CN219123658U - 一种千瓦级风冷激光输出头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种千瓦级风冷激光输出头，其包括光学输出件、外壳、空腔、导热底座和透光基板，空腔设在外壳中，光学输出件设在空腔的前端，导热底座设在空腔的尾部，光纤穿过导热底座后与光学输出件连接，光纤的涂覆层的剥口位置通过透光基板固定在导热底座中，导热底座的热量能传递至外壳上；空腔的内壁上设有激光反射层。本实用新型可以提高风冷结构的激光输出头对加工时返回的激光的承受能力，提高风冷结构的激光输出头的使用功率。

Description

一种千瓦级风冷激光输出头

技术领域

本实用新型涉及手持激光焊设备，具体是涉及一种千瓦级风冷激光输出头。

背景技术

手持激光焊设备是近年来激光应用市场快速崛起的增长点之一，其凭借效率高、培训时间短、环保、耗材少、可延展性高等诸多优点得到市场认可。激光输出头为焊接设备的关键部件，市面上常见的激光输出头大多以水冷方式进行散热，通过水冷结构冷却加工过程中回返的激光产生的热量，由于水冷方式会增加水冷机等设备，因此不利于设备的移动，成本也较高。而通过风冷结构进行散热的激光输出头可节约成本，避免水冷结构带来的不便。

但是，现有的风冷结构的激光输出头的最高功率不足以达到千瓦级，承受回返激光的能力低于百瓦级，在高功率高回返应用上受限。因为激光输出头在加工过程中，将激光器输出的激光传输到加工工件上后，由于加工工件无法对激光全部吸收，部份激光将原路返回至激光输出头内，激光输出头内的腔体和激光输出头尾部光纤的涂覆层会承受返回的激光，产生热量，使得腔体和光纤的涂覆层温度升高。腔体温度升高会导致激光输出头的温度过高；光纤的涂覆层的温度升高可能导致光纤烧坏，因为光纤的涂覆层通常为树脂材料，无法承受高温。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种千瓦级风冷激光输出头，可以提高风冷结构的激光输出头对加工时返回的激光的承受能力，提高风冷结构的激光输出头的使用功率。

解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种千瓦级风冷激光输出头，其包括光学输出件、外壳和空腔，空腔设在外壳中，光学输出件设在空腔的前端，其特征在于：还包括导热底座和透光基板，导热底座设在空腔的尾部，光纤穿过导热底座后与光学输出件连接，光纤的涂覆层的剥口位置通过透光基板固定在导热底座中，导热底座的热量能传递至外壳上；空腔的内壁上设有激光反射层。

可选的，空腔与外壳之间设有隔热层。

可选的，隔热层内为空气或者真空。

可选的，导热底座为金属底座。

可选的，金属底座为铜底座。

可选的，透光基板为玻片。

可选的，透光基板为蓝宝石底座。

可选的，：激光反射层为金属镀层。

可选的，导热底座中设有用于光纤穿过的中孔，导热底座内设有安装腔，透光基板设在安装腔内。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型在空腔的内壁上设置激光反射层，能对加工时返回至空腔中的激光进行反射，减少空腔对激光的吸收，从而降低空腔的温度，使得空腔保持在相对低的稳定温度，保证光束的质量。其中，加工时返回至光纤的涂覆层的的剥口位置的激光部分透过透光基板，透光基板不会吸收太多激光能量而发热，部分产生的热量将被导热底座吸收，并传至外壳，由外壳向外散出，使得发热点位置可以及时散热，从而降低光纤涂覆层处的温度，降低光纤被烧坏的风险。

2、本实用新型还可在空腔与外壳之间设置隔热层，隔热层能隔离空腔与外壳之间的温度，从而控制外壳的温度，避免外壳的温度过高。

3、本实用新型通过对空腔温度的控制和光纤涂覆层处温度的控制，使得其对回返激光的承受能力大于百瓦级，从而使得本实用新型的千瓦级风冷激光输出头使用时的最高功率可以达到千瓦级。

4、本实用新型实现了千瓦级风冷激光输出头的轻量化，适用于手持激光焊接器。

附图说明

图1是本实用新型的千瓦级风冷激光输出头的剖视示意图。

图中附图标记含义：

1-外壳；2-光学输出件；3-空腔；4-激光反射层；5-隔热层；6-导热底座；7-安装腔；8-透光基板；9-光纤；10-涂覆层；11-剥口；12-中孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进一步描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

如图1所示为本实施例的千瓦级风冷激光输出头，其包括光学输出件2、外壳1、空腔3、导热底座6和透光基板8。

空腔3设在外壳1中，本实施例的空腔3为圆管状。光学输出件2设在空腔的前端，并位于外壳1的前端。导热底座6设在空腔3的尾部，本实施例的导热底座6通过其前端插装在空腔3的尾部。导热底座6中设有用于光纤穿过的中孔12，导热底座6内设有安装腔7，透光基板8设在安装腔7内。装配时，光纤9穿过导热底座6的中孔12，并穿过空腔3，最后与光学输出件2连接。光纤9的位于空腔3的部分的涂覆层会被剥离，即这部分不会有涂覆层，从而在空腔3的后端形成光纤9的涂覆层10的剥口11。本实施例的光纤9的涂覆层10的剥口11位于导热底座6的安装腔7内，光纤9的涂覆层10的剥口11位置通过透光基板8固定在导热底座6中。其中，导热底座6能将热量传递至外壳1，其可以通过外壳1内的空气传递至外壳1，也可以通过其他热耦合的方式进行传递。

本实施例的导热底座6为金属底座，具体的可以为铜底座等。本实施例的透光基板8为玻片，具体的可以为蓝宝石底座，具有一定的透光性，使得其对激光为低吸收性能，降低对激光能量的吸收，能稳定其自身温度，从而降低与光纤9的涂覆层10接触处的温度。

空腔3的内壁上设有激光反射层4，本实施例的激光反射层4为金属镀层，因为金属镀层对激光的吸收率较低。金属镀层的材料的选择根据激光的波长进行选择，例如：针对1064nm波段的激光，可以采用金材质的金属镀层，其对1064nm波段的激光的反射率达到98％以上，激光的吸收率小，从而降低空腔对激光吸收产生的热量。

本实施例空腔3与外壳1之间设有隔热层5，隔热层5内可以为空气或者真空，也可以是其他隔热作用的填充材料。隔热层5能隔离空腔3与外壳1之间的温度传递，从而控制外壳1的温度，避免外壳1的温度过高。

本千瓦级风冷激光输出头在对工件进行加工过程中，激光经光纤9传输至光学输出件2，并由光学输出件2向外输出至工件上，部分激光将从工件返回至激光输出头内，返回至空腔3内壁上的激光将被激光反射层反射4，减少空腔3对激光的吸收，从而降低空腔3的温度；其中较大角度的激光会从光纤9与导热底座6的连接处传至后端的光纤9的涂覆层10的剥口11位置，这部分激光产生的热量由导热底座6传导至外壳1，由外壳1向外散出。

将本千瓦级风冷激光输出头在室温24℃下、返回激光功率300W的条件下进行试验，输出头后端光纤的涂覆层10的剥口11位置的温度可以保持在45℃以内，与水冷结构的输出头的光纤连接处的温度差异小于6℃，可满足300W的返回激光焊接中的应用，从而使得其可以在千瓦级功率下使用。

本实施例的千瓦级风冷激光输出头的风冷为通过自然风冷却，也可运用在其他风冷结构的激光输出头中。

本实用新型的上述实施例并不是对本实用新型保护范围的限定，本实用新型的实施方式不限于此，凡此种种根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，对本实用新型上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种千瓦级风冷激光输出头，其包括光学输出件、外壳和空腔，所述空腔设在所述外壳中，所述光学输出件设在所述空腔的前端，其特征在于：还包括导热底座和透光基板，所述导热底座设在所述空腔的尾部，光纤穿过所述导热底座后与所述光学输出件连接，所述光纤的涂覆层的剥口位置通过所述透光基板固定在所述导热底座中，所述导热底座的热量能传递至所述外壳上；所述空腔的内壁上设有激光反射层。

2.根据权利要求1所述的千瓦级风冷激光输出头，其特征在于：所述空腔与所述外壳之间设有隔热层。

3.根据权利要求2所述的千瓦级风冷激光输出头，其特征在于：所述隔热层内为空气或者真空。

4.根据权利要求1所述的千瓦级风冷激光输出头，其特征在于：所述导热底座为金属底座。

5.根据权利要求4所述的千瓦级风冷激光输出头，其特征在于：所述金属底座为铜底座。

6.根据权利要求1所述的千瓦级风冷激光输出头，其特征在于：所述透光基板为玻片。

7.根据权利要求6所述的千瓦级风冷激光输出头，其特征在于：所述透光基板为蓝宝石底座。

8.根据权利要求1所述的千瓦级风冷激光输出头，其特征在于：所述激光反射层为金属镀层。

9.根据权利要求1所述的千瓦级风冷激光输出头，其特征在于：所述导热底座中设有用于光纤穿过的中孔，所述导热底座内设有安装腔，所述透光基板设在所述安装腔内。

Images