噴釉機器人自動化的噴釉工藝 （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的物料,它由長石、石英、粘土以及其它礦物組成，通稱釉料。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噴槍或者噴釉機噴成霧狀，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、薄壁及形狀復雜的坯體，特別是對于薄壁易脆小件的生坯更為合適，同時由于噴釉出來的釉層厚度比較均勻、易于控制，容易實現(xiàn)機械化和自動化，因而得到了廣泛的應用。

國內(nèi)的陶瓷施釉生產(chǎn)還主要采用人工作業(yè)的方式，機器人噴釉生產(chǎn)線主要存在兩個方面的問題，噴涂環(huán)境參數(shù)變化較大和施釉軌跡設計不合理，前者主要包括釉料的物理性質(zhì)、空壓機的壓力、大氣壓力、空氣濕度和陶坯擺放位置等，后者則主要由對機器人編程的方法和技術人員的水平?jīng)Q定，先前的機器人噴釉系統(tǒng)一般假定環(huán)境參數(shù)是*恒定的，然后在假定的環(huán)境下對機器人進行編程，這樣如果在噴涂過程中環(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，但是在實際的生產(chǎn)過程中，環(huán)境變量的變化是客觀存在的，同時它們的變化是隨機的，例如陶坯的擺放位置，此時很難保證先前獲得的軌跡仍能噴出合乎要求的釉面，根據(jù)人工施釉的經(jīng)驗可以得出兩點結(jié)論，當環(huán)境變量發(fā)生變化時??對施釉軌跡進行適當?shù)恼{(diào)整就能使釉面質(zhì)量合乎要求，當環(huán)境變量的變化在一較小的范圍內(nèi)時，對后者無需進行調(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)的可波動性不是沒有條件的，前者要求能實時獲得環(huán)境變量的變化以及這些參數(shù)與釉面質(zhì)量之間的對應關系，而后者則要求確定可波動的范圍并控制環(huán)境變量在允許的范圍內(nèi)，這是機器人噴釉系統(tǒng)必須回答和解決的兩個難題。

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

一條機器人噴釉生產(chǎn)線一般由以下幾部分組成：陶坯輸送線、噴涂轉(zhuǎn)臺、機器人、陶坯位置檢測與調(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強度和韌性，在輸送的過程中需要注意防震和磕碰，因而陶坯輸送線的設計應充分考慮這一點，現(xiàn)在的成品噴涂生產(chǎn)線一般采用吊鏈輸送線，因為它易于做到輸送線和機器人協(xié)調(diào)控制，但是對于半自動化噴釉生產(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，同時動作控制簡單，可以較好地提高工作效率。
 

噴涂轉(zhuǎn)臺：

噴涂轉(zhuǎn)臺與機器人是影響終釉面質(zhì)量的關鍵設備，轉(zhuǎn)臺與機器人配合的好壞直接決定了終的釉面，按照人工噴涂的習慣和噴涂原理，一般要求轉(zhuǎn)臺在噴涂的過程中能變速旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)臺速度的改變是由噴涂過程決定的，或者說是由機器人的動作決定的，因而一般把轉(zhuǎn)臺當作機器人的一個外部軸，在對機器人進行編程時，把機器人和轉(zhuǎn)臺當作一個整體考慮，但是在選用轉(zhuǎn)臺的電機時，一定要滿足容量和慣量要求。

機器人：
機器人的選用 一般的噴涂機器人，如噴漆機器人是必需進行防爆設計的，即要選用防爆機器人，在噴釉任務中由于釉料本身不會，而且出現(xiàn)火花的可能性很小，一般無需用防爆機器人，噴釉機器人的選擇主要考慮兩個方面的問題，工作空間和末端負載。

機器人編程：

機器人是一種需要事*行編程才能使用的設備，對機器人進行編程主要有三種方法，即示教編程、機器人語言編程和離線編程，目前噴釉機器人一般采用示教的方法進行編程，即工人握住機械手的末端或者通過示教盒進行噴涂試驗，由機器人控制器記錄下機器人各關節(jié)參數(shù)的變化，使得隨后機器人能獨立地復現(xiàn)記錄下的動作，這種編程方法要求工人事先對機器人的運動軌跡和工作過程非常清楚，有豐富的工作經(jīng)驗和嫻熟的示教技巧，但是示教程序的靈活性差和實際生產(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題，機器人語言編程一般適用于裝配、點焊、弧焊、搬運等有明確的起始點，通過機器人語言能較好地表示工作軌跡的任務，對于噴涂任務則不太適合，離線編程技術則是以計算機圖形學的成果為基礎建立機器人及其周圍環(huán)境物的幾何模型，采用機器人編程語言設計機器人動作，然后對設計的機器人動作進行三維圖形動畫仿真，以檢驗動作設計的正確性，后生成能被機器人直接執(zhí)行的代碼傳到機器人控制柜，這種編程方必須使用來調(diào)整陶坯的偏角，而通過修改機器人的噴涂軌跡來調(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)整機器人的噴涂軌跡，在手把手示教的機器人任務中??由于很難對示教好的程序進行修改，一般采用調(diào)整陶坯位置的方法，不過需要高精度的轉(zhuǎn)臺和十字滑臺，設備復雜，價格昂貴，對于離線編程得到的噴涂程序，根據(jù)陶坯的偏差修改機器人噴涂軌跡易于實現(xiàn)，可以減少一定的設備，在實際應用中可以通過轉(zhuǎn)臺來調(diào)整陶坯的偏角，而通過修改機器人的噴涂軌跡來調(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系統(tǒng)正常運行的關鍵，它的任務在于協(xié)調(diào)、控制生產(chǎn)線所有設備的動作，噴釉系統(tǒng)所有的信息交換都是通過主控單元進行的，它是整個系統(tǒng)信息交換和傳遞的樞紐。