CN109069295B - 具有放大覆盖件的焊接防护器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有放大覆盖件的焊接防护器。焊接防护器(1)具有带有可电切换的滤光器的曲线形的眼睛防护罩(10)。焊接防护器还具有用于布置在眼睛防护罩的面向眼睛的内侧上的放大覆盖件(20)。放大覆盖件根据与眼睛防护罩所基于的曲线等距延伸的曲线来预成形。另外，放大覆盖件具有两个光学透镜(27)，两个光学透镜(27)组合起来仅部分地覆盖眼睛防护罩。

Description

具有放大覆盖件的焊接防护器
技术领域
本发明涉及焊接防护器，并且具体地涉及具有带有可电切换的滤光器的曲线的眼睛防护罩和用于在眼睛防护罩上布置的放大覆盖件的焊接防护器。
背景技术
自动变暗滤光器通常具有可切换滤光器，该可切换滤光器响应于入射光从光透射状态自动变化为暗透射状态。该切换通常通过使用位于个人防护设备上的光电探测器或作为个人防护设备的一部分来实现。光电探测器识别要过滤的入射光的存在，并且电子模块生成控制电压，该控制电压当被施加到可切换滤光器时致使滤光器从光透射状态变化为暗状态。
已设计了自动滤光器，其包含位于偏振膜之间的液晶盒。授予Hornell的美国专利号4,240,709描述了一种具有夹置在一对相互交叉的偏振器之间的单扭转向列型液晶盒的可切换滤光器。液晶盒为包括透明电极和对齐层的光学透明玻璃基底。当在电子模块的控制下在液晶盒上施加电压时，液晶分子将自身在特定方向上取向。许多商购可获得的产品使用这种可切换滤光器。
在防护罩中使用自动变暗滤光器给定显著的人体工程学益处。例如，先前焊工在触发焊弧时必须向下“摆动”他们的焊接罩，以确保他们的眼睛免受焊炬光的伤害。自动焊接滤光器消除这种动作，因为焊接罩可连续地保持就位。
发明内容
本发明涉及焊接防护器。焊接防护器可为覆盖佩戴者头部的主要部分的焊接头盔或覆盖佩戴者头部的观看者部分的焊接罩。焊接防护器包括具有可电切换的滤光器的眼睛防护罩。眼睛防护罩具有绕着竖向轴线的曲线形状。另外，焊接防护器具有用于直接或间接布置在眼睛防护罩的面向眼睛的内侧上的放大覆盖件。放大覆盖件根据与眼睛防护罩所基于的曲线等距延伸的曲线来预成形。另外，放大覆盖件包括两个光学透镜，组合起来的这两个光学透镜仅部分地覆盖眼睛防护罩。
为了本说明书的目的，包括其部件的焊接防护器可限定在三维笛卡尔坐标系中，焊接防护器的维度可基于其中焊接防护器优选地由佩戴者佩戴的取向被指定。在此类坐标系中，竖向轴线对应于沿着重力的竖向维度。另外，此类坐标系限定垂直于竖向维度的两个水平维度，这两个水平维度相对于彼此垂直，并且实际上限定水平平面。技术人员将认识到，尽管焊接防护器可以以不同取向被佩戴，但是竖向轴线是指其中佩戴者处于直立位置的取向。
就本说明书的目的而言，术语“等距”是指沿着其长度在相对于彼此的相同距离处延伸的两条曲线或线。例如，两条平行直线在该定义的意义上是等距的。
眼睛防护罩的曲线定义在坐标系的水平平面中。眼睛防护罩基于该曲线在竖向维度上延伸。例如，曲线可对应于眼睛防护罩的外形的中性轴，并且眼睛防护罩可在竖向维度上以该外形延伸。
眼睛防护罩在竖向维度上还具有高度，以及分别在两个水平维度上的宽度和偏转。宽度被定义在曲线末端之间的距离的维度上，并且偏转被定义在假想线穿过曲线的末端和曲线的顶点之间的维度上。
本发明的有利之处在于它允许佩戴者选择性地使用具有或不具有放大覆盖件的焊接防护器。另外，本发明的有利之处在于，佩戴者可使用带有或不带有通过放大覆盖件观看的焊接防护器。因此，焊接防护器可被在正常条件下不需要放大的人使用，但最终仅用于近距离工作或仅在微小物体上工作。另外，本发明的有利之处在于其提供带有或不带有通过放大覆盖件观看的宽视角。
在一个实施方案中，光学透镜具有矩形轮廓并且被布置成彼此直接邻接。另外，光学透镜可在眼睛防护罩的整个或基本上整个宽度上延伸。这使可由佩戴者放大观看物体的视角最大化。
在另外的实施方案中，焊接防护器具有内防护覆盖件。内防护覆盖件优选地能够可移除地附接在邻近眼睛防护罩的内侧的位置。具体地，内防护覆盖件优选地可直接附接在眼睛防护罩的内侧上。例如，焊接防护器可具有窗口，眼睛防护罩被布置在该窗口中并且焊接防护器在眼睛防护罩的面向眼睛侧上形成凹槽。内防护覆盖件可被成形为和尺寸设定成与形成凹槽的焊接防护器的壁形成搭扣配合或压配合。
在一个实施方案中，内防护覆盖件提供第一保持装置。第一保持装置允许放大覆盖件附接到内防护覆盖件。具体地，第一保持装置允许放大覆盖件相对于内防护覆盖件附接在平行于竖向轴线的维度上(或在竖向维度上)的一个或多个位置处。因此，放大覆盖件可相对于内防护覆盖件定位在不同高度处。放大覆盖件优选地具有用于与第一保持装置接合的第二保持装置。第一保持装置可包括位于内防护覆盖件的相反两侧上的两个翼片。另外，每个翼片可具有沿着平行于竖向轴线的维度(或沿着竖向维度)分布的的一系列接收器。第二保持装置可包括至少两个保持器。保持器中的每个保持器用于接合在接收器中的一个接收器中。保持器优选地从放大覆盖件的相反两侧在相对方向上突出。在优选的实施方案中，放大覆盖件在相反两侧中的每个上具有两个、三个、四个或更多个保持器。因此，例如在使用期间防止放大覆盖件的歪斜。
在一个实施方案中，放大覆盖件具有位于光学透镜外部的第一部分和形成光学透镜的第二部分。第一部分和第二部分形成一个整体的内防护覆盖件，该整体的内防护覆盖件可移除地附接在邻近眼睛防护罩的内侧的位置。尽管在该实施方案中，内防护覆盖件具有集成的透镜，但仍可能将另外的放大覆盖件与该实施方案的内防护覆盖件组合。因此，可在该实施方案中以相同方式提供用于不带有集成透镜的内防护覆盖件描述的特征。
在一个实施方案中，放大覆盖件可通过粘合剂附接或层压在眼睛防护罩的面向眼睛内侧上。粘合剂可被选择用于提供持久附着力，例如可基于热固性和/或可交联粘合剂。另外，粘合剂可被选择用于提供临时附着力，例如通过(优选地可移除)压敏粘合剂。一种合适的粘合剂可具有类似于设置在
Figure GDA0002614515690000031
便签上得自3M公司的粘合剂的特性。粘合剂可设置在放大覆盖件的周向区域，具体地在透镜外部的区域中。优选地，粘合剂仅设置在放大覆盖件的边缘。另外，可提供清晰粘合剂用于将放大覆盖件和眼睛防护罩的面向眼睛侧完全层压在一起。在一个实施方案中，放大覆盖件为柔性的，例如，在不迫使朝向曲线形状的情况下则可为大致平坦，但是可适形于眼睛防护罩的面向眼睛侧的形状而不断裂。
在另外的实施方案中，放大镜为刚性的，具体地可具有对应于眼睛防护罩的形状的自然形状。
眼睛防护罩优选地包括可电切换的光遮蔽设备。此类可电切换的光遮蔽设备可包括液晶。液晶被布置成在第一对齐层和第二对齐层之间直接接触，第一对齐层和第二对齐层分别被布置在第一透明电极层和第二透明电极层上，并且第一透明电极层和第二透明电极层分别被布置在第一透明层和第二透明层上。第一透明层和第二透明层各自设置有光偏振器。光偏振器允许仅具有特定偏振的光的透射。因此，液晶将从一个偏振器接收的特定偏振的光朝向相对偏振器导向。取决于液晶的取向，光可被另一个偏振器阻挡或透射，使得光遮蔽设备分别处于暗状态或光透射状态。
在优选的实施方案中，眼睛防护罩包括被布置在光学序列中的两个光遮蔽设备。这意指垂直照射在眼睛防护罩上的光束至少在光透射状态下通过两个光遮蔽设备。在此类实施方案中，可将一个偏振器布置在两个光遮蔽设备之间，并且两个光遮蔽设备的如此形成的夹心可被布置在另外两个偏振器之间。因此，此类实施方案具有三个偏振器和两个光遮蔽设备。提供在暗状态下的最大的变暗效果和在光透射状态下的足够的光透射状态这是有利的。
焊接防护器可具有传感器和控制电路。传感器、控制电路和光遮蔽设备优选地配合，使得由传感器接收到的特定最小强度的光致使光遮蔽设备关闭。另外，传感器、控制电路和光遮蔽设备优选地配合，使得低于该最小强度的强度的光致使屏蔽设备打开。因此，焊接防护器可在焊接期间和在正常光条件下佩戴在适当位置，而无需附加的手动操作。
在实施方案中，曲线形的眼睛防护器，具体地眼睛防护罩所依据的曲线为圆形。眼睛防护罩的面向眼睛侧下面的圆的半径可介于80mm和90mm之间，优选85mm。另外，面向眼睛防护罩的面向眼睛侧的放大覆盖件的侧面优选地具有与眼睛防护罩的面向眼睛侧的形状和半径对应的形状和半径。具体地，面向眼睛防护罩的面向眼睛侧的放大覆盖件的侧面可介于80mm和90mm之间，优选85mm。
放大覆盖件的每个透镜的面向眼睛侧也可具有圆形形状。放大覆盖件的每个透镜的面向眼睛侧可例如基于圆柱形、球形或复曲面形状。圆柱体、球体或环面可基于介于110mm和120mm之间例如116.9mm的半径。应当注意，每个镜片的面向眼睛侧的半径通常将根据相应透镜的期望屈光度来选择。因此，本发明涵盖透镜的面向眼睛侧的不同半径。
在一个实施方案中，透镜中的至少一者或两者包括菲涅耳透镜或由菲涅耳透镜形成。
在另外的实施方案中，光学透镜提供介于1.0和3.0屈光度之间的屈光力。具体地，光学透镜可选自0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0屈光度的屈光力。
在另外的实施方案中，光学透镜被定制给特定佩戴者。例如，也佩戴眼镜的佩戴者通常可使用单独的放大覆盖件。
在另外的方面，本发明涉及零件的套件。套件包括根据本发明的焊接防护器和多个放大覆盖件。套件可包括至少两个放大覆盖件。放大覆盖件可具有选自1.0、1.5、2.0、2.5和3.0屈光度的不同放大率。
附图说明
图1为根据本发明的实施方案的焊接防护器的透视图；
图2为根据本发明的实施方案的内防护覆盖件的透视图；
图3为根据本发明的实施方案的放大覆盖件的透视图；
图4为根据本发明的实施方案具有集成放大覆盖件的内防护覆盖件的顶视图；并且
图5为图4中所示的内防护覆盖件的后视图。
具体实施方式
图1示出以焊接头盔1的形式根据本发明的焊接防护器。应当注意，尽管示例涉及头盔，但是本发明同样可与主要覆盖佩戴者头部的面部的焊接罩组合使用。为了参考的目的，在示例中指示竖向轴线V。焊接防护器的竖向轴线V通常在佩戴者佩戴时在重力的维度上取向。
焊接头盔1包括眼睛防护罩10。眼睛防护罩10具有可电切换的滤光器，用于在光透射状态和暗状态之间切换。此类焊接滤光器有时被称为焊接防护技术中的自动变暗滤光器。具体地，眼睛防护罩10能够操作，使得其响应于入射在传感器11上的光而从光透明状态切换到暗状态。当在暗状态中切换时，眼睛防护罩10变暗，使得光在以其完全强度透射通过眼睛防护罩10中被阻碍。这使得使用者能够通过透过眼睛保护罩10观察焊弧，而不会有暴露于来自焊弧的有害光辐射的风险。在光透射状态下，眼睛防护罩10允许使用者在环境光条件下(在不存在焊弧的情况下)看到。在示例中的可电切换的滤光器基于包括位于两个透明基底之间的液晶层的液晶盒。具体地，每个基底具有电极层和对齐层。电极层是由氧化铟锡(ITO)制成的全面罩式导电层。对齐层可由已被机械处理诸如在特定的对齐方向上通过刷涂或摩擦的聚酰亚胺制成。具体地，液晶被布置成在第一对齐层和第二对齐层之间直接接触。第一对齐层和第二对齐层分别被布置在第一透明电极层和第二透明电极层上，并且第一透明电极层和第二透明电极层分别被布置在第一透明层和第二透明层上。第一透明层和第二透明层优选地各自设置有光偏振器。第一对齐层和第二对齐层被构造成使得液晶盒被取向成使得液晶盒在默认情况下处于光透射状态。施加到电极第一层和电极第二层的电压致使液晶重新取向，使得液晶盒处于暗状态。
在示例中的眼睛防护罩10还具有带通滤波器，用于衰减来自高强度入射光的红外线(IR)和紫外(UV)波长分量。带通滤波器可为反射IR辐射并且吸收入射光的UV-A、UV-B和UV-C分量的干涉滤光器。
技术人员知道自动变暗滤光器的变型，使得本发明的范围不限于本示例中所描述的特定焊接滤光器。
眼睛防护罩10具有如图3、图4和图5所示的放大覆盖件20。如图4和图5所示，放大覆盖件20可集成在内防护覆盖件30中。另选地，如图2和图3所示，放大覆盖件20可与内防护覆盖件30分开。另外，如图4和图5所示，分离的放大覆盖件20(如图3所示)可与内防护覆盖件30组合。
一般来讲，虽然未示出，但是例如如图2、图3、图4或图5中的任一个所示的内防护覆盖件30可附接到眼睛防护罩的内侧。用于本发明的目的的眼睛防护罩的内侧是当佩戴焊接防护器时面向佩戴者眼睛的侧面。存在用于将内防护覆盖件30附接到眼睛防护罩的多种可能性。在本示例中，眼睛防护罩设置在头盔的窗口中。该窗口中的焊接头盔在眼睛防护罩后面(朝向佩戴者的眼睛方向上)形成凹槽。内防护覆盖件30和凹槽被成形为和尺寸设定成使得内防护覆盖件30可插入或扣合到凹槽中以用于附接到眼睛防护罩。搭扣连接被构造成使得内防护覆盖件30可移除。内防护覆盖件保护眼睛防护罩免受刮擦、灰尘以及最终来自焊接的火花金属，并且因此可置换为有利地。因此，如果需要，内防护覆盖件30可由另一个内防护覆盖件置换。
图2示出不具有集成放大覆盖件的内防护覆盖件30。然而，内防护覆盖件30具有第一保持装置31，在第一保持装置31处可保持放大覆盖件20(图3)。因此，放大覆盖件20具有第二保持装置21。具体地，内防护覆盖件30具有一对翼片32，该对翼片32各自包括以通孔33形式的一系列接收器。接收器或通孔33沿着平行于竖向轴线V的维度均匀地分布。放大覆件盖20具有尺寸设定成和分布成使得它们可与通孔33配合的一系列的销或插脚22。如图所示，放大覆盖件20具有在竖向轴线V的维度上的高度，该高度小于在相同维度上的内防护覆盖件30的高度。因此，放大覆盖件20可沿着平行于竖向轴线V的维度附接到多个不同位置。因此，相对于在焊接期间放大物体的任何期望，可根据需要调整焊接防护器。
为了将放大覆盖件20附接到内防护覆盖件30，可抓住翼片31以在朝向使内防护覆盖件30的曲线形状变直的方向上使内防护覆盖件30弯曲。从而该对翼片31彼此移动，并且为放大覆盖件20提供必要的空间，以将放大覆盖件20插入到翼片31之间并使插脚22与通孔33配合。
内防护覆盖件30的主要部分具有恒定的厚度并且优选为清晰、无色和透明的。因此，内防护覆盖件30也不提供任何显著的光学效应。另外，内防护覆盖件30的曲线形状根据的曲线优选地基于圆形形状。已发现，因此可使相对于佩戴者通过内防护覆盖件30观看的光学失真最小化。该示例的内防护覆盖件30具有增强的周边。具体地，周向隆起34设置在内防护覆盖件30的内侧面36(面向眼睛侧)上。因此，内防护覆盖件30可被制成重量相对轻和光学中性并且还设置有一定的机械刚度。机械刚度允许内防护覆盖件30通过仅由内防护覆盖件30提供的弹簧力附接在焊接保护的凹槽中。因此不需要另外的保持装置。另外，机械刚度使得内防护覆盖件30也能够安全地保持放大覆盖件20。
内防护覆盖件30以及放大覆盖件20优选地由塑性材料模塑。具体地，塑性材料可选自至少在模塑之后清晰、无色和透明的材料。合适的材料包括聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)、苯乙烯丙烯腈共聚物(SAN)，或例如可得自3M公司的含氟聚合物。
内侧面36形成内防护覆盖件30的一个主侧面。另外，内防护覆盖件30具有与内侧面36相对的外侧面35。外侧面35被成形为适形于眼睛防护罩的内侧面。内侧面36(除边缘中的隆起34之外)与外侧面35等距延伸。另外，放大覆盖件20具有主外侧面25和主内侧面26。主外侧面25和主内侧面26被成形为以组合方式提供两个光学透镜27。光学透镜27具有矩形轮廓。因此，在其下可通过光学透镜观看到物体的面积最大化，尤其是在放大覆盖件的中间，其中光学透镜彼此合并。放大覆盖件20的主外侧面25具有凸形形状。在垂直于竖向轴线V并且延伸穿过凸形主外侧面25的顶点的水平平面中，主外侧面25的轮廓至少基本上形状对应于内防护覆盖件30的内侧面36的曲率。因此，可组合放大覆盖件20和内防护覆盖件30以形成相对紧凑的组件。
如图5所示的内防护覆盖件30将光学透镜27组合在防护覆盖件30内。在该示例中的内防护覆盖件30具有在光学透镜27外部的第一部分30a和形成光学透镜27的第二部分30b。第一部分30a和第二部分30b形成整体件。因此，分离的内防护覆盖件是任选的。除它们是整体地集成而不是安装之外，透镜27在其它方面与图3中描述的透镜相同。内防护覆盖件30在焊接防护器处的的附接可与图2所示的实施方案相同。具体地，内防护覆盖件30可搭扣装配在其中容纳眼睛防护罩的窗口的凹槽中。虽然未示出，但是内防护覆盖件30也可具有带有任选通孔的翼片。在所有实施方案中，这些翼片也可用于在将内防护覆盖件30附接到焊接防护器的操作期间使内防护覆盖件30朝向更大的曲率弯曲。另外，对于图2和图3中的实施方案所提到的材料也可同样用于图4和5中所示的实施方案。

Claims (10)

1.一种焊接防护器，所述焊接防护器包括：
具有可电切换的滤光器的眼睛防护罩，所述眼睛防护罩具有绕着竖向轴线的曲线形状；
内防护覆盖件，所述内防护覆盖件能够可移除地附接在邻近所述眼睛防护罩的内侧的位置中；以及
放大覆盖件，所述放大覆盖件能附接至所述内防护覆盖件的面向眼睛的内侧，其中所述放大覆盖件根据与所述眼睛防护罩所基于的所述曲线等距延伸的曲线预成形，并且其中所述放大覆盖件包括组合起来仅部分地覆盖所述眼睛防护罩的两个光学透镜，其中所述内防护覆盖件提供第一保持装置，所述第一保持装置允许所述放大覆盖件相对于所述内防护覆盖件附接在平行于所述竖向轴线的维度上的一个或多个位置处。
2.根据权利要求1所述的焊接防护器，其中两个所述光学透镜均具有矩形轮廓，并且两个所述光学透镜被布置成彼此直接邻接。
3.根据权利要求1所述的焊接防护器，其中所述放大覆盖件具有用于与所述第一保持装置接合的第二保持装置。
4.根据权利要求3所述的焊接防护器，其中所述第一保持装置包括位于所述内防护覆盖件的相反两侧上的两个翼片，每个翼片具有沿着平行于所述竖向轴线的维度分布的一系列接收器，并且其中所述第二保持装置包括至少两个保持器，每个保持器用于接合在所述接收器中的一个接收器中。
5.根据权利要求1或2所述的焊接防护器，其中所述内防护覆盖件具有位于两个所述光学透镜外部的第一部分和形成两个所述光学透镜的第二部分，所述第一部分和所述第二部分形成一个整体的内防护覆盖件，所述整体的内防护覆盖件能够可移除地附接在邻近所述眼睛防护罩的所述内侧的位置中。
6.根据权利要求1或2所述的焊接防护器，其中所述眼睛防护罩包括可电切换的光遮蔽设备，所述可电切换的光遮蔽设备包括被布置成在第一对齐层与第二对齐层之间直接接触的液晶，所述第一对齐层和所述第二对齐层分别被布置在第一透明电极层和第二透明电极层上，并且所述第一透明电极层和所述第二透明电极层分别被布置在第一透明层和第二透明层上，并且其中所述第一透明层和第二透明层各自设置有光偏振器。
7.根据权利要求6所述的焊接防护器，还具有传感器和控制电路，其中所述传感器、所述控制电路和所述光遮蔽设备配合，使得由所述传感器接收到的特定最小强度的光致使所述光遮蔽设备关闭并且低于该最小强度的强度的光致使所述遮蔽设备打开。
8.根据权利要求1或2所述的焊接防护器，其中所述眼睛防护罩所依据的所述曲线为圆形。
9.根据权利要求1或2所述的焊接防护器，其中两个所述光学透镜均提供介于1.0和3.0屈光度之间的屈光力。
10.一种零件的套件，所述零件包括多个放大覆盖件和根据权利要求1或2所述的焊接防护器，所述多个放大覆盖件包括具有选自1.0、1.5、2.0、2.5和3.0屈光度中的不同屈光力的至少两个放大覆盖件。
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