CN110053274A - 大型拼接式塑料检查井井室、成型加工设备及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了大型拼接式塑料检查井井室、成型加工设备及成型方法，井室由数量为8‑16偶数的扇形件拼接组合而成，各扇形件挤塑成型加工后，超声点焊连接各扇形件为井室，再由激光透射焊接各扇形件拼接焊缝。成型加工装置包括挤塑设备和挤塑模具、机器人及机械手、输送带、井室定位控制机构、超声焊接系统、激光焊接系统、控制系统等。该大型拼接式塑料检查井井室、成型加工设备及成型方法实现大型塑料检查井井室模块化、自动化大批量制造；简化模具结构、降低模具设计和制造难度；提高激光焊缝质量，增强井室连接可靠性和密封性。

Description

大型拼接式塑料检查井井室、成型加工设备及成型方法

技术领域

本发明涉及大型塑料检查井成型加工领域，尤其涉及大型拼接式塑料检查井井室、成型加工设备及成型方法。

背景技术

在市政给排水管网系统建设中，阀门井、跌水井等大型塑料检查井的市场需求量越来越大，大型塑料检查井一般由井盖、井室和井座组成，其中, 井室（壁厚15-20mm、直径1500-2000mm、高度1000-2000mm以上）为大型圆筒形管件,在安装过程中井室承载周围土壤侧压力，以及道路上车辆的冲击和压力，为提高井室的抗压、抗拉和抗弯曲强度, 通常井室外壁设置加强筋板,且井室具备密封性好、容易加工等特点。

一次性整体注塑成型是塑料检查井的传统成型成型方法，但是，壁厚15-20mm、直径1500-2000mm、高度1000-2000mm的大型塑料检查井井室采用一次性整体注塑成型极其困难，不仅注塑模具尺寸大、井室和加强筋板的模具脱模困难,而且,还需要超大型注塑机才能满足井室注塑成型加工, 注塑模具制造成本和注塑机设备成本高，生产效率低。申请号201810097724.0、201610885926.2提供了直通型塑料检查井的成型加工装置及其成型方法，但是直通型塑料检查井外壁没有设置加强筋板，仅适用于直径1000mm以下的塑料检查井成型加工。申请号 201510711017.2提供了一体式防沉降阀门检查井，采用滚塑工艺进行加工，但是滚塑工艺生产效率较低，不适合大批量生产。

目前,塑料焊接组合方法主要是热板焊接、热熔缠绕、超声焊接、熔体填充和化学沾接等，对于结构复杂、大尺寸的大型塑料检查井，这些焊接组合方法存在焊接变形大、焊接强度差、焊缝密封性差、生产效率低等问题。

发明专利申请号：201810097725.5、201810098632.4、201810098631.X、201810097724.0、201810096336.0，提供了多种不同的大型塑料检查井激光组合成型方法，这些方法是将井座或井室分解为主管、支承管或其他镶拼连接形式的多个部件，各部件再由激光焊接组合连接成型检查井，但是，由于各部件焊接面即焊缝均在各部件镶拼对接面上，镶拼对接面即焊缝在检查井壁面内，与检查井壁面成夹角，由于焊缝不能与检查井外壁面形成等距离平行，激光焊接时，激光焊接是采用透射焊接方法，激光束透过检查井壁面照射焊缝，受到激光束散射和被检查井材料吸收等因素影响，激光束透过不均匀等距离的检查井壁面过程中，激光束照射焊缝的光斑能量分布不均，因而，焊缝吸收激光转化的热量分布不均，焊缝温度分布不均影响了焊缝连接强度和焊接质量，降低了检查井机械强度。另外，大型塑料检查井激光焊接时，由于焊接长度、宽度和焊接面积较大，焊接时，大型塑料检查井的焊缝定位与夹紧机构设计问题一直难以得到合理解决。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供大型拼接式塑料检查井井室、成型加工设备及成型方法，即井室采用组合式结构，井室是由数量8个以上偶数的扇形件拼接组合而成，各扇形件挤塑成型加工后，超声点焊连接各扇形件为井室，再由激光透射焊接各扇形件拼接焊缝。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

大型拼接式塑料检查井井室，所述检查井井室是由偶数个同轴的扇形件依次焊接而成的圆筒形结构件，扇形件的数量为8-16个，扇形件包括黑色扇形件和白色扇形件，圆筒形结构件由黑色扇形件和白色扇形件相间依次焊接而成，并且每个所述黑色扇形件与每个所述白色扇形件的两端部均一体成型有向外凸起的翻边，翻边用于黑色扇形件和白色扇形件焊接对接。

作为优选，所述白色扇形件的翻边底侧面和所述黑色扇形件的翻边上侧面之间对接形成焊缝面，所述焊缝面通过井室圆周轴线。

作为优选，所述白色扇形件与黑色扇形件的翻边厚度与井室壁厚一致，且翻边高度为井室壁厚的1-2倍，井室壁厚10-20mm。井室直径1500-2000mm、高度1000-2000mm。

作为优选，所述黑色扇形件为聚丙烯PP颗粒原料添加碳黑后挤塑成型所得，PP颗粒原料与碳黑重量份比例为：PP100份、碳黑0.5-1份。

作为优选，所述白色扇形件为聚丙烯PP颗粒原料挤塑成型所得。

大型拼接式塑料检查井井室的成型加工设备，按照加工工序依次包括挤塑成型装置、第一机器人操作装置、超声焊接系统、第二机器人操作装置、井室定位控制机构，激光焊接系统、输送带以及控制系统；

所述挤塑成型装置包括挤塑机构一和挤塑机构二，所述挤塑机构一用于对黑色扇形件进行挤塑成型，挤塑机构二用于对白色扇形件进行挤塑成型，黑色扇形件和白色扇形件依次间隔挤塑成型；

所述第一机器人操作装置包括第一机器人和第一机械手，所述第二机器人操作装置包括第二机器人和两个第二机械手，通过所述第一机器人操作装置将在挤塑成型装置内加工好的黑色扇形件和白色扇形件移动至超声焊接系统中；所述第二机器人操作装置将第一机器人操作装置移送来的扇形件通过超声焊接系统按照黑色扇形件和白色扇形件相间顺序依次点焊，形成初点焊圆筒形结构件；

所述超声焊接系统包括超声焊接主机以及焊接模具，所述黑色扇形件与白色扇形件夹紧在焊接模具中间，并经超声焊接主机焊接；

通过所述第二机器人操作装置将在超声焊接系统中焊接好的初点焊圆筒形结构件移动至井室定位控制机构进行激光焊接前的定位固定；

所述井室定位控制机构包括旋转盘、伺服电机、工作台二，伺服电机固定于工作台二上端面，伺服电机输出轴与旋转盘固定连接，旋转盘轴心线水平平行工作台二上端面，旋转盘轴向一侧设有用于配合定位初点焊圆筒形结构件的圆槽，圆槽内壁沿周向均布有与初点焊圆筒形结构件的各黑色扇形件和白色扇形件的对接翻边相配合的凹槽，旋转盘可带动初点焊圆筒形结构件旋转，初点焊圆筒形结构件经激光焊接系统焊接成型；

所述激光焊接系统包括焊接头、光纤以及激光器；

所述控制系统分别控制所述挤塑成型装置、第一机器人操作装置、超声焊接系统、第二机器人操作装置、井室定位控制机构、激光焊接系统的操作。

作为优选，所述超声焊接主机包括伺服机构、振动杆以及超声波发生器，超声波发生器连接在伺服机构的输出端，振动杆连接在超声波发生器的输出端。

大型拼接式塑料检查井井室的成型方法，包括以下步骤：

a、挤塑成型：依据大型拼接式塑料检查井井室的设计尺寸，设计黑色扇形件和白色扇形件，确定黑色扇形件和白色扇形件及翻边的外径、壁厚和高度尺寸，以及材料和配方比例；根据扇形件及翻边尺寸，确定挤塑成型装置；控制系统启动，按照工作指令，挤塑机构一和挤塑机构二分别依次挤塑成型黑色扇形件和白色扇形件；

b、超声点焊接：黑色扇形件与白色扇形件挤塑成型后依次通过第一机器人装置抓取，移动至超声波焊接系统进行超声点焊接，黑色扇形件与白色扇形件相对接的翻边形成对接面，超声波焊接系统沿垂直于对接面的方向在对接面两端和中间位置点焊；偶数个黑色扇形件与白色扇形件依次经超声焊接后形成初点焊圆筒形结构件；

c、定位：将初点焊圆筒形结构件定位安装在井室定位控制机构旋转盘上；

d、激光焊接：经控制系统启动激光焊接系统，焊接时，激光焊缝面在水平位置，激光焊接系统依次对黑色扇形件与白色扇形件的翻边对接面进行整体焊接，焊接好一组黑色扇形件与白色扇形件后，初点焊圆筒形结构件通过旋转盘旋转到下一组的黑色扇形件与白色扇形件的激光焊缝面位于水平位置，再焊接下一组黑色扇形件与白色扇形件的翻边对接面，直至最终成型为检查井井室。

作为优选，所述步骤b中超声点焊的参数：超声频率15-30千赫、振幅0.05-0.1mm、焊接时间0.5-1s、保压1-5s、点焊接面积直径5-10mm。

作为优选，所述步骤d中激光焊接的参数：光斑直径10-15mm、能量1000-1500W、光斑速度5-10mm/s、光斑直线运动，光斑直线轨迹为黑色扇形件与白色扇形件的翻边对接面焊缝。

本发明的有益效果是：

该拼接式井室及其成型成型方法实现大型塑料检查井井室模块化、自动化大批量制造；简化模具结构、降低模具设计和制造难度；提高激光焊缝质量，增强井室连接可靠性和密封性；

本发明塑料检查井井室采用组合拼接式结构，井室是由数量8个以上偶数的（一般为8-16个）外形尺寸相同的扇形件拼接组合而成，即拼接式井室为数量相等的白色扇形件和黑色扇形件间隔拼接组合，各扇形件两侧面有向外凸的翻边，白色扇形件的翻边底侧面和黑色扇形件的翻边上侧面拼接形成焊缝面；各扇形件挤塑成型加工后，超声点焊连接各扇形件为井室，再由激光透射焊接各扇形件拼接焊缝；

本发明采用的是超声点焊和激光焊接相结合的焊接拼接方法，首先黑色扇形件和白色扇形件采用超声点焊接形成连接件，连接件再激光焊接组合成井室，超声点焊接解决了各相邻连接的翻边在激光焊接时的焊接缝定位与固定问题，且不需要专用夹具定位与固定焊接缝；其次，本发明激光焊接优点是：激光束垂直或以斜角辐照焊接面时，由于翻边的接触面为二维平面，激光束等距离透过白色扇形件翻边的上表面到达黑色扇形件翻边的上表面（焊缝面），激光束散射和被材料吸收的能量相等，激光束照射焊缝的光斑能量分布均匀，因而，焊缝吸收激光束转化的热量分布均匀；检查井井室采用黑色扇形件与白色扇形件相间焊接的结构，既保证了激光束照射焊缝的光斑能量分布均匀又降低了成本；激光焊接提高了焊缝连接强度、焊接质量，提高了井室机械强度、密封性；各扇形件翻边起到了井室加强筋作用，且有利于提高激光焊接质量。

附图说明

图1为本发明成型加工设备的示意图。

图2为本发明拼接式井室的示意图。

图3为本发明拼接式井室的侧面示意图。

图4为本发明黑色扇形件的主视示意图。

图5为本发明黑色扇形件的侧面示意图。

图6为本发明白色扇形件的主视示意图。

图7为本发明白色扇形件的侧面示意图。

图8为井室定位控制机构的主视结构示意图。

图9为井室定位控制机构的右视结构示意图。

图10为一对黑色扇形件、白色扇形件定位于焊接模具上进行点焊的结构示意图。

图11为初点焊圆筒形结构件定位安装于旋转盘上的结构示意图。

其中：1-黑色扇形件，2-白色扇形件，3-翻边，4-挤塑机主体一，5-挤塑模具一，6-挤塑机主体二，7-挤塑模具二，8-第一机器人，9-第一机械手，10-工作台一，11-立柱，12-伺服机构，13-超声波发生器，14-振动杆，15-焊接模具，15-1-超声焊接头，15-2-焊接底板，16-第二机械手，17-第二机器人，18-旋转盘，18-1-圆槽，18-2-凹槽，19-工作台二，20-伺服电机，21-初点焊圆筒形结构件，22-激光头，23-光纤，24-激光器，25-第三机械手，26-第三机器人，27-控制系统，28-输送带，29-对接面。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

实施例：参照附图2-7所示，大型拼接式塑料检查井井室，检查井井室是由8个同轴的扇形件依次焊接而成的圆筒形结构件，扇形件包括黑色扇形件1和白色扇形件2，圆筒形结构件由黑色扇形件1和白色扇形件2相间依次焊接而成，每个黑色扇形件1与每个白色扇形件2的两端部均一体成型有向外凸起的翻边3，翻边3用于黑色扇形件1和白色扇形件2焊接对接；

具体的，一个白色扇形件2的底侧面和一个黑色扇形件1的上侧面之间对接形成焊缝面，焊缝面通过井室圆周轴线；白色扇形件2与黑色扇形件1的翻边3厚度与井室壁厚一致，且翻边3高度为井室壁厚的1-2倍，井室壁厚10mm。

黑色扇形件1为聚丙烯PP颗粒原料添加碳黑后挤塑成型所得，PP颗粒原料与碳黑重量份比例为：PP100份、碳黑0.5-1份；白色扇形件2为聚丙烯PP颗粒原料挤塑成型所得。井室直径1500mm、高度2000mm。

参照附图1、8～11所示，大型拼接式塑料检查井井室的成型加工设备，按照加工工序依次包括挤塑成型装置、第一机器人操作装置、超声焊接系统、第二机器人操作装置、井室定位控制机构，激光焊接系统、输送带28以及控制系统27。

输送带28位于挤塑成型装置、第一机器人操作装置、超声焊接系统、第二机器人操作装置、井室定位控制机构、激光焊接系统的侧面。

挤塑成型装置包括挤塑机构一和挤塑机构二，挤塑机构一用于对黑色扇形件1进行挤塑成型，挤塑机构二用于对白色扇形件2进行挤塑成型；挤塑机构一与所述挤塑机构二分别包括挤塑机主体一4、挤塑模具一5和挤塑机主体二6、挤塑模具二7。

第一机器人操作装置包括第一机器人8和通过第一机器人8操控的第一机械手9，通过第一机器人操作装置将在挤塑成型装置内加工好的黑色扇形件1和白色扇形件2移动至超声焊接系统中进行焊接。

超声焊接系统包括超声焊接主机以及焊接模具15，黑色扇形件1与白色扇形件2夹紧在焊接模具15中间，并经超声焊接主机焊接；焊接模具15由焊接底板15-2以及超声焊接头15-1组成；超声焊接主机包括伺服机构12、振动杆14以及超声波发生器13，超声波发生器13连接在伺服机构12的输出端，振动杆14连接在超声波发生器的输出端，通过振动杆14进行点焊；超声焊接系统还包括工作台一10、立柱11，立柱11固定在工作台上，伺服机构12设在立柱11侧面上端，且可在立柱11上上下运动。

第二机器人操作装置包括第二机器人17和通过第二机器人17操控的两个第二机械手16，第二机器人操作装置将第一机器人操作装置移送来的扇形件通过超声焊接系统按照黑色扇形件1和白色扇形件2相间顺序依次点焊，形成初点焊圆筒形结构件21。

井室定位控制机构包括旋转盘18、伺服电机20、工作台二19，通过第二机器人操作装置将在超声焊接系统中焊接好的初点焊圆筒形结构件21移动至井室定位控制机构进行激光焊接前的定位固定；伺服电机20固定于工作台二19上端面，伺服电机20输出轴与旋转盘18固定连接，旋转盘18轴心线水平平行工作台二19上端面，旋转盘18轴向一侧设有用于配合定位初点焊圆筒形结构件21的圆槽18-1，圆槽18-1内壁沿周向均布有与初点焊圆筒形结构件21的各黑色扇形件1和白色扇形件2的对接翻边相配合的凹槽18-2，凹槽18-2的数量与扇形件的数量相同，本实施例为8个。伺服电机20驱动旋转盘18旋转进而可带动初点焊圆筒形结构件21旋转，初点焊圆筒形结构件21经激光焊接系统焊接成型为检查井井室。

激光焊接系统包括输出激光束的激光头22、光纤23以及激光器24，为控制方便，激光头22可以通过第三机器人操作装置控制调节激光角度；第三机器人操作装置包括第三机器人26以及第三机械手25；

控制系统分别控制挤塑成型装置、第一机器人操作装置、超声焊接系统、第二机器人操作装置、井室定位控制机构、激光焊接系统、第三机器人操作装置的操作。

输送带28输送挤塑成型的各扇形件、超声焊接的初点焊圆筒形结构件21、激光组合焊接的井室成品；黑色扇形件1的挤塑机构一位于输送带28左端一侧，白色扇形件2的挤塑机构二位于输送带28左端一侧，第一机器人8及第一机械手9位于挤塑机构二和超声焊接系统之间，第一机器人8操控第一机械手9分别取件挤塑好的黑色扇形件1和白色扇形件2至于输送带28；第二机器人17操控两个第二机械手16分别对应抓取输送带28上的白色扇形件2和黑色扇形件1定位于焊接模具15上，焊接模具15焊接黑色扇形件1和白色扇形件2，超声焊接系统按照黑色扇形件1和白色扇形件2相间顺序依次点焊，形成初点焊圆筒形结构件21，第二机器人17操控两个第二机械手16抓取初点焊圆筒形结构件21定位安装于井室定位控制机构，第三机器人26操控第三械手25抓取控制输出激光束的激光头22位于各翻边3焊接面上方进行激光焊接。

挤塑机构一和挤塑机构二皆采用曲阜华诚机械的150型号的PP聚丙烯塑料挤塑机组。

控制系统27由操作面板和PLC控制器组成，PLC控制器的型号为西门子S7-200系列PLC控制器。操作面板的输出端与PLC控制器的输入端连接，PLC控制器的反馈输出端与操作面板的反馈输入端连接，伺服机构12采用电机驱动螺母丝杠副结构，进而带动超声波发生器13沿立柱11上下移动。PLC控制器的输出端与各机器人的控制端连接，各机器人皆采用苏州大族松谷智能装备股份有限公司的六轴联动的HyRobotW20工业机器人，机器人的输出端通过电机与机械手控制连接；激光头22、激光器24采用法国Dilas 的Compact200-500型激光设备；PLC控制器的输出端与激光头22、激光器24的控制输入端连接。

PLC控制器控制挤塑成型装置、第一机器人操作装置、超声焊接系统、第二机器人操作装置、井室定位控制机构、激光焊接系统、第三机器人操作装置的操作。

大型拼接式塑料检查井井室的成型方法，参照附图1、8所示，包括以下步骤：

a、挤塑成型：依据大型拼接式塑料检查井井室的设计尺寸，设计黑色扇形件1和白色扇形件2，确定黑色扇形件1和白色扇形件2及翻边3的外径、壁厚和高度尺寸，以及材料和配方比例；根据扇形件及翻边3尺寸，确定挤塑机构一和挤塑机构二的设备型号；控制系统27启动，按照工作指令，挤塑机构一和挤塑机构二分别挤塑成型黑色扇形件1和白色扇形件2；

b、超声点焊接：黑色扇形件1与白色扇形件2挤塑成型后通过第一机器人装置抓取，通过输送带28传送，移动至超声波焊接系统进行超声点焊接；超声点焊的参数：超声频率15-30千赫、振幅0.05-0.1mm、焊接时间0.5-1s、保压1-5s、点焊接面积直径5-10mm；

黑色扇形件1和白色扇形件2挤塑成型后，第一机器人8操控第一机械手9分别抓取黑色扇形件1和白色扇形件2放置于输送带28，黑色扇形件1和白色扇形件2输送至井室定位控制机构和超声焊接系统之间；第二机器人17操控两个第二机械手16分别对应抓取输送带28上的白色扇形件2和黑色扇形件1，并置白色扇形件2和黑色扇形件1的相对接的翻边3于超声焊接系统的焊接模具15的焊接底板15-2上，超声焊接系统开始工作，超声焊接头15-1点焊接白色扇形件2和黑色扇形件1的相对接的翻边3；当点焊完一组白色扇形件2和黑色扇形件1后，第二机器人17操控一个第二机械手16抓取该组白色扇形件2和黑色扇形件1，随后，第二机器人17操控另一个第二机械手16抓取输送带28上的一个黑色扇形件1与该组白色扇形件2和黑色扇形件1的白色扇形件2翻边3相对接进行点焊，或者抓取输送带28上的一个白色扇形件2与该组白色扇形件2和黑色扇形件1的黑色扇形件1相对接进行点焊；以此方式，各个相邻的白色扇形件2和黑色扇形件1的相对接的翻边3依次按上述点焊要求焊接，焊接时，相邻的黑色扇形件1与白色扇形件2相对接的翻边3形成对接面29，要求超声焊接头15-1沿垂直于对接面29的方向，在对接面29两端和中间位置点焊接；本实施例4个黑色扇形件与4个白色扇形件依次经超声焊接后形成初点焊圆筒形结构件21；

超声焊接系统的焊接原理及焊接过程是：白色扇形件2和黑色扇形件1的相对接翻边3置于焊接底板15-2上面后，伺服机构12带动超声波发生器13在立柱11上下移，超声焊接头15-1压紧白色扇形件2和黑色扇形件1的相对接的翻边3；超声波发生器13开始工作，振动杆14传递超声能至焊接模具15的超声焊接头15-1，超声焊接头15-1将超声能转变为热能并瞬间焊接白色扇形件2和黑色扇形件1的对接的翻边3点焊处焊缝，超声焊接头15-1为直径5-10mm的圆柱体。

初点焊圆筒形结构件21由4个黑色扇形件1和4个白色扇形件2的相邻对接翻边3依次超声点焊接形成，在各相邻对接翻边3的两端和中间3个位置点焊接，各点焊接形状为直径5-10mm的圆。

因为超声点焊接适用于小面积焊接，黑色扇形件1和白色扇形件2的翻边3焊缝长度长、面积大，直接超声大面积焊接不能确保焊接质量，因而，首先黑色扇形件1和白色扇形件2采用超声点焊接形成初点焊圆筒形结构件21，初点焊圆筒形结构件21再激光焊接组合成井室，超声点焊接解决了各相邻对接的翻边3在激光焊接时的焊接缝定位与固定问题，且不需要专用夹具定位与固定焊接缝；

c、定位：第二机器人17操控两个第二机械手16抓取初点焊圆筒形结构件21定位安装在井室定位控制机构的旋转盘18上；

d、激光焊接：经控制系统27启动激光焊接系统，焊接时，激光焊缝面（即相对接的翻边3的对接面29）在水平位置，激光焊接系统依次对黑色扇形件1与白色扇形件2的翻边3对接面29进行整体焊接，焊接好一组黑色扇形件1与白色扇形件2后，初点焊圆筒形结构件21通过旋转盘18旋转到下一组的黑色扇形件1与白色扇形件2的激光焊缝面位于水平位置，再焊接下一组黑色扇形件1与白色扇形件2的翻边3的对接面29，直至最终成型为检查井井室。

为使得焊接效果更好，当焊接完初点焊圆筒形结构件21位于旋转盘18外的翻边3的对接面29时，可再通过第二机器人17操控两个第二机械手16抓取初点焊圆筒形结构件21调转180°定位安装于旋转盘18上，即初点焊圆筒形结构件21焊接好的一端定位于旋转盘18内，而没焊接到的相邻翻边3的对接面29位于旋转盘18外，再通过激光焊接系统激光焊接没焊接到的相邻翻边3的对接面29，最终，形成为焊接效果更好的检查井井室。

激光焊接系统开始工作时，第三机器人26操控第三械手25抓取控制输出激光束的激光头22位于各翻边3对接面29上方进行激光焊接，激光头22输出的激光束焊接处于水平面位置的焊缝，焊接完成后，井室定位控制机构依次控制旋转白色扇形件2和黑色扇形件1的对接的翻边3处于水平面位置，并完成各焊缝的激光焊接。第二机器人17操控两个第二机械手16抓取完成激光焊接的检查井井室成品至输送带28输送出，成型加工装置完成整个井室的成型加工。

激光光斑运动轨迹为水平直线运动，光斑直线轨迹为黑色扇形件1与白色扇形件2的对接的翻边3的对接面29焊缝。

激光参数:光斑直径10-15mm、能量1000-1500W、光斑速度5-10mm/s；激光光斑直径大于超声点焊接面积，且光斑运动轨迹覆盖白色扇形件2和黑色扇形件1翻边3的对接面29，激光焊缝覆盖了超声点焊面积。

激光焊接优点是：激光束垂直或以斜角辐照焊缝面时，由于两对接的翻边3的对接面29为二维平面，激光束等距离透过白色扇形件2的翻边3的上表面到达黑色扇形件1的翻边3的上表面（焊缝面），激光束散射和被材料吸收的能量相等，激光束照射焊缝的光斑能量分布均匀，因而，焊缝吸收激光束转化的热量分布均匀；激光焊接提高了焊缝连接强度、焊接质量，提高了井室机械强度、密封性；各扇形件的翻边3起到了井室加强筋作用，有利于提高激光焊接质量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.大型拼接式塑料检查井井室，其特征在于：所述检查井井室是由偶数个同轴的扇形件依次焊接而成的圆筒形结构件，扇形件的数量为8-16个，扇形件包括黑色扇形件和白色扇形件，圆筒形结构件由黑色扇形件和白色扇形件相间依次焊接而成，并且每个所述黑色扇形件与每个所述白色扇形件的两端部均一体成型有向外凸起的翻边，翻边用于黑色扇形件和白色扇形件焊接对接。

2.根据权利要求1所述的大型拼接式塑料检查井井室，其特征在于：所述白色扇形件的翻边底侧面和所述黑色扇形件的翻边上侧面之间对接形成焊缝面，所述焊缝面通过井室圆周轴线。

3.根据权利要求1所述的大型拼接式塑料检查井井室，其特征在于：所述白色扇形件与黑色扇形件的翻边厚度与井室壁厚一致，且翻边高度为井室壁厚的1-2倍，井室壁厚10-20mm。

4.根据权利要求1或2或3所述的大型拼接式塑料检查井井室，其特征在于：所述黑色扇形件为聚丙烯PP颗粒原料添加碳黑后挤塑成型所得，PP颗粒原料与碳黑重量份比例为：PP100份、碳黑0.5-1份。

5.根据权利要求1或2或3所述的大型拼接式塑料检查井井室，其特征在于：所述白色扇形件为聚丙烯PP颗粒原料挤塑成型所得。

6.大型拼接式塑料检查井井室的成型加工设备，其特征在于：按照加工工序依次包括挤塑成型装置、第一机器人操作装置、超声焊接系统、第二机器人操作装置、井室定位控制机构，激光焊接系统、输送带以及控制系统；

所述挤塑成型装置包括挤塑机构一和挤塑机构二，所述挤塑机构一用于对黑色扇形件进行挤塑成型，挤塑机构二用于对白色扇形件进行挤塑成型，黑色扇形件和白色扇形件依次间隔挤塑成型；

所述第一机器人操作装置包括第一机器人和第一机械手，所述第二机器人操作装置包括第二机器人和两个第二机械手，通过所述第一机器人操作装置将在挤塑成型装置内加工好的黑色扇形件和白色扇形件移动至超声焊接系统中；所述第二机器人操作装置将第一机器人操作装置移送来的扇形件通过超声焊接系统按照黑色扇形件和白色扇形件相间顺序依次点焊，形成初点焊圆筒形结构件；

所述超声焊接系统包括超声焊接主机以及焊接模具，所述黑色扇形件与白色扇形件夹紧在焊接模具中间，并经超声焊接主机焊接；

通过所述第二机器人操作装置将在超声焊接系统中焊接好的初点焊圆筒形结构件移动至井室定位控制机构进行激光焊接前的定位固定；

所述井室定位控制机构包括旋转盘、伺服电机、工作台二，伺服电机固定于工作台二上端面，伺服电机输出轴与旋转盘固定连接，旋转盘轴心线水平平行工作台二上端面，旋转盘轴向一侧设有用于配合定位初点焊圆筒形结构件的圆槽，圆槽内壁沿周向均布有与初点焊圆筒形结构件的各黑色扇形件和白色扇形件的对接翻边相配合的凹槽，旋转盘可带动初点焊圆筒形结构件旋转，初点焊圆筒形结构件经激光焊接系统焊接成型；

所述激光焊接系统包括焊接头、光纤以及激光器；

所述控制系统分别控制所述挤塑成型装置、第一机器人操作装置、超声焊接系统、第二机器人操作装置、井室定位控制机构、激光焊接系统的操作。

7.根据权利要求6所述的一种大型拼接式塑料检查井井室的成型加工设备，其特征在于：所述超声焊接主机包括伺服机构、振动杆以及超声波发生器，超声波发生器连接在伺服机构的输出端，振动杆连接在超声波发生器的输出端。

8.大型拼接式塑料检查井井室的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、挤塑成型：依据大型拼接式塑料检查井井室的设计尺寸，设计黑色扇形件和白色扇形件，确定黑色扇形件和白色扇形件及翻边的外径、壁厚和高度尺寸，以及材料和配方比例；根据扇形件及翻边尺寸，确定挤塑成型装置；控制系统启动，按照工作指令，挤塑机构一和挤塑机构二分别依次挤塑成型黑色扇形件和白色扇形件；

b、超声点焊接：黑色扇形件与白色扇形件挤塑成型后依次通过第一机器人装置抓取，移动至超声波焊接系统进行超声点焊接，黑色扇形件与白色扇形件相对接的翻边形成对接面，超声波焊接系统沿垂直于对接面的方向在对接面两端和中间位置点焊；偶数个黑色扇形件与白色扇形件依次经超声焊接后形成初点焊圆筒形结构件；

c、定位：将初点焊圆筒形结构件定位安装在井室定位控制机构旋转盘上；

d、激光焊接：经控制系统启动激光焊接系统，焊接时，激光焊缝面在水平位置，激光焊接系统依次对黑色扇形件与白色扇形件的翻边对接面进行整体焊接，焊接好一组黑色扇形件与白色扇形件后，初点焊圆筒形结构件通过旋转盘旋转到下一组的黑色扇形件与白色扇形件的激光焊缝面位于水平位置，再焊接下一组黑色扇形件与白色扇形件的翻边对接面，直至最终成型为检查井井室。

9.根据权利要求8所述的一种大型拼接式塑料检查井井室的成型方法，其特征在于，所述步骤b中超声点焊的参数：超声频率15-30千赫、振幅0.05-0.1mm、焊接时间0.5-1s、保压1-5s、点焊接面积直径5-10mm。

10.根据权利要求8所述的一种大型拼接式塑料检查井井室的成型方法，其特征在于，所述步骤d中激光焊接的参数：光斑直径10-15mm、能量1000-1500W、光斑速度5-30mm/s、光斑直线运动，光斑直线轨迹为黑色扇形件与白色扇形件的翻边对接面焊缝。