衛(wèi)生陶瓷機(jī)器人施釉工序缺陷五因素分析和改進(jìn)

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(chǎn)工藝及質(zhì)量管理工作。

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

關(guān)鍵詞：衛(wèi)生陶瓷；機(jī)器人施釉；五因素；分析和改進(jìn)

1? 引言

我國是傳統(tǒng)的衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)制造大國，據(jù)中國建筑衛(wèi)生陶瓷協(xié)會發(fā)布的報(bào)告，2022年，衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)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(shù)量達(dá)到375家，同比上一年增加12家[1]。當(dāng)前，衛(wèi)生陶瓷行業(yè)整體的自動化程度不高，勞動強(qiáng)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(chǎn)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(xiàng)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(jī)器人+”應(yīng)用行動實(shí)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(shí)力的衛(wèi)生陶瓷制造企業(yè)鑒于面臨內(nèi)外部的經(jīng)營壓力，紛紛引進(jìn)機(jī)器人、機(jī)械臂用于衛(wèi)生陶瓷企業(yè)的生產(chǎn)，以改善工廠的勞動強(qiáng)度、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率、環(huán)保及企業(yè)用工問題等，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)顯示，佛山陶瓷行業(yè)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用數(shù)量超過1000臺，主要用在青坯打磨、施釉、搬運(yùn)、包裝等環(huán)節(jié)。我司的陶瓷衛(wèi)浴機(jī)器人集成應(yīng)用是2016年廣東匯博機(jī)器人公司獲批的國家智能制造標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用示范項(xiàng)目，陶衛(wèi)行業(yè)首家入選[4]。自施釉機(jī)器人項(xiàng)目實(shí)施以來，解決了小批量、多品種、工作強(qiáng)度大、人員勞動效率等問題，與此同時，新設(shè)備、新工藝的應(yīng)用，施釉工序出現(xiàn)這樣或者那樣的缺陷，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，下面針對機(jī)器人施釉線產(chǎn)生的缺陷進(jìn)行較為詳細(xì)分析。

2 衛(wèi)生陶瓷機(jī)器人施釉工藝及工序缺陷現(xiàn)狀

2.1? 機(jī)器人施釉工藝

機(jī)器人施釉程序示教確認(rèn)、釉漿準(zhǔn)備、施釉釉壓、噴槍流量確認(rèn)、青坯AGV運(yùn)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(jī)器人自動施釉、白坯表面積釉處理、粘貼商標(biāo)、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(xiàn)在青坯自動運(yùn)輸、上線、青坯視覺定位、坐便器管道自動灌釉、機(jī)器人自動施釉，施釉后白坯上輸送線，根據(jù)生產(chǎn)工藝需要制定節(jié)拍，整個生產(chǎn)過程一氣呵成。同時，規(guī)范的機(jī)器人施釉程序代替了傳統(tǒng)人工施釉依賴經(jīng)驗(yàn)的作業(yè)方式，自動化程度提升的同時，設(shè)備維護(hù)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(xì)致。

2.2 機(jī)器人施釉工序的缺陷占比統(tǒng)計(jì)

以D公司2022年施釉工序?yàn)槔┯愿魅毕菡急冉y(tǒng)計(jì)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(diǎn)、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(jì)占比達(dá)到86.56%，需要重點(diǎn)分析及改進(jìn)。

3 機(jī)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(chǎn)品表面的釉層聚集卷縮導(dǎo)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(chǎn)品的棱角位置，一般進(jìn)行重?zé)蛘邎?bào)廢。形成原因如下：

人：機(jī)器人示教人員技能不熟練，設(shè)定的機(jī)器人施釉程序不合理。

機(jī)：機(jī)器人設(shè)備異常，設(shè)備遠(yuǎn)點(diǎn)丟失，局部施釉釉層過厚。生產(chǎn)線上的青坯位置定位不準(zhǔn)確，偏差過大，導(dǎo)致青坯施釉后局部位置過厚，可能導(dǎo)致出現(xiàn)縮釉缺陷。

料：釉料球磨細(xì)度過細(xì)；釉漿參數(shù)不合理，導(dǎo)致機(jī)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(xiàn)開裂，導(dǎo)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(zhì)；青坯放置時間過長，坯體表面有添加劑類的物質(zhì)析出。

法：機(jī)器人施釉程序不合理，產(chǎn)品局部釉層厚度不適宜。

環(huán)： 生產(chǎn)現(xiàn)場風(fēng)管粉塵影響等。

3.2 斑點(diǎn)

產(chǎn)品表面出現(xiàn)的尺寸不一的異色污點(diǎn)，尺寸小的稱為斑點(diǎn)，大的稱為色斑。該缺陷分布在產(chǎn)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(chǎn)品的外觀質(zhì)量，斑點(diǎn)數(shù)量少的，產(chǎn)品降級重?zé)?，斑點(diǎn)密集報(bào)廢。

人：生產(chǎn)線各崗位員工操作時，手臟污接觸到青坯或白坯等。

機(jī)：施釉工序用壓縮空氣臟污。噴槍內(nèi)部部件生銹等。施釉生產(chǎn)線風(fēng)管污染、脈沖除塵裝置振動大，施釉柜跌落雜質(zhì)。青坯和白坯輸送線機(jī)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(zhì)，如鐵、銅金屬屑、氧化物、化合物、黑云母，這些雜質(zhì)在后續(xù)加工的過程中并沒有得到有效清除[7]。釉漿生產(chǎn)過程中除鐵效果不好，氧化鐵類雜質(zhì)多 。釉漿加工期間混入了設(shè)備及工具上的鐵銹皮。釉漿運(yùn)輸期間帶入部分鐵質(zhì)等氧化物雜質(zhì)污染。施釉生產(chǎn)線回收釉質(zhì)量差，污染嚴(yán)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(zhì)污染青坯等。

3.3? 釉下落渣

產(chǎn)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(xiàn)的位置多以產(chǎn)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(dāng)，產(chǎn)品有毛刺出現(xiàn)；產(chǎn)品水箱或者空腔有泥粒等。

3.4 厚薄釉

產(chǎn)品表面出現(xiàn)和正常產(chǎn)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(chǎn)品的外觀質(zhì)量和配套蓋板的整體效果等。釉層過薄，釉面一般會出現(xiàn)波紋不平的現(xiàn)象，平面棱角位置可能出現(xiàn)露底現(xiàn)象，隱隱約約出現(xiàn)坯體的黑色或者黃色等，釉層過厚，產(chǎn)品表面局部釉層可能出現(xiàn)堆積或縮釉等。

機(jī)：施釉生產(chǎn)線上青坯位置定位不準(zhǔn)確，出現(xiàn)偏差。

料：釉漿參數(shù)如比重、流動性、吸干時間不合理，導(dǎo)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(jī)器人施釉程序設(shè)計(jì)不合理。操作工對多施釉后的白坯流釉處理不當(dāng)。

環(huán)：釉漿儲存地點(diǎn)溫度高，導(dǎo)致釉漿在使用前的參數(shù)已經(jīng)發(fā)生變化。

3.5? 施釉碰

青坯因?yàn)榻佑|碰撞導(dǎo)致產(chǎn)品局部缺損。該缺陷常常發(fā)生在坐便器底部、水箱或者產(chǎn)品邊緣等。

機(jī)：輸送線設(shè)備阻擋器故障，青坯或者白坯晃動過大，導(dǎo)致接觸位置出現(xiàn)損傷崩缺。灌釉設(shè)備壓力過大，導(dǎo)致青坯底部等位置受損。機(jī)械臂氣壓太高，夾起的力量過大，導(dǎo)致坐便器白坯側(cè)面出現(xiàn)隱蔽的開裂現(xiàn)象。

料：有些產(chǎn)品坯體本身較薄，施釉后坯體強(qiáng)度較小，容易出現(xiàn)碰損等 。

法：操作工發(fā)現(xiàn)青坯位置偏差時，調(diào)整動作過大。操作機(jī)械臂設(shè)備取放白坯時，未輕拿輕放，導(dǎo)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(chǎn)品釉面缺陷。這種缺陷一般出現(xiàn)在坐便器水箱蓋與水箱口、產(chǎn)品的裝燒面等。一般表現(xiàn)為同一件產(chǎn)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(chǎn)品缺損、鋒利的邊緣等缺陷。

機(jī)：產(chǎn)品水箱口與水箱蓋配合設(shè)計(jì)不合理，相互之間的距離過近或者無間隙。

料：產(chǎn)品水箱蓋四周與水箱口有積釉。釉漿參數(shù)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(dāng)。氧化鋁漿涂抹不當(dāng)。燒成溫度不適宜，溫度過高等。

4? 機(jī)器人施釉線工序缺陷改進(jìn)

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(zhì)量意識和操作技能培訓(xùn)都是非常必要的，想做好的產(chǎn)品出來，該工序所有人員必須做到訓(xùn)練有素 。對于機(jī)器人示教程序編制及維護(hù)，必須自動化、機(jī)電一體化方面的專業(yè)技術(shù)人才。

4.2 機(jī)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(dāng)青坯在工作轉(zhuǎn)盤上的位置出現(xiàn)偏差，機(jī)器人取坯時，可在一定范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié)青坯在轉(zhuǎn)盤上的前后左右位置。調(diào)整釉柜脈沖除塵裝置工作時間、頻次等，減少雜質(zhì)受到震動跌落。對工序內(nèi)冷風(fēng)管、風(fēng)管外部粉塵、連接處漏水的地方進(jìn)行處理。及時對工序機(jī)器人、循環(huán)線、阻擋器、脈沖裝置、電控柜等故障進(jìn)行維修保養(yǎng)，減少影響。梳理統(tǒng)計(jì)施釉工序使用的設(shè)備設(shè)施清單，制定維修保養(yǎng)的項(xiàng)目、要求、點(diǎn)檢頻次及責(zé)任人，預(yù)防和減少設(shè)備故障影響等。

4.3 料的因素

調(diào)整釉漿球磨細(xì)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(nèi)。嚴(yán)格控制釉漿參數(shù)及釉漿使用時間限制，潮濕季節(jié)適當(dāng)添加防腐劑預(yù)防釉漿失粘發(fā)生。制釉工序控制釉漿的除鐵過篩質(zhì)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(shù)自檢、品質(zhì)人員抽查外，施釉工序需要用磁棒等進(jìn)行雜質(zhì)的抽查，做好自檢、互檢和專檢?；厥沼缘馁|(zhì)量嚴(yán)控，制定好相關(guān)要求，燒試板、重新走除鐵及篩選工藝，不符合質(zhì)量要求的少用或者不用，減少產(chǎn)品的斑點(diǎn)缺陷等。青坯流轉(zhuǎn)到施釉工序前，做好半成品質(zhì)量的檢查，除表面質(zhì)量要檢查外，隱蔽面的泥粒、批鋒等需要處理干凈。青坯流轉(zhuǎn)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(shù)全項(xiàng)目檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室，用250目的篩網(wǎng)檢測2 L 釉漿篩余，可以確認(rèn)釉漿和施釉工序帶來的“鐵臟”，以便采取針對性的改進(jìn)對策[8]。

4.4 法的因素

設(shè)定各型號合理的施釉程序，減少產(chǎn)品縮釉、厚薄釉等問題。工廠產(chǎn)品型號多，產(chǎn)品造型各異，漿釉料參數(shù)存在一定的波動范圍，因此，專業(yè)技術(shù)人員在編寫各型號施釉程序時，必須考慮各型號產(chǎn)品表面結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、工藝標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題，通過對施釉路徑、施釉過程匯總的運(yùn)動速度、噴槍流量、與青坯表面的夾角采集數(shù)據(jù)，優(yōu)化軌跡，形成各型號機(jī)器人的施釉軌跡程序。實(shí)現(xiàn)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(diào)用各型號的程序進(jìn)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(rèn)做好了相關(guān)準(zhǔn)備。坐便器灌釉后，存水彎位置的積釉要處理好，對于局部機(jī)器人不易噴到的位置，人工進(jìn)行補(bǔ)釉控制。循環(huán)工作線啟動后，技術(shù)人員要對某型號的首件白坯釉重進(jìn)行釉層厚度抽查，釉層厚度過大或者過小要及時進(jìn)行調(diào)整，減少厚薄釉、縮釉等問題出現(xiàn)。施釉后，白坯周邊、棱角等位置出現(xiàn)積釉，采用干凈海綿等處理妥當(dāng)，避免出現(xiàn)厚薄釉等現(xiàn)象。坐便器水箱口抹釉處理適當(dāng)，氧化鋁漿涂抹適量，減少癡釉等。青坯施釉后，采用機(jī)械臂小心夾起白坯擦底，并做好底部排污口內(nèi)外檢查等。白坯上輸送線時，機(jī)械臂的工作氣壓要適宜，以不夾爛青坯為準(zhǔn)，輕拿輕放，減少坐便器白坯側(cè)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(jìn)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(wǎng)等。釉漿儲存最好放在有溫度調(diào)節(jié)的空調(diào)房間內(nèi)。

5 結(jié)語

本文從衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的角度，統(tǒng)計(jì)分析及從人機(jī)料法環(huán)測等因素的角度分析施釉缺陷產(chǎn)生的原因、制定改進(jìn)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(jìn)可起到一定的效果。由于各個企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際狀況的差異，對于施釉工序缺陷的改進(jìn)，還需要從企業(yè)自身的實(shí)際情況出發(fā)，具體缺陷具體分析等，制定切實(shí)可行的對策，降低產(chǎn)品缺陷，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]中國建筑衛(wèi)生陶瓷協(xié)會，“負(fù)重前行”，內(nèi)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(yùn)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(guān)于印發(fā)《廣東省“兩高”項(xiàng)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(guān)于印發(fā)“機(jī)器人+”應(yīng)用行動實(shí)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(jī)器人智能集成制造關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)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(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 建筑衛(wèi)生陶瓷分類及術(shù)語：GB/T 9195-2011[S]. 2011.

[6]劉文文.衛(wèi)生陶瓷施釉工序常見缺陷分析及解決方法[J].佛山陶瓷，2022，32（03）：29-32.

[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(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素泥漿釉漿的質(zhì)量控制[J].陶瓷，2020（08）：42-44.DOI：10.19397/j.cnki.ceramics.2020.08.009.