卫生陶瓷机器人施釉工序缺陷五因素分析和改进

殷世信 张效玉

作者简介：殷世信（1968-），工程师，主要从事卫生陶瓷生产工艺及质量管理工作。

摘 要： 本文简述了卫生陶瓷机器人施釉线的基本工艺及工序的主要缺陷， 结合自身的工作实践，对于该工序缺陷从人机料法环五因素进行了分析，提出改进意见和建议，供同行交流和参考。

关键词：卫生陶瓷；机器人施釉；五因素；分析和改进

1  引言

我国是传统的卫生陶瓷生产制造大国，据中国建筑卫生陶瓷协会发布的报告，2022年，卫生陶瓷产量1.67亿件，同比2021年下降约1/4，与此同时，规模以上工业企业数量达到375家，同比上一年增加12家[1]。当前，卫生陶瓷行业整体的自动化程度不高，劳动强度较大，工序环境湿热，企业招工难用工贵，企业面临生产和管理成本上升等突出问题。2022年8月24日，广东省发改委印发《广东省“两高”项目管理目录（2022年版）》的通知，将建材行业中卫生陶瓷制品制造列入高耗能高排放管控清单，各省市、企业都面临节能环保方面的压力[2]。2023年1月19日，工业和信息化部等十七个部门印发“机器人+”应用行动实施方案的通知，助力行业、企业的智能制造升级行动[3]。

近年来，一些有实力的卫生陶瓷制造企业鉴于面临内外部的经营压力，纷纷引进机器人、机械臂用于卫生陶瓷企业的生产，以改善工厂的劳动强度、产品质量、生产效率、环保及企业用工问题等，据相关文献显示，佛山陶瓷行业工业机器人应用数量超过1000台，主要用在青坯打磨、施釉、搬运、包装等环节。我司的陶瓷卫浴机器人集成应用是2016年广东汇博机器人公司获批的国家智能制造标准化应用示范项目，陶卫行业首家入选[4]。自施釉机器人项目实施以来，解决了小批量、多品种、工作强度大、人员劳动效率等问题，与此同时，新设备、新工艺的应用，施釉工序出现这样或者那样的缺陷，直接影响产品质量，下面针对机器人施釉线产生的缺陷进行较为详细分析。

2 卫生陶瓷机器人施釉工艺及工序缺陷现状

2.1  机器人施釉工艺

机器人施釉程序示教确认、釉浆准备、施釉釉压、喷枪流量确认、青坯AGV运输、青坯自动上线、吹尘、青坯检查、擦水、输入青坯型号、视觉系统定位、坐便器管道灌釉、存水弯余釉处理、机器人自动施釉、白坯表面积釉处理、粘贴商标、坐便器白坯擦底、白坯上输送线。与传统施釉工艺相比，差异主要体现在青坯自动运输、上线、青坯视觉定位、坐便器管道自动灌釉、机器人自动施釉，施釉后白坯上输送线，根据生产工艺需要制定节拍，整个生产过程一气呵成。同时，规范的机器人施釉程序代替了传统人工施釉依赖经验的作业方式，自动化程度提升的同时，设备维护保养要求提高，对工序员工的施釉技能要求极大地降低了，工序操作人员的分工及人员管理则更为细致。

2.2 机器人施釉工序的缺陷占比统计

以D公司2022年施釉工序为例，施釉各缺陷占比统计如图1。

从上图可以看出，目前施釉工序的主要缺陷是缩釉、斑点、釉下落渣、厚薄釉等缺陷，缺陷占比分别是38.25%、21.14%、16.35%、10.83%，缺陷累计占比达到86.56%，需要重点分析及改进。

3 机器人施釉线工序缺陷的五因素分析

3.1  缩釉

白坯烧成后，产品表面的釉层聚集卷缩导致坯体表面局部没有釉层覆盖[5]。一般可见到坯体，缺陷位置或光滑或釉层翘起等。该缺陷常见于产品的棱角位置，一般进行重烧或者报废。形成原因如下：

人：机器人示教人员技能不熟练，设定的机器人施釉程序不合理。

机：机器人设备异常，设备远点丢失，局部施釉釉层过厚。生产线上的青坯位置定位不准确，偏差过大，导致青坯施釉后局部位置过厚，可能导致出现缩釉缺陷。

料：釉料球磨细度过细；釉浆参数不合理，导致机器人施釉时釉层过厚；或者釉浆吸干时间过短，施釉后干燥时釉层出现开裂，导致烧成时缩釉发生[6]。青坯棱角、凹面粉尘、表面粘附洗坯海绵渣等杂质；青坯放置时间过长，坯体表面有添加剂类的物质析出。

法：机器人施釉程序不合理，产品局部釉层厚度不适宜。

环： 生产现场风管粉尘影响等。

3.2 斑点

产品表面出现的尺寸不一的异色污点，尺寸小的称为斑点，大的称为色斑。该缺陷分布在产品表面，有深色、浅色之分，但无规律可言。这类缺陷直接影响产品的外观质量，斑点数量少的，产品降级重烧，斑点密集报废。

人：生产线各岗位员工操作时，手脏污接触到青坯或白坯等。

机：施釉工序用压缩空气脏污。喷枪内部部件生锈等。施釉生产线风管污染、脉冲除尘装置振动大，施釉柜跌落杂质。青坯和白坯输送线机械生锈、油泥等跌落到青坯上污染表面。

料：使用的原料中含有杂质，如铁、铜金属屑、氧化物、化合物、黑云母，这些杂质在后续加工的过程中并没有得到有效清除[7]。釉浆生产过程中除铁效果不好，氧化铁类杂质多 。釉浆加工期间混入了设备及工具上的铁锈皮。釉浆运输期间带入部分铁质等氧化物杂质污染。施釉生产线回收釉质量差，污染严重。

法：青坯吹尘不净，施釉青坯放置过近，施釉过程中相互污染等。

环：施釉用自来水杂质污染青坯等。

3.3  釉下落渣

产品烧成后，粘附在表面的粉料屑等，一般有薄薄的釉层覆盖，表面较为光滑等。出现的位置多以产品的洗净面和存水湾等。

料：青坯吹层不干净。

法：青坯开孔或者处理不当，产品有毛刺出现；产品水箱或者空腔有泥粒等。

3.4 厚薄釉

产品表面出现和正常产品相比，色差有差异或者明显的差异，一般ΔE值超过2.0。影响产品的外观质量和配套盖板的整体效果等。釉层过薄，釉面一般会出现波纹不平的现象，平面棱角位置可能出现露底现象，隐隐约约出现坯体的黑色或者黄色等，釉层过厚，产品表面局部釉层可能出现堆积或缩釉等。

机：施釉生产线上青坯位置定位不准确，出现偏差。

料：釉浆参数如比重、流动性、吸干时间不合理，导致施釉时釉层过厚或者过薄。釉浆失粘或者过期使用等。

法：机器人施釉程序设计不合理。操作工对多施釉后的白坯流釉处理不当。

环：釉浆储存地点温度高，导致釉浆在使用前的参数已经发生变化。

3.5  施釉碰

青坯因为接触碰撞导致产品局部缺损。该缺陷常常发生在坐便器底部、水箱或者产品边缘等。

机：输送线设备阻挡器故障，青坯或者白坯晃动过大，导致接触位置出现损伤崩缺。灌釉设备压力过大，导致青坯底部等位置受损。机械臂气压太高，夹起的力量过大，导致坐便器白坯侧面出现隐蔽的开裂现象。

料：有些产品坯体本身较薄，施釉后坯体强度较小，容易出现碰损等 。

法：操作工发现青坯位置偏差时，调整动作过大。操作机械臂设备取放白坯时，未轻拿轻放，导致白坯的接触面碰撞损伤。

3.6 痴釉

施釉的白坯在烧成时相互接触粘连，或者与窑具接触粘连而造成产品釉面缺陷。这种缺陷一般出现在坐便器水箱盖与水箱口、产品的装烧面等。一般表现为同一件产品的施釉面直接接触，如水箱盖与水箱口接触造成接触位置缺损、边缘锋利，或者白坯的装烧面釉层直接与窑炉接触造成产品缺损、锋利的边缘等缺陷。

机：产品水箱口与水箱盖配合设计不合理，相互之间的距离过近或者无间隙。

料：产品水箱盖四周与水箱口有积釉。釉浆参数不适宜，装烧面积釉；釉浆高温流动性过大。

法：操作工对白坯装烧面、水箱口的积釉处理不当。氧化铝浆涂抹不当。烧成温度不适宜，温度过高等。

4  机器人施釉线工序缺陷改进

4.1 人的因素

无论是缩釉，还是施釉工序其它缺陷，操作工的质量意识和操作技能培训都是非常必要的，想做好的产品出来，该工序所有人员必须做到训练有素 。对于机器人示教程序编制及维护，必须自动化、机电一体化方面的专业技术人才。

4.2 机的因素

施釉循环线，在坐便器灌釉前增加一套青坯视觉识别定位系统，当青坯在工作转盘上的位置出现偏差，机器人取坯时，可在一定范围内自动调节青坯在转盘上的前后左右位置。调整釉柜脉冲除尘装置工作时间、频次等，减少杂质受到震动跌落。对工序内冷风管、风管外部粉尘、连接处漏水的地方进行处理。及时对工序机器人、循环线、阻挡器、脉冲装置、电控柜等故障进行维修保养，减少影响。梳理统计施釉工序使用的设备设施清单，制定维修保养的项目、要求、点检频次及责任人，预防和减少设备故障影响等。

4.3 料的因素

调整釉浆球磨细度，使用激光粒度仪测试釉浆的颗粒度，确保D50和10μ粒径在适宜的范围内。严格控制釉浆参数及釉浆使用时间限制，潮湿季节适当添加防腐剂预防釉浆失粘发生。制釉工序控制釉浆的除铁过筛质量；釉浆及坐便器管道灌釉用的釉浆送到施釉工序时，除制釉工序参数自检、品质人员抽查外，施釉工序需要用磁棒等进行杂质的抽查，做好自检、互检和专检。回收釉的质量严控，制定好相关要求，烧试板、重新走除铁及筛选工艺，不符合质量要求的少用或者不用，减少产品的斑点缺陷等。青坯流转到施釉工序前，做好半成品质量的检查，除表面质量要检查外，隐蔽面的泥粒、批锋等需要处理干净。青坯流转到施釉工序后，每一件青坯的水箱、隐蔽位置等需要吹尘干净，棱角位置，抹水要到位。建立泥浆釉浆参数全项目检验的实验室，用250目的筛网检测2 L 釉浆筛余，可以确认釉浆和施釉工序带来的“铁脏”，以便采取针对性的改进对策[8]。

4.4 法的因素

设定各型号合理的施釉程序，减少产品缩釉、厚薄釉等问题。工厂产品型号多，产品造型各异，浆釉料参数存在一定的波动范围，因此，专业技术人员在编写各型号施釉程序时，必须考虑各型号产品表面结构的复杂性、工艺标准不统一的问题，通过对施釉路径、施釉过程汇总的运动速度、喷枪流量、与青坯表面的夹角采集数据，优化轨迹，形成各型号机器人的施釉轨迹程序。实现多型号在线输入型号信息，系统视觉识别青坯，自动定位，管道自动灌釉、系统自动识别并调用各型号的程序进行施釉。正式施釉前，检查管路气压、釉浆的添加、釉罐釉压、喷枪流量、各工位人员的到位情况，确认做好了相关准备。坐便器灌釉后，存水弯位置的积釉要处理好，对于局部机器人不易喷到的位置，人工进行补釉控制。循环工作线启动后，技术人员要对某型号的首件白坯釉重进行釉层厚度抽查，釉层厚度过大或者过小要及时进行调整，减少厚薄釉、缩釉等问题出现。施釉后，白坯周边、棱角等位置出现积釉，采用干净海绵等处理妥当，避免出现厚薄釉等现象。坐便器水箱口抹釉处理适当，氧化铝浆涂抹适量，减少痴釉等。青坯施釉后，采用机械臂小心夹起白坯擦底，并做好底部排污口内外检查等。白坯上输送线时，机械臂的工作气压要适宜，以不夹烂青坯为准，轻拿轻放，减少坐便器白坯侧面夹起用力位置隐蔽性的夹裂。装车前，操作工对白坯表面的落脏、釉裂、磕碰等进行检查，及时处理白坯异常。

4.5 环的因素

施釉用压缩空气，增加储气罐和油水过滤装置。增加施釉工序擦青坯及白坯水管的过滤，可采用200目尼龙网等。釉浆储存最好放在有温度调节的空调房间内。

5 结语

本文从卫生陶瓷生产企业的角度，统计分析及从人机料法环测等因素的角度分析施釉缺陷产生的原因、制定改进措施，其中有些亦属于临时性对策，所有这些措施，对于施釉工序缺陷的改进可起到一定的效果。由于各个企业生产实际状况的差异，对于施釉工序缺陷的改进，还需要从企业自身的实际情况出发，具体缺陷具体分析等，制定切实可行的对策，降低产品缺陷，提升企业的经济效益。

参考文献

[1]中国建筑卫生陶瓷协会，“负重前行”，内需变化和双碳背景下的行业走向——2022年建筑陶瓷与卫生洁具行业运行概况及2023年展望[EB/OL].（2023-04-12）[2023-10-22].

[2]广东省发展改革委关于印发《广东省“两高”项目管理目录（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]工业和信息化部等十七部门关于印发“机器人+”应用行动实施方案的通知[EB/OL].（2023-01-19）[2023-09-29].  https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2023-01/19/content_5738112.htm

[4]郑振兴. 面向陶瓷行业机器人智能集成制造关键技术与应用[J]. 科技成果管理与研究，2022，17（7）：71-72. DOI：10.3772/j.issn.1673-6516.2022.07.024.

[5]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. 建筑卫生陶瓷分类及术语：GB/T 9195-2011[S]. 2011.

[6]刘文文.卫生陶瓷施釉工序常见缺陷分析及解决方法[J].佛山陶瓷，2022，32（03）：29-32.

[7]覃焯佳.卫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]刘佣军，刘波波，刘小云.影响卫生陶瓷产品质量的关键因素泥浆釉浆的质量控制[J].陶瓷，2020（08）：42-44.DOI：10.19397/j.cnki.ceramics.2020.08.009.