本发明公开了一种具有断电保护功能的高功率光纤激光输出头，涉及激光输出头断电保护领域，解决了现有的激光输出头使用时不具有断电保护功能，导致长时间使用温度过高时影响输出头使用寿命的问题，包括切换盘、冷却机构、蓄力机构、限位机构、切换机构和安装架，切换盘的外壁均匀固定连接有两组激光输出头，冷却机构包括第一螺旋管，蓄力机构包括内齿环，内齿环上同轴固定连接有转动环，转动环的内壁固定连接有发条弹簧，此具有断电保护功能的高功率光纤激光输出头，通过冷却机构将第一螺旋管内的冷却液不断循环和冷却，驱动内齿环转动带动发条弹簧蓄力，通过限位机构进行断电切换，温度过高时，将另一组激光输出头切换到设定位置固定并通电。
1.一种具有断电保护功能的高功率光纤激光输出头，其特征在于，包括：
切换盘（1）和安装架（2），所述切换盘（1）的外壁均匀固定连接有两组激光输出头（3），所述安装架（2）上固定连接有固定盘（4），所述切换盘（1）上同轴固定连接有与所述固定盘（4）一侧转动连接的转动柱（5）；
冷却机构（6），所述冷却机构（6）包括用于对所述激光输出头（3）进行液冷的第一螺旋管（7），所述冷却机构（6）用于将所述第一螺旋管（7）内的冷却液不断循环和冷却，从而对所述激光输出头（3）进行持续的降温，避免其温度过高；
蓄力机构（8），所述蓄力机构（8）包括与所述切换盘（1）一侧转动连接的内齿环（9），所述内齿环（9）上同轴固定连接有转动环（10），所述转动环（10）的内壁固定连接有与所述转动柱（5）外壁固定连接的发条弹簧（11），所述蓄力机构（8）用于在所述冷却机构（6）运行时，通过所述第一螺旋管（7）内冷却液的流动，不断驱动所述内齿环（9）的转动，从而带动所述发条弹簧（11）蓄力；
限位机构（12），所述限位机构（12）安装于所述转动柱（5）上，用于将所述转动柱（5）与所述固定盘（4）进行限位固定，同时进行断电切换；
切换机构（13），所述切换机构（13）安装于所述切换盘（1）上，用于感知所述第一螺旋管（7）内冷却液的温度，并传递到所述限位机构（12）上，使得在温度过高时，解除限位并断电，促使所述切换盘（1）转动将另一组所述激光输出头（3）切换到设定位置固定并通电，所述限位机构（12）包括安装于所述转动柱（5）上的切换杆（15），所述转动柱（5）上开设有与所述切换杆（15）滑动连接的滑动槽（16），所述切换杆（15）的两端均开设有第一滑槽（17），两组所述第一滑槽（17）内均固定连接有第一弹簧（18），所述第一弹簧（18）的一端固定连接有与所述第一滑槽（17）滑动连接的插接块（19），所述固定盘（4）上开设有能够与所述插接块（19）相插接的插接槽（20），所述固定盘（4）上设有用于控制断电情况的控制件（21），所述切换机构（13）包括固定安装于所述切换杆（15）上的两组L形杆（26），所述切换盘（1）上固定连接有与所述L形杆（26）外壁滑动连接的固定筒（27），所述固定筒（27）内用于储存受热膨胀液体并感知所述第一螺旋管（7）输出的温度，所述冷却机构（6）还包括固定安装于所述切换盘（1）上的冷却泵（28），所述固定筒（27）的外壁固定连接有第二螺旋管（29），所述第一螺旋管（7）的一端与所述冷却泵（28）的输出端连通连接，另一端与所述第二螺旋管（29）相连通连接，所述第二螺旋管（29）的一端与所述冷却泵（28）的输入端连通连接，所述蓄力机构（8）还包括固定安装于所述切换盘（1）上的固定盒（30），所述固定盒（30）内转动连接有转动轴（31），所述转动轴（31）的外壁均匀固定连接有多组驱动叶（32），所述固定盒（30）固定安装于所述第一螺旋管（7）与所述第二螺旋管（29）的连接处，且与所述第一螺旋管（7）和所述第二螺旋管（29）均连通连接，所述转动轴（31）上设有用于在所述转动轴（31）转动时驱动所述内齿环（9）进行单向转动的驱动件（33）；
所述控制件（21）包括固定安装于所述插接槽（20）内的导电块（23），所述导电块（23）上固定连接有第一导线（24），两组所述插接块（19）的位置与所述激光输出头（3）的位置相对应，所述激光输出头（3）上固定连接有与所述插接块（19）固定连接的第二导线（25），所述插接块（19）由金属铜材质制成，所述固定盘（4）由绝缘塑料材质制成。
2.根据权利要求1所述的一种具有断电保护功能的高功率光纤激光输出头，其特征在于：所述驱动件（33）包括同轴固定安装于所述转动轴（31）一端的转动盘（35），所述转动盘（35）贯穿所述固定盒（30），且与所述固定盒（30）转动连接，所述转动盘（35）上设有用于在所述转动盘（35）转动时带动所述内齿环（9）转动，且在温度未达到设定值时，保持所述转动轴（31）持续转动的连接件（36）。
3.根据权利要求2所述的一种具有断电保护功能的高功率光纤激光输出头，其特征在于：所述连接件（36）包括多组安装于所述转动盘（35）上的齿块（37），所述转动盘（35）上均匀开设有多组第二滑槽（38），所述齿块（37）与所述第二滑槽（38）滑动连接，所述齿块（37）的一端固定连接有与所述第二滑槽（38）固定连接的第二弹簧（39），所述齿块（37）与所述内齿环（9）相啮合。
一种具有断电保护功能的高功率光纤激光输出头
技术领域
[0001] 本发明涉及激光输出头断电保护技术领域，具体为一种具有断电保护功能的高功率光纤激光输出头。
背景技术
[0002] 随着激光器在更高功率的切割、焊接等方面的应用越来越普及，对万瓦级的高功率激光输出头的需求越来越大。光纤激光器由于具有光束质量好、光－光转换效率高、体积小、免维护、高稳定性等优点，被广泛应用于工业、医疗和国防等领域。随着光纤激光技术的不断发展，光纤激光器输出的功率越来越高，在传输高功率激光时，由于双包层光纤的芯径很小，光纤的输出端面的功率密度很高，任何细小的缺陷和脏污都会使光纤烧坏。同时在进行高功率激光传输时所需要的通电功率也就越高，在发生危险时急需对设备进行断电，保护输出头。
[0003] 根据专利CN109244804B可知,现有的高功率光纤激光输出头在使用时仅通过降温来对激光头进行保护，但当激光输出头长时间高功率持续工作时，一旦降温系统出现问题就会导致输出头温度的快速上升，输出头的生产成本较高，损坏后难以修复，损失较为严重，同时也会对周围的工作人员造成较大的伤害。为此，我们提出一种具有断电保护功能的高功率光纤激光输出头。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种便于对激光输出头进行断电保护和切换工作的具有断电保护功能的高功率光纤激光输出头，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有断电保护功能的高功率光纤激光输出头，包括切换盘、冷却机构、蓄力机构、限位机构、切换机构和安装架，所述切换盘的外壁均匀固定连接有两组激光输出头，所述安装架上固定连接有固定盘，所述切换盘上同轴固定连接有与所述固定盘一侧转动连接的转动柱，所述冷却机构包括用于对所述激光输出头进行液冷的第一螺旋管，所述冷却机构用于将所述第一螺旋管内的冷却液不断循环和冷却，从而对所述激光输出头进行持续的降温，避免其温度过高，所述蓄力机构包括与所述切换盘一侧转动连接的内齿环，所述内齿环上同轴固定连接有转动环，所述转动环的内壁固定连接有与所述转动柱外壁固定连接的发条弹簧，所述蓄力机构用于在所述冷却机构运行时，通过所述第一螺旋管内冷却液的流动，不断驱动所述内齿环的转动，从而带动所述发条弹簧蓄力，所述限位机构安装于所述转动柱上，用于将所述转动柱与所述固定盘进行限位固定，同时进行断电切换，所述切换机构安装于所述切换盘上，用于感知所述第一螺旋管内冷却液的温度，并传递到所述限位机构上，使得在温度过高时，解除限位并断电，促使所述切换盘转动将另一组所述激光输出头切换到设定位置固定并通电，便于对激光输出头进行断电保护和切换工作。
[0006] 优选的，所述限位机构包括安装于所述转动柱上的切换杆，所述转动柱上开设有与所述切换杆滑动连接的滑动槽，所述切换杆的两端均开设有第一滑槽，两组所述第一滑槽内均固定连接有第一弹簧，所述第一弹簧的一端固定连接有与所述第一滑槽滑动连接的插接块，所述固定盘上开设有能够与所述插接块相插接的插接槽，所述固定盘上设有用于控制断电情况的控制件，便于将转动柱与固定盘进行限位固定，同时进行断电切换。
[0007] 优选的，所述控制件包括固定安装于所述插接槽内的导电块，所述导电块上固定连接有第一导线，两组所述插接块的位置与所述激光输出头的位置相对应，所述激光输出头上固定连接有与所述插接块固定连接的第二导线，所述插接块由金属铜材质制成，所述固定盘由绝缘塑料材质制成，便于控制断电情况。
[0008] 优选的，所述切换机构包括固定安装于所述切换杆上的两组L形杆，所述切换盘上固定连接有与所述L形杆外壁滑动连接的固定筒，所述固定筒内用于储存受热膨胀液体并感知所述第一螺旋管输出的温度，便于感知第一螺旋管内冷却液的温度，并传递到限位机构上，使得在温度过高时，解除限位并断电，促使切换盘转动将另一组激光输出头切换到设定位置固定并通电。
[0009] 优选的，所述冷却机构还包括固定安装于所述切换盘上的冷却泵，所述固定筒的外壁固定连接有第二螺旋管，所述第一螺旋管的一端与所述冷却泵的输出端连通连接，另一端与所述第二螺旋管相连通连接，所述第二螺旋管的一端与所述冷却泵的输入端连通连接，便于对激光输出头进行冷却降温的同时带走热量传递到固定筒处。
[0010] 优选的，所述蓄力机构还包括固定安装于所述切换盘上的固定盒，所述固定盒内转动连接有转动轴，所述转动轴的外壁均匀固定连接有多组驱动叶，所述固定盒固定安装于所述第一螺旋管与所述第二螺旋管的连接处，且与所述第一螺旋管和所述第二螺旋管均连通连接，所述转动轴上设有用于在所述转动轴转动时驱动所述内齿环进行单向转动的驱动件，便于在冷却液循环时联动进行蓄力。
[0011] 优选的，所述驱动件包括同轴固定安装于所述转动轴一端的转动盘，所述转动盘贯穿所述固定盒，且与所述固定盒转动连接，所述转动盘上设有用于在所述转动盘转动时带动所述内齿环转动，且在温度未达到设定值时，保持所述转动轴持续转动的连接件，便于在转动轴转动时驱动内齿环进行单向转动。
[0012] 优选的，所述连接件包括多组安装于所述转动盘上的齿块，所述转动盘上均匀开设有多组第二滑槽，所述齿块与所述第二滑槽滑动连接，所述齿块的一端固定连接有与所述第二滑槽固定连接的第二弹簧，所述齿块与所述内齿环相啮合，便于在转动盘转动时带动内齿环转动，且在温度未达到设定值时，保持转动轴持续转动。
[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0014] 1.本发明提供的一种具有断电保护功能的高功率光纤激光输出头，将安装架固定在机体上对第一导线进行通电即可进行工作，此时切换杆下滑推动第一弹簧，将插接块推入插接槽内与导电块接触通电，并通过第二导线传递到下方的激光输出头，使其运行工作，冷却泵带动冷却液循环，输出的低温冷却液进入到第一螺旋管内流经激光输出头带走大量的热量，输出到固定盒内流向第二螺旋管，在固定盒内推动驱动叶的移动，从而带动转动轴进行单向转动，使得转动盘转动带动齿块不断的驱动内齿环进行单向转动，内齿环带动转动环使得发条弹簧的外侧不断转动压缩产生蓄力效果。
[0015] 2.本发明提供的一种具有断电保护功能的高功率光纤激光输出头，流出固定盒的冷却液进入到第二螺旋管内，将热量传递到固定筒内，使得固定筒内的液体受热膨胀，从而推动L形杆滑出固定筒，带动切换杆不断上滑，当温度高于设定值后，切换杆带动插接块滑出插接槽，从而解除插接块与导电块之间的连接，实现断电效果，由于发条弹簧的外圈持续受到单向转动力，内圈的转动柱在解除限位后会被发条弹簧带动进行转动，使得切换盘转动180°，将上端的激光输出头转动到底部位置，即可直接插接完成限位，该处的插接块与导电块接触通电，完成激光输出头的通电状态切换。
[0016] 3.本发明提供的一种具有断电保护功能的高功率光纤激光输出头，通过第二螺旋管输出的冷却液输出到冷却泵内进行冷却降温后重新泵出到第一螺旋管内进行循环冷却工作，通过设置第二弹簧，保证了在冷却液持续循环时，不断推动转动轴转动，始终给予内齿环一个单向转动的力，且当发条弹簧压缩到设定强度后难以再通过齿块推动内齿环转动，此时的转动盘转动会使得齿块在第二滑槽内滑动，给予内齿环单向推力限位的同时不影响转动盘的继续转动，该装置通过持续蓄力与温度感知，使得切换的过程为随时触发的，一旦温度到达即可解除限位，完成断电切换等一系列操作，响应更加灵敏，无需传感器，机械传动更加稳定。
附图说明
[0017] 图1为本发明整体结构示意图；
[0018] 图2为本发明结构示意图；
[0019] 图3为本发明整体结构剖视图；
[0020] 图4为图3中A区域放大图；
[0021] 图5为本发明限位机构结构示意图；
[0022] 图6为图5中B区域放大图；
[0023] 图7为本发明切换机构结构示意图；
[0024] 图8为本发明冷却机构结构示意图；
[0025] 图9为图8中C区域放大图；
[0026] 图10为本发明蓄力机构结构示意图；
[0027] 图11为图10中D区域放大图；
[0028] 图12为本发明连接件结构示意图。
[0029] 图中：1‑切换盘；2‑安装架；3‑激光输出头；4‑固定盘；5‑转动柱；6‑冷却机构；7‑第一螺旋管；8‑蓄力机构；9‑内齿环；10‑转动环；11‑发条弹簧；12‑限位机构；13‑切换机构；15‑切换杆；16‑滑动槽；17‑第一滑槽；18‑第一弹簧；19‑插接块；20‑插接槽；21‑控制件；23‑导电块；24‑第一导线；25‑第二导线；26‑L形杆；27‑固定筒；28‑冷却泵；29‑第二螺旋管；30‑固定盒；31‑转动轴；32‑驱动叶；33‑驱动件；35‑转动盘；36‑连接件；37‑齿块；38‑第二滑槽；
39‑第二弹簧。
具体实施方式
[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031] 请参阅图1‑12，本发明提供一种技术方案：一种具有断电保护功能的高功率光纤激光输出头，包括切换盘1、冷却机构6、蓄力机构8、限位机构12、切换机构13和安装架2，切换盘1的外壁均匀固定连接有两组激光输出头3，安装架2上固定连接有固定盘4，固定盘4由绝缘塑料材质制成，切换盘1上同轴固定连接有与固定盘4一侧转动连接的转动柱5，冷却机构6包括用于对激光输出头3进行液冷的第一螺旋管7，第一螺旋管7呈螺旋状缠绕在激光输出头3的外壁，冷却机构6用于将第一螺旋管7内的冷却液不断循环和冷却，从而对激光输出头3进行持续的降温，避免其温度过高，蓄力机构8包括与切换盘1一侧转动连接的内齿环9，内齿环9上同轴固定连接有转动环10，转动环10的内壁固定连接有与转动柱5外壁固定连接的发条弹簧11，蓄力机构8用于在冷却机构6运行时，通过第一螺旋管7内冷却液的流动，不断驱动内齿环9的转动，从而带动发条弹簧11蓄力，限位机构12安装于转动柱5上，用于将转动柱5与固定盘4进行限位固定，同时进行断电切换，切换机构13安装于切换盘1上，用于感知第一螺旋管7内冷却液的温度，并传递到限位机构12上，使得在温度过高时，解除限位并断电，促使切换盘1转动将另一组激光输出头3切换到设定位置固定并通电。
[0032] 限位机构12包括安装于转动柱5上的切换杆15，切换杆15采用绝缘轻质塑料材质制成，转动柱5上开设有与切换杆15滑动连接的滑动槽16，切换杆15的两端均开设有第一滑槽17，两组第一滑槽17内均固定连接有第一弹簧18，第一弹簧18的一端固定连接有与第一滑槽17滑动连接的插接块19，固定盘4上开设有能够与插接块19相插接的插接槽20，固定盘4上设有用于控制断电情况的控制件21，控制件21包括固定安装于插接槽20内的导电块23，导电块23上固定连接有第一导线24，两组插接块19的位置与激光输出头3的位置相对应，激光输出头3上固定连接有与插接块19固定连接的第二导线25，插接块19由金属铜材质制成。
[0033] 切换机构13包括固定安装于切换杆15上的两组L形杆26，切换盘1上固定连接有与L形杆26外壁滑动连接的固定筒27，固定筒27内用于储存受热膨胀液体并感知第一螺旋管7输出的温度，该受热膨胀液体可采用水银等液体材料。
[0034] 冷却机构6还包括固定安装于切换盘1上的冷却泵28，该冷却泵28具有制冷和液体输送功能，固定筒27的外壁固定连接有第二螺旋管29，第一螺旋管7的一端与冷却泵28的输出端连通连接，另一端与第二螺旋管29相连通连接，第二螺旋管29的一端与冷却泵28的输入端连通连接。
[0035] 蓄力机构8还包括固定安装于切换盘1上的固定盒30，固定盒30内转动连接有转动轴31，转动轴31的外壁均匀固定连接有多组驱动叶32，固定盒30固定安装于第一螺旋管7与第二螺旋管29的连接处，且与第一螺旋管7和第二螺旋管29均连通连接，转动轴31上设有用于在转动轴31转动时驱动内齿环9进行单向转动的驱动件33。
[0036] 驱动件33包括同轴固定安装于转动轴31一端的转动盘35，转动盘35贯穿固定盒30，且与固定盒30转动连接，转动盘35上设有用于在转动盘35转动时带动内齿环9转动，且在温度未达到设定值时，保持转动轴31持续转动的连接件36，连接件36包括多组安装于转动盘35上的齿块37，转动盘35上均匀开设有多组第二滑槽38，齿块37与第二滑槽38滑动连接，齿块37的一端固定连接有与第二滑槽38固定连接的第二弹簧39，齿块37与内齿环9相啮合。
[0037] 将安装架2固定在机体上对第一导线24进行通电即可进行工作，此时切换杆15下滑推动第一弹簧18将插接块19推入插接槽20内与导电块23接触通电，并通过第二导线25传递到下方的激光输出头3，使其运行工作，同时开启冷却泵28带动冷却液循环的同时对高温冷却液进行降温，输出的低温冷却液进入到第一螺旋管7内流经激光输出头3带走大量的热量，输出到固定盒30内流向第二螺旋管29，在固定盒30内推动驱动叶32的移动，从而带动转动轴31进行单向转动，使得转动盘35转动带动齿块37不断的驱动内齿环9进行单向转动，此时转动柱5受到限位无法转动，则内齿环9带动转动环10使得发条弹簧11的外侧不断转动压缩产生蓄力效果。
[0038] 流出固定盒30的冷却液进入到第二螺旋管29内，将热量传递到固定筒27内，使得固定筒27内的液体受热膨胀，类似水银温度计的原理，从而推动L形杆26滑出固定筒27，带动切换杆15不断上滑，当温度高于设定值后，液体膨胀过大，则推动的距离足以使得切换杆15带动插接块19滑出插接槽20，从而解除插接块19与导电块23之间的连接，实现断电效果，由于发条弹簧11的外圈持续受到单向转动力，内圈的转动柱5在解除限位后会被发条弹簧
11带动进行转动，使得切换盘1转动180°，将上端的激光输出头3转动到底部位置，此时由于切换杆15的上移，推动上侧的插接块19与固定盘4的内壁抵触，一旦该插接块19转动到插接槽20的位置后，即可直接插接完成限位，该处的插接块19与导电块23接触通电，完成激光输出头3的通电状态切换。
[0039] 通过第二螺旋管29输出的冷却液输出到冷却泵28内进行冷却降温后重新泵出到第一螺旋管7内进行循环冷却工作，通过设置第二弹簧39，保证了在冷却液持续循环时，不断推动转动轴31转动，始终给予内齿环9一个单向转动的力，且当发条弹簧11压缩到设定强度后难以再通过齿块37推动内齿环9转动，此时的转动盘35转动会使得齿块37在第二滑槽38内滑动，给予内齿环9单向推力限位的同时不影响转动盘35的继续转动，该装置通过持续蓄力与温度感知，使得切换的过程为随时触发的，一旦温度到达即可解除限位，完成断电切换等一系列操作，响应更加灵敏，起到了对激光输出头3较好的保护效果，使用更加稳定安全，同时无需传感器，机械传动更加稳定，减少故障概率。
[0040] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0041] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
