CN108274770A - 直通型塑料检查井井室成型加工装置及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直通型塑料检查井井室成型加工装置及其加工方法，包括挤塑设备、板材挤塑模具、板材输送器、卷圆模具、机器人、激光输出系统和控制整个装置运行的自动化控制系统，板材挤塑模具设置在挤塑设备的出口处，以板材的输送方向为基准，挤塑设备位于板材输送器的后方，挤塑设备与板材输送器之间设有板材切断机，板材输送器的前方设置卷圆模具，卷圆模具的前端设有圆周体输送器，机器人位于圆周体输送器的前方；挤塑板材、压制并激光透射进行焊接，完成井室的制作。本发明采用激光透射焊接方法，焊接变形小，焊接效率高；降低模具设计和制造成本；自动化程度高，有利于大批量柔性化生产多品种规格的塑料检查井井室。

Description

直通型塑料检查井井室成型加工装置及其加工方法

技术领域

本发明涉及塑料检查井加工的技术领域，尤其是一种直通型塑料检查井井室成型加工装置及其加工方法。

背景技术

塑料检查井按用途可分为两类：建筑小区用塑料检查井和市政管网用塑料检查井,相对于市政管网用塑料检查井（外径700-1500mm, 埋深高度3-5m,检查井外侧面布置加强筋板），建筑小区用塑料检查井的埋深高度和承受压力负载较小，一般是外径小于700mm、埋深高度小于3m、璧厚小于10mm，检查井外形为直壁且无加强筋板，通常称为直通型塑料检查井,常用于园区或道路绿化带的管网排水系统。

直通型塑料检查井由井盖、井室和井座组成，其中，井室为圆筒形件,连接井盖和井座，侧面一般无支承孔,高度通常大于1m,一次性整体注塑成型或挤塑成型是直通型塑料检查井井室的传统生产方法，然而，由于检查井井室的直径和高度尺寸较多，品种规格较多，每种品种规格必须设计与制造圆筒形井室的注塑成型模具或挤塑成型模具，而圆筒形井室的模具制造成本高和制造周期长，制约了生产企业的市场竞争能力。目前，检查井井室的生产方法除了圆筒形井室注塑成型或挤塑成型，还采用缠绕法的电加热熔融焊接成型，但该方法存在焊接变形大、焊接强度差、加工效率低等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决上述背景技术中的现有技术存在的问题，提供一种改进的直通型塑料检查井井室成型加工装置及其加工方法，即先挤塑成型塑料板材和切割塑料板材，再通过将塑料板材弯曲成型为圆周体,最后圆周体由激光焊接形成井室,从而解决模具制造成本高和制造周期长、加工效率低等问题,实现直通型塑料检查井井室高效和柔性化的生产加工。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

直通型塑料检查井井室成型加工装置，包括挤塑设备、板材挤塑模具、板材输送器、机器人、激光输出系统、卷圆模具和控制整个装置运行的自动化控制系统，所述的板材挤塑模具设置在挤塑设备的出口处，所述的以板材的输送方向为基准，挤塑设备位于板材输送器的后方，所述的挤塑设备与板材输送器之间设有板材切断机，所述的板材输送器的前方设置卷圆模具，所述的卷圆模具的前端设有圆周体输送器，所述的机器人位于圆周体输送器的前方；

所述的卷圆模具包括凹字型的上半圆模板、圆型芯和凹字型的下半圆模板，所述的圆型芯位于上半圆模板与下半圆模板之间，所述的上半圆模板、圆型芯与下半圆模板内都设有第一加热器和第一温度控制器；

所述的激光输出系统包括激光输出器、光纤和激光器，所述的激光器设于机器人的前方，所述的激光输出器安装在机器人的机械手臂上，所述的激光器与激光输出器通过光纤相连；

所述的板材输送器包括输送带、支撑平台、第二加热器和调节加热器温度的第二温度控制器，所述的第二加热器设置在输送带内，所述的第二温度控制器固定于支撑平台的侧面；

所述的自动化控制系统包括操作面板和控制集成模块，所述的操作面板与控制集成模块电连接；

所述的板材的顶部端面和切断面设有激光吸收层。

所述的激光器为半导体激光器。

所述的控制集成模块包括驱动模块、挤塑设备模块、挤塑模具模块、板材切断机模块、板材输送器模块、卷圆模具模块、圆周体输送器模块、机器人模块和激光输出系统模块，所述的驱动模块分别与挤塑设备模块和板材输送器模块相连，驱动模块与机器人模块双向连接，所述的挤塑设备模块与挤塑模具模块相连，所述的挤塑模具模块与板材切断机模块相连，所述的板材输送器模块与板材输送器模块相连，所述的板材输送器模块与卷圆模具模块相连，所述的卷圆模具模块与圆周体输送器模块相连，所述的圆周体输送器模块与激光输出系统模块相连，所述的激光输出系统模块与机器人模块相连。

板材输送器保持温度为160至200°，板材挤塑模具挤出的板材在达到圆周体展开的圆周长度后，由板材切断机裁切断料，随后由卷圆模具将板材弯曲成型为圆周体，圆周体的接合缝宽度即焊接面间距为0-0.5mm；板材在输送带输送和卷圆模具弯曲成型过程中温度保持在150至180°的高弹态温度范围内，PP板材在高弹态温度范围内可以保持固态并可以塑性成型加工。

板材由卷圆模具弯曲成型为圆周体后，空气冷却固化为玻璃态，固化后的常温圆周体由圆周体输送器固定定位并输送至激光焊接工位，圆周体接合面即焊缝平面处于水平面；圆周体在激光焊接时,无需添加外加的夹紧力,这是因为圆周体的接合缝宽度即焊接面间距固定值0-0.5mm，光斑在辐照焊缝过程中，光斑移动速度较快,随着光斑移动，光斑辐照区域及其临近区域的焊接表面快速热胀-熔化-融合-冷却-形成焊缝。

板材为PP白色原料，板材厚度5-10mm，板材宽度即井室高度1000-1500mm；圆周体即井室直径300-700mm。在板材切断面即卷圆成型后的圆周体接合平面喷涂激光吸收层，吸收层为黑色的油漆或涂料，吸收层厚度为0.5-1μm。对于白色PP塑料原材料，波长900-1024nm的激光穿透率高，璧厚5-10mm的激光穿透率达15-30%，纯PP塑料加抗氧化剂的制件也具备较好的激光透过性能,塑料检查井的井室可以为纯PP塑料并含抗氧化剂；焊接为激光透射焊接。

激光器为半导体激光器，输出连续型激光：波长900-1024nm、激光功率100-500W；激光输出器包括光束转换接头、光束扩散组合镜等，激光器输出的激光经过转换接头传导，并由光束扩散组合镜输出，光斑直径5-10mm,光斑能量分布为平顶型。光束扩散组合镜输出的光束以45-60°夹角辐照焊缝表面，且与光斑运动方向成90°，光斑运动轨迹与焊缝一致，光斑直径大于或等于焊缝宽度，光斑移动速度500-1500mm/min。

上述直通型塑料检查井井室成型加工装置的加工方法，其步骤为：

（一）、在操作面板上预设板材的宽度，同时打开温度控制器，对输送带进行加热；

（二）、将原材料放入挤塑设备中，由板材挤塑模具挤出板材，挤出后的板材通过板材切断机，板材切断机将板材切割成预设的宽度；

（三）、对切割后的板材的前端面和切断面涂刷黑漆或者黑色涂料，使其形成激光吸收层；

（四）、输送带温度达到设定温度，板材输送器将切割好的板材输送至卷圆模具，开模：板材置于下半圆模板上，将圆型芯放置在板材的中间部位并向下按压，使板材形成U形；闭模：放置上半圆模板并对其进行按压，使U形板材形成圆形；最后开模：打开上半圆模板并抽出圆型芯；

（五）、取出压制好的圆筒形板材，将其固定在圆周体输送器上进行定位，并输送至激光焊接工位，激光输出系统的激光器输出器对圆筒形板材的两端接合部进行焊接，板材加工完成。

本发明的有益效果是：1.井室采用激光透射焊接方法，相对于其他焊接方法，焊接变形小，焊缝均匀、强度高，焊接效率高；2.井室由圆周体焊接形成,其直径大小由板材挤塑模具挤出板材的长度决定，板材挤出长度可以任意由板材切断机裁切断料，因而无需不同规格尺寸的注塑或挤塑模具，降低模具设计和制造成本；3.自动化程度高，有利于大批量柔性化生产多品种规格的塑料检查井井室。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明卷圆模具的工作过程示意图（一）；

图3是本发明卷圆模具的工作过程示意图（二）；

图4是本发明卷圆模具的工作过程示意图（三）；

图5是本发明卷圆模具的工作过程示意图（四）；

图6是本发明板材输送器的结构示意图；

图7是本发明加工方法的流程图。

图中：1、挤塑设备，2、板材挤塑模具，3、板材输送器，31、输送带，32、支撑平台，33、第二温度控制器，4、机器人，5、激光输出系统，51、激光输出器，52、光纤，53、激光器，6、板材切断机，7、卷圆模具，71、上半圆模板，72、圆型芯，73、下半圆模板，8、圆周体输送器，9、板材。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例一：

如图1所示，直通型塑料检查井井室成型加工装置，包括挤塑设备1、板材挤塑模具2、板材输送器3、机器人4、激光输出系统5、卷圆模具7和控制整个装置运行的自动化控制系统，板材挤塑模具2设置在挤塑设备1的出口处，以板材的输送方向为基准，挤塑设备1位于板材输送器3的后方，挤塑设备1与板材输送器3之间设有板材切断机6，板材输送器3的前方设置卷圆模具7，卷圆模具7的前端设有圆周体输送器8，机器人4位于圆周体输送器8的前方。

如图2-5所示，卷圆模具7包括凹字型的上半圆模板71、圆型芯72和凹字型的下半圆模板73，圆型芯72位于上半圆模板71与下半圆模板73之间，上半圆模板71、圆型芯72与下半圆模板73内都设有第一加热器和第一温度控制器。

如图6所示，板材输送器3包括输送带31、支撑平台32、第二加热器和调节加热器温度的第二温度控制器33，第二加热器设置在输送带31内，第二温度控制器34固定于支撑平台32的侧面。

工作原理：如图7所示，直通型塑料检查井井室成型加工装置启动后，驱动模块发送信号给挤塑设备模块和板材输送器模块，挤塑设备1进行板材9的注塑，板材输送器3开始加热，挤塑模具模块接收信号，挤塑模具2开始挤出板材9，板材切断机模块接收信号，板材切断机对板材进行切割，板材切断机模块发送信号给板材输送器模块，同时板材输送器3的加热完成，板材9置于板材输送器3上进行输送，卷圆模具模块接收来自板材输送器模块的信号，接收板材9，开始进行板材9的弯曲成型工序，板材9弯曲成型后，圆周体输送器模块接收到卷圆模具模块的完成信号，将弯曲后的板材9进行定位，并输送至激光焊接工位，激光输出系统模块接收圆周体输送器模块发出的板材9的位置信号，同时驱动模块驱动机器人4进行机械手臂的位置调整，机器人模块接收到激光输出系统模块发出的板材9的位置，对圆筒形板材9的两端接合部进行焊接，焊接完成后，机器人模块发出完成信号传输给驱动模块，以便进行下一次的工序。

如图2-5和图7所示：

直通型塑料检查井井室成型加工装置的加工方法，其步骤为：

（一）、在操作面板上预设板材9的宽度为1000mm，同时打开温度控制器33，预设温度为160℃，对输送带31进行加热；

（二）、将原材料放入挤塑设备1中，由板材挤塑模具2挤出板材9，挤出后的板材9通过板材切断机6，板材切断机6将板材9切割成预设的宽度；

（三）、对切割后的板材9的前端面和切断面涂刷黑漆，使其形成激光吸收层，层厚为0.5μm；

（四）、输送带31温度达到设定温度160℃，板材输送器3将切割好的板材9输送至卷圆模具7，开模（如图2）：板材9置于下半圆模板73上，将圆型芯72放置在板材9的中间部位并向下按压，使板材9形成U形，如图3；闭模：放置上半圆模板71并对其进行按压，使U形板材形成圆形，如图4；最后开模：打开上半圆模板71并抽出圆型芯72，如图5；

（五）、取出压制好的圆筒形板材9，将其固定在圆周体输送器8上进行定位，并输送至激光焊接工位，激光输出系统5的激光输出器51对圆筒形板材9的两端接合部进行焊接，板材9加工完成。

需要说明的是：对于卷圆模具7，本发明仅涉及其凹字型的上半圆模板71、圆型芯72和凹字型的下半圆模板73，对于模具的其他部分，如导柱及导套单元、冲头、压料螺栓与弹簧单元、导引销单元、导料单元、升料与顶料单元、固定销单元、压料板单元、误送检测单元、废料切断单元、高度停止块单元等，这些结构均采用现有技术，即可以操控本卷圆模具7的运作，而对于以上导柱及导套单元等结构部分及其对卷圆模具7的操控为本领域技术人员所公知的技术，本发明不再展开详述。

实施例二：

该实施例的直通型塑料检查井井室成型加工装置的结构与实施例一相同。

直通型塑料检查井井室成型加工装置的加工方法，其步骤为：

（一）、在操作面板上预设板材9的宽度为1300mm，同时打开温度控制器33，预设温度为180℃，对输送带31进行加热；

（二）、将原材料放入挤塑设备1中，由板材挤塑模具2挤出板材9，挤出后的板材9通过板材切断机6，板材切断机6将板材9切割成预设的宽度；

（三）、对切割后的板材9的前端面和切断面涂刷黑漆，使其形成激光吸收层，层厚为0.8μm；

（四）、输送带31温度达到设定温度180℃，板材输送器3将切割好的板材9输送至卷圆模具7，开模（如图2）：板材9置于下半圆模板73上，将圆型芯72放置在板材9的中间部位并向下按压，使板材9形成U形，如图3；闭模：放置上半圆模板71并对其进行按压，使U形板材形成圆形，如图4；最后开模：打开上半圆模板71并抽出圆型芯72，如图5；

（五）、取出压制好的圆筒形板材9，将其固定在圆周体输送器8上进行定位，并输送至激光焊接工位，激光输出系统5的激光输出器51对圆筒形板材9的两端接合部进行焊接，板材9加工完成。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.直通型塑料检查井井室成型加工装置，其特征是：包括挤塑设备（1）、板材挤塑模具（2）、板材输送器（3）、机器人（4）、激光输出系统（5）、卷圆模具（7）和控制整个装置运行的自动化控制系统，所述的板材挤塑模具（2）设置在挤塑设备（1）的出口处，所述的以板材的输送方向为基准，挤塑设备（1）位于板材输送器（3）的后方，所述的挤塑设备（1）与板材输送器（3）之间设有板材切断机（6），所述的板材输送器（3）的前方设置卷圆模具（7），所述的卷圆模具（7）的前端设有圆周体输送器（8），所述的机器人（4）位于圆周体输送器（8）的前方；

所述的卷圆模具（7）包括凹字型的上半圆模板（71）、圆型芯（72）和凹字型的下半圆模板（73），所述的圆型芯（72）位于上半圆模板（71）与下半圆模板（73）之间，所述的上半圆模板（71）、圆型芯（72）与下半圆模板（73）内都设有第一加热器和第一温度控制器；

所述的激光输出系统（5）包括激光输出器（51）、光纤（52）和激光器（53），所述的激光器（53）设于机器人（4）的前方，所述的激光输出器（51）安装在机器人（4）的机械手臂上，所述的激光输出器（51）与激光器（53）通过光纤（52）相连；

所述的板材输送器（3）包括输送带（31）、支撑平台（32）、第二加热器和调节加热器温度的第二温度控制器（33），所述的第二加热器设置在输送带（31）内，所述的第二温度控制器（34）固定于支撑平台（32）的侧面；

所述的自动化控制系统包括操作面板和控制集成模块，所述的操作面板与控制集成模块电连接；

所述的板材（9）的顶部端面和切断面设有激光吸收层。

2.根据权利要求1所述的直通型塑料检查井井室成型加工装置，其特征是：所述的激光器（53）为半导体激光器。

3.根据权利要求1或2所述的直通型塑料检查井井室成型加工装置，其特征是：所述的控制集成模块包括驱动模块、挤塑设备模块、挤塑模具模块、板材切断机模块、板材输送器模块、卷圆模具模块、圆周体输送器模块、机器人模块和激光输出系统模块，所述的驱动模块分别与挤塑设备模块和板材输送器模块相连，驱动模块与机器人模块双向连接，所述的挤塑设备模块与挤塑模具模块相连，所述的挤塑模具模块与板材切断机模块相连，所述的板材输送器模块与板材输送器模块相连，所述的板材输送器模块与卷圆模具模块相连，所述的卷圆模具模块与圆周体输送器模块相连，所述的圆周体输送器模块与激光输出系统模块相连，所述的激光输出系统模块与机器人模块相连。

4.直通型塑料检查井井室成型加工装置的加工方法，其特征是：其步骤为：

（一）、在操作面板上预设板材（9）的宽度，同时打开第二温度控制器（33），对输送带（31）进行加热；

（二）、将原材料放入挤塑设备（1）中，由板材挤塑模具（2）挤出板材（9），挤出后的板材（9）通过板材切断机（6），板材切断机（6）将板材（9）切割成预设的宽度；

（三）、对切割后的板材（9）的前端面和切断面涂刷黑漆或者黑色涂料，使其形成激光吸收层；

（四）、输送带（31）温度达到设定温度，板材输送器（3）将切割好的板材（9）输送至卷圆模具（7），开模：板材（9）置于下半圆模板（73）上，将圆型芯（72）放置在板材（9）的中间部位并向下按压，使板材（9）形成U形；闭模：放置上半圆模板（71）并对其进行按压，使U形板材形成圆形；最后开模：打开上半圆模板（71）并抽出圆型芯（72）；

（五）、取出压制好的圆筒形板材（9），将其固定在圆周体输送器（8）上进行定位，并输送至激光焊接工位，激光输出系统（5）的激光输出器（51）对圆筒形板材（9）的两端接合部进行焊接，板材（9）加工完成。