CN112570884A - 一种高功率光纤接口及激光加工头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高功率光纤接口及激光加工头，属于激光加工技术领域。激光加工头包括高功率光纤接口，高功率光纤接口包括连接组件和锁紧组件，连接组件具有第一通道；锁紧组件连接于所述连接组件的一端，所述锁紧组件具有与所述第一通道连通的第二通道，光纤棒插设在所述第二通道和所述第一通道内时，所述锁紧组件能够锁紧所述光纤棒；所述第一通道背离所述锁紧组件的一端的直径向背离所述锁紧组件的方向逐渐增大。本发明降低了激光加工头内部的温升，提高了激光加工头的使用寿命。

Description

一种高功率光纤接口及激光加工头

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种高功率光纤接口及激光加工头。

背景技术

激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。用激光束可对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等，因此被广泛使用。激光器产生激光束，激光器和激光头连接后能够进行激光加工，详细地，激光器的光纤棒和激光头上的接口连接，但是随着激光功率增大，各个厂商的激光光束实际Na角有差异，经过激光头的准直镜后，激光束超出激光头镜片的有效直径，照射到激光头内部的镜筒等部件，使激光头的内部温度升高，镜片发生细微变形，导致切割，焊接熔覆等工作不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高功率光纤接口，能够吸收杂散光。

本发明的另一个目的在于提出一种激光加工头，能够减少杂散光，减小激光加工头内部的温升。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高功率光纤接口，包括连接组件和锁紧组件，连接组件具有第一通道；锁紧组件连接于所述连接组件的一端，所述锁紧组件具有与所述第一通道连通的第二通道，光纤棒插设在所述第二通道和所述第一通道内时，所述锁紧组件能够锁紧所述光纤棒；所述第一通道背离所述锁紧组件的一端的在背离所述锁紧组件的方向上逐渐增大。

可选地，所述第一通道背离所述锁紧组件的一端的内壁凹凸不平。

可选地，所述连接组件内设置有冷却通道。

可选地，所述连接组件包括：

内套筒，形成所述第一通道，沿所述内套筒的外壁开设有冷却槽；及

外套筒，套设在所述内套筒上并与所述内套筒可拆卸连接，所述冷却槽和所述外套筒的内壁间形成所述冷却通道，所述外套筒上开设有与所述冷却通道连通的进液口和出液口。

可选地，所述冷却通道为螺旋状结构。

可选地，所述第一通道靠近所述锁紧组件的一端的直径在朝向所述锁紧组件的方向上逐渐增大。

可选地，所述光纤棒的外壁设置有若干沿所述光纤棒的周向均匀间隔设置的滑槽组，每个所述滑槽组包括第一滑槽和第二滑槽，所述第一滑槽沿所述光纤棒的中心轴线方向延伸，所述第二滑槽设置于所述第一滑槽的一侧且与所述第一滑槽连通，所述第二滑槽沿所述光纤棒的周向延伸，所述锁紧组件包括：

驱动结构，连接于所述连接组件，所述驱动结构形成有所述第二通道；及

第一锁紧件，每个所述第一锁紧件的一端连接于所述驱动结构，另一端能够插设在一个所述滑槽组内，所述驱动结构能够驱动所述第一锁紧件从所述第一滑槽内滑入至所述第二滑槽内并固定所述第一锁紧件。

可选地，所述驱动结构包括：

内芯套，形成所述第二通道，所述内芯套的一端连接于所述连接组件，沿所述内芯套的外壁周向分别均匀间隔开设有若干第一锁紧槽和若干第二锁紧槽，所述第一锁紧槽和所述第二锁紧槽沿所述内芯套的中心轴线方向间隔分布，所述第二锁紧槽与所述第二通道连通；

内锁紧环，套设在所述内芯套上，沿所述内锁紧环的外壁周向开设有第三锁紧槽，所述第三锁紧槽的位置与所述第一锁紧槽的位置对应，所述第一锁紧件的一端连接于所述内锁紧环，每个所述第一锁紧件贯穿一个所述第二锁紧槽；及

外锁紧环，套设在所述内锁紧环上，所述外锁紧环连接有若干第二锁紧件，每个所述第二锁紧件贯穿所述第三锁紧槽并插设在所述第一锁紧槽内。

可选地，还包括：

温度检测组件，所述温度检测组件被配置为获取所述第二通道内的温度；及

控制组件，与所述温度检测组件通信连接，所述第二通道内的温度超过预设值时，所述控制组件能够控制激光器停止工作。

一种激光加工头，包括上述的高功率光纤接口。

本发明的有益效果为：

本发明中的锁紧组件能够将光纤棒固定在第二通道和第一通道内，第一通道背离锁紧组件的一端的直径向背离锁紧组件的方向逐渐增大，激光束通过第一通道进入激光加工头的内部，激光束呈一定锥角发射，第一通道背离锁紧组件的一端呈一定锥角，从而使连接组件能够吸收一部分杂散光，降低了激光加工头内部的温升，提高了激光加工头的使用寿命。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的高功率光纤接口的立体结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的高功率光纤接口的俯视结构示意图；

图3是图2中A-A处的剖面结构示意图；

图4是图2中B-B处的剖面结构示意图；

图5是光纤棒的立体结构示意图；

图6是本发明具体实施方式提供的高功率光纤接口和光纤棒的侧视结构示意图；

图7是图6中C-C处的剖面结构示意图；

图8是本发明具体实施方式提供的高功率光纤接口的爆炸示意图；

图9是本发明具体实施方式提供的内套筒的立体结构示意图；

图10是本发明具体实施方式提供的内锁紧环的立体结构示意图；

图11是本发明具体实施方式提供的内芯套的立体结构示意图；

图中：

100、光纤棒；101、第一滑槽；102、第二滑槽；

1、连接组件；11、内套筒；111、冷却槽；12、外套筒；13、第一通道；

2、锁紧组件；21、第一锁紧件；22、驱动结构；221、内芯套；2211、第一锁紧槽；2212、第二锁紧槽；222、内锁紧环；2221、第三锁紧槽；2222、卡槽；223、外锁紧环；224、第二锁紧件；23、第二通道；

3、连接套；

4、冷却通道；

5、温度检测组件。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图1-11并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供了一种激光加工头，激光加工头包括高功率光纤接口，激光器的光纤棒100通过高功率光纤接口与激光加工头的主体部分连接，激光器发射激光，通过激光加工头实现对工件的加工。

如图1至图8所示，高功率光纤接口包括连接组件1和锁紧组件2，连接组件1具有第一通道13。锁紧组件2连接于连接组件1的一端，锁紧组件2具有与第一通道13连通的第二通道23，光纤棒100插设在第二通道23和第一通道13内时，锁紧组件2能够锁紧光纤棒100。第一通道13背离锁紧组件2的一端的直径在背离锁紧组件2的方向上逐渐增大。具体地，连接组件1用于和激光加工头的主体部分连接，光线棒由锁紧组件2端依次插入到第二通道23和第一通道13内。

本实施例中的第一通道13背离锁紧组件2的一端的直径向背离锁紧组件2的方向逐渐增大，激光束通过第一通道13进入激光加工头的内部，激光束呈一定锥角发射，第一通道13背离锁紧组件2的一端呈一定锥角，从而使连接组件1能够吸收一部分杂散光，降低了激光加工头内部的温升，提高了本实施例中的激光加工头的使用寿命。在一些优选的实施例中，第一通道13背离锁紧组件2的一端的锥角与通过该处的激光束发射的锥角匹配，从而使连接组件1能够吸收更多的杂散光。

为了进一步过滤杂散光，第一通道13背离锁紧组件2的一端的内壁凹凸不平，可以使杂散光被粗糙表面无规则地向各个方向反射，从而提高连接组件1对杂散光的吸收率，减小本实施例中的激光加工头内部的温升。在一些可选的实施例中，第一通道13背离锁紧组件2的一端的内壁设有螺纹。当然，本领域的技术人员能够也可以将第一通道13背离锁紧组件2的一端的内壁设置为其他形式，只要能实现杂散光在第一通道13的内壁上发生漫反射即可，在此不进行限制。

如图3和图4所示，连接组件1内设置有冷却通道4，通过冷却通道4的设置可以降低连接组件1的温度，进一步降低本实施例中的激光加工头内部的温升，从而能够提高本实施中的激光加工头的使用寿命。

在一些可选的实施例中，如图3、图4和图9所示，连接组件1包括内套筒11和外套筒12，内套筒11形成第一通道13，沿内套筒11的外壁开设有冷却槽111。外套筒12套设在内套筒11上并与内套筒11可拆卸连接，冷却槽111和外套筒12的内壁间形成冷却通道4，可以便于冷却通道4的加工。具体地，内套筒11和外套筒12通过螺钉可拆卸连接。在一些优选的实施例中，外套筒12的内壁沿其中心轴线方向间隔设置有第一台阶面和第二台阶面，内套筒11的外壁对应设置有第三台阶面和第四台阶面，第三台阶面抵接在第一台阶面上，第四台阶面抵接在第二台阶面上，第三台阶面和第一台阶面之间设置有密封圈，第四台阶面和第二台阶面之间设置有密封圈，提高了外套筒12和内套筒11连接处的密封性能。在一些可选的实施例中，连接组件1也可以一体成型，冷却通道4通过机加工的方式成型在连接组件1的内部。

为了提高对连接组件1的冷却效果，冷却通道4为螺旋状结构。具体地，冷却槽111设置为螺旋槽，从而使内套筒11和外套筒12将形成螺旋状结构的冷却通道4。

为了便于将光纤棒100稳定的固定在第二通道23和第一通道13内，第一通道13靠近锁紧组件2的一端的直径在朝向锁紧组件2的方向上逐渐增大，光纤棒100的端部为与第一通道13的一端匹配的锥形，能够便于对光线棒定位，从而能够使光纤棒100稳定的固定在第一通道13和第二通道23的内部。

如图5所示，光纤棒100的外壁设置有若干沿光纤棒100的周向均匀分布的滑槽组，每个滑槽组包括第一滑槽101和第二滑槽102，第一滑槽101沿光纤棒100的中心轴线方向延伸，第二滑槽102设置于第一滑槽101的一侧且与第一滑槽101连通，第二滑槽102沿光纤棒100的周向延伸。本实施例中的滑槽组优选设置为三组。锁紧组件2包括驱动结构22和第一锁紧件21，驱动结构22连接于连接组件1，驱动结构22形成有第二通道23。本实施例中的第一锁紧件21的数量和滑槽组的数量相同，每个第一锁紧件21的一端连接于驱动结构22，另一端能够插设在一个滑槽组内，驱动结构22能够驱动第一锁紧件21从第一滑槽101内滑入至第二滑槽102内并固定第一锁紧件21。具体地，将光纤棒100插入至第二通道23内时，第一锁紧件21的一端位于第一滑槽101内，光纤棒100沿着第一锁紧件21滑入至第二通道23内，光纤棒100滑动到位后，通过驱动结构22驱动第一锁紧件21沿光纤棒100的周向旋转，使第一锁紧件21滑入至第二滑槽102内，通过第二滑槽102和第一锁紧件21的配合，使光纤棒100的径向和轴向均受到限位，驱动结构22将第一锁紧件21固定后，使光纤棒100夹紧定位。

在一些可选的实施例中，如图3、图4和图10、图11所示，驱动结构22包括内芯套221、内锁紧环222和外锁紧环223，内芯套221形成第二通道23，内芯套221的一端连接于连接组件1，沿内芯套221的外壁周向分别均匀间隔开设有若干第一锁紧槽2211和若干第二锁紧槽2212，第一锁紧槽2211和第二锁紧槽2212沿内芯套221的中心轴线方向间隔分布，第二锁紧槽2212与第二通道23连通。内锁紧环222套设在内芯套221上，沿内锁紧环222的外壁周向开设有第三锁紧槽2221，第三锁紧槽2221的位置与第一锁紧槽2211的位置对应，第一锁紧件21的一端连接于内锁紧环222，每个第一锁紧件21贯穿一个第二锁紧槽2212。外锁紧环223套设在内锁紧环222上，外锁紧环223连接有若干第二锁紧件224，每个第二锁紧件224贯穿第三锁紧槽2221并插设在第一锁紧槽2211内。可选地，内锁紧环222套设在内芯套221靠近连接组件1的一端，外锁紧环223的一端套设在内芯套221上，另一端套设在内锁紧环222上。外锁紧环223的外壁和内芯套221的内壁之间设置有密封圈，提高本实施例中的高功率光纤接口的密封性能。为了在驱动外锁紧环223旋转时，能够带动内锁紧环222旋转，从而使内锁紧环222带动第一锁紧件21旋转，实现将第一锁紧件21从第一滑槽101滑入至第二滑槽102内，本实施例中的第三锁紧槽2221的靠近连接组件1的侧壁一端开设有卡槽2222，卡槽2222位于第三锁紧槽2221的一端，第二锁紧件224活动穿过卡槽2222，转动外锁紧环223时，第二锁紧件224的侧壁抵接于卡槽2222的侧壁，从而能够驱动内锁紧环222转动。为了将第一锁紧件21滑动至第二滑槽102内后能够稳定的固定，第一锁紧槽2211背离卡槽2222的一端向背离连接组件1的一端延伸有一段距离，需要固定第一锁紧件21时，将外锁紧环223向背离连接组件1的一端移动，外锁紧环223带动第二锁紧件224脱出卡槽2222，然后再转动外锁紧环223，使第二锁紧件224卡接在第一锁紧槽2211的顶壁和第三锁紧槽2221的底壁之间，如此，再次转动外锁紧环223后，内锁紧环222也不能随意移动，从而将第一锁紧件21稳定的固定在第二锁紧槽2212内。

如图3和图4所示，本实施例中的高功率光纤接口还包括连接套3，连接套3的一端位于外锁紧环223和内锁紧环222之间，另一端套设在连接组件1上，且与连接组件1可拆卸连接，本实施例中优选通过螺钉连接。连接套3的设置可以阻挡外部的灰尘从连接组件1和锁紧组件2的连接处进入到第二通道23和第一通道13内。进一步地，本实施例中的连接套3的外壁和外锁紧环223的内壁直接设置有密封圈，从而能够提高密封效果。

为了对本实施例中的高功率光纤接口进行保护，防止本实施例中的高功率光纤接口因温度过高而损坏，本实施例中的高功率光纤接口还包括温度检测组件5和控制组件，温度检测组件5被配置为获取第二通道23内的温度。控制组件与温度检测组件5通信连接，第二通道23内的温度超过预设值时，控制组件能够控制激光器停止工作。详细地，控制组件与温度检测组件5通信连接，这里的通信连接可以是通过电缆相连也可以是通过wifi信号相连，这里温度检测组件5和控制组件的连接方式是控制领域的常规连接手段，在此无需赘述。在一些可选的实施例中，温度检测组件5包括温控开关和导热件，导热件有两个，两个导热件分别通过固定块设置在第二通道23的侧壁，两个导热件分别连接于温控开关的正负极，当第二通道23内的温度过高时，温控开关断开，控制组件控制激光器停止出射激光，进一步对本实施例中的激光加工头进行保护。在一些可选的实施例中，导热件的材质为铜。当然，导热件的材质本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，在此不进行限定。

使用本实施例中的高功率光纤接口时，连接组件1与激光加工的主体部分连接，光纤棒100插设在第二通道23和第一通道13内，光纤棒100插入至第二通道23内时，第一锁紧件21的一端滑动连接在第一滑槽101内，光纤棒100移动到位后，转动外锁紧环223，第二锁紧件224推动内锁紧环222旋转，内锁紧环222带动第一锁紧件21滑动至第二滑槽102内，第一锁紧件21滑动到位后，推动外锁紧环223向背离连接组件1的方向移动，第二锁紧件224滑出卡槽2222，再次按照同一方向转动外锁紧环223，将第二锁紧件224滑动至第三锁紧槽2221背离卡槽2222的一端后停止转动，从而实现将光纤棒100的固定。需要将光纤棒100取出时，反向转动外锁紧环223，将第二锁紧件224转动至对应卡槽2222的位置后，再将外锁紧环223向朝向连接组件1的方向推动，最后再次旋转外锁紧环223，第二锁紧件224推动内锁紧环222旋转，内锁紧环222带动第一锁紧件21从第二滑槽102滑入至第一滑槽101内，即可将光纤棒100取出。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高功率光纤接口，其特征在于，包括：

连接组件(1)，具有第一通道(13)；及

锁紧组件(2)，连接于所述连接组件(1)的一端，所述锁紧组件(2)具有与所述第一通道(13)连通的第二通道(23)，光纤棒(100)插设在所述第二通道(23)和所述第一通道(13)内时，所述锁紧组件(2)能够锁紧所述光纤棒(100)；

所述第一通道(13)背离所述锁紧组件(2)的一端的直径在背离所述锁紧组件(2)的方向上逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的高功率光纤接口，其特征在于，所述第一通道(13)背离所述锁紧组件(2)的一端的内壁凹凸不平。

3.根据权利要求1所述的高功率光纤接口，其特征在于，所述连接组件(1)内设置有冷却通道(4)。

4.根据权利要求3所述的高功率光纤接口，其特征在于，所述连接组件(1)包括：

内套筒(11)，形成所述第一通道(13)，沿所述内套筒(11)的外壁开设有冷却槽；及

外套筒(12)，套设在所述内套筒(11)上并与所述内套筒(11)可拆卸连接，所述冷却槽和所述外套筒(12)的内壁间形成所述冷却通道(4)，所述外套筒(12)上开设有与所述冷却通道(4)连通的进液口和出液口。

5.根据权利要求3所述的高功率光纤接口，其特征在于，所述冷却通道(4)为螺旋状结构。

6.根据权利要求1所述的高功率光纤接口，其特征在于，所述第一通道(13)靠近所述锁紧组件(2)的一端的直径在朝向所述锁紧组件(2)的方向上逐渐增大。

7.根据权利要求1所述的高功率光纤接口，其特征在于，所述光纤棒(100)的外壁设置有若干沿所述光纤棒(100)的周向均匀间隔设置的滑槽组，每个所述滑槽组包括第一滑槽(101)和第二滑槽(102)，所述第一滑槽(101)沿所述光纤棒(100)的中心轴线方向延伸，所述第二滑槽(102)设置于所述第一滑槽(101)的一侧且与所述第一滑槽(101)连通，所述第二滑槽(102)沿所述光纤棒(100)的周向延伸，所述锁紧组件(2)包括：

驱动结构(22)，连接于所述连接组件(1)，所述驱动结构(22)形成有所述第二通道(23)；及

第一锁紧件(21)，每个所述第一锁紧件(21)的一端连接于所述驱动结构(22)，另一端能够插设在一个所述滑槽组内，所述驱动结构(22)能够驱动所述第一锁紧件(21)从所述第一滑槽(101)内滑入至所述第二滑槽(102)内并固定所述第一锁紧件(21)。

8.根据权利要求7所述的高功率光纤接口，其特征在于，所述驱动结构(22)包括：

内芯套(221)，形成所述第二通道(23)，所述内芯套(221)的一端连接于所述连接组件(1)，沿所述内芯套(221)的外壁周向分别均匀间隔开设有若干第一锁紧槽(2211)和若干第二锁紧槽(2212)，所述第一锁紧槽(2211)和所述第二锁紧槽(2212)沿所述内芯套(221)的中心轴线方向间隔分布，所述第二锁紧槽(2212)与所述第二通道(23)连通；

内锁紧环(222)，套设在所述内芯套(221)上，沿所述内锁紧环(222)的外壁周向开设有第三锁紧槽(2221)，所述第三锁紧槽(2221)的位置与所述第一锁紧槽(2211)的位置对应，所述第一锁紧件(21)的一端连接于所述内锁紧环(222)，每个所述第一锁紧件(21)贯穿一个所述第二锁紧槽(2212)；及

外锁紧环(223)，套设在所述内锁紧环(222)上，所述外锁紧环(223)连接有若干第二锁紧件(224)，每个所述第二锁紧件(224)贯穿所述第三锁紧槽(2221)并插设在所述第一锁紧槽(2211)内。

9.根据权利要求1-8任一项所述的高功率光纤接口，其特征在于，还包括：

温度检测组件(5)，所述温度检测组件(5)被配置为获取所述第二通道(23)内的温度；及

控制组件，与所述温度检测组件(5)通信连接，所述第二通道(23)内的温度超过预设值时，所述控制组件能够控制激光器停止工作。

10.一种激光加工头，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的高功率光纤接口。

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