用于激光加工头的电容式间距测量的间距传感单元(100)，包括壳体(110)；紧固在壳体的端部上的喷嘴电极(12)；沿间距传感器单元的中心轴线(11)穿过壳体和喷嘴电极的中心通道开口(10)，以使加工激光束(2)穿过间距传感器单元；布置在壳体中的用于间距测量的电子电路(60)，该电子电路与喷嘴电极连接；以及构造在壳体中的冷却通道系统(400)，用于引导冷却流体，其具有内冷却通道(40)和外冷却通道(24)；外冷却通道和内冷却通道相互连接，并且分别至少部分地围绕中心通道开口(10)延伸；外冷却通道布置在壳体的罩壳区域(200)中并且比内冷却通道更远离间距传感器单元的中心轴线，内冷却通道邻近电子电路布置，用于冷却电子电路。
本专利技术涉及一种用于借助激光束加工工件的激光加工头的间距传感器单元，尤其是一种用于激光加工头的电容式间距测量的间距传感器单元。本专利技术还涉及一种借助激光束加工工件的激光加工头，其包括这种间距传感器单元。
1、为了在激光加工中能够实现最佳的加工质量和最快的加工速度，要求工件与激光加工头之间的间距(例如切割喷嘴与工件之间的间距)保持恒定，因为即使是最小的偏差也会劣化加工质量。因此，例如借助光纤激光器进行激光切割时的重要组成部分就是间距调节。激光加工头，尤其是激光切割头，能够配备有电容式间距传感器单元，用于电容式测量工件与切割喷嘴之间的间距。测得的间距接着能够用于间距调节。间距传感器单元具有导电的切割喷嘴尖端或喷嘴电极(也称为传感器电极)，它与工件一起构成集成在谐振电路中的测量电容器。间距传感器单元能够构造成传感器插件，其能够紧固在激光加工头上，尤其是激光切割头上。优选地，间距传感器单元中用于间距感应或调节的一些电子构件位于传感器插件中，并且因此位于非常靠近喷嘴电极(例如铜喷嘴)的区域中，从而非常接近实际加工或切割过程。然而，激光加工头由于使用强激光辐射而尤其通过热工件的热辐射承受强的热负荷。间距传感器单元的这些电子构件对温度和温度波动的反应非常敏感，因此间距调节的精度最终会因热量偏移而受到影响。
>4、cn 212634732 u说明了一种用于激光切割头的水冷装置，其具有装配在激光切割头的外侧的水冷却箱。5、cn 212599712 u说明了一种冷却的激光切割喷嘴，其具有在激光出口附近的螺旋形水道和与负压鼓风机相连的负压气管。
6、cn 210080959 u说明了一种激光切割头的风冷热导出装置，其具有切割头装配板、紧固在切割头装配板上的水冷铝块、布置在水冷铝块上的激光切割头本体以及具有布置在激光切割头本体的下部的风冷螺旋管。
7、cn 209792894 u说明了一种紧固在水冷铝块上的激光切割头，其中，水冷铝块中布置有冷却回路铜管。
8、cn 110385540 a、wo 2021051734 a1和de 112020003451 t5说明了一种用于光纤激光切割头的水冷却结构，其具有进水通道、出水通道和在铜环中的c形槽。在金属体和铜环之间设有第一绝缘块。铜环下方设有第二绝缘块。喷嘴的上端部与铜环的下端部直接相连。金属体和待切割的工件分别用作电容式传感器的极板。
9、cn 208496094 u说明了一种水冷激光切割头，其具有上水冷套和下水冷套。
10、cn 207681759 u说明了一种用于光纤激光切割头的冷却装置，其具有带圆形横截面的注水空腔。所述注水空腔包括下注水空腔和上注水空腔。
11、cn 211135936 u说明了一种带有集成的水冷装置和电容传感器头的激光切割头。水冷装置的各个部分通过通道和快速连接件相互连接。
12、cn213646358u说明了一种带有冷却陶瓷件和喷嘴的激光切割头。陶瓷件的下端部与导电元件相连，喷嘴位于导电元件的下方。陶瓷件具有气孔，而导电元件具有与之相通的气孔和向下朝喷嘴敞开的凹槽。用于冷却喷嘴的气体通过导电元件和喷嘴之间的间隙排出。
技术实现思路
1、为了对激光加工头和工件之间的间距，尤其是喷嘴电极和工件之间的间距进行电容式测量，有利地在间距传感器单元中集成电子构件或者说电子电路，用于在喷嘴电极附近进行间距测量和/或间距调节。然而，在喷嘴电极区域，激光加工头承受高温，因此承受大的热负荷，尤其通过热工件的热辐射承受大的热负荷。但是，激光加工头内或间距传感器单元内的迷走的或者引错的激光辐射也会将热量引入到间距传感器单元中。在极端情况下，激光束甚至会擦到喷嘴电极。热量输入到间距传感器单元中的另一个原因可以是来自加工区域的反射激光和热辐射，或来自加热工件的熔体和反射热辐射，这些辐射主要打在间距传感器单元的外侧。然而，过高的温度会影响间距传感器单元的功能性，尤其喷嘴电极和/或电子构件的功能性，并妨碍喷嘴电极与工件之间的间距的测量。例如，会出现热漂移，所述热漂移使测量失真并且妨碍间距调节的准确性。
2、因此，本专利技术的任务是提出用于激光加工头的用于间距测量的间距传感器单元，该间距传感器单元实现即使在输入热量的情况下进行精确的间距测量。期待的是，间距传感器单元尽可能好地抵御高温和/或温度波动。
3、独立权利要求的特征解决了这一任务。下文和从属权利要求中提出了另外的有利的构型。
4、根据本专利技术，间距传感器单元包括集成的冷却通道系统，该冷却通道系统具有与间距传感器单元的电子电路相邻的内冷却通道，以及与内冷却通道相连的外冷却通道，该外冷却通道与间距传感器单元的外面相邻地布置，即在间距传感器单元的罩壳区域内布置。由此，借助唯一冷却通道系统或借助唯一冷却回路，能够冷却对温度敏感的电子电路并保护其不受温度波动的影响，同时能够有效地导出引入间距传感器单元的外侧的热量。因此，根据本专利技术提出了在间距传感器单元中的高度集成且节省空间的流体冷却装置，用于冷却其电子电路，该流体冷却装置考虑了不同的位置和热输入源。在本公开中，罩壳区域能够指间距传感器单元的相对于间距传感器的中心轴线径向位于外部的区域，即位于间距传感器单元外面邻近或毗邻的区域。
5、根据一个方面，用于激光加工头的电容式间距测量的间距传感器单元包括：壳体；紧固在壳体端部上的喷嘴电极；中心通道开口，该中心通道开口沿间距传感器单元的中心轴线穿过壳体和喷嘴电极导向，使得加工激光束间距传感器单元；布置在壳体内的用于间距测量的电子电路，该电子电路与喷嘴电极相连；和构造在壳体内的用于引导冷却流体(如水或气体)的冷却通道系统，该冷却通道系统具有内冷却通道和外冷却通道。外冷却通道和内冷却通道相互连接，并且分别至少部分地围绕中心通道开口延伸，尤其分别围绕至少中心通道开口的一半周缘延伸，或分别在中心角为180°或更大的圆弧中延伸。外冷却通道比内冷却通道更远离间距传感器单元的中心轴线地隔开间距，即外冷却通道相对于内冷却通道位于径向外部。内冷却通道与电子电路相邻地布置，用于冷却电子电路。尤其，外冷却通道能够布置在壳体的罩壳区域中，即邻接到壳体的外面的区域中。电子电路的能够布置为比外冷却通道更靠近间距传感器组件的中心轴线(即径向方向上向内)。内冷却通道能够布置为比外冷却通道和/或电子电路更靠近间距传感器组件的中心轴线(即径向方向上向内)。内冷却通道和/或电子电路能够布置为邻接于中心通道开口。本公开中的“径向”和“轴向”的方向能够指间距传感器单元的中心轴线，即“轴向”可理解为“与中心轴线平行的方向上”。
6、根据另一方面，提供了一种用于激光加工头的间距传感器单元，该激光加工头具有壳体，并具有用于加本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于激光加工头的电容式间距测量的间距传感器单元(100)，其包括：
2.根据权利要求1所述的间距传感器单元(100)，其中，所述外冷却通道(24)和所述内冷却通道(40)在沿所述中心轴线(11)的轴向方向上相互间隔。
3.根据权利要求1或2所述的间距传感器单元(100)，其中，所述冷却通道系统(400)包括至少一个连接通道(28)，所述连接通道将所述内冷却通道(40)和所述外冷却通道(24)相互连接，并沿轴向方向和/或径向方向延伸。
4.根据权利要求3所述的间距传感器单元(100)，其中，所述连接通道(28)的通道区段(28.2)沿轴向方向延伸，并沿径向方向布置在所述电子电路(60)和所述中心通道开口(10)之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的间距传感器单元(100)，其中，所述电子电路(60)沿轴向方向和/或径向方向布置在所述外冷却通道(24)和所述内冷却通道(40)之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的间距传感器单元(100)，其还包括用于将冷却流体引入到所述冷却通道系统的入口(20)和用于将冷却流体从所述冷却通道系统排出的出口(22)，
7.根据前述权利要求中任一项所述的间距传感器单元(100)，其中，所述间距传感器单元(100)包括：基本上柱形的第一部分(310)，在所述第一部分中布置有所述外冷却通道(24)；和布置在所述第一部分(310)与所述喷嘴电极(12)之间的头部部件(320)，所述头部部件具有比所述第一部分(310)小的半径，并且在所述头部部件中布置有所述内冷却通道(40)。
8.根据权利要求7和权利要求6组合所述的间距传感器单元(100)，其中，所述入口(20)和/或所述出口(22)布置在所述第一部分(310)上。
9.根据前述权利要求中任一项所述的间距传感器单元(100)，其还包括用于将所述喷嘴电极(12)紧固在所述壳体(110)上的电绝缘的保持元件(56)；
10.根据权利要求9所述的间距传感器单元(100)，其中，所述内冷却通道(40)构造在所述金属底座(54)中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的间距传感器单元(100)，其中，所述外冷却通道(24)包括至少两个相互并联或串联的外子通道(25)，所述外子通道彼此平行地并且在轴向方向上相互间隔开地围绕所述中心通道开口(10)延伸。
12.根据前述权利要求中任一项所述的间距传感器单元(100)，其中，所述壳体(110)具有空腔(51)，所述电子电路(60)布置在所述空腔中，并且
13.根据前述权利要求中任一项所述的间距传感器单元(100)，其中，所述内冷却通道(40)圆弧形地围绕所述中心通道开口(10)和/或在垂直于所述中心轴线(11)的平面中延伸，和/或，其中，所述外冷却通道(28)圆弧形地围绕所述中心通道开口(10)和/或在垂直于所述中心轴线(11)的平面中延伸。
14.根据前述权利要求中任一项所述的间距传感器单元(100)，其中，第一连接通道(28)将所述外冷却通道(28)和所述内冷却通道(40)相互连接，而第二连接通道(30)将所述内冷却通道(40)与流体接头(20、22)连接，并且
15.一种用于以加工激光束(2)加工工件的激光加工头(600)，其包括：根据前述权利要求中任一项所述的间距传感器单元(100)。
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【技术特征摘要】
1.一种用于激光加工头的电容式间距测量的间距传感器单元(100)，其包括：
2.根据权利要求1所述的间距传感器单元(100)，其中，所述外冷却通道(24)和所述内冷却通道(40)在沿所述中心轴线(11)的轴向方向上相互间隔。
3.根据权利要求1或2所述的间距传感器单元(100)，其中，所述冷却通道系统(400)包括至少一个连接通道(28)，所述连接通道将所述内冷却通道(40)和所述外冷却通道(24)相互连接，并沿轴向方向和/或径向方向延伸。
4.根据权利要求3所述的间距传感器单元(100)，其中，所述连接通道(28)的通道区段(28.2)沿轴向方向延伸，并沿径向方向布置在所述电子电路(60)和所述中心通道开口(10)之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的间距传感器单元(100)，其中，所述电子电路(60)沿轴向方向和/或径向方向布置在所述外冷却通道(24)和所述内冷却通道(40)之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的间距传感器单元(100)，其还包括用于将冷却流体引入到所述冷却通道系统的入口(20)和用于将冷却流体从所述冷却通道系统排出的出口(22)，
7.根据前述权利要求中任一项所述的间距传感器单元(100)，其中，所述间距传感器单元(100)包括：基本上柱形的第一部分(310)，在所述第一部分中布置有所述外冷却通道(24)；和布置在所述第一部分(310)与所述喷嘴电极(12)之间的头部部件(320)，所述头部部件具有比所述第一部分(310)小的半径，并且在所述头部部件中布置有所述内冷却通道(40)。
8.根据权利要求7和权利要求6组合所述的间距传感...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·洛泽，L·韦伯，
申请(专利权)人：普雷茨特两合公司，
类型：发明
国别省市：
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