一种光纤激光器
技术领域
本发明涉及光纤激光器的技术领域,具体涉及一种光纤激光器。
背景技术
光纤激光切割技术具有切割精度高、切割面光滑、切割效率高、生产成本低等的优点,因此光纤激光切割技术得到了广泛的应用,6KW以上的高功率光纤激光器的光纤头出光端的形式一般有三种,分别为QBH、QD及Q+的形式,在光纤激光应用中,光纤激光器的激光头与光纤头需要通过光纤接头连接,但是现有技术中,光纤接头在密封性和发热的问题上一直得不到很好地解决,导致出现下列问题:1、光纤接头固定方式不可靠,会造成光纤头出光端晃动,导致无法工作甚至损坏光纤;2、光纤接头发热严重,激光器自锁报警;3、外部污染源,例如粉尘、切割屑会通过光纤接头进入激光头内,造成激光头损坏。
因此,急需一种能连接稳固、散热性好及密封性好的光纤激光器。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种光纤激光器,其包括光纤头、光纤接头及激光头,该光纤激光器具有能使光纤头与光纤接头稳固连接、减少光纤的损耗、光纤接头散热降温效果好、防止污染源从光纤接头进入激光头及提高光纤激光切割效率的优点。
为实现上述发明目的,本发明采取的技术方案如下:
一种光纤激光器,包括光纤头、光纤接头及激光头,所述光纤接头用于连接所述光纤头及所述激光头,所述光纤接头包括固定座、防尘罩、水冷环、连接板、锁紧套、弹簧及导销;
所述固定座的一端设有与所述光纤头的出光端相适配的凹腔,所述光纤头的出光端嵌入所述凹腔内,所述固定座的另一端的外壁设有周向的凸缘,所述导销设置在所述凸缘上,所述弹簧的一端套设在所述导销上,所述锁紧套的一端设有弹簧孔,所述锁紧套套设在所述固定座的一端,且使得所述弹簧的另一端嵌入所述弹簧孔内;所述锁紧套的另一端的内壁设有锥面,且所述锥面的直径最大处位于所述锁紧套的另一端的端面上,所述固定座的外壁绕所述光纤头的轴线设有若干等角度均布且贯穿的锥孔,且所述锥孔位于所述固定座的内壁的直径小于位于所述固定座的外壁的直径,所述锥孔内设有定位钢球,所述光纤头的外壁设有与所述锥孔相对应的斜面,且所述斜面沿光纤的出光方向朝远离所述轴线的方向倾斜,所述定位钢球抵触在所述光纤头的斜面及所述锁紧套的锥面上限制所述光纤头沿轴向移动,从而将所述光纤头与所述固定座固定连接;
所述固定座的另一端套设所述水冷环,所述水冷环设有水槽,且所述水冷环的外壁设有与所述水槽连通的进水口及出水口;
所述防尘罩的一端紧套在所述光纤头的外壁,所述防尘罩的另一端紧套在所述水冷环的外壁;
所述连接板的两端分别连接所述水冷环与所述激光头。
作为优选,所述锥面包括第一锥面及第二锥面,所述第一锥面的一端与所述锁紧套的端面连接,所述第一锥面的另一端与所述第二锥面的一端连接,所述第二锥面的另一端与所述锁紧套的内壁连接,且所述第一锥面与所述轴线的夹角大于所述第二锥面与所述轴线的夹角,通过这样设置,将所述锁紧套沿光纤的出光方向移动从而压缩所述弹簧,将定位钢球嵌入所述固定座的所述锥孔内后,在所述弹簧的推力下,所述锁紧套沿光纤出光的反方向移动较短的行程,所述第二锥面就可压紧所述定位钢球,使得所述定位钢球抵触在所述光纤头的斜面及所述第二锥面上从而使得所述固定座与所述光纤头固定连接,并且,此时,由于所述弹簧仍处于较大程度的压缩,所述弹簧的推力仍较大,使得所述第二锥面与所述定位钢球的作用力大,进一步保证所述固定座与所述光纤头稳固连接;当需要拆除或更换光纤头时,由于第一锥面与所述轴线的夹角大于所述第二锥面与所述轴线的夹角,将所述锁紧套沿光纤出光的方向移动较短的行程后,所述第一锥面与所述定位钢球之间的空间较大,使得所述定位钢球可以脱离所述光纤头的所述斜面,从而能轻易拆除或更换所述光纤头。
作为优选,所述固定座的外壁还设有以所述轴线对称且沿所述轴线方向延伸的直线槽,所述直线槽相对所述锥孔沿所述轴线的方向靠近所述凸缘,所述锁紧套的外壁设有与所述直线槽一一对应的螺纹孔,所述锁紧套的螺纹孔内设有限位销,且所述限位销嵌入所述直线槽内,通过这样设置,当所述光纤接头没有连接光纤头时,即所述锥孔内无需设有所述定位钢球,所述限位销在所述弹簧的推力作用下会抵触在所述直线槽远离所述凸缘的一端,从而限制了所述弹簧的推力将所述锁紧套弹出。
作为优选,所述凸缘设有螺纹孔,所述导销包括呈锥形的销部及呈柱形的凸台部,所述销部直径较大的一端与所述凸台部连接,所述凸台部设有外螺纹,所述导销与所述凸缘之间通过螺纹连接,且所述销部朝向所述锁紧套,通过这样设置,一方面,所述导销与所述凸缘之间通过螺纹连接,便于所述导销的安装;另一方面,所述导销包括所述锥部,便于将所述弹簧的一端套设在所述导销上。
作为优选,所述水槽设置在所述水冷环与所述固定座抵触的端面上,且所述水槽呈环形,通过这样设置,由于所述光纤头的所述出光端嵌入所述固定座内,且所述固定座与所述光纤头固定连接,因此在使用的过程中,所述固定座的温度最高,所述水槽设置在所述水冷环与所述固定座抵触的端面上,使得所述水槽内流动的冷却水可以直接与所述固定座接触,对所述固定座的散热降温效果好;并且所述水槽呈环形,使得所述水槽的容积大,进一步提高对所述固定座的散热降温效果,所述水槽内的冷却水能带走所述固定座绝大部分的热量。
作为优选,所述固定座与所述水冷环抵触的端面在位于所述水槽的内侧及外侧分别设有环形的第一凹槽及第二凹槽,通过这样设置,所述第一凹槽及所述第二凹槽内均设有止水环,通过这样设置,避免所述水槽内流动的冷却水渗漏至所述激光头内,保证激光头的正常使用。
作为优选,所述光纤头靠近所述出光端的外壁上设有环形的第三凹槽,所述防尘罩采用橡胶材料制成,所述防尘罩的一端设有与所述第三凹槽相适配的圆孔,所述第三凹槽穿设在所述圆孔内,通过这样设置,即使得所述圆孔嵌入所述第三凹槽内,使得所述防尘罩与所述光纤头连接位置的密封性好,避免了空气中的粉尘或光纤激光切割过程中产生的切割屑通过所述光纤接头进入所述激光头内,保证所述激光头的正常使用。
作为优选,所述防尘罩的另一端的外壁上套设喉箍,通过这样设置,所述防尘罩的另一端紧套在所述水冷环的外壁上,但是由于所述防尘罩是采用橡胶材料制成,时间久难免会发生氧化硬化的反应,因此可能降低所述防尘罩的另一端与所述水冷环的密封性,所述防尘罩的另一端的外壁上套设有喉箍,保证所述防尘罩与所述水冷环之间良好的密封性,同上述所述,避免了空气中的粉尘或光纤激光切割过程中产生的切割屑通过光纤接头进入激光头内,保证所述激光头的正常使用。
作为优选,所述水冷环与所述连接板连接的端面上设有第一凸起,所述连接板设有与所述第一凸起结构相对应的第一沉槽;所述连接板与所述激光头连接的端面上设有第二沉槽,所述激光头设有与所述第二沉槽相对应的第二凸起,通过这样设置,不仅便于所述连接板的两端分别与所述水冷环及所述激光头定位连接,而且还能保证所述连接板、所述水冷环及所述激光头之间的同轴度。
作为优选,所述进水口及所述出水口均连接水管接头,通过这样设置,在所述水管接头分别连接进水管及出水管即可使用,保证水管与所述水管接头连接的密封性好,便于所述进水管与所述进水口连接,所述出水管与所述出水口连接。
相对于现有技术,本发明取得了有益的技术效果:
1、采用本光纤激光器后,在所述弹簧的推力作用下,使得所述锁紧套的所述锥面将所述定位钢球压紧,所述定位钢球抵触在所述光纤头的所述斜面及所述锁紧套的所述锥面上,限制了所述光纤头沿所述轴线的方向移动,即所述光纤头与所述固定座之间固定连接,从而保证所述光纤头与所述光纤接头稳固连接,所述光纤头不会出现晃动情况,减少了光纤的损耗。
2、由于所述光纤接头设有水冷环,所述水冷环内流动的冷却水对所述光纤接头,特别是所述固定座的散热降温效果好,避免所述光纤接头温度高而引发光纤激光器的自锁报警,确保所述光纤激光器能正常持续地工作,提高光纤激光的切割效率。
3、由于所述光纤接头设有防尘罩,所述防尘罩很好地密封了所述光纤头与所述光纤接头之间连接的位置,避免了空气中的粉尘或切割过程中产生的切割屑通过所述光纤接头进入激光头内,保证所述激光头的正常使用。
附图说明
图1是本发明实施例的正视示意图;
图2是本发明实施例的光纤头与光纤接头连接的轴侧示意图;
图3是本发明实施例的关于图2的光纤接头的第一剖面示意图;
图4是本发明实施例的关于图3的局部放大示意图;
图5是本发明实施例的关于图2的光纤接头的第二剖面示意图;
图6是本发明实施例的关于图5的局部放大示意图;
图7是本发明实施例的关于图5的另一局部放大示意图;
图8是本发明实施例的关于图2的光纤接头的第三剖面示意图;
图9是本发明实施例的关于图8的局部放大示意图。
其中,各附图标记所指代的技术特征如下:
10、光纤头;11、轴线;12、第三凹槽;13、斜面;20、光纤接头;21、防尘罩;22、固定座;22.1、第一凹槽;22.2、第二凹槽;22.3、锥孔;22.4、直线槽;22.5、凸缘;23、导销;23.1、销部;23.2、凸台部;24、水冷环;24.1、水槽;25、连接板;25.1、三角凸台;26、定位钢球;27、弹簧;28、锁紧套;28.1、第一锥面;28.2、第二锥面;29、限位销;30、水管接头;40、激光头。
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,以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明,但本发明要求保护的范围并不局限于下述具体实施例。
参考图1-8,本实施例公开了一种光纤激光器,包括光纤头10、光纤接头20及激光头40,光纤接头20用于连接光纤头10及激光头40,光纤接头20包括固定座22、防尘罩21、水冷环24、连接板25、锁紧套28、弹簧27及导销23;
参考图5-6,固定座22的一端设有与光纤头10的出光端相适配的凹腔,光纤头10的出光端嵌入固定座22的凹腔内,固定座22的另一端的外壁设有周向的凸缘22.5,凸缘22.5与固定座22一体成型,凸缘22.5上绕光纤头10的轴线11设置有四个等角度均布的导销23,弹簧27的一端套设在导销23上,锁紧套28的一端设有与弹簧27相适配的弹簧27孔,锁紧套28套设在固定座22的一端,且使得弹簧27的另一端嵌入弹簧27孔内;锁紧套28的另一端的内壁设有锥面,且锥面的直径最大处位于锁紧套28的另一端的端面上,即锥面沿光纤的出光方向朝靠近光纤头10的轴线11方向倾斜,固定座22的外壁绕光纤头10的轴线11设有四个等角度均布且贯穿的锥孔22.3,从图5及图6的方向看,四个锥孔22.3设置在固定座22的外壁上部,四个锥孔22.3的中心线与光纤头10的轴线11垂直,且锥孔22.3位于固定座22的内壁的直径小于固定座22的外壁的直径,锥孔22.3内设有定位钢球26,锥孔22.3位于固定座22的内壁的直径小于定位钢球26的直径,且锥孔22.3位于固定座22外壁的直径大于定位钢球26的直径,光纤头10的外壁设有与锥孔22.3相对应的斜面13,且斜面13沿光纤的出光方向朝原远离光纤头10的轴线11的方向倾斜,定位钢球26抵触在光纤头10的斜面13及锁紧套28的锥面上限制光纤头10沿轴向移动,从而将光纤头10与固定座22固定连接;
固定座22的另一端套设水冷环24,水冷环24的一端设有与固定座22的另一端相适配的阶梯凹腔,固定座22的另一端嵌入水冷环24的阶梯凹腔内,且固定座22的凸缘22.5上设有四个绕光纤头10的轴线11等角度均布的螺纹孔,水冷环24远离固定座22一端的端面上设有与凸缘22.5的螺纹孔一一对应的沉头孔,水冷环24与固定座22之间通过螺钉固定连接,水冷环24设有水槽24.1,且水冷环24的外壁设有与水槽24.1连通的进水口及出水口;
防尘罩21的一端紧套在光纤头10的外壁,防尘罩21的另一端紧套在水冷环24的外壁;
参考图2,连接板25的两端分别连接水冷环24与激光头40,连接板25的一端抵触在水冷环24远离固定座22的一端上,且连接板25的另一端的端面绕光纤头10的轴线11设有四个等角度均布的沉头孔,水冷环24远离固定座22的一端的端面上设有与连接板25的沉头孔一一对应的螺纹孔,水冷环24与连接板25之间通过螺纹连接;连接板25与激光头40连接的一端的四角设有三角凸台25.1,三角凸台25.1上设有通孔,激光头40与连接板25连接的端面上设有与三角凸台25.1的通孔一一对应的螺纹孔,连接板25与激光头40之间通过螺纹连接。
在弹簧27的推力作用下,使得锁紧套28的锥面将定位钢球26压紧,定位钢球26抵触在光纤头10的斜面13及锁紧套28的锥面上,限制了光纤头10沿轴线11方向移动,即光纤头10与固定座22之间固定连接,从而保证光纤头10与光纤接头20稳固连接,光纤头10不会出现晃动情况,减少了光纤的损耗;由于光纤接头20设有水冷环24,水冷环24内流动的冷却水对光纤头10,特别是固定座22的散热降温效果好,避免了光纤接头20温度高而引发光纤激光器的自锁报警,确保光纤激光器能正常持续地工作,提高了光纤激光器的切割效率;由于光纤接头20还设有防尘罩21,防尘罩21很好地密封了光纤头10与光纤接头20之间连接的位置,避免了空气中的粉尘或切割过程中产生的切割屑通过光纤接头20进入激光头40内,保证激光头40的正常使用。
参考图5-6,锁紧套28的锥面包括第一锥面28.1及第二锥面28.2,第一锥面28.1的一端与锁紧套28的端面连接,第一锥面28.1的另一端与第二锥面28.2的一端连接,第二锥面28.2的另一端与锁紧套28的内壁连接,且第一锥面28.1与光纤头10的轴线11的夹角大于第二锥面28.2与光纤头10的轴线11的夹角,将锁紧套28沿光纤的出光方向移动从而压缩弹簧27,将定位钢球26嵌入固定座22的锥孔22.3内后,在弹簧27的推力下,锁紧套28沿光纤出光的反方向移动较短的行程,第二锥面28.2就可压紧定位钢球26,使得定位钢球26抵触在光纤头10的斜面13及第二锥面28.2上从而使得固定座22与光纤头10固定连接,并且,此时,由于弹簧27仍处于较大程度的压缩,弹簧27的推力仍较大,使得第二锥面28.2与定位钢球26的作用力大,进一步保证固定座22与光纤头10稳固连接;当需要拆除或更换光纤头10时,由于第一锥面28.1与光纤头10的轴线11的夹角大于第二锥面28.2与光纤头10的轴线11的夹角,将锁紧套28沿光纤出光的方向移动较短的行程后,第一锥面28.1与定位钢球26之间的空间较大,使得定位钢球26可以脱离光纤头10的斜面13,从而能轻易拆除或更换所述光纤头10。
参考图7-8,固定座22的外壁还设有两道以光纤头10的轴线11对称且沿轴线11方向延伸的直线槽22.4,从图7及图8的方向看,直线槽22.4位于固定座22的外壁的中部,即直线槽22.4相对锥孔22.3沿光纤头10的轴线11的方向靠近凸缘22.5,锁紧套28的外壁设有与直线槽22.4一一对应的螺纹孔,锁紧套28的螺纹孔内设有限位销29,限位销29与锁紧套28之间通过螺纹连接,且限位销29靠近光纤头10的轴线11的一端嵌入直线槽22.4内,当光纤接头20没有连接光纤头10时,即锥孔22.3内无需设有定位钢球26,限位销29在弹簧27的推力作用下会抵触在直线槽22.4远离凸缘22.5的一端,从而限制了弹簧27的推力将锁紧套28弹出。
参考图7,凸缘22.5绕光纤头10的轴线11还设有另外四个等角度均布的螺纹孔,导销23包括呈锥形的销部23.1及呈柱形的凸台部23.2,销部23.1与凸台部23.2一体成型,且销部23.1直径较大的一端与凸台部23.2连接,凸台部23.2设有与凸台的凸缘22.5的另外四个螺纹孔相适配的外螺纹,导销23与凸缘22.5之间通过螺纹连接,且销部23.1朝向锁紧套28,一方面,导销23与凸缘22.5之间通过螺纹连接,便于导销23的安装;另一方面,导销23包括销部23.1,便于将弹簧27的一端套设在所述导销23上。
参考图3-4,水槽24.1设置在水冷环24与固定座22抵触的端面上,且水槽24.1呈环形,由于光纤头10的出光端嵌入固定座22内,且固定座22与光纤头10固定连接,在光纤激光射出的过程中,固定座22的温度最高,水槽24.1设置在水冷环24与固定座22抵触的端面上,使得水槽24.1内流动的冷却水可以直接与固定座22接触,对光纤接头20,特别是固定座22的散热降温效果好;并且水槽24.1呈环形,使得水槽24.1的容积大,进一步提高对光纤接头20,特别是固定座22的散热降温效果,水槽24.1内的冷却水能带走固定座22绝大部分的热量。
参考图3-4,固定座22与水冷环24抵触的端面在位于水槽24.1的内侧及外侧分别设有环形的第一凹槽22.1及第二凹槽22.2,第一凹槽22.1及第二凹槽22.2内均设有止水环,避免水槽24.1内流动的冷却水渗漏至激光头40内,保证激光头40的正常使用。
参考图5-6,光纤头10靠近出光端的外壁上设有环形的第三凹槽12,防尘罩21采用橡胶材料制成,防尘罩21的一端设有与第三凹槽12相适配的圆孔,第三凹槽12穿设在圆孔内,即使得防尘罩21的圆孔嵌入第三凹槽12内,使得防尘罩21的一端与光纤头10连接位置的密封性好,避免了空气中的粉尘或光纤激光切割过程中产生的切割屑通过光纤接头20进入激光头40内,保证激光头40的正常使用。
防尘罩21的另一端的外壁上套设喉箍,防尘罩21的另一端紧套在水冷环24的外壁上,但是由于防尘罩21是采用橡胶材料制成,时间久难免会发生氧化硬化的反应,因此可能降低防尘罩21的另一端与水冷环24的密封性,防尘罩21的另一端的外壁上套设有喉箍,保证防尘罩21与水冷环24之间良好的密封性,同上述所述,避免了空气中的粉尘或光纤激光切割过程中产生的切割屑通过光纤接头20进入激光头40内,保证激光头40的正常使用。
水冷环24与防尘罩21抵触的外壁设有倒角结构,由于防尘罩21的另一端紧套在水冷环24的外壁,即防尘罩21的另一端与水冷环24之间过盈配合,水冷环24与防尘罩21抵触的外壁设有倒角结构,将防尘罩21的另一端套入水冷环24时,倒角结构起到一定的过渡作用,便于防尘套套入水冷环24的外壁。
水冷环24与连接板25连接的端面上设有第一凸起,连接板25设有与第一凸起结构相对应的第一沉槽;连接板25与激光头40连接的端面上设有第二沉槽,激光头40设有与第二沉槽相对应的第二凸起,不仅便于连接板25的两端分别与水冷环24及激光头40定位连接,而且还能保证连接板25、水冷环24及激光头40之间的同轴度。
进水口及出水口均连接水管接头30,进水口及出水口均设有内螺纹,水管接头30设有与进水口及出水口的内螺纹相适配的外螺纹,水管接头30与进水口及出水口之间通过螺纹连接,在水管接头30分别连接进水管及出水管即可使用,保证水管与水管接头30连接的密封性好,便于进水管与进水口连接,出水管与出水口连接。
水冷环24的外壁沿光纤头10的轴线11设有四个等角度均布的切面结构,且其中一对相对的切面结构位于进水口及出水口处,使得水管接头30与进水口及出水口连接稳固;若不设有切面结构,水管接头30连接后与水冷环24的外壁之间为线接触,则使得水管接头30连接的不稳固。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对发明构成任何限制。