WO2016037539A1 - 具有抬头显示式自动变光过滤器的焊接面罩 - Google Patents

Abstract

一种焊接面罩，其包括：面罩壳体（40）；用于固定所述面罩壳体（40）的头带结构（60）；在所述面罩壳体（40）上固定的抬头显示式自动变光过滤器（10）；以及在所述面罩壳体（40）上安装于所述抬头显示式自动变光过滤器（10）前方的透光保护片（20'）；其中，所述抬头显示式自动变光过滤器（10）包括用于显示自动变光过滤器（10）的各项操作参数的抬头显示器（10c），所述抬头显示器（10c）在所述自动变光过滤器（10）的主体与所述保护片（20'）之间布置，以使得在所述自动变光过滤器（10）处于透明的状态下所述抬头显示器（10c）上发光显示的操作参数经由所述保护片（20'）成像到焊接面罩的佩戴者的眼睛中。

Description

具有抬头显示式自动变光过滤器的焊接面罩 技术领域

本发明大体上涉及具有抬头显示式自动变光过滤器的焊接面罩。

背景技术

在焊接作业时，为了保护操作者免受飞溅物碰伤和起弧产生的各种有害射线对人体的伤害，通常操作者会佩戴焊接面罩。在传统的焊接面罩中，滤光片是为操作者的眼睛提供免于有害射线伤害的关键部件。传统的焊接面罩需要操作者在佩戴面罩之前观察好电焊起弧位置，然后再佩戴上面罩进行盲操作。这种盲操作会在现场施工过程中带来诸多不便。

为此，近年来已经发展出了自动变光焊接面罩。这种自动变光焊接面罩大体上配备有自动变光过滤器。自动变光过滤器的主要原理是配备液晶面板，在焊接起弧之前液晶面板是透明的，在起弧的瞬间液晶面板转变成不透明的状态，从而为操作者的眼睛提供保护。通常这种自动变光过滤器配备有调节旋钮或按钮，在使用焊接面罩之前操作者必须取下面罩对自动变光过滤器的诸如灵敏度、延迟时间、遮光号、焊接方式等操作参数进行调节，然后再佩戴上面罩进行焊接操作。在某些需要反复更改操作参数(例如改变焊接方式、调整灵敏度等)的焊接工作的现场，反复取下/佩戴面罩极大地消耗了操作者的体力、影响了焊接质量。

另外，在取下面罩、设定参数、再佩戴面罩的过程中，操作者的眼睛对周围明暗环境变换需要不断调整来适应，甚至对个别操作者会产生严重的不适感，进而影响焊接工作，严重地会甚至对眼睛造成永久伤害。

发明内容

本发明旨在提出一种改进的自动变光焊接面罩，由此，操作者无 需反复取下/佩戴面罩就可以对自动变光过滤器的操作参数进行设置，减少了操作者对外界明暗环境不断调整适应而造成的不适感，同时使得操作者始终保持佩戴姿态即调整各项操作参数，为焊接工作带来便利。

根据本发明，提供了一种焊接面罩，其包括：

面罩壳体；

用于固定所述面罩壳体的头带结构；

在所述面罩壳体上固定的抬头显示式自动变光过滤器；以及

在所述面罩壳体上安装于所述抬头显示式自动变光过滤器前方的透光保护片；

其中，所述抬头显示式自动变光过滤器包括用于显示自动变光过滤器的各项操作参数的抬头显示器，所述抬头显示器在所述自动变光过滤器的主体与所述保护片之间布置，以使得在所述自动变光过滤器处于透明的状态下所述抬头显示器上发光显示的操作参数经由所述保护片成像到焊接面罩的佩戴者的眼睛中。

可选地，所述保护片与所述自动变光过滤器的主体之间的间距设置成，所述抬头显示器上发光显示的操作参数透过所述保护片成虚像由佩戴者的眼睛能够观察到。

可选地，各项操作参数能够以反像的方式在所述抬头显示器上发光显示。

可选地，所述抬头显示器在所述面罩壳体内相对于所述保护片倾斜地布置。

可选地，所述抬头显示器在所述面罩壳体内布置在所述自动变光过滤器的主体下方。

可选地，所述抬头显示器是单色或彩色液晶显示屏。

可选地，在所述焊接面罩的面罩壳体上安装有调节旋钮，其与所述自动变光过滤器相连，用于调节所述操作参数。

可选地，所述操作参数的调节包括：遮光号调节，档位在9～13之间选择；灵敏度调节，档位在0～10之间选择；延迟时间调节，档位在0～10之间选择；焊接方式调节，在焊接、切割与打磨之间选择。

可选地，所述保护片为透明或半透明保护片，尤其为暗色保护片。

可选地，所述保护片能够拆卸地安装在所述面罩壳体上。

采用本发明的焊接面罩，操作者佩戴着面罩就能够直接调节相关的操作参数，在提高工作便利性的同时确保了眼睛不会因环境光线的快速变化而导致的不适感，因此提高了工作效率。另外，采用本发明的焊接面罩，操作者尤其适合在昏暗的环境下进行焊接工作——由于此时抬头显示器所成的像更加清晰。

附图说明

从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本发明的前述及其它方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本发明的理解。在附图中：

图1示意性示出了根据本发明的抬头显示式自动变光过滤器的基本原理图；

图2示意性示出了根据图1的抬头显示式自动过滤器的放大俯视图；

图3示意性示出了抬头显示式自动过滤器的基本控制框图；

图4示意性示出了配备有根据本发明的抬头显示式自动变光过滤器的焊接面罩的一个实施例的立体图；

图5示意性示出了如图4所示的焊接面罩的各部分的拆解图；以及

图6示意性示出了如图4所示的焊接面罩的局部剖切立体图。

具体实施方式

在本申请的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。

根据本发明的抬头显示(Head Up Display，简称HUD)式自动变光过滤器，操作者无需取下面罩即可对自动变光过滤器的各项操作参数进行设定。如图1所示，自动变光过滤器10包括液晶过滤器镜片组10a、太阳能电池组10b以及抬头显示器10c。

液晶过滤器镜片组10a、太阳能电池组10b位于自动变光过滤器10的主体上，并且抬头显示器10c在主体下方倾斜地设置。该抬头显 示器10c为液晶显示屏，其上可以适时显示与自动变光过滤器10有关的所有操作参数。

需要指出的是，除了该抬头显示器10c以及以下介绍的内容以外，自动变光过滤器10的基本原理与目前市场上有售的自动变光过滤器基本类似，因此对自动变光过滤器10本身的工作原理的说明在此省略。

控制旋钮30经由控制缆线与自动变光过滤器10相连，用于对其操作参数进行调节。这里，操作参数的调节可以包括自动变光过滤器10的遮光号(SHADE)调节、档位9～13；灵敏度调节(SENSITIVITY)、档位0～10；延迟时间调节、档位0～10；操作方式调节：焊接(WELD)、切割(CUTTING)和打磨(GRIND)。这些操作参数能够以反像的方式在抬头显示器10c上被显示。

需要指出的是，在本发明的上下文中，针对每个所要显示的文字或字母或数字，“反像”指的是这些文字或字母或数字上下且左右镜像相反地被显示在抬头显示器10c上。此外，抬头显示器10c可以是单色液晶显示屏或彩色液晶显示屏或者本领域技术人员可以想到的任何合适的显示装置。

在自动变光过滤器10的前方布置一玻璃屏20。该玻璃屏20是透光的、尤其是透明的，从而不会对自动变光过滤器10的操作功能造成任何负面影响并且同时为自动变光过滤器10提供了附加的保护，免受焊接时产生的飞屑破坏。抬头显示器10c在自动变光过滤器10的下方发光面朝着玻璃屏20倾斜地布置，从而在抬头显示器10c发光显示时，光线斜向上射出，一部分透过玻璃屏200且一部分由玻璃屏20反射到人眼中，这样如图2所示就好像在玻璃屏20的前方远处为人眼提供了操作参数的放大正虚像，以使得操作者可以无需取下面罩方便地观察到与自动变光过滤器10有关的各种操作参数。

图3示意性示出了抬头显示式自动变光过滤器的基本控制框图。如图3所示，一电池经由一控制电路与液晶过滤器镜片组10a相连，并且旋钮30经由该控制电路也与液晶过滤器镜片组10a相连，从而经由旋钮30调节自动变光过滤器10的各项操作参数。应当清楚，电池、控制电路、液晶过滤器镜片组10a和旋钮30(如图3中的虚线框所围) 与现有技术中的自动变光过滤器的设计基本上相同。根据本发明的抬头显示器10c与控制电路相连，在操作者期望调节自动变光过滤器10的各项操作参数时，控制电路可以控制抬头显示器10c以反像的方式显示相应的控制参数，并且电池的实时电量也可以在抬头显示器10c上显示。从这一点可以看出，根据本发明的抬头显示式自动变光过滤器可以在现有的自动变光过滤器的基础上通过简单改造即可实现，不会增加太多的制造成本。

此外，玻璃屏20可以是透明有机玻璃屏或者普通玻璃屏，同时为了提高反光率，可以在玻璃屏20上贴附反光膜，例如汽车上常见的反光膜或者甚至玻璃屏20可以制作为暗色透明玻璃屏，以便在外界光线充足的环境下提供更清晰地放大正虚像显示。甚至，玻璃屏20可以是传统自动变光焊接面罩上的用于保护变光过滤器的透明保护片。另外，抬头显示器10c并不仅限于如图2所示在液晶过滤器镜片组10a的下方倾斜布置，例如作为替代地，抬头显示器10c也可以在液晶过滤器镜片组10a的一侧朝向玻璃屏20倾斜地布置。也就是说，任何可以将抬头显示器10c发出的光线投射到玻璃屏20上的位置均可以被抬头显示器10c所采用。

图4示出了根据本发明的一个实施例的焊接面罩1，该焊接面罩1配备有根据本发明的抬头显示式自动变光过滤器10。进一步参照图5可知，焊接面罩1包括面罩壳体40、在所述面罩壳体40的前部安装的抬头显示式自动变光过滤器10、以及头带结构60。头带结构60用于直接佩戴在操作者的头上，起到固定面罩壳体40的作用。在面罩壳体40的前部开设有大体矩形的开口40a，支承框架50安装在该开口40a内。在支承框架50上安装有以上提到的抬头显示式自动变光过滤器10，从而在支承框架50在面罩壳体40上固定后，自动变光过滤器10的抬头显示器10c的发光面如图4所示斜向上朝向。

用于调节自动变光过滤器10的旋钮30在面罩壳体40上设置，这样便于操作者佩戴着面罩1直接用手操作旋钮30进行参数调整操作。透明保护片20′在面罩壳体40的开口40a处布置位于自动变光过滤器10的前方。应当清楚，该透明保护片20′可以是如图1和2所示的玻璃屏20。透明保护片20′与自动变光过滤器10、尤其液晶过滤器镜片 组10a之间的距离以及倾斜布置的抬头显示器10c的斜度设置成位于下方的抬头显示器10c在发光时透过透明保护片20′所成的虚像恰好可以由面罩佩戴者的眼睛观察到。

以下示意性地介绍自动变光过滤器10在面罩壳体40内的安装构造。如图5和6所示，支承框架50大体呈矩形框架形式，在其靠近佩戴者的头部一侧向内地延伸有凸缘50a。凸缘50a呈与自动变光器10的主体及其抬头显示器10c一致的弯折形状，从而自动变光器10的主体及其抬头显示器10c能够恰好贴合在该凸缘50a上。在支承框架50的下侧设有支承凸缘50b，该支承凸缘50b用于向上抵接抬头显示器10c防止自动变光器10从支承框架50掉出。应当清楚，自动变光过滤器10可以采用本领域技术人员所知的任何合适的方式例如粘接、螺钉连接结构、压接结构、锁扣结构等固定在支承框架50上。

面罩壳体40的开口40a周边形成有两个凸缘40a和40b。支承框架50经由其前凸缘50c装配在该凸缘40a上，然后保护片20′沿前后方向置于该凸缘40b与支承框架50之间，通过凸缘40b与支承框架50之间的夹持力固定保护片20′。应当清楚，可以采用粘接、螺钉连接结构、压接结构、锁扣结构等任何合适的固定方式将保护片20′在面罩壳体40的开口40a内固定于支承框架50与面罩壳体40之间。

在使用本发明的上述焊接面罩1时，操作者可以先将焊接面罩1佩戴在头部上，然后打开调节旋钮30，通过抬头显示器10c将各项参数信息经由透明保护片20′成虚像到操作者的眼睛前方。这样，操作者再调节好操作参数后无需像现有技术那样的取下/再佩戴面罩的动作就可以直接起弧焊接，显著降低了劳动强度、提高了工作效率。另外，采用本发明的焊接面罩1，操作者无需取下面罩就可以直接调整或检查自动变光过滤器的各项操作参数，从而眼睛无需适应周围环境光线明暗变化，降低了眼睛的不适感，为操作者的眼睛提供了进一步的可靠保护。

虽然在图示的实施例中，抬头显示器10c与承载液晶过滤器镜片组10a和太阳能电池组10b的本体一体设计。但是，本领域技术人员应当清楚，抬头显示器10c也可以与自动变光过滤器10的本体分体设计。例如，作为替代地，抬头显示器10c可以与自动变光过滤器10的 本体分开制造，然后经由数据缆线与自动变光过滤器10的本体和旋钮30分别相连。这样，抬头显示器10c在面罩壳体40内的布置位置可以更加方便地选择，例如可以选择布置在对成虚像更有利的位置处。另外，作为替代地，抬头显示器10c也可以布置在自动变光过滤器10的本体的左侧或右侧或甚至上方，只要确保抬头显示器10c倾斜朝向保护片20′能够合适地成虚像由佩戴者观察到即可。

另外，正如以上所提到的，面罩1中的透明保护片20′可以就是图1和2所示的玻璃屏20。但是，由于在焊接的过程中飞溅物会直接碰撞保护片20′或玻璃屏20造成表面磨损，从而导致成像不清楚影响对操作参数的观察，所以保护片20′或玻璃屏20能够以可拆卸的方式安装在面罩壳体40上。例如，作为替代地，可以在面罩壳体40上于开口40a周围设置多个可拆卸的锁扣结构将保护片20′或玻璃屏20可拆卸地锁定在面罩壳体40上。这样，若保护片20′或玻璃屏20过度磨损影响观察，则可以更换新的保护片20′或玻璃屏20。再例如，甚至可以利用在保护片20′或玻璃屏20和面罩壳体40上分别穿孔，使用螺钉将保护片20′或玻璃屏20固定在面罩壳体40上，这样在需要的时候，直接旋松螺钉即可更换新的保护片20′或玻璃屏20。总之，本领域技术人员可以想到的任何可拆卸固定结构均可以在保护片20′或玻璃屏20与面罩壳体40之间采用。

另外，保护片20′也可以制做成是半透明的或暗色的，从而为清晰成像进一步提供保障。另外，保护片20′也可以是常见的自动变光过滤焊接面罩的保护片，通过在其外表面上附着透光反射膜来充作抬头显示器的反射屏。这样，在使用一段时间由于焊接飞溅物导致成像不清时，仅需撕下旧膜附着新膜就可以再次清晰成像。

与现有技术的焊接面罩不同，操作者可以直接佩戴根据本发明的焊接面罩，然后在抬头显示器开机以将操作参数成像到保护片的前方后，通过手动调节旋钮调整参数；然后，在抬头显示器关机后直接即可起弧进行焊接操作。此外，在焊接操作的过程中，为了更改操作参数或者更改焊接模式，可以待自动变光过滤器处于透明状态时将抬头显示器再次开机，相应调节各项操作参数，之后再次起弧进行焊接操作。由此可以看出，采用配备有本发明的抬头显示式自动变光过滤器 的焊接面罩，操作者无需像现有技术那样必须取下面罩、调节参数、然后再佩戴面罩，直接能够佩戴着面罩调节相关的操作参数，在提高工作便利性的同时确保了眼睛不会因环境光线的快速变化而导致的不适感，因此提高了工作效率。另外，采用本发明的焊接面罩，操作者尤其适合在昏暗的环境下进行焊接工作——由于此时抬头显示器所成的像更加清晰。

尽管这里详细描述了本发明的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本发明的范围构成限制。在不脱离本发明精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。

Claims (10)

1. 一种焊接面罩，其包括：

   面罩壳体；

   用于固定所述面罩壳体的头带结构；

   在所述面罩壳体上固定的抬头显示式自动变光过滤器；以及

   在所述面罩壳体上安装于所述抬头显示式自动变光过滤器前方的透光保护片；

   其中，所述抬头显示式自动变光过滤器包括用于显示自动变光过滤器的各项操作参数的抬头显示器，所述抬头显示器在所述自动变光过滤器的主体与所述保护片之间布置，以使得在所述自动变光过滤器处于透明的状态下所述抬头显示器上发光显示的操作参数经由所述保护片成像到焊接面罩的佩戴者的眼睛中。
2. 根据权利要求1所述的焊接面罩，其特征在于，所述保护片与所述自动变光过滤器的主体之间的间距设置成，所述抬头显示器上发光显示的操作参数透过所述保护片成虚像由佩戴者的眼睛能够观察到。
3. 根据权利要求1或2所述的焊接面罩，其特征在于，各项操作参数能够以反像的方式在所述抬头显示器上发光显示。
4. 根据前述权利要求任一所述的焊接面罩，其特征在于，所述抬头显示器在所述面罩壳体内相对于所述保护片倾斜地布置。
5. 根据权利要求5所述的焊接面罩，其特征在于，所述抬头显示器在所述面罩壳体内布置在所述自动变光过滤器的主体下方。
6. 根据前述权利要求任一所述的焊接面罩，其特征在于，所述抬头显示器是单色或彩色液晶显示屏。
7. 根据前述权利要求任一所述的焊接面罩，其特征在于，在所述焊接面罩的面罩壳体上安装有调节旋钮，其与所述自动变光过滤器相连，用于调节所述操作参数。
8. 根据权利要求7所述的焊接面罩，其特征在于，所述操作参数的调节包括：遮光号调节，档位在9～13之间选择；灵敏度调节，档位在0～10之间选择；延迟时间调节，档位在0～10之间选择；焊接方式调节，在焊接、切割与打磨之间选择。
9. 根据前述权利要求任一所述的焊接面罩，其特征在于，所述保护片为透明或半透明保护片，尤其为暗色保护片。
10. 根据前述权利要求任一所述的焊接面罩，其特征在于，所述保护片能够拆卸地安装在所述面罩壳体上。

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