近年來(lái)，機(jī)器人或機(jī)器手陶瓷燒成窯爐，由于自動(dòng)化程度高、窯內(nèi)溫差小及節(jié)能效率高特點(diǎn)，正在成為各國(guó)陶瓷行業(yè)首選的技術(shù)，并正在得到大規(guī)模普及。采用機(jī)器人陶瓷燒成技術(shù)可以燒成日用瓷、藝術(shù)瓷、建筑瓷、衛(wèi)生瓷以及電瓷等各種陶瓷產(chǎn)品。過(guò)去由于常規(guī)的陶瓷燒成方法，幾乎都是采用肉眼的觀察方法及簡(jiǎn)單的儀表顯示或經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行操作管理，從而導(dǎo)致燒成管理的經(jīng)驗(yàn)化與不確定化，出現(xiàn)了燒成產(chǎn)品合格率較低；產(chǎn)品質(zhì)量缺陷多；耗能高及人工費(fèi)用的增大等問(wèn)題。
近來(lái)歐美各國(guó)及日本等國(guó)家陶瓷行業(yè)普遍采用的全自動(dòng)機(jī)器人控制梭式窯爐，成功地解決了上述問(wèn)題，使陶瓷燒成成本大幅度降低，產(chǎn)品利潤(rùn)提高。其中日本專業(yè)窯爐公司高砂公司與諾里蒂克公司生產(chǎn)的機(jī)器手全自動(dòng)燒成控制裝置，因?yàn)榫哂休^高的科技含量，容易操作與實(shí)施起來(lái)見(jiàn)效快等特點(diǎn)，頗引人注目。
目前發(fā)達(dá)國(guó)家陶瓷員工不愿從事夜間生產(chǎn)操作，也由于企業(yè)對(duì)夜間操作員工工資支出居高不下，提高了生產(chǎn)成本，西方國(guó)家的陶瓷企業(yè)早已經(jīng)取消“三班制”生產(chǎn)，由此導(dǎo)致間歇式全自動(dòng)化大型乃至超大型梭式窯爐得到更加的普及。隨著科技進(jìn)步與現(xiàn)代化生產(chǎn)方式要求，機(jī)器人全自動(dòng)陶瓷燒成方法將是我國(guó)我未來(lái)幾年內(nèi)發(fā)展的方向之一。現(xiàn)將機(jī)器人操控陶瓷燒成控制有關(guān)裝置與技術(shù)要求作以下介紹。
傳統(tǒng)窯爐燒成陶瓷若實(shí)現(xiàn)機(jī)器手自動(dòng)化燒成，采用的機(jī)器人必須具備以下功能：操作系統(tǒng)，能夠自動(dòng)控制窯內(nèi)溫度與氣氛的功能，能夠具備自動(dòng)降低溫度與氣氛誤差的控制功能；為實(shí)現(xiàn)各種燒成曲線，窯爐必須具備自由設(shè)定燒成程序的軟條件功能；梭式窯自動(dòng)控制設(shè)定的自由操作度高，設(shè)定與改變的操作要簡(jiǎn)單、方便，以使梭式窯在全自動(dòng)控制中做到在燒成啟、停止燒成及燒成工序自動(dòng)化過(guò)程中確保燒成工藝達(dá)到預(yù)期目的等各項(xiàng)要求。為使梭式窯燒成方式實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制，必須注重以下技術(shù)問(wèn)題：
1.燃料問(wèn)題：不同的氣體燃料，其發(fā)熱值不同，故須對(duì)噴槍從噴射角度、火焰長(zhǎng)度、助燃風(fēng)量配比，都作精密地調(diào)整，使梭式要的自動(dòng)化控制能夠滿足高、中、低溫，流量大、小有機(jī)地控制及。能夠自動(dòng)使燃料與空氣中的氧急劇化合而生產(chǎn)熱和光實(shí)現(xiàn)充分燃燒。這樣能保證爐膛內(nèi)達(dá)到預(yù)期的高溫度。使梭式窯燃燒室溫度逾高，燃燒反應(yīng)逾安全，得到準(zhǔn)確控制。
2.梭式窯內(nèi)燃料燃燒時(shí)，必須充足的氧氣助燃，所需氧氣量均依據(jù)完全燃燒的理論空氣用量的基礎(chǔ)上進(jìn)行全自動(dòng)調(diào)節(jié)。
3.梭式窯全自動(dòng)燒窯時(shí)應(yīng)該能夠根據(jù)產(chǎn)品所需要?dú)夥眨剂闲再|(zhì)，燒成溫度高低等因素來(lái)自動(dòng)燒成選擇空氣過(guò)剩系系數(shù)的大小。
4.自動(dòng)控制梭式窯能夠時(shí)時(shí)進(jìn)行精密測(cè)量與儀器調(diào)節(jié)控制，實(shí)現(xiàn)根據(jù)空氣過(guò)剩系數(shù)值來(lái)判斷窯內(nèi)的氣氛。利用煙氣分析的數(shù)據(jù)或靠空氣過(guò)剩系數(shù)的計(jì)算公式進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，依靠電腦自動(dòng)調(diào)節(jié)。氧化焰燒成要保證燃料完全燃燒；還原焰燒成要保證燃料完全燃燒；還原焰燒成時(shí)則應(yīng)該滿足制品的還原要求。從而使梭式窯燒成既保證窯內(nèi)需要?dú)夥眨赡軌驕p少煙氣帶來(lái)的熱損耗，提高燃燒效率與產(chǎn)品的成品率。
現(xiàn)在，國(guó)外的全自動(dòng)梭式窯爐自動(dòng)升溫控制裝置由計(jì)測(cè)、控制、操作三部分組成。下面分別加以介紹。
1.窯內(nèi)溫度與氣氛計(jì)測(cè)部分：全自動(dòng)梭式窯的計(jì)測(cè)部具有能夠連續(xù)自動(dòng)測(cè)定窯內(nèi)溫度與燒成氣氛的功能。它在窯爐內(nèi)的上、下部位各安裝有幾只熱電偶，用于檢測(cè)出窯內(nèi)最高與最低溫度。較大的梭式窯內(nèi)有時(shí)要采用5—8只熱電偶或更多的熱電偶，以便能夠精確地時(shí)時(shí)測(cè)出窯內(nèi)溫度，了解不同部位的溫差。其次利用氣氛分析儀可以了解窯內(nèi)的燒成火焰氣氛。在控制還原焰燒成時(shí)，采用紅外線吸收方式的CO氣體分析儀。同時(shí)選擇能夠代表窯內(nèi)氣氛的部位使用探測(cè)器抽樣測(cè)定窯內(nèi)的燃燒氣體。
另外，燃燒氣體中含有大量的水分，對(duì)窯內(nèi)氣體測(cè)定干擾很大，必須是使用冷卻設(shè)施予以排除。這樣自動(dòng)化計(jì)測(cè)裝置中實(shí)際上具備了抽樣測(cè)定與樣品冷卻雙重作用于功能。上述信息與信號(hào)反饋回控制盤(pán)后，再通過(guò)電腦進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)節(jié)，對(duì)燒成中的狀況進(jìn)行干預(yù)與有效調(diào)整。
2.窯爐燒成控制部分：全自動(dòng)梭式窯爐燒成控制部分，是由燒成控制裝置、燒成記錄儀與操作控制盤(pán)三部分組成。這里窯爐燒成控制裝置是該裝置的核心。記錄儀可以連續(xù)記錄窯內(nèi)最高、最低溫度與CO濃度。控制盤(pán)則用于容納以上儀器。
梭式窯自動(dòng)化控制裝置由燒成程序信號(hào)傳輸器、窯內(nèi)溫度調(diào)節(jié)器、窯內(nèi)氣氛[CO]調(diào)節(jié)器以及燒成程序控制裝置所構(gòu)成。這類儀器是作為燒成控制專用的電子演算儀器，是專門(mén)為該裝置研制的固態(tài)數(shù)字組合元件，按照組合方式裝在控制裝置內(nèi)。
在控制盤(pán)中，使用了一種封閉型機(jī)殼，里面容納有所有控制系統(tǒng)的儀表、運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)及指示燈。當(dāng)燒成程序的信號(hào)傳輸器發(fā)出信號(hào)時(shí)，即可以自動(dòng)控制通過(guò)儀器控制整個(gè)燒成操作的運(yùn)轉(zhuǎn)，并可以設(shè)置于產(chǎn)生窯煙燒成現(xiàn)場(chǎng)。
3.全自動(dòng)機(jī)器手陶瓷燒成的窯爐操作部分：該操作部位由隸屬于電腦控制的可以調(diào)節(jié)燃料氣體量的自動(dòng)氣閥和調(diào)節(jié)窯內(nèi)氣流的煙道斷路器，及其驅(qū)動(dòng)器組成。自動(dòng)氣閥屬于設(shè)置在燃料氣體管道的煤氣壓力調(diào)節(jié)閥門(mén)。窯爐的操作部分均依據(jù)控制操作信號(hào)實(shí)現(xiàn)增減噴嘴前供氣的氣體壓力，用于調(diào)節(jié)燃料氣體的流量。不過(guò)載自動(dòng)氣閥上也安置有人工操作手工制動(dòng)器閥，以備應(yīng)急使用。
自動(dòng)化煙道斷路器主要用于增減設(shè)置在煙道下部的煙氣氣流的斷路器[即空氣進(jìn)入口]的開(kāi)閉程度，使窯內(nèi)氣流發(fā)生變化并調(diào)節(jié)燃燒用二次空氣的進(jìn)入量。該斷路器系一塊能夠上下自動(dòng)移動(dòng)的滑動(dòng)式煙道閘板。當(dāng)控制部發(fā)出操作信號(hào)時(shí)，斷路器啟動(dòng)裝置即開(kāi)始自動(dòng)工作，通過(guò)斷路器可以按照事先確定好開(kāi)度調(diào)整與固定煙道閘板來(lái)控制生降溫與窯內(nèi)燒成火焰氣氛。
全自動(dòng)梭式窯控制裝置的操作運(yùn)作，由于依靠了全性能高的電腦指揮系統(tǒng)，故能夠準(zhǔn)確地測(cè)出窯內(nèi)溫度、溫差及窯內(nèi)CO濃度，并使其數(shù)值依照設(shè)定的燒成程序進(jìn)行調(diào)解變化，因此，自動(dòng)化控制中的所有程序按照窯內(nèi)溫度變化進(jìn)行調(diào)整。
機(jī)器人燒成程序的自動(dòng)測(cè)定與信號(hào)傳輸：燒成程序與窯內(nèi)狀態(tài)和燒成時(shí)間密切相關(guān)，因此燒成程序的自動(dòng)化管理是燒成程序管理的關(guān)鍵所在。全自動(dòng)化控制燒成體系由窯內(nèi)升溫程度、CO濃度程序、斷路開(kāi)關(guān)程序三部分組成。只要將程序設(shè)定旋鈕旋轉(zhuǎn)至刻度盤(pán)指示的“連續(xù)可變度盤(pán)式設(shè)定方式”上時(shí)，即可完成上述程序設(shè)定。該方式具有設(shè)定操作簡(jiǎn)便，且能夠自由選擇精度高程序圖形等特點(diǎn)。
在發(fā)出連續(xù)變化的程序信號(hào)時(shí)，要比原來(lái)多使用一種機(jī)械程序，即將特殊形狀的凸輪與記錄紙按照鐘表原理進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。還有一種以窯內(nèi)溫度基準(zhǔn)進(jìn)行程序管理的程序，窯內(nèi)升溫程序可由5個(gè)基準(zhǔn)溫度及5種升溫率進(jìn)行設(shè)定。從升溫信號(hào)中選擇對(duì)應(yīng)當(dāng)時(shí)窯溫信號(hào)后，變成脈沖信號(hào)，再由脈沖計(jì)數(shù)器和交換器組成的程序信號(hào)傳輸器變成連續(xù)變化的升溫程度信號(hào)。該輸出方式管理依據(jù)于窯溫變化進(jìn)行，它較之鐘表式信號(hào)傳輸更能夠或得最佳的燒成升溫曲線。采用數(shù)字化信號(hào)。該輸出方式管理依據(jù)于窯溫變化進(jìn)行，它較之鐘表信號(hào)傳輸更能夠獲得最佳的燒成升溫曲線。采用數(shù)字化信號(hào)處理器無(wú)須改變控制模塊的多余操作即能夠完成自由變換或修改自動(dòng)升溫程序。可以自動(dòng)解決噴嘴失火、急升溫時(shí)的燃料浪費(fèi)等問(wèn)題。便于控制窯內(nèi)溫差及瓶抑窯內(nèi)上下溫差。對(duì)CO濃度的控制效果也最好。
全自動(dòng)梭式窯陶瓷燒成程序即能夠安全地進(jìn)行全自動(dòng)燒成，又能進(jìn)行可靠的燒成控制。除最初噴嘴點(diǎn)火與啟動(dòng)操作外，其它一切操作均依照程序設(shè)定進(jìn)行。當(dāng)按下“啟動(dòng)”按鈕后，啟動(dòng)控制即開(kāi)始工作，全自動(dòng)地調(diào)整自動(dòng)供氣閥與煙道斷路器的開(kāi)度，開(kāi)始實(shí)施燒成。接著隨著窯內(nèi)溫度上升，根據(jù)窯內(nèi)最高與最低溫度點(diǎn)自動(dòng)變換燒成工序。從焙燒轉(zhuǎn)變到還原焰燒成時(shí)，自動(dòng)化燒成基于窯內(nèi)最高溫度基數(shù)調(diào)整；從還原到進(jìn)一步升溫時(shí)則依據(jù)于窯內(nèi)最低溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。梭式窯停燒基于窯內(nèi)最低溫度進(jìn)行。在升溫的工序結(jié)束同時(shí)，實(shí)現(xiàn)全部關(guān)閉自動(dòng)氣閥，自動(dòng)熄滅噴嘴火焰，即圓滿完全陶瓷燒成過(guò)程。全自動(dòng)梭式窯控制系統(tǒng)還配備有對(duì)燒成進(jìn)行安全控制的系統(tǒng)功能設(shè)置。萬(wàn)一在燒成自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程中出現(xiàn)異常過(guò)故障時(shí)，電腦的自動(dòng)化系統(tǒng)可以自動(dòng)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，機(jī)器手完全能夠在發(fā)生偶然停電時(shí)也能夠使燒成繼續(xù)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的自動(dòng)化操作。
實(shí)踐證明采用機(jī)器人（手）全自動(dòng)化燒制陶瓷技術(shù)，其燒成時(shí)間比人工方式節(jié)約15%－20%以上；燃料氣體可以節(jié)約20%以上；而且產(chǎn)品的質(zhì)量獲得大幅度提高。顯示出十分明顯的經(jīng)濟(jì)效益與廣闊的推廣前景。目前歐美及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家陶瓷行業(yè)采用高科技技術(shù)，已經(jīng)能夠建造高達(dá)數(shù)百立方米有效燒成體積的特大型或超大型全自動(dòng)控制梭式窯爐。這類先進(jìn)的機(jī)器人(手）全自動(dòng)窯爐在減輕員工工作強(qiáng)度、提高產(chǎn)品燒成質(zhì)量的同時(shí)，還由于配備了高效節(jié)能設(shè)施，大幅度降低了燒成成本，顯示出良好的發(fā)展前景。
