values ​​must comply with the test specifications, and they are stored and matched to the specific system.
After assembly and testing, the shuttle moves the system in the first workstation, where the operator unloads and deposits it in a special thermoformed packaging. Then, the final traceability barcode label that identifies the product is placed on the packaging. Each line takes about 2.5 minutes to manufacture and test a complete system with ABS.
The plant, installed in the United States, is compliant with the strict UL regulations, for which the certification was achieved. The lines are designed and manufactured to ensure such a flexibility that they can be used for other models of brake systems, while maintaining quick set-ups. Indeed, with the simple replacement of the stands on the shuttles, they are able to manufacture other models without any further actions, if not entering the codes and manufacturing/testing parameters in the management software.

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