超级耐力赛第5站铃鹿赛：
从3周到3天的改善，解决汽车运动中的大难题

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•	维修时间赶不及下一场比赛
•	缓慢而仔细
•	制造时间为3天
•	至高的赞美
•	让汽车运动变得可持续

氢燃料发动机汽车、碳中和燃料汽车、DAT（Direct Automatic Transmission）。长久以来，丰田一直致力于在汽车运动一线锻炼各种各样的新技术，不断为制造更好的汽车提供“养分”。

这种做法既有助于扩大市销车型选项，又能促进汽车运动产业规模扩大。

而这次，为实现汽车运动的可持续发展，丰田还首次使用了一项史无前例的电弧焊技术“SFA（Sequence Freezing Arc-welding）”。

9月28、29日，在位于三重县铃鹿市的铃鹿赛道举行了ENEOS超级耐力系列赛2024 Empowered by BRIDGESTONE第5站比赛。ROOKIE Racing车队驾驶导入这项全新技术制造而成的GR YARIS（32号车），参加了该赛事的ST-Q组别比赛。

并在会场上展示了同样使用SFA工艺组装而成的防滚架。

本期时报将聚焦丰田如何利用机器人焊接新技术来实现生产周期的大幅缩短。

维修时间赶不及下一场比赛

研发这项技术的起因来自于2023年的8月。当时Morizo，即丰田章男会长正在芬兰视察TOYOTA GAZOO Racing World Rally Team（TGR-WRT）的制造一线，发现TGR-WRT在为白车身（还未涂装，处于只组装了框架和板件状态的车身）组装防滚架时非常麻烦。

在这里先为大家简单介绍一下什么是防滚架。这是一种组装在竞技车辆车体内部，形状如笼子一般的车架。它能在汽车出现碰撞事故时，起到保护车内乘员的作用。在竞技比赛中有严格的规定，必须为参赛车辆安装防滚架。

防滚架由约50根金属管件搭建而成，为将其安装到车身上，工人需要掌握高超的焊接技术。以往的做法是由技术娴熟的焊工操刀，在车身内侧一根一根地进行手工组装作业。以这种方式为汽车安装防滚架，每台的制作时间大约在2~3周左右，这也是制造参赛汽车中最花费时间的一道工序。

以这种生产周期来计算，如果参加拉力赛的车辆发生了非常严重的碰撞事故，车身处于接近报废的状态时，想在下一场比赛开始之前修复车辆，时间根本来不及。于是，如何以丰田生产方式（TPS）来解决快速组装车身这一难题，便摆在了众人面前。

因此，隶属于GAZOO Racing Company GR车辆研发部的川喜田笃史主查，和从事工业用机器人制造等工作，隶属于安川电机公司机器人事业部机器人技术部的柴田将太，以这两人为中心，展开了长达1年左右的技术研发。

缓慢而仔细

丰田拥有操作十分熟练的焊工，而在SFA中，我们可以将他们的技能量化，并将结果以know-how的形式传授给机器人。

防滚架的焊接之所以需要熟练工的技术，是因为焊接时产生的热量会导致应变。此时，熟练的工人可以通过心算和触觉来纠正应变，但机器人很难掌握这个属于匠人的技能。

经过大约三个月的研发工作后，大家的想法发生了很大改变：如果要做到计算应变的同时进行焊接很困难，那么在不产生应变的情况下进行焊接会如何呢？

我们知道，采用传统焊接方法时，钢材因受热过多，容易产生应变。而采用SFA的话，机器人的焊接速度比人慢，每次都可以间隔一段时间进行焊接，以防止热量太高导致应变。

丰田量产线上的间隔时间（生产一件产品所需的时间）为60秒，其速度是SFA的10倍。不过，对于“已经消除了‘间隔时间’概念”（川喜田主查）的赛车来说，这个速度已经足够快了。

对安川电机来说，如何让效率优先的机器人“缓慢而仔细”地工作是一项挑战。柴田先生是一位不折不扣的车迷，他参加过漂移比赛，还自己动手制作过防滚架等零件，他说了如下一番话。

通过使用SFA，焊道变得更薄、更宽，重量减轻了约25%。材料熔化进母材的程度也更深，同时焊接部分的强度提高了10%至25%。

此外，由于每次焊接是在凝固的同时进行的，熔敷金属不会因自身重量而下垂，因此可以进行以前难以做到的仰焊、向上立焊和向下立焊。

SFA其他的特点还包括点焊*这样在“点”上进行电弧焊的操作、在2至3毫米的间隙中进行焊接等等。

*用电极将重叠的钢板夹在一起，然后通过电流和压力将钢板熔化，从而在“点”上进行焊接的方法。电弧焊是一种将焊丝和钢板互相熔化（合金化）的焊接方法。点焊用于难以焊接（无法用电极夹紧）的部分。

此外，SFA还有其他优点，那就是可以焊接以前无法焊接的部分了。这不仅提高了防滚架的刚度，也提高了车身本身的刚度。

制造时间为3天

现在通过“缓慢而仔细”的焊接，防滚架可以在不发生应变的情况下被组装起来，而且几乎完全符合正确的尺寸。与此同时，将它组装到汽车上的方法也发生了变化。

过去，匠人要花两到三周的时间通过手工的方式逐个组装防滚架，而采用新方法后，现在的防滚架实现了SUB ASSY化*。

*是SUB ASSEMBLY的略称，即在将产品组装成最终形状之前，对产品的每个零件进行组装的过程。

焊接工程分为以下三个部分，如此一来提高了操作性。

将防滚架分为三个模块，分别在机身外进行组装（0.5天）
↓
将各模块预组装到车身内（1.5天）
↓
焊接在车身上（加强焊接，1天）

“SFA技术”和“SUB ASSY化”合起来，可以让制作时间从2～3周大幅缩短至3日。

至高的赞美

SFA工艺让GR YARIS的车身刚度大幅提高，车手却表示：“刚度提高过头了”。

例如在转弯时打方向盘就会有力的输入，车身会发生扭曲，并与悬挂系统一起吸收这些力。现在由于车身刚度提高，悬挂系统需要承担的部分随之增大。虽然悬挂系统的调试范围变得更广，但如何找到最佳的设置将是今后的课题。

不过，这位车手的反馈被认为是“至高的赞美”（川喜田主査）和“Best！”（柴田先生）。提高刚度是困难的，但降低刚度则可以通过减少加固点数来进行调整。

让汽车运动变得可持续

活用机器人，不仅能降低防滚架的制作时间，或许还可以期待实现降低成本。

不过，川喜田主查强调“推进这一研发绝对不是为了夺走焊工的工作”。

以前，Morizo驾驶GR YARIS Rally2的一号车时曾说：“有很多人喜欢拉力赛和汽车运动。但是他们之中很多都觉得汽车运动的门槛太高或者不知道该如何做，如果能提供一个机会，让他们能够参与就好了。我希望能以GR为中心，实现这个目标。”

此次公开的SFA也将有助于降低参加汽车运动的门槛。

引进SFA工艺的GR YARIS，还将参加铃鹿比赛一个月后的冈山第6站。

才刚刚结束了两场比赛。接下来依旧要以汽车运动为起点，继续将其打磨优化。