近年來，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)用的增大等問題。
近來歐美各國(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)施起來見效快等特點(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)我未來幾年內(nèi)發(fā)展的方向之一?，F(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)問題：
1.燃料問題：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?，燃料性質(zhì)，燒成溫度高低等因素來自動(dòng)燒成選擇空氣過剩系系數(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)空氣過剩系數(shù)值來判斷窯內(nèi)的氣氛。利用煙氣分析的數(shù)據(jù)或靠空氣過剩系數(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?，由能夠減少煙氣帶來的熱損耗，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)反饋回控制盤后，再通過電腦進(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?？刂票P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。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)裝置即開始自動(dòng)工作，通過斷路器可以按照事先確定好開度調(diào)整與固定煙道閘板來控制生降溫與窯內(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)至刻度盤指示的“連續(xù)可變度盤式設(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?？梢宰詣?dòng)解決噴嘴失火、急升溫時(shí)的燃料浪費(fèi)等問題。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度，開始實(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)過程中出現(xiàn)異常過故障時(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。
