本发明涉及特大型塑料检查井成型加工领域，具体是涉及一种特大型塑料检查井井座激光焊接组合成型装置和方法。
背景技术：
在市政给排水管网系统建设中，直径和高度均大于1.5米的特大型塑料检查井井座的市场需求量越来越大，井座承接子管和井室,在管网安装过程中承载周围土壤侧压力和道路车辆的冲击压力,井座必须具备较强的抗压、抗拉和抗弯曲强度,为此,生产企业通常在井座外表面设置较多的加强筋板,且加强筋板的长度和宽度方向尺寸较大，井座壁厚达到15-20mm。
由于直径和高度均大于1.5米，一次性整体注塑成型已很难满足特大型塑料检查井井座加工要求，其主要技术问题是：在注塑成型时，井座侧面模具型腔和井座底部模具型腔中的塑料熔体流动距离均已超过1.5米，塑料熔体充填不足；直径在1.5米以上特大型塑料检查井井座一次性整体注塑成型不仅注塑模具尺寸巨大,而且,还需要结构复杂的模具型芯和模具型腔才能满足注塑成型加工。发明专利申请号：201710046963、201710046964提供了大型塑料检查井的模块化注塑成型装置，即大型塑料检查井的模块化注塑模具及其成型控制装置，实现了注塑机模块化、小型化和柔性化，但是，注塑模具外形尺寸还是较大，特别是模具关键结构件（模具底板、上下模锁紧压板等）和液压机尺寸巨大，模具和液压机设计和制造成本较高。
目前,塑料检查井焊接组合成型方法主要是电热熔缠绕、超声焊接、熔体填充和化学沾接等，这些组合方法均存在焊接变形大、焊接强度差、生产效率低等问题。发明专利申请号：201610633920、201610885926，提供了大型塑料检查井井座的组合成型加工装置及其方法，其方法是将井座分解为主管和支承管，再由主管、支承管注塑或挤塑成型后焊接组合成型井座，但是由于特大型井座主要部件主管尺寸巨大，注塑成型的塑料熔体充填不足和注塑模具尺寸大等问题难以解决，挤塑成型的挤塑模具尺寸也是巨大，因此模具的制作成本也非常大，为此，我们提出一种特大型塑料检查井井座激光焊接组合成型装置和方法。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种特大型塑料检查井井座激光焊接组合成型装置和方法，解决了现有特大型塑料检查井井座制作时模具尺寸大，造成注塑成型的塑料熔体充填不足和模具制作成本大的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：一种特大型塑料检查井井座激光焊接组合成型装置，包括底座和激光控制机器人，所述底座上端左侧固定连接有激光控制机器人，所述激光控制机器人顶端活动连接有机械手，所述机械手前端活动连接有激光束输出器，所述底座左侧设有激光器，所述激光器通过光纤连接激光束输出器，所述底座上端中心活动连接有旋转工作台，所述旋转工作台上端左侧固定连接有定位块，所述定位块右侧安装有特大型塑料检查井井座，所述底座上端右侧固定连接有拼装机器人，所述拼装机器人顶端活动连接有机械手，所述底座右侧设有自动化控制系统。
进一步的，所述拼装机器人至少设有两个，两个所述拼装机器人分别固定连接在底座上端右侧。
进一步的，所述特大型塑料检查井井座包括组合井座底板、圆环形块和支管，所述组合井座底板由多块大小均匀的单井座底板组合焊接而成，并且多块单井座底板在对接处形成焊缝，所述组合井座底板上端重叠焊接有多个圆环形块，多个所述圆环形块分别由四个以上大小相等或不相等的弧形单侧面板焊接而成，所述组合井座底板、圆环形块和单侧面板在连接处均形成焊缝，所述圆环形块其中一个单侧面板的外侧立面上焊接有支管。
进一步的，所述自动化控制系统分别电连激光控制机器人、激光束输出器、激光器、拼装机器人，自动化控制系统经电机驱动旋转工作台。
进一步的，所述自动化控制系统采用西门子s7-200系列plc控制器。
本发明还公开了一种特大型塑料检查井井座激光焊接组合成型方法，其焊接组合成型的步骤如下：
①：将单井座底板和各单侧面板分别采用注塑成型加工，在单井座底板和各单侧面板的焊接面处喷涂吸收层；
②：设置激光束输出器输出光斑的运动轨迹和运动速度，即光斑在单井座底板和各单侧面板焊接面处的直线运动焊接程序，以及圆环形块之间或组合井座底板连接处端口平面的圆周运动焊接程序，设置激光器工作参数，以及各焊接面表面处的接触压力。
③：焊接起始，焊接组合井座底板，自动化控制系统启动，拼装机器人的机械手抓取单井座底板，单井座底板相互扇形拼接并定位于焊接在旋转工作台上的定位块处，激光器通过激光束输出器输出连续型激光，在激光控制机器人的机械手操控下，按照工作要求与指令，光束焊接单井座底板之间的焊缝，直至形成组合井座底板；
④：焊接多层组合式圆环形块，拼装机器人的机械手按照焊接顺序抓取单侧面板，进行单侧面板相互对接的焊接面及与组合井座底板或圆环形块之间的焊接面固定和定位，自动化控制系统启动焊接工作，激光器通过激光束输出器输出连续型激光，在激光控制机器人的机械手操控下，光束按照工作要求与指令，焊接各单侧面板的焊缝；完成单个焊缝焊接后，继续依次连接其他单侧面板并焊接，直至形成多层圆环形块，完成组合井座底板和各层圆环形块的焊接组合。
⑤：拼装机器人的机械手取走整个焊接完成的特大型塑料检查井井座，完成一个循环工作程序。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
1.特大型塑料检查井井座采用模块化的多层圆环形块与组合井座底板连接结构形式,以及采用“搭积木式”的激光透射焊接方法，设备操作方便灵活，焊接变形小，焊缝均匀、强度高，焊接效率高；
2.简化注塑模具的型芯和型腔结构,方便制件脱模,降低注塑模具设计和制造成本,降低注塑工艺难度；
3.实现了注塑模具和注塑设备的小型化，以及特大型塑料检查井井座的柔性化和模块化生产；
4.自动化程度高，有利于大批量生产特大型塑料检查井；
本发明结构科学合理，生产操作简单方便，生产效率高，适合推广使用。
附图说明
图1为本发明一种特大型塑料检查井井座激光焊接组合成型装置结构示意图；
图2为本发明一种特大型塑料检查井井座激光焊接组合成型装置的组合井座底板的剖面结构示意图；
图3为本发明一种特大型塑料检查井井座激光焊接组合成型装置的组合井座底板的俯视图；
图4为特大型塑料检查井井座俯视图；
图5为本发明一种特大型塑料检查井井座激光焊接组合成型装置的工作控制原理示意图。
图中：1-底座、2-激光控制机器人、201-机械手、3-激光束输出器、4-激光器、5-光纤、6-旋转工作台、7-定位块、8-拼装机器人、9-自动化控制系统、10-特大型塑料检查井井座、1001-组合井座底板、1002-单井座底板、1003-圆环形块、1004-单侧面板、1005-支管、1006-焊缝。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1至图5：一种特大型塑料检查井井座激光焊接组合成型装置，包括底座1和激光控制机器人2，所述底座1上端左侧固定连接有激光控制机器人2，所述激光控制机器人2顶端活动连接有机械手201，所述机械手201前端活动连接有激光束输出器3，所述底座1左侧设有激光器4，所述激光器4通过光纤5连接激光束输出器3，所述底座1上端中心活动连接有旋转工作台6，所述旋转工作台6上端左侧固定连接有定位块7，所述定位块7右侧安装有特大型塑料检查井井座10，所述底座1上端右侧固定连接有拼装机器人8，所述拼装机器人8顶端活动连接有机械手201，所述底座1右侧设有自动化控制系统9。
所述拼装机器人8至少设有两个，两个所述拼装机器人8分别固定连接在底座1上端右侧，便于抓取特大型塑料检查井井座10的配件进行组装和取走焊接完成的特大型塑料检查井井座10；所述特大型塑料检查井井座10包括组合井座底板1001、圆环形块1003和支管1005，所述组合井座底板1001由多块大小均匀的单井座底板1002组合焊接而成，并且多块单井座底板1002在对接处形成焊缝1006，所述组合井座底板1001上端重叠焊接有多个圆环形块1003，多个所述圆环形块1003分别由四个以上大小相等或不相等的弧形单侧面板1004焊接而成，所述组合井座底板1001、圆环形块1003和单侧面板1004在连接处均形成焊缝1006，所述圆环形块1003其中一个单侧面板1004的外侧立面上焊接有支管1005，将特大型塑料检查井井座10拆分成多个小块生产后组装焊接，大大节省了生产成本；所述自动化控制系统9分别电连激光控制机器人2、激光束输出器3、激光器4、拼装机器人8，自动化控制系统9经电机驱动旋转工作台6，电机的输出轴与旋转工作台6连接，则电机转动，带动旋转工作台6转动。自动化控制系统9采用西门子s7-200系列plc控制器。自动化控制系统9能够控制激光控制机器人2、激光束输出器3、激光器4、旋转工作台6和拼装机器人8工作。
具体实施例：
一种特大型塑料检查井井座激光焊接组合成型方法，其焊接组合成型的步骤如下：
①：将单井座底板1002和各单侧面板1004分别采用注塑成型加工，在单井座底板1002和各单侧面板1004的焊接面处喷涂吸收层，吸收层为黑色的油漆或涂料，吸收层厚度为0.5-5微米；
②：设置激光束输出器3输出光斑的运动轨迹和运动速度，即光斑在单井座底板1002和各单侧面板1004焊接面处的直线运动焊接程序，以及圆环形块1003之间或组合井座底板1001连接处端口平面的圆周运动焊接程序，设置激光器4工作参数，以及各焊接面表面处的接触压力。
③：焊接起始，焊接组合井座底板1001，自动化控制系统9启动，拼装机器人8的机械手201抓取单井座底板1002，单井座底板1002相互扇形拼接并定位于焊接在旋转工作台6上的定位块7处，激光器4通过激光束输出器3输出连续型激光，在激光控制机器人2的机械手201操控下，按照工作要求与指令，光束焊接单井座底板1002之间的焊缝1006，直至形成组合井座底板1001；
④：焊接多层组合式圆环形块1003，拼装机器人8的机械手201按照焊接顺序抓取单侧面板1004，进行单侧面板1004相互对接的焊接面及与组合井座底板1001或圆环形块1003之间的焊接面固定和定位，自动化控制系统9启动焊接工作，激光器4通过激光束输出器3输出连续型激光，在激光控制机器人2的机械手201操控下，光束按照工作要求与指令，焊接各单侧面板1004的焊缝1006；完成单个焊缝1006焊接后，继续依次连接其他单侧面板1004并焊接，直至形成多层圆环形块1003，完成组合井座底板1001和各层圆环形块1003的焊接组合。
⑤：拼装机器人8的机械手201取走整个焊接完成的特大型塑料检查井井座10，完成一个循环工作程序。
本发明的原理及优点：一种特大型塑料检查井井座激光焊接组合成型装置，综合利用现有高科技技术，对特大型塑料检查井井座10采用分解方式制作，然后再利用现有激光技术进行焊接组合成型，自动化控制系统9分别控制激光控制机器人2、激光器4、旋转工作台6和拼装机器人8工作，特大型塑料检查井井座10材料为pp,激光焊接方法采用透射焊接，即激光透过相互连接的两个物体中的一个，激光能量被另外一个物体表面吸收层吸收，激光能量加热融合两个物体的连接表面，从而形成焊缝1006，激光器4通过激光束输出器3输出连续型激光：波长1060-1070nm、功率500-2000w；激光束输出器3包括光纤转换接头、光束扩散组合镜等，激光器4输出的连续型激光经过光纤和光纤转换接头传导，并由光束扩散组合镜输出，输出的光束直径为15-20mm,光束为平行直线型，光束扩散组合镜输出的光斑与焊缝及其运动方向夹角为45至90度，光斑运动轨迹与焊缝1006一致，运动速度为100-1500mm/min，光束直径大于或等于焊缝1006宽度（激光焊接为现有成熟技术）。对于pp材料，波长1060-1070nm激光穿透率高，激光在透过pp塑料过程中，发散和被吸收的激光能量少，激光光斑能量集中程度好；吸收层为黑色的油漆或涂料，吸收层厚度为0.5-5微米，拼装机器人8的数量为两个以上，拼装机机器人8的机械手201分别夹持单井座底板1002和单侧面板1004，拼装机器人8的机械手201控制焊缝1006接触压力为：5-10kg；特大型塑料检查井井座10设计为组合井座底板1001和多层圆环形块1003的镶拼式结构，即圆环形块1003数量为两层以上，每层圆环形块1003是由四个以上镶拼接的单侧面板1004组合焊接而成，组合井座底板1001为四个以上镶拼接的扇形单井座底板1002焊接而成，单侧面板1004和单井座底板1002的长宽高外形尺寸均小于一米；加工方法首先是各单侧面板1004和各单井座底板1002分别注塑成型，再是：单井座底板1002激光焊接组合成为组合井座底板1001，单侧面板1004激光焊接组合为圆环形块1003，圆环形块1003激光焊接组合为多层组合式，最后是组合井座底板1001和多层组合式圆环形块1003在通过激光焊接组合为特大型塑料检查井井座10；焊接次序也可以采用：一、分别焊接组合井座底板1001和各层圆环形块1003，再是组合井座底板1001和各层圆环形块1003组合；二、焊接组合井座底板1001，再是组合井座底板1001上“搭积木式”依次焊接各单侧面板1004；多层圆环形块1003的镶拼式焊缝连接方式可以是相互错开的砖砌缝式或其他组合形式；圆环形块1003为四个以上单侧面板1004拼接而成，单侧面板1004为等分或不等分的环状扇形件，单侧面板1004外侧表面上可以设置支管1005和加强筋板，各单侧面板1004周向相互连接处的端口平面位于通过特大型塑料检查井井座10轴线的平面上，各圆环形块1003之间或与组合井座底板1001焊缝1006连接处为端口平面，端口平面垂直特大型塑料检查井井座10轴线；激光束输出器3输出的激光束透过单井座底板1002或各单侧面板1004垂直辐照焊接面处的吸收层，吸收层瞬时升温后加热融化焊缝1006处表面，表面熔体融合并冷却后即形成焊缝1006。
自动化控制系统9采用西门子s7-200系列plc控制器与电器件连接，或通过各驱动件（代动力元件）与各执行机构控制连接，自动化控制系统9通过导线连接各电器件或各驱动件以及通过导线连接适配的电源，其具体连接手段，应参考上述工作原理中，各电器件、执行件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，上述主要介绍本发明的结构、工作原理以及过程，不再对电气控制做详细说明。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。