CN207627483U - 一种自动变光焊接面罩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种自动变光焊接面罩，所述自动变光焊接面罩包括具有视窗的面罩壳体、设于所述视窗的滤镜、以及与所述滤镜相连接的供电组件，所述滤镜包括与所述面罩壳体连接的框架、主滤光片、以及至少一个辅助滤光片，所述主滤光片和所述至少一个辅助滤光片均设于所述框架上，所述主滤光片和所述辅助滤光片同步自动变光以减弱入射光的透射。本实用新型提供的自动变光焊接面罩将主滤光片和辅助滤光片设为同步自动变光，用户不进行焊接作业时，可通过眼睛正前方的主滤光片、及眼睛侧面的辅助滤光片观察环境，两者都有同样明亮的视野；焊接作业时，主滤光片和辅助滤光片同时减少可见光透过率，不影响其观察焊点，余光尚能感知到周围，扩大了视野。

Description

一种自动变光焊接面罩

技术领域

本实用新型涉及电焊保护技术领域，具体涉及一种自动变光焊接面罩。

背景技术

金属焊接过程中常产生焊接电弧，其含有大量红外线、紫外线和高强度的可见光，对人体具有辐射作用。焊接电弧中可见光线的光度，比人眼能正常承受的光线光度可大一万倍，这样强烈的可见光，将对视网膜产生烧灼，造成视网膜炎，此时将感觉眼睛疼痛、视觉膜糊、有中心暗点，一段时间后才能恢复，如长期反复作用，将逐渐使视力减退，甚至暂时性失明。焊接电弧中红外线对眼睛的损伤是一个慢性过程，眼睛晶状体长期吸收过量的红外线后，将使其弹性变差、调节困难、使视力减退，严重者还将使晶体状混浊，损害视力。焊接电弧中紫外线照射人眼后，导致角膜和结膜发炎，产生“电光性眼炎”，被列为是尘肺病之外的第二大职业病，两眼刺痛、眼睑红肿痉挛、流泪、怕见亮光，而且紫外线和红外线对人的眼睛造成的伤害是永久性的。

焊接面罩是用来帮助焊工防护来自焊接的职业危害，帮助其在焊接过程中既能保护自己又能准确定位、高效焊接。早期的焊接面罩是在手持式防护面罩上装一块黑玻璃以保护眼睛，但需要在起弧瞬间将眼睛遮蔽，动作不及，容易造成眼睛被灼伤，焊接质量受较大影响。

随着对焊接要求的提高和技术进步，自动变光焊接面罩随之出现，自动变光焊接面罩利用自动变光焊接滤镜(ADF，Auto Darkening Filter) 达到自动变光功能。ADF能够根据焊接环境改变可见光透过率而自动变光，焊工正常进行操作时ADF为亮态，焊接电弧发生时ADF自动变光由亮态转为暗态，从而防止焊工受到强辐射损害，自动变光焊接面罩在保护眼睛的同时让焊工能看清工件，大大提高了焊接质量，提升了焊接效率。

现有的自动变光焊接面罩，一般在双眼前方设有ADF进行遮光，眼睛两侧多直接用不透光材料屏蔽，或者采用固定可见光透过率的滤光片(多为塑料材质)作为侧窗，以便可以观察到头部两侧情况。

但是眼睛两侧直接用不透光材料屏蔽使得焊工无法观察到身体两侧的情况，视野范围窄，对作业时的安全程度带来一定隐患。而采用固定透光率的滤光片作为侧窗，存在一些难以克服的缺点。

一般ADF在不变光(即亮态)的时候，遮光号一般为3-4(可见光透过率为17.8％-3.2％)，当ADF变光(即暗态)的时候，遮光号一般为9-13(可见光透过率为0.061％-0.00044％)，可见ADF在变光和不变光的情况下可见光透过率的变化是很大的。在侧窗采用固定可见光透过率的滤光片的情况下，如果侧窗的滤光片可见光透过率较高，则在不起弧光阶段焊工的视野较明亮，但是焊接起弧光后，由于侧窗的滤光片可见光透过率较高，而眼睛前部的ADF的可见光透过率已经变得很低，较多的环境光线会干扰到焊工视线，影响视野以及焊接作业；如果侧窗的滤光片可见光透过率较低，则在不起弧光阶段焊工的侧窗视野较暗，此时起不到较好扩充视野的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自动变光焊接面罩，用于解决现有的自动变光焊接面罩由于设置不透光材料屏蔽侧面或者采用固定透光率的滤光片作为侧窗而带来的影响焊工视野的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种自动变光焊接面罩，其包括具有视窗的面罩壳体、设于所述视窗的滤镜、以及与所述滤镜相连接的供电组件，其中，所述滤镜包括与所述面罩壳体连接的框架、主滤光片、以及至少一个辅助滤光片，所述主滤光片和所述至少一个辅助滤光片均设于所述框架上，且所述主滤光片和所述至少一个辅助滤光片同步自动变光以减弱入射光的透射。

优选地，所述主滤光片包括设于所述框架的第一液晶单元、以及盖设所述第一液晶单元的第一护窗，所述辅助滤光片包括设于所述框架的第二液晶单元、以及盖设所述第二液晶单元的第二护窗，所述第二护窗与所述第一护窗连接。

优选地，所述第一护窗和所述第二护窗为一体成型结构，形成护窗，所述护窗、所述框架以及所述面罩壳体依次连接。

优选地，所述护窗呈弧形。

优选地，所述第一液晶单元和所述第二液晶单元间隔设置，其间距为8-10mm。

优选地，所述滤镜包括两个辅助滤光片，所述辅助滤光片分设于所述主滤光片的两侧。

优选地，所述供电组件包括设于所述框架上的太阳能电板。

优选地，所述太阳能电板的数量为两个，且所述太阳能电板与水平面呈特定角度。

优选地，至少一个所述太阳能电板设于所述第一液晶单元的上方，所述特定角度为45°±10°。

优选地，至少一个所述太阳能电板设于所述第一液晶单元的下方，所述特定角度为45°±10°

相比于现有技术，本实用新型提供的自动变光焊接面罩具有以下优势：

一、本实用新型提供的自动变光焊接面罩将主滤光片和辅助滤光片设置为同步自动变光，其可见光透过率在暗态和亮态时保持同步变化，从而使用户在不进行焊接作业时，可通过眼睛正前方的主滤光片、及眼睛侧面的辅助滤光片观察焊接条件及工作场所，两者都有同样明亮的视野，使其感到舒适、安全；在进行焊接作业时，主滤光片和辅助滤光片同时减少可见光透过率，进入暗态，既不影响其观察焊点附近情况，眼睛的余光尚能感知到周围情况，扩大了视野，大大提高了安全性；

二、本实用新型的主滤光片和辅助滤光片均采用ADF能双重滤光，避免电弧产生的紫外线和红外线有害辐射、以及焊接强光对用户眼睛造成的伤害；

三、本实用新型提供的第一液晶单元和第二液晶单元间隔设置，其间距为8-10mm，间距距离非常小，可以尽可能的减少框架对用户视野的遮挡，使得用户的视野更加完整连续；

四、本实用新型提供的呈特定角度的太阳能电板能够接受来自上方和下方的光，其感光面积更大，能够接受更多的光，辅助供电作用更强。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。在附图中：

图1示出了本实用新型一种优选实施方式的自动变光焊接面罩的结构示意图；

图2示出了图1中自动变光焊接面罩的分解结构示意图；

图3示出了图2中滤镜的部分结构示意图。

1-自动变光焊接面罩， 11-面罩壳体，

111-视窗， 13-滤镜，

131-框架， 133-主滤光片，

1331-第一液晶单元， 1333-第一护窗，

135-辅助滤光片， 1351-第二液晶单元，

1353-第二护窗， 130-护窗，

15-供电组件， 151-太阳能电板，

1511-第一太阳能电板， 1513-第二太阳能电板，

17-驱动电路， 171-光电传感器，

19-头带具。

具体实施方式

本实用新型提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本实用新型的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本实用新型的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本实用新型范围的限制。

下面结合附图和具体的实施方式对本实用新型作进一步的描述。

电磁光谱将380纳米至780纳米的波长段定义为可见光段，即人眼可以检测道的光辐射范围，波长小于380纳米的波长段定义为紫外线波段，波长大于780纳米的波长段定义为红外线波段。

焊接行业中，根据国家行业标准GB/T 3609.1-2008《职业眼面部防护焊接防护第一部分：焊接防护具》中规定，焊接工防护面罩为配有合适滤光片的面罩，在焊接作业时用以保护眼睛和面部。对于滤光片的暗度编号，定义为遮光号N，遮光号N和可见光透射比τ_v的关系式如式(1)所示。

由式(1)可推算出不同遮光号对应的可见光透射比，如表1所示。

表1不同的遮光号对应的可见光透射比

焊接工业中，光亮状态(即亮态)的遮光号一般为3～4，黑暗状态 (即暗态)的遮光号根据焊接环境的不同一般为9～13。从表1可以看出，对于不同的遮光号，可见光透射比(即可见光透过率)差别很大，亮态情况下的遮光号，可见光透过率较高，说明透过滤光片的可见光多，焊工的视野较明亮；暗态情况下的遮光号，可见光透过率很低，说明透过滤光片的可见光很少，能够阻碍高强度的可见光对焊工眼睛的伤害。

如图1及图2所示，本实施例提供一种自动变光焊接面罩1，所述自动变光焊接面罩1包括具有视窗111的面罩壳体11、设于所述视窗 111的滤镜13、供电组件15、以及驱动电路17，所述滤镜13、所述供电组件15、以及所述驱动电路17分别两两相连接。

所述面罩壳体11用于固定支撑所述自动变光焊接面罩1，至少覆盖用户的眼睛，并优选地，覆盖用户的头部，以提供完整的保护。所述面罩壳体11在用户的视野范围内设有视窗111，所述视窗111为用户提供了最大的可供观察的窗口。

其中，视野是指用户的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围。在水平平面内的标准视野是：双眼区域大约在左右60°以内的区域；在垂直平面内的标准视野是：最大视区为标准视线以下70°。

如图2及图3所示，所述滤镜13包括与所述面罩壳体11连接的框架131、主滤光片133、以及至少一个辅助滤光片135，所述主滤光片 133和所述至少一个辅助滤光片135均设于所述框架131上，且所述主滤光片133和所述至少一个辅助滤光片135同步自动变光以减弱入射光的透射。

在本实施例中，所述辅助滤光片135的数量为两个，在正常工作位置中，所述主滤光片133设于所述框架131的中间，即位于用户眼睛的正前方，作为主窗以方便用户进行焊接工作，所述辅助滤光片135在所述框架131上分设于所述主滤光片133的两侧，作为侧窗以便扩充用户的视野，观察到头部两侧情况。

所述框架131为一体成型结构，所述主滤光片133和所述辅助滤光片135通过所述框架131与所述面罩壳体11固定，与现有的滤光片直接安装在面罩壳体上的方式相比，本实施例提供的所述滤镜13可以作为整体与所述面罩壳体11进行安装，操作方便，而且所述主滤光片133 和所述辅助滤光片135集成于所述框架131上，整体稳定性更好，也易于更换。

所述主滤光片133包括设于所述框架131中部的第一液晶单元 1331、以及盖设所述第一液晶单元1331的第一护窗1333。

所述辅助滤光片135包括设于所述框架131上的第二液晶单元 1351、以及盖设所述第二液晶单元1351的第二护窗1353，所述第二液晶单元1351位于所述第一液晶单元1331的一侧，所述第二护窗1353 与所述第一护窗1333连接。

所述第一液晶单元1331和所述第二液晶单元1351间隔设置，其间距为8-10mm，间距距离非常小，可以尽可能的减少所述框架131对用户视野的遮挡，使得用户的视野更加完整连续。

所述第一护窗1333和所述第二护窗1353为一体成型结构，形成护窗130，所述护窗130、所述框架131以及所述面罩壳体11依次连接。

所述护窗130置于所述第一液晶单元1331和所述第二液晶单元 1351的前方，用于抵御热粒子、灼伤液体或融化金属飞溅以及擦伤镜片。在本实施例中，所述护窗130呈弧形，弧形护窗距所述主滤光片133和所述辅助滤光片135距离更远，具有一定的缓冲作用、且抗冲击性强；

需要说明的是，在本实施例中，所述护窗130为前护窗，所述主滤光片133还包括设于所述第一液晶单元1331后面的第一后保护片(图未示)，所述辅助滤光片135还包括设于所述第二液晶单元1351后面的第二后保护片(图未示)，所述护窗130和所述第一后保护片、第二后保护片共同构成了对所述第一液晶单元1331和所述第二液晶单元 1351的完整保护，防止灰尘或其他污垢进入。

本实施例提供的所述主滤光片133和所述辅助滤光片135均采用自动变光焊接滤镜(ADF，Auto Darkening Filter)，通过液晶单元的光阀特性调制穿过液晶材料光线的透过率变化而进行自动变光，液晶单元的光阀作用是通过施加电压控制液晶分子改变入射进来的外界光的透过率，液晶分子的位置关系发生变化，光线的透过率也发生变化。

液晶材料的类型很多，以扭曲向列相液晶(Twist Nematic,TN)为例，TN型液晶单元一般包括上下两层玻璃基板、设于两层玻璃基板之间的液晶分子、设于两层玻璃基板外侧的偏光片、以及设在两层玻璃基板之间的垂直电场，由垂直电场控制液晶分子旋转。

不加电压时，液晶分子平行于玻璃基板，上下层液晶分子长轴方向受配向膜锚定能作用而分别与上下层玻璃基板上配向膜的摩擦方向平行，中间各层液晶分子受手性分子作用而从上层液晶分子方向依次螺旋排列至下层液晶分子方向。通常TN型液晶单元的配向膜摩擦方向差为 90°，因此液晶分子螺旋排列的角度也为90°。由于液晶分子存在双折射，螺旋排列的液晶分子对光线存在旋光效应，故穿过液晶层后，光线偏振态旋转90°。设于两层玻璃基板外侧的上下偏光片的透过轴分别与上、下层液晶分子光轴平行，因此，透过上偏光片的光线经液晶层旋光后，偏振态旋转90°，正好与下偏光片的透过轴平行，从而透射出去，表现为亮态。

在上下两层玻璃基板之间施加一定的电压时，由于TN型液晶单元使用正性液晶，故液晶分子在电场作用下，其长轴方向倾向平行于电场方向排列，垂直于玻璃基板。此时，由于穿过上层偏光片的偏振态光波沿着液晶分子长轴(光轴)方向传播，不发生双折射效应，液晶分子偏振方向不变，由于上层偏光片与下层偏光片的透过轴垂直，光线无法透射出下偏光片，变现为暗态。因此可以通过用户所接触的焊接环境来控制电压的大小，改变所述主滤光片133和所述辅助滤光片135的光线透过率。

本实施例中，所述主滤光片133和所述辅助滤光片135均采用ADF 能双重滤光，避免电弧产生的紫外线和红外线有害辐射、以及焊接强光对用户眼睛造成的伤害。在本实施例中，所述主滤光片133和所述辅助滤光片135均为可变透过率的滤光片，在其他实施例中，所述主滤光片 133和所述辅助滤光片135可以均为固定透过率的滤光片，可以根据用户的焊接环境进行多样化的设计和选择。

同时，所述主滤光片133和所述辅助滤光片135进行同步自动变光，其可见光透过率在暗态和亮态时保持同步变化，从而使用户(如焊接作业者)在不进行焊接作业时，可通过眼睛正前方的所述主滤光片133、及眼睛侧面的所述辅助滤光片135观察焊接条件及工作场所，两者都有同样明亮的视野，使其感到舒适、安全；在进行焊接作业时，所述主滤光片133和所述辅助滤光片135同时减少可见光透过率，进入暗态，既不影响其观察焊点附近情况，眼睛的余光尚能感知到周围情况，扩大了视野，大大提高了安全性。

需要说明的是，所述主滤光片133和所述辅助滤光片135的可见光透过率在暗态和亮态时保持同步变化，但不一定变化至相同的可见光透过率，在本实施例中，所述主滤光片133的遮光号范围为3～12，所述辅助滤光片135的遮光号范围为3～11，在其他实施例中，遮光号范围根据焊接环境进行选择，诸如焊接方法、以及所使用的焊接电流。

在实际生产过程中，可以根据用户的需求设有功能调节组件，功能调节包括调节滤镜的可见光透过率、对弧光反应的敏感度、由变暗到变亮的时延、或者关闭变暗功能用于打磨等，在本实施例中，在所述面罩壳体11上设置多种调节旋钮，诸如遮光号选择旋钮、灵敏度可调旋钮等，以方便用户使用。

所述供电组件15包括设于所述框架131上的电池(图未示)和太阳能电板151，所述电池和所述太阳能电板151均与所述驱动电路17 电连接，为其供电。

所述电池可以为锂电池，也可以为干电池。

所述太阳能电板151的数量为两个，且与水平面呈特定角度，所述特定角度为45°±10°。

在本实施例中，所述太阳能电板151包括第一太阳能电板1511和第二太阳能电板1513。所述第一太阳能电板1511设于所述第一液晶单元1331的下方，与水平面的夹角即所述特定角度为45°。所述第二太阳能电板1513设于所述第一液晶单元1331的上方，与水平面的夹角即所述特定角度为45°。

焊接作业中，用户在没起弧前，所述第一太阳能电板1511可以接受来自用户上方的可见光或者照明光，进行辅助供电；在焊接作业开始后即起弧后，所述第二太阳能电板1513正对起弧光，可以接受更多的起弧光，进行辅助供电，因此相对于现有的与滤光片在同一个平面的太阳能电板，本实施例提供的呈特定角度的所述太阳能电板151的感光面积更大，能够接受更多的光，辅助供电作用更强。

所述驱动电路17包括电连接的光电传感器171和控制器(图未示)，所述光电传感器171用于检测光电信号，当焊接电弧产生时，所述光电传感器171会在万分之几秒的时间内检测到并向所述控制器发送信号。所述光电传感器171的数量为至少一个，在本实施例中，所述光电传感器171为四个，两个所述光电传感器171设于所述第一太阳能电板1511 的两侧，两个所述光电传感器171设于所述第二太阳能电板1513的两侧，在其他实施例中，所述光电传感器171还可以为其他数量，设于其他位置，只要能检测到焊接电弧即可。

所述控制器设于所述太阳能电板151的背面，用于接收所述光电传感器171的信号，并进行相应的放大等处理，提供驱动信号控制所述滤镜13的电场，控制电压的大小以调节所述主滤光片133和所述辅助滤光片135的可见光透过率，以不同的遮光号过滤紫外线、红外线或者高强度的可见光，达到安全焊接的目的。

在本实施例中，所述自动焊接面罩1还包括头带具19，所述头带具 19与所述面罩壳体11配合，用于将所述面罩壳体11固持在用户头部。

应该注意的是，上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。

Claims (10)

1.一种自动变光焊接面罩(1)，其特征在于，其包括具有视窗(111)的面罩壳体(11)、设于所述视窗(111)的滤镜(13)、以及与所述滤镜(13)相连接的供电组件(15)，

其中，所述滤镜(13)包括与所述面罩壳体(11)连接的框架(131)、主滤光片(133)、以及至少一个辅助滤光片(135)，

所述主滤光片(133)和所述至少一个辅助滤光片(135)均设于所述框架(131)上，且所述主滤光片(133)和所述至少一个辅助滤光片(135)同步自动变光以减弱入射光的透射。

2.根据权利要求1所述的自动变光焊接面罩，其特征在于，所述主滤光片(133)包括设于所述框架(131)的第一液晶单元(1331)、以及盖设所述第一液晶单元(1331)的第一护窗(1333)，所述辅助滤光片(135)包括设于所述框架(131)的第二液晶单元(1351)、以及盖设所述第二液晶单元(1351)的第二护窗(1353)，所述第二护窗(1353)与所述第一护窗(1333)连接。

3.根据权利要求2所述的自动变光焊接面罩，其特征在于，所述第一护窗(1333)和所述第二护窗(1353)为一体成型结构，形成护窗(130)，所述护窗(130)、所述框架(131)以及所述面罩壳体(11)依次连接。

4.根据权利要求3所述的自动变光焊接面罩，其特征在于，所述护窗(130)呈弧形。

5.根据权利要求2所述的自动变光焊接面罩，其特征在于，所述第一液晶单元(1331)和所述第二液晶单元(1351)间隔设置，其间距为8-10mm。

6.根据权利要求1所述的自动变光焊接面罩，其特征在于，所述滤镜(13)包括两个辅助滤光片(135)，所述两个辅助滤光片(135)分设于所述主滤光片(133)的两侧。

7.根据权利要求2所述的自动变光焊接面罩，其特征在于，所述供电组件(15)包括设于所述框架(131)上的太阳能电板(151)。

8.根据权利要求7所述的自动变光焊接面罩，其特征在于，所述太阳能电板(151)的数量为两个，且所述太阳能电板(151)与水平面呈特定角度，所述特定角度为45°±10°。

9.根据权利要求8所述的自动变光焊接面罩，其特征在于，至少一个所述太阳能电板(151)设于所述第一液晶单元(1331)的上方，所述特定角度为45°±10°。

10.根据权利要求8所述的自动变光焊接面罩，其特征在于，至少一个所述太阳能电板(151)设于所述第一液晶单元(1331)的下方，所述特定角度为45°±10°。