(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202122933459.5 (22)申请日 2021.11.26 (73)专利权人 沈阳铸造 研究所有限公司 地址 110000 辽宁省沈阳市铁西区云峰南 街17号 (72)发明人 赵晓白　王洪锋　游涛　田宏宇　 柴能　李巍　 (74)专利代理 机构 沈阳晨创科技专利代理有限 责任公司 210 01 专利代理师 张晨 (51)Int.Cl. B23K 26/12(2014.01) B23K 26/70(2014.01) B23K 26/21(2014.01) (54)实用新型名称 一种适用 于空间闭合曲线激光焊接的同轴 气氛保护装置 (57)摘要 一种适用 于空间闭合曲线激光焊接的同轴 气氛保护装置， 该装置从上到下依次设有： 连接 法兰、 X/Y/Z方向调整模块、 冷却光筒、 抽拉式保 护镜架、 同轴保护气筒、 水冷喷嘴和TCP盖帽； 冷 却光筒分为内筒和外筒两部分， 其中内筒设有螺 旋水路结构， 外筒设有冷却水入口和冷却水出 口； 冷却光筒下端与Z调整块相连； Z调整块中设 有保护镜仓， 用于容纳安装有保护镜片的抽拉式 保护镜托架； Z调整块下部与冷却喷嘴连接， 导向 保护气筒穿过Z调整块内部并插入冷却喷嘴中， 导向保护气筒外壁与冷却喷嘴内壁之间留有间 隙； 圆锥形TCP盖帽通过螺纹连接于冷却喷嘴一 端。 该装置可解决现有技术中存在的普通气氛保 护对焊道表面成形质量及防氧化效果不佳和焊 接头过热等问题。 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 CN 216938934 U 2022.07.12 CN 216938934 U 1.一种适用于空间闭合曲线激光焊接的同轴气氛保护装置， 其特征在于， 所述装置为 筒状结构， 从上到下依次设有： 连接法兰(1)、 X/Y/Z方向调整模块、 冷却光筒(4)、 抽拉式保 护镜架、 导向保护气筒(18)、 水冷喷 嘴和TCP盖帽(10)， 其中： X/Y/Z方向调整模块由X方向调整块(2)、 Y方向调整块(3)和Z调整块组成， X方向调整块 (2)和Y方向调整块(3)位于连接法兰(1)与冷却光筒(4)之间； 冷却光筒(4)分为内筒(41)和外筒(42)两部分， 其中内筒(41)设有螺旋水路结构， 外筒 (42)设有冷却水入口(5)和冷却水出口(13)， 且冷却水入口(5)位置低于冷却水出口(13)； 冷却光筒(4)下端与Z调整块相连； Z调整块由Z锁紧套筒(6)和Z方向调整光筒(7)组成， 其中Z锁紧套筒(6)分上、 下两部 分， 两者通过螺钉组合在一起， 且Z锁 紧套筒(6)上、 下两部分之间留有保护镜仓(16)， 用于 容纳抽拉式保护镜托架( 24)， 抽拉式保护镜托架( 24)上设有保护镜压板( 22)、 保护镜片 (23)和保护镜架拉杆(25)， 保护镜片(23)通过保护镜压板(22)固定在抽拉式保护镜托架 (24)上； Z 方向调整光筒(7)为筒状结构， 其下部 设有螺纹， 用于连接 冷却喷嘴(8)， 导向保护 气筒(18)穿过Z方向调整光筒(7)内部并插入冷却喷嘴(8)中， 导向保护气筒(18)外壁与冷 却喷嘴(8)内壁之间留有间隙； Z方向调整光筒(7)侧壁设有保护气接口(21)； 圆锥形TCP盖帽(10)通过螺纹连接 于冷却喷 嘴(8)一端。 2.按照权利要求1所述适用于空间闭合曲线激光焊接的同轴气氛保护装置， 其特征在 于： 所述连接法兰(1)设有导向直口圆台与侧面密封 槽。 3.按照权利要求1所述适用于空间闭合曲线激光焊接的同轴气氛保护装置， 其特征在 于： X方向调整块(2)和Y方向调整块(3)均设有长条形槽口， 用于螺钉连接固定并进行单向 偏置调整， 且X 方向调整块(2)和Y方向调整块(3)上均设有单向调整导轨 槽和导向导轨 。 4.按照权利要求1所述适用于空间闭合曲线激光焊接的同轴气氛保护装置， 其特征在 于： 所述Z调整块上还设有Z套 筒锁紧卡箍(17)。 5.按照权利要求1所述适用于空间闭合曲线激光焊接的同轴气氛保护装置， 其特征在 于： Z方向调整光筒(7)外壁设有标尺。 6.按照权利要求1所述适用于空间闭合曲线激光焊接的同轴气氛保护装置， 其特征在 于： 保护镜片(23)口径比激光聚焦头(26)中的上级保护镜片口径减少>10％。 7.按照权利要求1所述适用于空间闭合曲线激光焊接的同轴气氛保护装置， 其特征在 于： 冷却喷 嘴(8)侧壁设有喷 嘴冷却水接口(9)。 8.按照权利要求7所述适用于空间闭合曲线激光焊接的同轴气氛保护装置， 其特征在 于： 冷却喷嘴(8)与Z方 向调整光筒(7)之间， 和/或冷却喷嘴(8)与喷嘴冷却水接口(9)之间 设有喷嘴密封圈(19)。 9.按照权利要求1所述适用于空间闭合曲线激光焊接的同轴气氛保护装置， 其特征在 于： 冷却光筒(4)的内筒(41)和外筒(42)之间设有一个或多个冷却光筒密封圈(12)。 10.按照权利要求1所述适用于空间闭合曲线激光焊接的同轴气氛保护装置， 其特征在 于： 连接法兰(1)与激光聚焦头(26)之间设有法兰密封圈(1 1)。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 216938934 U 2一种适用于空间闭合曲线 激光焊接的同轴气氛保护装 置 技术领域 [0001]本实用新型涉及激光加工技术领域， 特别提供一种适用于空间闭合曲线激光焊接 的同轴焊道气氛保护装置 。 背景技术 [0002]近年来， 由于激光加工技术的迅猛发展， 越来越多的激光加工技术被应用到工业 领域以替代传统的加工手段。 激光以其极具特色的优势在现代工业加工技术领域开始不断 的展露头脚， 激光焊接以其速度快、 焊缝窄、 焊接深度大、 热变形小等特点开始逐步替代传 统焊接方式。 [0003]随着工业机器人的普及， 自动化激光焊接在各种复杂工况下的应用越来越多， 由 于激光焊接是一种极热极冷的加工方式， 且激光扫描速度极快， 故对加工过后的焊道防氧 化保护显得极为重要。 传统的保护方式多以侧向吹气、 拖尾长吹气等方式进行焊道保护， 但 对于闭合性 曲线焊道， 则需要选择光气同轴 型气氛保护。 同轴气氛保护可以保证激光在焊 接空间闭合曲线焊道时， 对熔池和焊道进行抗氧化保护。 [0004]通常的同轴焊接保护头只是将工作气体从焊嘴排出， 由于缺少导向系统， 保护气 容易在喷嘴附近产生湍流， 使焊点上表面气体氧含量增加， 降低抗氧化效果。 在实际的激光 焊接过程中， 由于反射造成的热积累会导致光学镜片产生热透镜效应， 热透镜效应将导致 焦平面的偏移， 从而导致焊接质量的不稳定。 焊接中的飞溅也可造成激光焊接头内腔的污 染， 而且通常情况下， 保护镜片距离聚焦镜较近， 容易造成连带污染， 而聚焦镜的损伤会造 成不菲的经济损失。 实用新型内容 [0005]为了解决上述技术问题， 本实用新型提供了一种适用于空间闭合曲线激光焊接的 同轴气氛保护装置， 针对实际工程条件， 在焊接头中加入水冷、 二次保护镜片、 多向调节模 块等， 旨在解决在以空间多自由度机器人为执行机构且激光照射方向为 非垂直于加工平面 的空间闭合曲线激光焊接时， 因激光照射角度随着焊接方向不断改变的实时调整而导致的 普通气氛保护对焊道表面成形质量及防氧化效果不佳， 和连续长时间焊接时因光反射造成 的焊接头过热的问题。 该装置同时具备了多级 水冷、 X/Y/Z三 维调整、 二级保护镜、 同轴气氛 保护， 焦距调整量 化、 保护帽以及机器人TCP辅助校准的功能。 [0006]本发明技 术方案如下： [0007]一种适用于空间闭合曲线激光焊接 的同轴气氛保护装置， 其特征在于， 所述装置 为筒状结构， 从上到下依次设有： 连接法兰1、 X/Y/Z方向调整模块、 冷却光筒4、 抽拉式保护 镜架、 导向保护气筒18、 水冷喷 嘴和TCP盖帽10， 其中： [0008]X/Y/Z方向调整模块由X方向调整块2、 Y方向调整块3和Z调整块 组成， X方向调整块 2和Y方向调整块3位于连接法兰1与冷却光筒4之间； [0009]冷却光筒4分为内筒41和外筒42两部分， 其中内筒41设有螺旋水路结构， 外筒42设说　明　书 1/4 页 3 CN 216938934 U 3