衛(wèi)生陶瓷機器人施釉工序缺陷五因素分析和改進

殷世信 張效玉

作者簡介：殷世信（1968-），工程師，主要從事衛(wèi)生陶瓷生產工藝及質量管理工作。

摘 要： 本文簡述了衛(wèi)生陶瓷機器人施釉線的基本工藝及工序的主要缺陷， 結合自身的工作實踐，對于該工序缺陷從人機料法環(huán)五因素進行了分析，提出改進意見和建議，供同行交流和參考。

關鍵詞：衛(wèi)生陶瓷；機器人施釉；五因素；分析和改進

1? 引言

我國是傳統(tǒng)的衛(wèi)生陶瓷生產制造大國，據中國建筑衛(wèi)生陶瓷協(xié)會發(fā)布的報告，2022年，衛(wèi)生陶瓷產量1.67億件，同比2021年下降約1/4，與此同時，規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)數量達到375家，同比上一年增加12家[1]。當前，衛(wèi)生陶瓷行業(yè)整體的自動化程度不高，勞動強度較大，工序環(huán)境濕熱，企業(yè)招工難用工貴，企業(yè)面臨生產和管理成本上升等突出問題。2022年8月24日，廣東省發(fā)改委印發(fā)《廣東省“兩高”項目管理目錄（2022年版）》的通知，將建材行業(yè)中衛(wèi)生陶瓷制品制造列入高耗能高排放管控清單，各省市、企業(yè)都面臨節(jié)能環(huán)保方面的壓力[2]。2023年1月19日，工業(yè)和信息化部等十七個部門印發(fā)“機器人+”應用行動實施方案的通知，助力行業(yè)、企業(yè)的智能制造升級行動[3]。

近年來，一些有實力的衛(wèi)生陶瓷制造企業(yè)鑒于面臨內外部的經營壓力，紛紛引進機器人、機械臂用于衛(wèi)生陶瓷企業(yè)的生產，以改善工廠的勞動強度、產品質量、生產效率、環(huán)保及企業(yè)用工問題等，據相關文獻顯示，佛山陶瓷行業(yè)工業(yè)機器人應用數量超過1000臺，主要用在青坯打磨、施釉、搬運、包裝等環(huán)節(jié)。我司的陶瓷衛(wèi)浴機器人集成應用是2016年廣東匯博機器人公司獲批的國家智能制造標準化應用示范項目，陶衛(wèi)行業(yè)首家入選[4]。自施釉機器人項目實施以來，解決了小批量、多品種、工作強度大、人員勞動效率等問題，與此同時，新設備、新工藝的應用，施釉工序出現這樣或者那樣的缺陷，直接影響產品質量，下面針對機器人施釉線產生的缺陷進行較為詳細分析。

2 衛(wèi)生陶瓷機器人施釉工藝及工序缺陷現狀

2.1? 機器人施釉工藝

機器人施釉程序示教確認、釉漿準備、施釉釉壓、噴槍流量確認、青坯AGV運輸、青坯自動上線、吹塵、青坯檢查、擦水、輸入青坯型號、視覺系統(tǒng)定位、坐便器管道灌釉、存水彎余釉處理、機器人自動施釉、白坯表面積釉處理、粘貼商標、坐便器白坯擦底、白坯上輸送線。與傳統(tǒng)施釉工藝相比，差異主要體現在青坯自動運輸、上線、青坯視覺定位、坐便器管道自動灌釉、機器人自動施釉，施釉后白坯上輸送線，根據生產工藝需要制定節(jié)拍，整個生產過程一氣呵成。同時，規(guī)范的機器人施釉程序代替了傳統(tǒng)人工施釉依賴經驗的作業(yè)方式，自動化程度提升的同時，設備維護保養(yǎng)要求提高，對工序員工的施釉技能要求極大地降低了，工序操作人員的分工及人員管理則更為細致。

2.2 機器人施釉工序的缺陷占比統(tǒng)計

以D公司2022年施釉工序為例，施釉各缺陷占比統(tǒng)計如圖1。

從上圖可以看出，目前施釉工序的主要缺陷是縮釉、斑點、釉下落渣、厚薄釉等缺陷，缺陷占比分別是38.25%、21.14%、16.35%、10.83%，缺陷累計占比達到86.56%，需要重點分析及改進。

3 機器人施釉線工序缺陷的五因素分析

3.1? 縮釉

白坯燒成后，產品表面的釉層聚集卷縮導致坯體表面局部沒有釉層覆蓋[5]。一般可見到坯體，缺陷位置或光滑或釉層翹起等。該缺陷常見于產品的棱角位置，一般進行重燒或者報廢。形成原因如下：

人：機器人示教人員技能不熟練，設定的機器人施釉程序不合理。

機：機器人設備異常，設備遠點丟失，局部施釉釉層過厚。生產線上的青坯位置定位不準確，偏差過大，導致青坯施釉后局部位置過厚，可能導致出現縮釉缺陷。

料：釉料球磨細度過細；釉漿參數不合理，導致機器人施釉時釉層過厚；或者釉漿吸干時間過短，施釉后干燥時釉層出現開裂，導致燒成時縮釉發(fā)生[6]。青坯棱角、凹面粉塵、表面粘附洗坯海綿渣等雜質；青坯放置時間過長，坯體表面有添加劑類的物質析出。

法：機器人施釉程序不合理，產品局部釉層厚度不適宜。

環(huán)： 生產現場風管粉塵影響等。

3.2 斑點

產品表面出現的尺寸不一的異色污點，尺寸小的稱為斑點，大的稱為色斑。該缺陷分布在產品表面，有深色、淺色之分，但無規(guī)律可言。這類缺陷直接影響產品的外觀質量，斑點數量少的，產品降級重燒，斑點密集報廢。

人：生產線各崗位員工操作時，手臟污接觸到青坯或白坯等。

機：施釉工序用壓縮空氣臟污。噴槍內部部件生銹等。施釉生產線風管污染、脈沖除塵裝置振動大，施釉柜跌落雜質。青坯和白坯輸送線機械生銹、油泥等跌落到青坯上污染表面。

料：使用的原料中含有雜質，如鐵、銅金屬屑、氧化物、化合物、黑云母，這些雜質在后續(xù)加工的過程中并沒有得到有效清除[7]。釉漿生產過程中除鐵效果不好，氧化鐵類雜質多 。釉漿加工期間混入了設備及工具上的鐵銹皮。釉漿運輸期間帶入部分鐵質等氧化物雜質污染。施釉生產線回收釉質量差，污染嚴重。

法：青坯吹塵不凈，施釉青坯放置過近，施釉過程中相互污染等。

環(huán)：施釉用自來水雜質污染青坯等。

3.3? 釉下落渣

產品燒成后，粘附在表面的粉料屑等，一般有薄薄的釉層覆蓋，表面較為光滑等。出現的位置多以產品的洗凈面和存水灣等。

料：青坯吹層不干凈。

法：青坯開孔或者處理不當，產品有毛刺出現；產品水箱或者空腔有泥粒等。

3.4 厚薄釉

產品表面出現和正常產品相比，色差有差異或者明顯的差異，一般ΔE值超過2.0。影響產品的外觀質量和配套蓋板的整體效果等。釉層過薄，釉面一般會出現波紋不平的現象，平面棱角位置可能出現露底現象，隱隱約約出現坯體的黑色或者黃色等，釉層過厚，產品表面局部釉層可能出現堆積或縮釉等。

機：施釉生產線上青坯位置定位不準確，出現偏差。

料：釉漿參數如比重、流動性、吸干時間不合理，導致施釉時釉層過厚或者過薄。釉漿失粘或者過期使用等。

法：機器人施釉程序設計不合理。操作工對多施釉后的白坯流釉處理不當。

環(huán)：釉漿儲存地點溫度高，導致釉漿在使用前的參數已經發(fā)生變化。

3.5? 施釉碰

青坯因為接觸碰撞導致產品局部缺損。該缺陷常常發(fā)生在坐便器底部、水箱或者產品邊緣等。

機：輸送線設備阻擋器故障，青坯或者白坯晃動過大，導致接觸位置出現損傷崩缺。灌釉設備壓力過大，導致青坯底部等位置受損。機械臂氣壓太高，夾起的力量過大，導致坐便器白坯側面出現隱蔽的開裂現象。

料：有些產品坯體本身較薄，施釉后坯體強度較小，容易出現碰損等 。

法：操作工發(fā)現青坯位置偏差時，調整動作過大。操作機械臂設備取放白坯時，未輕拿輕放，導致白坯的接觸面碰撞損傷。

3.6 癡釉

施釉的白坯在燒成時相互接觸粘連，或者與窯具接觸粘連而造成產品釉面缺陷。這種缺陷一般出現在坐便器水箱蓋與水箱口、產品的裝燒面等。一般表現為同一件產品的施釉面直接接觸，如水箱蓋與水箱口接觸造成接觸位置缺損、邊緣鋒利，或者白坯的裝燒面釉層直接與窯爐接觸造成產品缺損、鋒利的邊緣等缺陷。

機：產品水箱口與水箱蓋配合設計不合理，相互之間的距離過近或者無間隙。

料：產品水箱蓋四周與水箱口有積釉。釉漿參數不適宜，裝燒面積釉；釉漿高溫流動性過大。

法：操作工對白坯裝燒面、水箱口的積釉處理不當。氧化鋁漿涂抹不當。燒成溫度不適宜，溫度過高等。

4? 機器人施釉線工序缺陷改進

4.1 人的因素

無論是縮釉，還是施釉工序其它缺陷，操作工的質量意識和操作技能培訓都是非常必要的，想做好的產品出來，該工序所有人員必須做到訓練有素 。對于機器人示教程序編制及維護，必須自動化、機電一體化方面的專業(yè)技術人才。

4.2 機的因素

施釉循環(huán)線，在坐便器灌釉前增加一套青坯視覺識別定位系統(tǒng)，當青坯在工作轉盤上的位置出現偏差，機器人取坯時，可在一定范圍內自動調節(jié)青坯在轉盤上的前后左右位置。調整釉柜脈沖除塵裝置工作時間、頻次等，減少雜質受到震動跌落。對工序內冷風管、風管外部粉塵、連接處漏水的地方進行處理。及時對工序機器人、循環(huán)線、阻擋器、脈沖裝置、電控柜等故障進行維修保養(yǎng)，減少影響。梳理統(tǒng)計施釉工序使用的設備設施清單，制定維修保養(yǎng)的項目、要求、點檢頻次及責任人，預防和減少設備故障影響等。

4.3 料的因素

調整釉漿球磨細度，使用激光粒度儀測試釉漿的顆粒度，確保D50和10μ粒徑在適宜的范圍內。嚴格控制釉漿參數及釉漿使用時間限制，潮濕季節(jié)適當添加防腐劑預防釉漿失粘發(fā)生。制釉工序控制釉漿的除鐵過篩質量；釉漿及坐便器管道灌釉用的釉漿送到施釉工序時，除制釉工序參數自檢、品質人員抽查外，施釉工序需要用磁棒等進行雜質的抽查，做好自檢、互檢和專檢?；厥沼缘馁|量嚴控，制定好相關要求，燒試板、重新走除鐵及篩選工藝，不符合質量要求的少用或者不用，減少產品的斑點缺陷等。青坯流轉到施釉工序前，做好半成品質量的檢查，除表面質量要檢查外，隱蔽面的泥粒、批鋒等需要處理干凈。青坯流轉到施釉工序后，每一件青坯的水箱、隱蔽位置等需要吹塵干凈，棱角位置，抹水要到位。建立泥漿釉漿參數全項目檢驗的實驗室，用250目的篩網檢測2 L 釉漿篩余，可以確認釉漿和施釉工序帶來的“鐵臟”，以便采取針對性的改進對策[8]。

4.4 法的因素

設定各型號合理的施釉程序，減少產品縮釉、厚薄釉等問題。工廠產品型號多，產品造型各異，漿釉料參數存在一定的波動范圍，因此，專業(yè)技術人員在編寫各型號施釉程序時，必須考慮各型號產品表面結構的復雜性、工藝標準不統(tǒng)一的問題，通過對施釉路徑、施釉過程匯總的運動速度、噴槍流量、與青坯表面的夾角采集數據，優(yōu)化軌跡，形成各型號機器人的施釉軌跡程序。實現多型號在線輸入型號信息，系統(tǒng)視覺識別青坯，自動定位，管道自動灌釉、系統(tǒng)自動識別并調用各型號的程序進行施釉。正式施釉前，檢查管路氣壓、釉漿的添加、釉罐釉壓、噴槍流量、各工位人員的到位情況，確認做好了相關準備。坐便器灌釉后，存水彎位置的積釉要處理好，對于局部機器人不易噴到的位置，人工進行補釉控制。循環(huán)工作線啟動后，技術人員要對某型號的首件白坯釉重進行釉層厚度抽查，釉層厚度過大或者過小要及時進行調整，減少厚薄釉、縮釉等問題出現。施釉后，白坯周邊、棱角等位置出現積釉，采用干凈海綿等處理妥當，避免出現厚薄釉等現象。坐便器水箱口抹釉處理適當，氧化鋁漿涂抹適量，減少癡釉等。青坯施釉后，采用機械臂小心夾起白坯擦底，并做好底部排污口內外檢查等。白坯上輸送線時，機械臂的工作氣壓要適宜，以不夾爛青坯為準，輕拿輕放，減少坐便器白坯側面夾起用力位置隱蔽性的夾裂。裝車前，操作工對白坯表面的落臟、釉裂、磕碰等進行檢查，及時處理白坯異常。

4.5 環(huán)的因素

施釉用壓縮空氣，增加儲氣罐和油水過濾裝置。增加施釉工序擦青坯及白坯水管的過濾，可采用200目尼龍網等。釉漿儲存最好放在有溫度調節(jié)的空調房間內。

5 結語

本文從衛(wèi)生陶瓷生產企業(yè)的角度，統(tǒng)計分析及從人機料法環(huán)測等因素的角度分析施釉缺陷產生的原因、制定改進措施，其中有些亦屬于臨時性對策，所有這些措施，對于施釉工序缺陷的改進可起到一定的效果。由于各個企業(yè)生產實際狀況的差異，對于施釉工序缺陷的改進，還需要從企業(yè)自身的實際情況出發(fā)，具體缺陷具體分析等，制定切實可行的對策，降低產品缺陷，提升企業(yè)的經濟效益。

參考文獻

[1]中國建筑衛(wèi)生陶瓷協(xié)會，“負重前行”，內需變化和雙碳背景下的行業(yè)走向——2022年建筑陶瓷與衛(wèi)生潔具行業(yè)運行概況及2023年展望[EB/OL].（2023-04-12）[2023-10-22].

[2]廣東省發(fā)展改革委關于印發(fā)《廣東省“兩高”項目管理目錄（2022年版）》的通知[EB/OL].（2022-08-24）[2023-10-01]. http：//drc.gd.gov.cn/ywtz/content/post_4000294.html

[3]工業(yè)和信息化部等十七部門關于印發(fā)“機器人+”應用行動實施方案的通知[EB/OL].（2023-01-19）[2023-09-29].? https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2023-01/19/content_5738112.htm

[4]鄭振興. 面向陶瓷行業(yè)機器人智能集成制造關鍵技術與應用[J]. 科技成果管理與研究，2022，17（7）：71-72. DOI：10.3772/j.issn.1673-6516.2022.07.024.

[5]中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局. 建筑衛(wèi)生陶瓷分類及術語：GB/T 9195-2011[S]. 2011.

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[7]覃焯佳.衛(wèi)生陶瓷釉面缺陷分析[J].陶瓷，2021（04）：98-99.DOI：10.19397/j.cnki.ceramics.2021.04.033.

[8]劉傭軍，劉波波，劉小云.影響衛(wèi)生陶瓷產品質量的關鍵因素泥漿釉漿的質量控制[J].陶瓷，2020（08）：42-44.DOI：10.19397/j.cnki.ceramics.2020.08.009.