噴釉機(jī)器人自動(dòng)化的噴釉工藝 （Spray painting craftwork）

在陶瓷制品的坯體表面上，一般都要覆蓋一層粉磨得很細(xì)的物料,它由長(zhǎng)石、石英、粘土以及其它礦物組成，通稱(chēng)釉料。釉料經(jīng)高溫焙燒后即成為與坯體牢固地結(jié)合在一起的一薄層玻璃態(tài)物質(zhì)，這一薄層的玻璃態(tài)物質(zhì)稱(chēng)為釉。釉一般具有光亮、半透明、圓滑和不透水等性質(zhì)。陶瓷制品施釉后，表面不易玷污，弄臟后也容易洗滌干凈，此外，釉還可以遮蓋坯體上的某些瑕疵，增進(jìn)美觀，起到裝飾作用。

施釉是指利用干燥坯體的吸水性使泥漿狀的釉料粘附在坯體表面上，現(xiàn)在施釉的方法很多，一般有浸釉、燒釉、蕩釉、涂刷釉、甩釉和噴釉等，其中噴釉是利用壓縮空氣將釉漿通過(guò)噴槍或者噴釉機(jī)噴成霧狀，使之粘附于坯體上，噴槍與坯體的距離、噴釉的壓力、噴釉的次數(shù)以及釉漿的相對(duì)密度等決定了釉層的厚度，這種方法適用于大型、薄壁及形狀復(fù)雜的坯體，特別是對(duì)于薄壁易脆小件的生坯更為合適，同時(shí)由于噴釉出來(lái)的釉層厚度比較均勻、易于控制，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，因而得到了廣泛的應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)的陶瓷施釉生產(chǎn)還主要采用人工作業(yè)的方式，機(jī)器人噴釉生產(chǎn)線主要存在兩個(gè)方面的問(wèn)題，噴涂環(huán)境參數(shù)變化較大和施釉軌跡設(shè)計(jì)不合理，前者主要包括釉料的物理性質(zhì)、空壓機(jī)的壓力、大氣壓力、空氣濕度和陶坯擺放位置等，后者則主要由對(duì)機(jī)器人編程的方法和技術(shù)人員的水平?jīng)Q定，先前的機(jī)器人噴釉系統(tǒng)一般假定環(huán)境參數(shù)是*恒定的，然后在假定的環(huán)境下對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程，這樣如果在噴涂過(guò)程中環(huán)境變量保持恒定，則一般情況下釉面質(zhì)量也是合乎要求的，但是在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，環(huán)境變量的變化是客觀存在的，同時(shí)它們的變化是隨機(jī)的，例如陶坯的擺放位置，此時(shí)很難保證先前獲得的軌跡仍能?chē)姵龊虾跻蟮挠悦妫鶕?jù)人工施釉的經(jīng)驗(yàn)可以得出兩點(diǎn)結(jié)論，當(dāng)環(huán)境變量發(fā)生變化時(shí)??對(duì)施釉軌跡進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整就能使釉面質(zhì)量合乎要求，當(dāng)環(huán)境變量的變化在一較小的范圍內(nèi)時(shí)，對(duì)后者無(wú)需進(jìn)行調(diào)整釉面質(zhì)量仍能合乎要求，然而噴涂軌跡的可修改性和環(huán)境參數(shù)的可波動(dòng)性不是沒(méi)有條件的，前者要求能實(shí)時(shí)獲得環(huán)境變量的變化以及這些參數(shù)與釉面質(zhì)量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而后者則要求確定可波動(dòng)的范圍并控制環(huán)境變量在允許的范圍內(nèi)，這是機(jī)器人噴釉系統(tǒng)必須回答和解決的兩個(gè)難題。

噴釉機(jī)器人自動(dòng)化的噴釉系統(tǒng)（Robot spray painting system）

一條機(jī)器人噴釉生產(chǎn)線一般由以下幾部分組成：陶坯輸送線、噴涂轉(zhuǎn)臺(tái)、機(jī)器人、陶坯位置檢測(cè)與調(diào)整裝置以及整條生產(chǎn)線的控制裝置。

陶坯輸送線：

未焙燒的陶坯由于缺少?gòu)?qiáng)度和韌性，在輸送的過(guò)程中需要注意防震和磕碰，因而陶坯輸送線的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)，現(xiàn)在的成品噴涂生產(chǎn)線一般采用吊鏈輸送線，因?yàn)樗子谧龅捷斔途€和機(jī)器人協(xié)調(diào)控制，但是對(duì)于半自動(dòng)化噴釉生產(chǎn)線，產(chǎn)品均是工人手工上卸??如果采用吊鏈輸送線，工人上卸陶坯有較大的工作量，同時(shí)也很難保證陶坯擺放位置的精確度，因而在這里擬采用輥道輸送線，盡管輥道鏈輪在平穩(wěn)性方面不如吊鏈，但是它方便工人上卸料，利于獲取陶坯擺放位置的偏差，同時(shí)動(dòng)作控制簡(jiǎn)單，可以較好地提高工作效率。
 

噴涂轉(zhuǎn)臺(tái)：

噴涂轉(zhuǎn)臺(tái)與機(jī)器人是影響終釉面質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備，轉(zhuǎn)臺(tái)與機(jī)器人配合的好壞直接決定了終的釉面，按照人工噴涂的習(xí)慣和噴涂原理，一般要求轉(zhuǎn)臺(tái)在噴涂的過(guò)程中能變速旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)臺(tái)速度的改變是由噴涂過(guò)程決定的，或者說(shuō)是由機(jī)器人的動(dòng)作決定的，因而一般把轉(zhuǎn)臺(tái)當(dāng)作機(jī)器人的一個(gè)外部軸，在對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程時(shí)，把機(jī)器人和轉(zhuǎn)臺(tái)當(dāng)作一個(gè)整體考慮，但是在選用轉(zhuǎn)臺(tái)的電機(jī)時(shí)，一定要滿足容量和慣量要求。

機(jī)器人：
機(jī)器人的選用 一般的噴涂機(jī)器人，如噴漆機(jī)器人是必需進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)的，即要選用防爆機(jī)器人，在噴釉任務(wù)中由于釉料本身不會(huì)，而且出現(xiàn)火花的可能性很小，一般無(wú)需用防爆機(jī)器人，噴釉機(jī)器人的選擇主要考慮兩個(gè)方面的問(wèn)題，工作空間和末端負(fù)載。

機(jī)器人編程：

機(jī)器人是一種需要事*行編程才能使用的設(shè)備，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程主要有三種方法，即示教編程、機(jī)器人語(yǔ)言編程和離線編程，目前噴釉機(jī)器人一般采用示教的方法進(jìn)行編程，即工人握住機(jī)械手的末端或者通過(guò)示教盒進(jìn)行噴涂試驗(yàn)，由機(jī)器人控制器記錄下機(jī)器人各關(guān)節(jié)參數(shù)的變化，使得隨后機(jī)器人能獨(dú)立地復(fù)現(xiàn)記錄下的動(dòng)作，這種編程方法要求工人事先對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡和工作過(guò)程非常清楚，有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)和嫻熟的示教技巧，但是示教程序的靈活性差和實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)品質(zhì)量難于保證是這種編程方法所面臨的的普遍問(wèn)題，機(jī)器人語(yǔ)言編程一般適用于裝配、點(diǎn)焊、弧焊、搬運(yùn)等有明確的起始點(diǎn)，通過(guò)機(jī)器人語(yǔ)言能較好地表示工作軌跡的任務(wù)，對(duì)于噴涂任務(wù)則不太適合，離線編程技術(shù)則是以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的成果為基礎(chǔ)建立機(jī)器人及其周?chē)h(huán)境物的幾何模型，采用機(jī)器人編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)機(jī)器人動(dòng)作，然后對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)器人動(dòng)作進(jìn)行三維圖形動(dòng)畫(huà)仿真，以檢驗(yàn)動(dòng)作設(shè)計(jì)的正確性，后生成能被機(jī)器人直接執(zhí)行的代碼傳到機(jī)器人控制柜，這種編程方必須使用來(lái)調(diào)整陶坯的偏角，而通過(guò)修改機(jī)器人的噴涂軌跡來(lái)調(diào)整陶坯的偏心。

陶坯擺放位置：

陶坯偏差的調(diào)整有兩種方式，即在噴涂工位上調(diào)整工件的位置和根據(jù)陶坯偏差調(diào)整機(jī)器人的噴涂軌跡，在手把手示教的機(jī)器人任務(wù)中??由于很難對(duì)示教好的程序進(jìn)行修改，一般采用調(diào)整陶坯位置的方法，不過(guò)需要高精度的轉(zhuǎn)臺(tái)和十字滑臺(tái)，設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，對(duì)于離線編程得到的噴涂程序，根據(jù)陶坯的偏差修改機(jī)器人噴涂軌跡易于實(shí)現(xiàn)，可以減少一定的設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中可以通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)調(diào)整陶坯的偏角，而通過(guò)修改機(jī)器人的噴涂軌跡來(lái)調(diào)整陶坯的偏心。

生產(chǎn)線控制

生產(chǎn)線的控制裝置即主控單元是保證整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵，它的任務(wù)在于協(xié)調(diào)、控制生產(chǎn)線所有設(shè)備的動(dòng)作，噴釉系統(tǒng)所有的信息交換都是通過(guò)主控單元進(jìn)行的，它是整個(gè)系統(tǒng)信息交換和傳遞的樞紐。