基于模块化自动喷釉线的研究与运用
来源:用户上传
作者:
摘 要：陶瓷制品是当前人们生活中不可或缺的一种用具。在陶瓷制品胚体的表面，大都覆盖着一层薄薄的琉璃态物质，这种物质就是釉。如果陶瓷制品没有挂釉，无论其造型或式样如何精美，都无法展现出其独特的陶瓷魅力。当前，我国陶瓷产业中对其进行施釉的方式可以分为两种：人工喷釉与专用设备喷釉。但这两种方式都存在一定的弊端，文章就分析了当前陶瓷制品喷釉工作存在的不足，在此基础探讨一种基于模块化的自动喷釉线的制作与，旨在为相关企业机器人自动喷釉技术创新工艺提供参考。
关键词：模块化;自动喷釉线;研究;运用
1 前言
我国是一个陶瓷大国，却不是陶瓷行业强国，特别是在施釉方面，与国外先进的技术还存在一定的差异，导致产品的质量存在一定的不足。当前，我国国内的陶瓷卫浴行业在施釉方面普遍采用人工施釉的方式，这种施釉法，无法保证陶瓷卫浴产品的质量，而且劳动强度较大，加之釉料具有一定的毒害性，对施釉工人的身体造成一定的损害。而采用自动化喷釉技术，又因操作人员的综合素质参差不齐而无法保证产品的质量。因此，研究一款符合我国陶瓷卫浴产品生产企业生产需求的自动化喷釉生产线就显得极为迫切且必要。文章就提出了基于模块化的自动喷釉线的设计方法，通过创新机器人自动喷釉技术工艺，提高喷釉操作的质量和效率。
2 喷釉工艺简述
喷釉是陶瓷行业为产品施釉的一种方式，也是保证陶瓷产品外形和质量的重要手段。当前，我国广泛使用的施釉方法是釉浆施釉。其操作流程是将原材料按特定配比加水后研磨成釉浆，然后将研磨好的釉浆添加到产品坯体的表面，借助干燥坯体吸水的特性，使釉浆粘附在坯体的表面。在这一环节中。釉浆的比重、流速以及吸干等特性直接影响着陶瓷产品最终的品质。
在实际操作中，釉浆施釉的方法大致可分为浸釉法、浇釉法、荡釉法、涂刷釉法、甩釉法和喷釉法等。其中，喷釉法是当前常用的一种施釉方式，其工作原理是利用压缩空气，借助喷枪或喷釉机械以喷雾的形式，将釉浆喷附在产品坯体的表面。在喷釉的过程中，胚体通常是放置在可旋转的台子上，在喷釉的同时，胚体进行旋转。在这一过程中，坯体旋转的速度、胚体与喷枪之间的距离、喷枪喷釉的压力、喷釉的次数以及釉浆的特性都会影响到喷釉的效果。
3 采用机器人喷釉技术工艺的必要性分析
传统的陶瓷卫浴产品在进行喷釉时，因为生产厂家大多使用人工喷釉的方式，而施工操作人員受种种因素的影响，会出现喷釉不均匀的现象，影响到产品的质量，这样就导致生产企业人均劳动生产效率较低，在材料和能源消耗方面较高，而且因为产品的质量不太稳定，极易影响到产品的交付，无法保证按期交付质量合格的产品。随着我国市场经济主体的确立，在新常态下，陶瓷卫浴行业整体面临着产业升级、淘汰落后产能的大变革。而采用机器人喷釉的技术工艺，利用稳定高效的喷釉机器人来代替人工操作，借助信息技术能很好地控制釉浆喷涂的时间和量，使陶瓷产品的釉质薄厚均匀，提高喷釉的质量，这样就能极大地提高企业生产产品的合格率。据相关部门同居的数据显示，采用人工喷釉的方式，废品率大约为3%～6%，而使用喷釉机器人操作，基本上可以做到零废品率，这样就可以为企业节省10%左右的釉量，从而提高相关企业的经济效益。此外，采用机器人进行喷釉施工，还能减少企业的人力支出。据统计数据显示，采用机器人喷涂釉浆，一条生产线可减少三分之二的人力。
4 当前陶瓷行业机器人喷釉技术存在的不足分析
当前，我国国内的陶瓷企业因大都使用人工施釉的方式，且施工操作人员的素质参差不齐，导致部分企业在采用机器人喷釉技术工艺时，因施工人员素质参差不齐，对该技术工艺理解和掌握的程度不同，在施工过程中仍存在一定的误差，不仅影响到自动连续化生产，影响到劳动生产率及产品生产的稳定性，同时也造成一定的资源和能源的浪费。基于此，设计基于模块化的自动喷釉线，借助PLC示教编程，提高生产效率，降低施工难度就显得极为迫切。
5 基于模块化自动喷釉线的设计
基于模块化的自动喷釉线，是采用PLC示教编程，将喷釉环节分为坯体定位、坯体输送及机器人喷釉三大模块。在实际操作中，该自动喷釉线主要是采用人工上料的方式，然后借助PLC系统，将三大模块连接在一起，在喷釉完成以后，仍然采用人工擦拭工位与人工下料的方式，提高生产的效率。其中，坯体定位自动化模块主要是对完成的坯体进行定位与移载，与坯体输送模块相连接，将其运送到喷涂机器人面前。而施工人员则根据PLC示教编程对机器人进行操控。因为操作工人大都是具有多年从事陶瓷喷釉施工的工人，有着丰富的喷釉知识和工作经验，他们只需拖动机器人的喷枪握柄直接进行施工操作，控制器就可以对工业机器人在喷釉各环节的参数进行记录，然后示教器就会对工业机器人的点对点动作进行喷釉示教。在完成示教以后，机器人内部的智能系统还会自动记录在示教的过程，喷枪运动的轨迹，形成相应的轨迹数据，然后在生产流水线上不断地重复示教动作效果，然后借助智能化系统，对喷涂的效果进行直接的观察，根据该企业釉料的特性，自动修改并优化喷涂的工位，以保证喷涂的效果，提高产品喷涂的合格率。
6 基于模块化的自动喷釉线的安装运用
在系统上电之前，必须进行系统的线路检查，以保证控制柜及机械本体外部界限的正确性和电源连接的正确性，保证不会出现短路现象。在此基础上，利用U盘将基本参数和PLC参数导入到控制系统当中，然后关起充气，保存数据。当完成参数设置以后，操作人员还必须通过示教器进入到监控界面认真检查各个轴的旋转方向是否正确，并检验是否存在跟踪误差。完成这一步后，进入到校准界面，对机器人进行较零操作。完成这一步后，就可以引导操作人员进行自动连续化生产了。而且，即使没有任何编程经验的普通操作工人，都可以直接操控机器人进行施工操作，不需要编程技术人员参与，系统就可以自动进行记录，并在实践中根据观察、分析，对操作过程进行自动的修改和优化，操作手直接、简单，能完全取代熟练工人的在高强度和高污染环境下的劳动，提高工作效率，减少人为误差，节约喷涂耗材。
7 结论
综上所述，本项目进行的机器人自动喷釉技术创新工艺，实现机器换人及自动连续化生产，提高劳动生产率和产品生产稳定性，降低人工成本;机器人控制系统采用PLC示教编程，可直接对应完全没有编程经验的一线操作工，操控机器人方法直接简单，只需用人手把持机器人喷枪握柄，直接拖动机器人进行喷涂运动。完成示教后，机器人内部智能系统自动记录示教过程的运动轨迹，形成轨迹数据，实现生产流水线上不断重复示教动作（喷涂）的效果。由于使用过程完全不需要编程技术人员参与，并可在示教过程中直接观察、修改、优化喷涂效果，完全取代熟练工人的在高强度和高污染环境下的劳动，提高工作效率，减少人为误差，节约喷涂耗材。
参考文献：
[1] 姜维刚，韦正，王青锋.基于总线技术的模块化设备研究[J].数码世界，2019（5）：273～273.
[2] 周爽，陈波，耿军伟等.基于深度学习融合模块化物联感知的输电线路智能管控系统研究与应用[J].农村电气化，2019（8）：9～13.
[3] 李楠，王宗荣，肖东杰等.基于模块化设计方法的自动化生产线点胶单元研发[J].南京工程学院学报（自然科学版），2018（4）：83～87.
[4] 莫庆龙，甘林，苏银蕊.基于模块化自动喷釉线的研究与应用[J].中国陶瓷，2017（5）：77～80.
作者简介：
陈剑煌（1979—）性别：男，籍贯：广东省潮州市人，民 族：汉 职称：助理工程师，学历：高中。研究方向：卫生陶瓷生产工艺及生产设备的理论与实践。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15134436.htm
