CN217253596U - 用于激光加工设备的喷管装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及激光加工技术领域，公开了一种用于激光加工设备的喷管装置，所述喷管装置包括依次同轴连接设置的喷嘴、枪管及枪管座，并且喷嘴、枪管及枪管座均沿着轴线设置成中空的结构，三者中空的部分连通起来形成一条贯穿整个喷管装置的内部通道，所述枪管座上设置有进气道，所述进气道与所述内部通道连通，保护气体通过所述进气道进入所述内部通道，并在所述内部通道内产生螺旋气流。由于保护气体在第一通路内呈螺旋形态流动，从而增加了烟尘、飞溅物等颗粒沿着第一通路往光学镜片方向移动的阻力，有效阻止烟尘、飞溅物等颗粒与光学镜片接触，以达到防止光学镜片被污染，导致镜片被烧坏的目的。

Description

用于激光加工设备的喷管装置

【技术领域】

本实用新型实施例涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种用于激光加工设备的喷管装置。

【背景技术】

激光焊接是以聚焦之后的高能激光束为加热热源的一种新型焊接方式，以其热输入小、焊接形变量低、焊缝强度高、非接触式操作、焊接种类丰富、易于自动化智能化加工、焊接速度快、焊接精度高、焊接深宽比大等众多优势，已经在汽车、工程机械、飞机、家电、高铁、轮船、3C电子等制造领域获得了广泛的应用。完整的激光焊接设备或平台一般包括激光源、激光传输装置、激光焊接头、运动控制系统、焊接机床等，依靠机床固定待焊接工件运动控制系统带动激光焊接加工头完成相对运动进行加工加工，这种完整的平台式焊接设备往往体积重量大、构造复杂、成本高昂，比较合适批量加工作业的大企业使用。

为了将激光加工应用向更广大的用户扩展，手持式激光焊接设备应运而生，它利用人手握持焊接加工头完成相对运动进行焊接加工，省去了复杂和庞大的运动控制系统和机床可以做成便携式的激光焊接设备。经过数年的发展，手持式激光焊接除了具备激光焊接的优势外，还具备体积小、重量轻、成本低、加工方式灵活、适应范围广等优势，已经和电弧焊、氩弧焊等传统焊接设备具有了相当的性价比优势，逐步得到了广泛的关注和应用。

手持式激光焊接设备的重要组成部分便是激光器和手持式激光焊接头，激光器与平台式加工的相差不大，但是作为手持加工应用的焊接头的要求相对平台式加工就要求体积小重量轻、可靠性高、容易操作，特别是体积重量一定要小才适合人手握持完成焊接加工。

通常的一体化激光输出头与焊接头设备采用需要通入冷却水进行冷却，存在漏水的风险，还导致一体化激光输出头与焊接头设备体积重量大、成本较高，并且在待焊接工件产生的烟尘容易沿着喷管装置的内部通道倒灌进入设备内，污染焊接头设备内部的保护镜片，导致一体化激光输出头与焊接头设备发生损坏。

【实用新型内容】

本实用新型实施例旨在提供一种用于激光加工设备的枪管座，保护气体通过枪管座的进气道进入枪管座内部时，在内部通道内产生螺旋气流，螺旋气流能够阻挡进入枪管座内的烟尘，有利于激光加工头的内部的光学镜片免受加工烟尘的污染。

本实用新型实施例解决其技术问题采用以下技术方案：

一种用于激光加工设备的喷管装置，所述喷管装置包括依次同轴连接设置的喷嘴、枪管及枪管座，并且喷嘴、枪管及枪管座均沿着轴线设置成中空的结构，三者中空的部分连通起来形成一条贯穿整个喷管装置的内部通道，所述枪管座上设置有进气道，所述进气道与所述内部通道连通，保护气体通过所述进气道进入所述内部通道，并在所述内部通道内产生螺旋气流。

作为优选方案，所述内部通道设有增加气体流动速度的加速腔，以及改变气体流动形态、减小气体流动速度的缓冲腔。

作为优选方案，所述枪管座中空的部分设置成第一通路，所述枪管中空的部分设置成第二通路，所述喷嘴中空的部分设置成第三通路，所述第一通路、第二通路及第三通路依次连通形成所述内部通道，所述第二通路包括所述加速腔及所述缓冲腔。

作为优选方案，所述加速腔呈圆锥形，所述缓冲腔呈圆柱形，所述加速腔的大端与所述第一通路连通，所述加速腔的小端与所述缓冲腔的后端连通，所述缓冲腔的直径大于所述加速腔小端的直径，所述缓冲腔的前端与所述第三通路连通，所述缓冲腔的直径大于所述第三通路的直径。

作为优选方案，所述缓冲腔的长度为直径的1.2-1.5倍，所述加速腔的长度为缓冲腔的长度的2.5-3倍，所述加速腔的锥度为3-5度。

作为优选方案，所述进气道沿所述座体外端向所述内部通道的轴线倾斜设置，在以所述枪管座中空部分的中心为基点，建立XYZ三维空间坐标系中，所述进气道轴线延长线与XY面、YZ面及XZ面均设有夹角；所述进气道轴线延长线与XY面、YZ面及XZ面的夹角均相等。

作为优选方案，所述进气道轴线延长线与XY面、YZ面及XZ面的夹角的取值为30°、45°或60°。

作为优选方案，所述所述进气道沿所述枪管座外端向所述内部通道的轴线倾斜设置，所述进气道的轴线与所述内部通道的轴线共面；所述进气道轴线延长线与所述第一通路的轴线的夹角的取值为30°、45°或60°。

作为优选方案，所述进气道的形状呈螺旋状、圆弧状或椭圆弧状。

作为优选方案，所述进气道的数量设置为多个，多个所述进气道沿着所述枪管座的外周间隔设置。

本实用新型的有益效果是：枪管座的座体上设置有进气道，该进气道与内部通道连通，当保护气体通过进气道进入内部通道后，在内部通道内产生螺旋气流，由于保护气体在内部通道内呈螺旋形态流动，在内部通道内受到内壁带来的流动阻力较小，使得气流无论在内部通道的边缘还是中心处都能获得较为一致的流动速度，保证气流整体等速往前流动，从而增加了烟尘、飞溅物等颗粒沿着内部通道往光学镜片方向移动的阻力，有效阻止烟尘、飞溅物等颗粒与光学镜片接触，以达到防止光学镜片被污染，导致镜片被烧坏的目的。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本实用新型一实施例的激光焊枪与激光器的连接示意图。

图2为本实用新型一实施例的激光焊枪的整体结构示意图。

图3为图2所示实施例的激光焊枪的分解结构示意图。

图4为图2所示实施例的激光焊枪冷却气路连接结构示意图。

图5为图2所示实施例的激光焊枪冷却道在活动安装件上设置的结构示意图。

图6为图2所示实施例的激光焊枪的气体输送气路系统的前段部分结构示意图。

图7为图2所示实施例的激光焊枪的气墙环一种结构示意图。

图8为图2所示实施例的激光焊枪的气墙环另一种结构示意图。

图9为图2所示实施例的激光焊枪的喷管装置的结构示意图。

图10为图9所示的喷管装置的截面结构示意图。

图11为图9所示的喷管装置的枪管座的结构示意图。

图12为图2所示实施例的激光焊枪的设置了送丝组件的结构示意图。

【具体实施方式】

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”/“固接于”/“安装于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实用新型实施例中的激光加工设备，以激光焊枪为例来具体说明本实用新型的技术方案及技术特征，但是本实用新型的技术方案，并不限于实际应用于激光焊枪上，与激光焊枪具有相同、相类似或部分相同的得结构特征、工作组件，或者与激光焊枪具有相同的工作原理及应用场景的其他激光加工设备，例如激光切割枪、激光清洗枪等，本实用新型的技术方案也可适用于这些激光加工设备上。

如图1所示，为了解决上述问题，本实用新型实施例提供了一种激光焊枪200，激光器100通过光纤与激光焊枪200的激光输出头组件连接，以将激光输入给激光焊枪200。

请参阅图2，示意性地公开了一种激光焊枪，其外形整体包括执行部分、本体部分及手持部分，执行部分及本体部分水平设置，手持部分倾斜设置，使激光焊枪的形状大致呈手枪形，以便符合人体工程学设计，便于手持操作作业。

结合图2及图3所示，从结构上讲，激光焊枪包括喷管装置2、基座1、光学镜片组件3、激光输出头组件4、气体输送气路系统5。其中，基座1对应包括了本体部分及手持部分，喷管装置2为执行部分。

其中，基座1为一体化设计的整体结构件，基座1包括水平段11及倾斜段12，基座1设有整体贯穿水平段11及倾斜段12的内腔。倾斜段12的上部为容纳段13，倾斜段12通过该容纳段13与水平段11衔接，喷管装置2安装在基座1的水平段的前端，光学镜片组件3及激光输出头组件4均集成安装在基座1的内腔，使激光输出头组件4与基座1形成一个整体构件。

光学镜片组件3包括保护镜模组31、聚焦镜模组32、反射镜模组33及准直镜模组34，保护镜模组31及聚焦镜模组32设于基座1的水平段11上，保护镜模组31位于聚焦镜模组32的前方，反射镜模组33及准直镜模组34设于基座1的容纳段13上，反射镜模组33位于聚焦镜模组32的后方，准直镜模组34位于反射镜模组33的下方，激光输出头组件4设于基座1的倾斜段12上，并位于准直镜模组34的后方，气体输送气路系统5从基座1的后端引入，沿着基座1设置，并从基座1的前端引出与喷管装置2的内部通道连通。

基座1的内部设有通光通道，通光通道沿着基座1的水平段11及倾斜段12设置。从激光输出头组件2输出的激光在通光通道内分别经过准直镜模组34、反射镜模组33及聚焦镜模组32的准直、反射及聚焦后，经过喷管装置2的内部通道，从喷管装置2的喷嘴射出，作用于被焊物体上。

结合图3及图9所示，喷管装置2通过其枪管座21与基座1的前端连接，喷管装置2的内部设有贯穿其前后两端的内部通道24，内部通道24与基座1的通光通道连通。枪管座21的后端上设有连接组件，喷管装置2通过所述连接组件与基座1的前端连接。具体的，连接组件包括法兰盘、绝缘片及螺栓，螺栓依次穿过法兰盘及绝缘片与设置在基座前端端面的螺纹孔配合，形成紧固连接。

如图3所示，保护镜模组31设置在聚焦镜模组32的前方，保护镜模组31主要用于挡住概率性地从喷管装置2的内部通道24进入到基座1的通光通道内的烟尘、飞溅物等颗粒物质，防止这些物质接触到聚焦镜模组32，造成聚焦镜污染受损，以对聚焦镜起保护作用。

保护镜模组31、聚焦镜模组32及准直镜模组34均通过第一安装结构可拆卸的安装在基座1内。该第一安装结构包括导向固定部及与导向固定部滑动卡接配合的活动安装件35，其中，导向固定部设置在基座1的内腔内，以对活动安装件35进行限位固定，该活动安装件35用于分别对应的安装保护镜模组、聚焦镜模组及准直镜模组的光学镜片，光学镜片安装在活动安装件35内。

由于活动安装件35可以自由地从导向固定部上取出或装配，因此在更换或维护光学镜片时，只需独立的将需要更换或维护的光学模组对应的活动安装件35从导向固定部上取出，再取出安装在活动安装件35内的光学镜片，进行光学镜片的更换或维护即可，不需要将整个基座1都拆开或所有的光学模组拆下来，才能对光学镜片进行更换或维护，使各光学模组的光学镜片的更换维护更加方便快捷，节省维护时间。

结合图3及图5所示，具体的，导向固定部可以是围绕基座1的通光通道的内壁设置的导向槽，活动安装件35可以是中部镂空的盒体，盒体镂空的部分形成通光口350，光学镜片安装在盒体内，盒体可以活动的卡接在导向槽内，形成抽屉结构。

为了提高活动安装件35与导向固定部配合安装的密封性，可以在活动安装件35及导向固定部之间设置密封环，例如，将密封环设置在导向槽的侧壁上，或者将密封环设置在盒体的两个相对的端面上，密封环可以提高两者配合的紧密性及密封性，以防止气体输送气路系统内的气体泄漏，导致冷却气路的冷却效果降低，同时也可以防止进入到基座1的内腔的烟尘、飞溅物等颗粒接触到光学镜片，造成光学镜片受到污染损坏。

此外，每个光学模组安装位置处的导向固定部上还设有接触传感器，用于感应监测活动安装件是否装配到位，以此来检验保护镜模组、聚焦镜模组及准直镜模组是否装配到位，提高了光学镜片模组安装在基座内的位置的准确性，避免了人为装配误差。例如，接触传感器可以安装在导向槽的底部。

如图3所示，第一安装结构还包括第一开口部及与第一开口部相配合的第一封盖36，第一开口部设置在基座1上，并位于聚焦镜模组32及保护镜模组31安装位置的上方。打开第一封盖36，活动安装件35与导向固定部暴露在第一开口部内，通过第一开口部可以将活动安装件35从基座1内取出，或重新安装在基座1内，以便于光学镜片的安装更换及维护。

活动安装件35可以与第一封盖36连接固定，以便于打开第一封盖36的同时就可连同活动安装件35一起取出，第一封盖36上还设有松不脱螺栓361，松不脱螺栓361可以将第一封盖36紧固连接在基座1上，以封住第一开口部，并且当松不脱螺栓361松开时，松不脱螺栓361不会从第一封盖36上松脱，此时，松不脱螺栓361可以充当提手的作用，通过握住松不脱螺栓361将第一封盖36从第一开口部上取出。

此外，如图5所示，活动安装件35上设有冷却道351，该冷却道351围绕着光学镜片的外周设置，冷却道351的两端分别设置对接孔352，对接孔352用于与冷却气路接通，使冷却气路的冷却气体流经冷却道351，以对光学镜片进行冷却。

具体的，可以在盒体的靠近外延的位置设置冷却道351，冷却道351的形状呈U形、矩形或半圆形等能实现环绕光学镜片的外周的形状均可。对接孔352从盒体的端面贯穿与冷却道351连通，冷却道351两端的两个对接孔352分别从盒体相对的两个端面贯穿与冷却道351连通，以确保冷却气体能够从冷却道351的一端流入，并从冷却道351的另一端流出，使冷却气体实现环绕光学镜片流动的效果，以能够充分冷却光学镜片，以提高冷却气路的冷却效率。

如图3所示，反射镜模组33通过第二安装结构可拆卸的安装在基座1的容纳段13部位的腔体内，第二安装结构包括设置在容纳段13内的第一安装腔37，该第一安装腔37包括反射镜容纳部及振镜电机容纳部，反射镜容纳部与通光通道连通，振镜电机容纳部的形状与反射镜模组的振镜电机外形轮廓相适配，反射镜模组通33过振镜电机与振镜电机容纳部活动套接配合，实现与基座1的定位安装及可拆卸连接。

第二安装结构还包括第二开口部371及与第二开口部371相配合的第二封盖38。第二开口部371设置在基座1上，并位于第一安装腔37的上方，打开第二封盖38，反射镜模组33暴露在第二开口部371内，通过第二开口部371可以将反射镜模组33从基座1内取出，或重新安装在基座1内，以便于光学镜片的安装更换及维护。振镜电机的后端可以与第二封盖38连接固定，以便于打开第二封盖38的同时就可连同反射镜模组33一起取出。

第二封盖38上还设有松不脱螺栓，松不脱螺栓可以将第二封盖38紧固连接在基座1上，以封住第二开口部371，并且当送不脱螺栓松开时，松不脱螺栓不会从第二封盖38上松脱，此时松不脱螺栓可以充当提手的作用，通过握住松不脱螺栓将第二封盖38从第二开口部371上取出。

如图3所示，基座1内设有第三安装结构，激光输出头组件4通过第三安装结构可拆卸的安装在基座1内，第三安装结构包括第二安装腔39及设置在第二安装腔39内的固定盖板391。第二安装腔39内设置有形状与激光输出头组件4的外形轮廓相适配的安装槽，固定盖板391的侧壁上设置有与激光输出头组件4的外形轮廓相适配的固定槽392，固定盖板391与基座1紧固连接，将激光输出头组件4密封的固定在安装槽和固定槽组成的腔体内。

第三安装结构还包括第三开口部393及与第三开口部393相配合的第三封盖394，第三开口部393位于第二安装腔39的上方。打开第三封盖394后固定盖板391暴露在第三开口部393内，可以通过第三开口部393将固定盖板391及激光输出头组件4从基座1内取出，或重新安装在基座1内，以便于激光输出头组件4的安装及维护。

其中，激光输出头组件4包括石英端帽及传能光纤，传能光纤的一端与石英端帽连接，另一端从基座1的后端伸出与激光器100连接。所述石英端帽和传能光纤对应设置在所述安装槽内，由于安装槽的形状与石英端帽及传能光纤的轮廓形状相匹配，安装槽可以对石英端帽及传能光纤进行定位及固定，接着通过固定盖板391盖住所述安装槽，从而将激光输出头组件4密封的固定在基座1的内腔内。

当然，固定盖板391的侧壁上也可设置有固定槽392，固定槽392的形状与石英端帽和传能光纤的轮廓形状相匹配，同样可以对石英端帽和传能光纤进行定位及固定。再通过固定盖板391与基座1紧固连接，将激光输出头组件4密封的固定在安装槽和固定槽392组成的腔体内，可获得更好的密封固定效果，这样激光输出头组件4与基座1实现了一体化集成安装。

由于基座为一个整体的结构件，光学镜片组件及激光输出头组件均集成安装在基座内，使激光焊枪实现了与激光输出头组件深度融合，实现了一体化集成设计，使激光焊枪与激光输出头组件不再是在使用时进行组装的两个独立的构件，这样设计的好处是：

其一，由于激光输出头组件预先就集成安装在基座内，相当于激光输出头组件属于激光焊枪的一个组成部分，两者为一个整体，且激光输出头组件的装配及输出精度在出厂组装时一次性调试完成，使用时，直接通过传能光纤连接激光器，开机即可使用。与传统的激光焊枪与激光输出头组件均为独立构件相比，不用每次在使用之前都需要将激光输出头组件与激光焊枪进行插拔对接或法兰连接，节省了激光器通过激光输出头组件与激光焊枪连接所耗费的调试时间及连接工序。

其二，基座为一体化设计零件，可以很好的解决基座内部的密封性、防尘、防漏问题，有效保护了基座内的光学器件，延长了激光焊枪的使用寿命。

其三，基座为一体化设计零件，可以降低激光焊枪的设计难度，简化基座的加工工艺，更能保证基座的加工精度，降低加工成本。

其四，使整个激光焊枪结构更加紧凑、轻巧，更加易于组装和调试，节省了采购维护成本，便于携带、运输及移动。

在激光焊枪工作的过程中，一方面，由于激光长时间的输出，产生的热量聚集容易对光学镜片造成损坏，另一方面，在焊接过程中产生的烟尘、飞溅物等颗粒物质也容易从喷管装置2的内部通道进入，与光学镜片接触，同样也会造成光学镜片被烧毁损坏的现象发生。

因此，有必要设置两路气路分别对光学镜片进行气路冷却及气路保护，基于此目的，气体输送气路系统5设置了冷却气路51及保护气路52。

本实用新型实施例的附图中，图示箭头所指的方向为气体在各气路中流动的方向。

其中，冷却气路包括第一进气段、整体冷却部分、光学镜片冷却部分及第一输出段。

具体的，第一进气段用于与外部气源管路连接，以便将气体接入冷却气路中。第一进气段可以是气管，气管的后端与外部气源的阀体连接，第一冷却段的后端设有第一进气口，基座后端的侧壁上开设有第一通孔，该第一通孔贯穿外壳体的侧壁与整体冷却部分连通，第一进气段通过密封转接头与第一通孔连接，以实现第一进气段与第一进气口连接的目的。

本实用新型实施例中，结合图3及图4所示，基座1包括外壳体101及内壳体102，外壳体101将内壳体102整体包覆，内壳体101的内部空间形成基座1的内腔。外壳体101和内壳体102之间设有间隙，使外壳体101和内壳体102之间形成一层夹层空间103，该夹层空间103将内壳体102的外围整体包覆。该夹层空间103形成冷却气路的整体冷却部分，冷却气路的冷却气体填充整个夹层空间103，以使冷却气体整体包覆在内壳体102外表面上。基座1可由一块完整的坯料通过抽壳工艺一体加工而成。

由于外壳体101和内壳体102之间设有间隙，使外壳体101和内壳体102之间形成一层夹层空间103，夹层空间103整体包覆内壳体102的外表面，该夹层空间103即为整体冷却部分。从第一进气段输入到夹层空间103的冷却气体，填充整个夹层空间103，以使冷却气体整体包覆在内壳体102的外表面上。

设置在内壳体102内的光学模组(包括激光输出头组件、准直镜模组、反射镜模组、聚焦镜模组及保护镜模组)所散发的热量通过热传导的方式传递到内壳体102上，从而被包覆在内壳体102外表面上的冷却气体带走，实现了整体冷却的目的。由于冷却气体整体包覆内壳体102外表面，能使冷却气体与内壳体102外表面充分接触，提高了整体冷却部分的冷却效果及冷却效率。

如图4所示，由于保护镜模组31、聚焦镜模组32及准直镜模组的光学镜片都是通过活动安装件35安装在基座1内的，活动安装件35上设有围绕光学镜片外周设置的冷却道351，这些冷却道351形成了光学镜片冷却部分，冷却道351的两端分别设置对接孔352。

在组装状态下，活动安装件35将整体冷却部分的夹层空间103阻隔，只留对接孔352与夹层空间103连通。当整体冷却部分内的冷却气体流经活动安装件35时，通过对接孔352流入冷却道351，再从另一个对接孔352流回整体冷却部分内，以使冷却气体沿着冷却道351在光学镜片的外围绕行，带走光学镜片传递到活动安装件35上的热量，以对光学镜片进行再次冷却，以达到对光学镜片进行充分冷却的目的。

结合图3及图6所示，第一输出段设置在保护镜模组31的前方，第一输出段设有气墙发生器60，气墙发生器60包括多个呈间隔排列在通光通道外周的出气道61，每个气墙发生器60的多个出气道61均设置成由外围向通光通道的轴线倾斜，并与通光通道连通，同一个气墙发生器60的出气道61的倾斜角相同，所述倾斜角定义为出气道61轴线延长线与通光通道轴线的夹角。

冷却气体经过第一输出段时，通过气墙发生器60的多个出气道61分流流入到喷管装置2的内部通道内，由于同一气墙发生器60每个出气道61均为倾斜设置且倾斜角度相同，从每个出气道61流出的气流会以相同的倾斜角度汇聚相交于同一个焦点，并在焦点前方形成一道环形的气墙10，该气墙10能够阻挡从喷管装置2的内部通道进入的烟尘、飞溅物等颗粒进入基座1的内腔，对保护镜模组31的保护镜起到良好的保护作用。

可以根据实际情况设置一个或多个气墙发生器，每个气墙发生器对应产生一个气墙，通过调节不同气墙发生器的出气道的倾斜角来产生一个或多个气墙。当第一输出段设置有多个气墙发生器时，多个气墙发生器以由外延的气墙发生器包绕内部的气墙发生器的顺序排列设置。

多个气墙发生器可产生同一个气墙，也可以对应产生多个气墙，当多个气墙发生器产生同一个气墙时，意味着从多个气墙发生器的出气道流出的冷却气体汇聚相交于同一个焦点，因此，多个气墙发生器的出气道的倾斜角由外向内依次递减，且多个气墙发生器的出气道的轴线的延长线相交于同一个点。当多个气墙发生器对应产生多个气墙时，意味着从不同气墙发生器的出气道流出的冷却气体汇聚相交于不同的焦点。因此，多个气墙发生器的出气道的倾斜角相等或由外向内依次递增，越靠近通光通道轴线的气墙发生器，其出气道轴线延长线的焦点就越靠近第一输出段。

例如，如图7或图8所示，第一输出段设置有两个气墙发生器，分别命名为第一气墙发生器601及第二气墙发生器602，第一气墙发生器601包绕在第二气墙发生器602的外部。此时，若想实现两个气墙发生器产生同一个气墙，则第二气墙发生器602的出气道的倾斜角小于第一气墙发生器601的出气道的倾斜角，这样在计算好第一气墙发生器及第二气墙发生器的出气道的倾斜角后，才有可能实现第一气墙发生器601及第二气墙发生器602的出气道轴线延长线相交于同一焦点，从而使第一气墙发生器601及第二气墙发生器602的出气道流出的气流汇聚相交于同一个焦点，并在焦点前方形成一个气墙。

相应的，若想实现两个气墙发生器产生两个不同的气墙，则第二气墙发生器602的出气道的倾斜角等于或大于第一气墙发生器601的出气道的倾斜角。这样在计算好第一气墙发生器601及第二气墙发生器602的出气道的倾斜角后，才有可能实现第一气墙发生器601及第二气墙发生器602的出气道轴线延长线相交于不同的焦点，且第二气墙发生器602的出气道轴线延长线的焦点比第一气墙发生器601的出气道轴线延长线的焦点更靠近第一输出段，从而使第一气墙发生器601及第二气墙发生器602的出气道流出的气流汇聚相交于两个不同的焦点，并分别在两个焦点前方各对应形成一个气墙。

其他数量的气墙发生器产生不同数量的气墙的原理与上述数量为两个气墙发生器产生气墙的实施例原理相同，此处不再赘述。

具体的，结合图3及图6所示，在保护镜模组31的前方设置有气墙环6，该气墙环6密封的安装在基座1内，该气墙环6包括本体62、通光孔63、储气部64及多个围绕通光孔63轴线呈间隔排列的出气道61。多个所述出气道61均设置成由外围向所述通光孔63的轴线倾斜，并与所述通光孔63连通，多个所述出气道61的倾斜角相同。

多个出气道61的轴线的延长线相交于同一个点，当冷却气路的冷却气体经过出气道61流出到通光孔63内时，在通光通道内形成一道气墙10。多个所述出气道61的倾斜角的取值范围介于20°-80°之间，例如，多个所述出气道61的倾斜角的取值为30°、45°或60°，以这些取值设置的倾斜角，形成的气墙形态比较完整，气流比较稳定，紊流比较少。

所述通光孔63、储气部64及出气道61均设置在本体62上，通光孔63与基座1的通光通道及枪管组件2的内部通道连通，由于该气墙环6密封的安装在基座1内，通光孔63可以认为是组成通光通道的一部分，储气部64为开设在所述气墙环6的本体62的侧壁上的环形凹槽，环形凹槽与基座的内壁密封连接形成一个储气室，气墙发生器60的出气道61将该储气室与通光孔63连通。

或者，该气墙环也可不设置环形凹槽，此时，气墙环为一管状结构，气墙环的外径小于基座内壳体的内径，使该气墙环、内壳体内壁、枪管座后端面及保护镜模组前端面密封形成一个储气室，气墙发生器的出气道将该储气室与通光孔连通。

第一输出段包括第二进气口1021、储气室及气墙发生器60，第二进气口1021与整体冷却部分的夹层空间103连通，以将整体冷却部分内的冷却气体引入到储气室内，冷却气体再经过气墙发生器60的出气道61流出到通光孔63内，以在内部通道内形成气墙。

可以在气墙环6上设置一个或多个气墙发生器，以在内部通道内产生一个或多个气墙，气墙发生器的出气道可以是设置在环形凹槽的底壁上的倾斜孔，也可以是设置在环形凹槽前端的端壁上的倾斜孔。或者，当气墙环不设置环形凹槽时，气墙发生器的出气道可以是设置在气墙环侧壁上的倾斜孔。上述两种气墙环的倾斜孔的设置方式与上面实施例中介绍的气墙发生器的出气道的设置方式相同，在此不做赘述。

此外，各光学模组的安装位置处还设有温度传感器，温度传感器用于实时监测光学模组的工作温度，当监测到温度异常时，及时反馈异常信息，作为异常报警信号，以提醒操员作停止使用。

结合图3及图6所示，保护气路52包括第二进气段、输送段521、输入段，其中，第二进气段位于保护气路的前端，输入段位于保护气路的末端，第二进气段用于与外部气源管路连接，以便将气体接入保护气路中。第二进气段可以是气管，气管的后端与外部气源的阀体连接，第二进气段可以与第一进气段共用同一个外部气源，外部气源通过三通阀分别与第一进气段及第二进气段连接。输送段的后端设有第三进气口，第二进气段的前端与第三进气口连接，第三进气口可以是在基座1的外壳体101后端的侧壁上开设的第二通孔，该第二通孔贯穿外壳体101的侧壁与输送段521连通，第二进气段通过密封转接头与第二通孔连接，以实现第二进气段与输送段连接的目的。

输送段521可以是在外壳体101的侧壁上沿轴线由后往前开设的输气道，也可以是设置在外壳体101的侧壁外的一段管路。在外壳体101的侧壁上开设输气道可以简化保护气路的结构，并且具有较好的气密性，使激光焊枪的外观也比较美观。

输入段的一端与输送段521连接，另一端与喷管装置2的内部通道24连通，输入段可以将输送段的保护气体引入到喷管装置2的内部通道24内。

具体地，喷管装置2包括依次同轴连接设置的喷嘴23、枪管22及枪管座21，并且喷嘴23、枪管22及枪管座21均沿着轴线设置成中空的结构，三者中空的部分连通起来形成一条贯穿整个喷管装置2的内部通道24。该内部通道24可供气体输送气路系统输出的气体通过，并由喷嘴23喷出，作用于被焊物体上，同时，该内部通道24也可供从光学镜片组件输出的激光光束通过，并由喷嘴射出，作用于被焊物体上。

结合图6及图9所示，在枪管座21上设置有至少一个进气道25，该进气道25的一端与所述输送段521连通，进气道25的另一端与内部通道24连通，所述输入段包括所述进气道25。

为了有效防止焊枪外部的烟尘、飞溅物等颗粒沿着内部通道进入到基座1的内腔，而污染到光学镜片，导致镜片被烧坏，所述进气道25由枪管座21外端向轴线倾斜设置。从输送段521输入的保护气体经过倾斜的进气道25进入到内部通道24时，在进气道25的作用下改变了流动方向，从而使气流在进入内部通道24内后，以螺旋形态往喷嘴23方向流动。

由于保护气体在内部通道24内呈螺旋形态流动，在内部通道24内受到内壁带来的流动阻力较小，使得气流无论在内部通道24的边缘还是中心处都能获得较为一致的流动速度，保证气流整体等速往喷嘴23处流动，从而增加了烟尘、飞溅物等颗粒沿着内部通道24往光学镜片组件方向移动的阻力，有效阻止烟尘、飞溅物等颗粒与光学镜片组件的镜片接触，以达到防止光学镜片被污染，导致镜片被烧坏的目的。此外，喷嘴23内流过的保护气体还可以防止喷嘴23处的高温持续向喷管装置2的后端传递，对喷管装置2起冷却作用。

进气道25的倾斜形式可以是平面倾斜，也可以是三维空间倾斜。当进气道25为平面倾斜时，进气道25的轴线与内部通道24的轴线共面，冷却气体通过进气道25流入到内部通道24后，通过冷却气体与内部通道24内壁的多次撞击以搅动内部通道24的气流，使气流在内部通道24内往前逐渐形成螺旋形态。

如图11所示，当进气道25是三维空间倾斜时，以枪管座21中空部分的中心为基点，建立一个XYZ三维空间坐标系，其中，X轴与枪管座21的轴线重合，从而可以更直观地将进气道25的倾斜角度表述出来。具体为，所述进气道25轴线延长线与XY面、YZ面及XZ面均设有夹角，该夹角为锐角，从而能够保证从进气道25流入到内部通道24的保护气体获得一个在XYZ三维空间坐标系内倾斜的初始方向，使保护气体从进气道25进入到内部通道24内时，在内部通道的切线方向具有一个分速度。该分速度有利于气流在内部通道24内形成螺旋形态，使得保护气体在进入到内部通道24内后即可获得螺旋形态的气流，以达到保护气体在内部通道24内形成螺旋形态流动的目的。

当进气道25设置为多个时，多个进气道25沿着枪管座21的外周间隔设置。可以将每个进气道25设置成相同的倾斜姿态，保证每个进气道25的倾斜角度均相同，从而使得从每个进气道25流入到内部通道24的气体获得相同的初始方向。这样设置的好处是，能够保证从每个进气道24流入到内部通道24的保护气体均形成一个相同的螺旋形态的气流，由于每股气流的螺旋形态相同，步调一致，相互之间不会产生干扰，保证了内部通道24的内的流动的螺旋气流更加稳定均匀，没有紊乱的气流干扰，从而能够获得一个对烟尘、飞溅物等颗粒更有效的阻止效果。

当进气道为平面倾斜时，进气道轴线与内部通道轴线的夹角可以在可在20°到80°的范围内选择。例如，可以将进气道轴线与内部通道轴线的夹角设置成30°、45°或60°等，以这些角度作为初始方向流入到内部通道的保护气体，可以获得一个较好的螺旋形态的气流。

如图11所示，当进气道25为空间倾斜时，在XYZ空间坐标系中，进气道25与XY面的夹角、与XZ面的夹角及与YZ面的夹角相等，进气道25与这三个面的夹角可在20°到80°的范围内选择。例如，可以将进气道25与XY面的夹角、与XZ面的夹角及与YZ面的夹角均设置成30°、45°或60°等，以这些角度作为初始方向流入到内部通道24的气体，可以获得一个较好的螺旋形态的气流。

当然，枪管座21上的进气道也可以设置成绕着内部通道轴线设置的螺旋状，使保护气体在进气道内即可获得一个预螺旋形态，当保护气体从进气道内流入到内部通道后，气体保留了进气道内的预螺旋形态的初始形态，使保护气体在内部通道内更容易获得螺旋形态的气流，以达到保护气体在内部通道内形成螺旋形态流动的目的。

或者，枪管座上的进气道也可设置成弧状(例如圆弧或椭圆弧)，同样可使保护气体从进气道进入到内部通道内时，在内部通道的切线方向具有一个分速度，该分速度有利于气流在内部通道内形成螺旋形态，使得保护气体在进入到内部通道内后即可获得螺旋形态的气流，以达到保护气体在内部通道内形成螺旋形态流动的目的。

结合图9及图10所示，将枪管座21中空的部分设置成第一通路210，枪管22中空的部分设置成第二通路220，喷嘴23中空的部分设置成第三通路230，第一通路210、第二通路220及第三通路230依次连通，形成一条完整的内部通道24。保护气路中的保护气体经过进气道25流入到第一通路210内，在第一通路210内开始形成螺旋气流20，螺旋气流20逐渐流经第二通路220及第三通路230，最终从第三通路230流出。

其中，第二通路20包括加速腔221及缓冲腔222，加速腔221设置有大端及小端，加速腔221的横截面从大端向小端逐渐减小，缓冲腔222的横截面大于加速腔221的小端的横截面，横截面定义为与加速腔221轴线垂直的截面。加速腔221的横截面可以是圆形、椭圆形，或者长方形、正方形、梯形等多边形。缓冲腔222的横截面可以是圆形、椭圆形，或者长方形、正方形、梯形等多边形。

例如，如图10所示，第二通路220包括形状呈圆锥形的加速腔221及形状呈圆柱形的缓冲腔222，加速腔221的大端与第一通路210连通，加速腔221的小端与缓冲腔222的后端连通，缓冲腔222的直径大于加速腔221小端的直径，缓冲腔222的前端与第三通路230连通，缓冲腔222的直径大于第三通路230的直径。

螺旋气流流过第二通路220时，首先从加速腔221的大端往小端方向流动，由于加速腔221呈圆锥形，螺旋气流在往小端方向流动的过程中，不断被加速，速度越来越快，加速的目的是能够有效阻挡烟尘、飞溅物等颗粒进入加速腔221内。被加速的螺旋气流最终从加速腔221的小端流入到缓冲腔222中，由于缓冲腔222的直径大于加速腔221小端的直径，当螺旋气流进入到缓冲腔222内后，流动速度会突然降低，并且流动形态也会发生改变，使得螺旋气流的形态在缓冲腔222内消失，气流在缓冲腔222内往前流动时逐渐形成直线流动形态。接着气流往前流动进入到第三通路230，由于第三通路230的直径小于缓冲腔222的直径，气流流经第三通路230时将被再次加速，气流的直线形态流动得到进一步稳定，直线形态的气流最终从第三通路230的前端流出喷嘴23，作用于被焊工件表面。

其中，内部通道24的气体流量为15-20L/min，低于此流量范围将会导致内部通道内24内的气流速度达不到要求，不能更好的阻挡烟尘、飞溅物等颗粒，也不能快速吹掉焊接时在工件表面产生的烟尘、飞溅物等颗粒物，高于此流量范围，将会导致气源的成本增加。

缓冲腔222的长度为缓冲腔的直径的1.2-1.5倍，从而可以达到更好的气流缓冲效果，以使气流在缓冲腔222速度能够降低要求的理想范围，以获得较好的阻挡烟尘、飞溅物等颗粒物的效果，同时螺旋状的气流形态也能够在缓冲腔222内完全改变。

加速腔221的锥度为3-5度，加速腔221的长度为缓冲腔222的长度的2.5-3倍，因而可以在有限的体积空间结构内获得较好的加速效果，使气流在经过加速腔221加速后，达到较好的速度范围，使气流对烟尘、飞溅物等颗粒物获得较好的阻碍作用，并且使气流在经过缓冲腔222减速后，获得一个较佳初始速度范围，有利于第三通路230对气流再次加速后，从喷嘴23喷出后能够快速吹掉焊接时在工件表面产生的烟尘、飞溅物等颗粒物。

综上，从保护气路中流入到喷管装置2的内部通道24的气流，首先在倾斜的进气道25的作用下在第一通路210内形成螺旋气流20，螺旋气流20进入第二通路220，被加速腔221加速后，进入到缓冲腔222，在缓冲腔222内螺旋气流的速度降低，流动形态也发生改变，逐渐往前形成直线形态，接着气流流经第三通路230时被再次加速，形成稳定直线形态流动的气流，最终从第三通路230的前端流出喷嘴，作用于被焊工件表面。

由于气流经过第三通路230加速后，使得气流从喷嘴23喷出时气流的速度最大，气流的流速最快，使气流能够快速吹掉焊接时产生的烟尘、飞溅物等颗粒物，因此大部分的烟尘、飞溅物等颗粒物被阻挡在喷嘴外，无法进入到第三通路230内，从而形成第一道防护。余下的烟尘、飞溅物等颗粒物进入到第二通路220内，在缓冲腔222的作用下，烟尘、飞溅物等颗粒的速度随同气流同步降低，而在缓冲腔222后端，加速腔221小端的气流流速突然加大，从而将余下的烟尘、飞溅物等颗粒物阻挡在缓冲腔222内，形成第二道防护。再者，第一通路210及加速腔221内的螺旋气流，同样可以有效烟尘、飞溅物等颗粒物入侵到第一通路210的后端，形成第三道防护，在这三道防护的共同作用下，对光学镜片组件的光学镜片进行层层防护，有效避免了光学镜片被污染的现象，提高了光学镜片的使用寿命。

虽然螺旋气流在内部通道内能够阻挡住烟尘、飞溅物等颗粒入侵，但是，假如气流以螺旋形态从喷嘴喷出，作用于被焊工件表面，由于螺旋形态的气流的形态特性，将会使得作用到被焊工件表面的气流不能够完全覆盖或均匀覆盖激光光斑的加工区域，从而会在很大程度上不能阻断空气与被焊工件的焊接表面接触，从而引起焊接表面材料而被氧化。因此，必须先将螺旋形态的气流改变形态，以形成均匀的直线气流形态，再从喷嘴喷出，才能保证作用于被焊工件表面，能够完全覆盖激光光斑的加工区域。

因此，有必要在第二通路220的前段设置缓冲腔222，这是因为进入到缓冲腔222内的螺旋气流，经过缓冲腔222的作用，气流的流动形态将由螺旋形态改变成直线形态流动。接着气流流经第三通路230时被再次加速，形成稳定直线形态流动的气流，使得气流从喷嘴23内以直线形态喷出，作用在被焊工件表面，直线形态的气流能够完全且均匀覆盖激光光斑的加工区域，有效阻止空气中的氧气接触被焊工件的焊接表面，能够有效避免因焊接引起的材料表面氧化发黑等现象产生。

或者，将枪管座上的进气道设置为直通式，即进气道沿着枪管座的径向设置为直线形式，此时，从第三输送段输入的保护气体，经进气道流入到内部通道时，不会在内部通道内产生螺旋形态的气流，而是以直线形态的气流往前流动，使得气流从喷嘴内以直线形态喷出，作用在被焊工件表面，直线形态的气流能够完全且均匀覆盖激光光斑的加工区域，有效阻止空气中的氧气接触被焊工件的焊接表面，能够有效避免因焊接引起的材料表面氧化发黑等现象产生。

如图10所示，作为优选，喷管装置2的喷嘴23、枪管22及枪管座21三个部分为分体连接设置，便于喷嘴23、枪管22及枪管座21单独的更换及维护，当然三者也可一体设置。其中，枪管座21包括座体211及连接管212，第一通路210沿轴向贯穿座体211及连接管212，进气道25设置在座体21上，并与第一通路210连通。进气道25可以从座体21的端面贯通与第一通路210连通，便于与保护气路连接，可以简化保护气路的布局结构。进气道也可以从座体21的侧壁贯通与第一通路210连通。进气道25为多个时，多个进气道25围绕着第一通路210的外围设置，座体21上还设置有用于与基座1连接的法兰盘26。枪管22及喷嘴23均为管状结构，枪管22及喷嘴23各自的管状结构，分别构成了第二通路220及第三通路230。枪管22与连接管212通过管螺纹连接，喷嘴23及枪管22同样通过管螺纹连接，必要时在螺纹结合处设置密封环，提高两者连接的密封性。

此外，在一些场合下，被焊工件的焊缝的宽度较大时，需要增加焊丝作为填充焊缝的材料来完成焊接，这时就需要在激光焊枪上加装送丝组件10，以实现自动输送焊丝的目的，以提高送丝的准确性及焊接效率。

具体的，如图12所示，送丝组件10包括依次连接的丝嘴101、对接管102及送丝管103，对接管102通过固定调节装置104与喷管装置2可拆卸连接，送丝管103通过连接件105与外壳体的后端可拆卸连接，由此形成两个固定连接位置，将送丝组件10与激光焊枪可靠的连接为一体。

其中，丝嘴101的出丝口对准喷管装置2的喷嘴23的出口，以实现从丝嘴101中送出的焊丝与喷嘴23输出的激光的中心重合，以确保焊丝完全位于激光加热区内，使加热高温充分熔化焊丝，实现填料焊接，以提高焊接质量。

固定调节装置104包括固定座1041及角度调节件1042，固定座1041套接在喷管装置2上，角度调节件1042连接送丝组件10的对接管102，具体的，角度调节件1042包括调节座及锁紧轴，调节座的一端通过锁紧轴与固定座1041转动连接，调节座的另一端与连接的管套接固定，通过拨动调节座绕锁紧轴转动，可以调节丝嘴的俯仰角度，以确保送丝组件10匹配不同的喷管装置2时，丝嘴101的出丝口都能对准喷管装置2的喷嘴23的出口。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于激光加工设备的喷管装置，其特征在于，所述喷管装置包括依次同轴连接设置的喷嘴、枪管及枪管座，并且喷嘴、枪管及枪管座均沿着轴线设置成中空的结构，三者中空的部分连通起来形成一条贯穿整个喷管装置的内部通道，所述枪管座上设置有进气道，所述进气道与所述内部通道连通，保护气体通过所述进气道进入所述内部通道，并在所述内部通道内产生螺旋气流。

2.根据权利要求1所述的用于激光加工设备的喷管装置，其特征在于，所述内部通道设有增加气体流动速度的加速腔，以及改变气体流动形态、减小气体流动速度的缓冲腔。

3.根据权利要求2所述的用于激光加工设备的喷管装置，其特征在于，所述枪管座中空的部分设置成第一通路，所述枪管中空的部分设置成第二通路，所述喷嘴中空的部分设置成第三通路，所述第一通路、第二通路及第三通路依次连通形成所述内部通道，所述第二通路包括所述加速腔及所述缓冲腔。

4.根据权利要求3所述的用于激光加工设备的喷管装置，其特征在于，所述加速腔呈圆锥形，所述缓冲腔呈圆柱形，所述加速腔的大端与所述第一通路连通，所述加速腔的小端与所述缓冲腔的后端连通，所述缓冲腔的直径大于所述加速腔小端的直径，所述缓冲腔的前端与所述第三通路连通，所述缓冲腔的直径大于所述第三通路的直径。

5.根据权利要求4所述的用于激光加工设备的喷管装置，其特征在于，所述缓冲腔的长度为直径的1.2-1.5倍，所述加速腔的长度为缓冲腔的长度的2.5-3倍，所述加速腔的锥度为3-5度。

6.根据权利要求1所述的用于激光加工设备的喷管装置，其特征在于，所述进气道沿所述枪管座外端向所述内部通道的轴线倾斜设置，在以所述枪管座中空部分的中心为基点，建立XYZ三维空间坐标系中，所述进气道轴线延长线与XY面、YZ面及XZ面均设有夹角；所述进气道轴线延长线与XY面、YZ面及XZ面的夹角均相等。

7.根据权利要求6所述的用于激光加工设备的喷管装置，其特征在于，所述进气道轴线延长线与XY面、YZ面及XZ面的夹角的取值为30º、45º或60º。

8.根据权利要求1所述的用于激光加工设备的喷管装置，其特征在于，所述进气道沿所述枪管座外端向所述内部通道的轴线倾斜设置，所述进气道的轴线与所述内部通道的轴线共面；所述进气道轴线延长线与所述内部通道的轴线的夹角的取值为30º、45º或60º。

9.根据权利要求1所述的用于激光加工设备的喷管装置，其特征在于，所述进气道的形状呈螺旋状、圆弧状或椭圆弧状。

10.根据权利要求1或6或8或9所述的用于激光加工设备的喷管装置，其特征在于，所述进气道的数量设置为多个，多个所述进气道沿着所述枪管座的外周间隔设置。

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