机器人在日本汽车工业中的应用

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1、机器人在日本汽车工业中的应用

2、第1摘要：概述日本汽车工业中的机器人应用。汽车工业依旧是日本工业机器人市场的主要用户行业。然而，近年来，日本汽车工业订货的工业机器人数量只占1991年高峰年份的60%左右。这反映了日本国内经济不景气和对日本国内汽车生产的资本投资低。机器人在日本汽车工业制造过程中的应用看来似乎已达到或接近饱和状态。预期不会出现大量应用前景，要很快改变这一状态似乎是不大可能的。概述根据日本机器人协会（JARA）于1998年4月发表的一份调查报告，对日本自动化工业中的机器人应用情况有以下

3、一些结论。如图1所示，与电气/电子工业一样，汽车工业依旧是日本机器人的最大市场之一，从1988年到1999年，日本汽车工业中的机器人累计总数为107，326台，占同期日本国内机器人市场发货总数22%。工业机器人销售量逐年增长一直持续到1991年。该年日本国内的机器人总销售量达16，166台。然而，由于所谓“泡沫经济”的破灭，汽车工业的机器人销售量大幅度下跌。1994年仅为6，078台，只占高峰年份的38%。一方面，这反映了日本投资不振；另一方面也反映了日本在尽力压缩汽车生产量。不用的闲置机器人被

4、用于其它地方。从而使这些部门拖延了去购置新的工业机器人。此后几年，我们也看到一些恢复迹象。然而，估计销售量在历史上最高年份的60%左右(图2)。在可以预期的将来，预计有相当数量的机器人要‘退役’（退役年限估计是使用了12～15年)。然而，要很快恢复向日本汽车工业大量销售机器人，看来是不大可能的。图1日本国内工业机器人市场划分（1988-1997）图2历年来，销售给日本汽车工业的工业机器人数量生产技术变化在“泡沫经济”年代，日本汽车工业制造商大量进行资本投资，以便扩大其生产能力。他们相信不断扩大的

5、日本市场，并且担心在不久的将来可能出现劳动力严重不足。他们在诸如“即时采购零件”，“最少在制品储存”，“紧密地连接生产单元”等概念基础上，着眼于使大量生产非常有效率的自动化系统，安装了许多工业机器人，以代表人工劳动力(在那时，一般认为花费约4，000万日元买一台机器人来代替一个三班制的人工劳动力是值得的)。丰田Taso-bidi-font-al">应用分析表1表示日本汽车工业历年来(1988-1997)累计安装的情况分析。弧焊机器人依旧占最大应用份额（26%）；点焊次之(20%)；其余占一半以上

6、工业机器人用于各种各样不同的生产作业，门类繁多，这要比海外同行的应用范围大得多。激光焊接在日本并不普遍(在日本的汽车工业中，近90%的激光器用于工件切割)。目前在日本汽车工业中，机器人用于上料/卸料相对来说占很大数量(15,403台)。然而，这里要提醒读者的是，JARA的统计数字往往偏大。它包括简单的“拾-放型”机械手。其它国家通常并不将它作为工业机器人。在模压成型机器人卸料方面，JARA提供的数字为805台。数量出乎意料的少。这并不反映实际安装的模压成型用机器人数量。这是因为，有相当数量的模压

7、机器人是在塑料加工机器部门统计的。与1991年的数字相比，1997年，物料搬运是日本唯一增长的机器人应用领域(从835台增长到1，119台)。表1日本汽车工业中按应用分类的机器人/机械手安装数量数量百分比弧焊28，23526．30点焊21，78720．30上料/卸料15，40314．40装配10，78010．0物料搬运6，4966．10铸造5，5325．0冲压2，9622．80喷漆2，5682．40其它13，56312．70总计107，326100．00新技术目前，在工业机器人领域中，看不到有明

8、显的创新。如上所述，工业机器人应用似乎已达到或接近饱和，很难找到新的应用。然而，目前名种不同的支持技术业已成熟可供利用，极大地有助于现有的应用。例如，值得指出的是，由于将处理速度更高的微处理器引入至机器人控制器，从而显著地提高了机器人运动控制性能，使机器人制造商能将诸如减振算法、前馈控制、预测算法等先进的现代控制理论嵌入到机器人控制器内。更精确的定位/定轮廓、更高的移动速度、更短的调整时间，即使在刚性低的机器人结构中也能达到无振动的运动等特性，都有助于生产率的提高。对于点焊应用来说，目前已广泛采

9、用电驱动的伺服焊枪。特别是，丰田公司已决定将这种技术作为标准来装备其日本国内和海外的所有点焊机器人。据本田公司称，用这种技术可以提高焊接质量，因而甚至试图用它来代替某些弧焊作业。在短距离内的运动时间也大为缩短。据富士电机报导，该公司最近推出一种高度低的点焊机器人，用它来焊接车体下部零件。这种矮小的点焊机器人还可以与较高的机器人组装在一起，共同对车体上部进行加工，从而缩短了整个焊接生产线长度。目前，用二台机器人协调工作进行弧焊已相当普遍。此时，一台弧焊机器人焊接工件，而另一台夹持机器人夹持工件，从