CN109069296B - 用于焊接防护的弯曲护眼罩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于焊接防护的弯曲护眼罩。所述护眼罩具有可电切换的变暗滤光器和护盖。所述变暗滤光器具有面向眼睛的主内表面和主外表面，并且所述护盖具有主内表面和主外表面。所述护盖被设置成布置在所述变暗滤光器的所述内表面上。所述变暗滤光器的所述内表面和所述外表面是等距的，而所述护盖的所述内表面和所述外表面是非等距的。本发明的有利之处在于其提供了具有最小化的屈光力的护眼罩。

Description

用于焊接防护的弯曲护眼罩

技术领域

本发明涉及用于焊接防护的弯曲护眼罩，并且具体地涉及包括可电切换变暗滤光器和护盖的弯曲护眼罩，其中可电切换变暗滤光器具有两个等距主表面，护盖具有两个非等距主表面。

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自动地从透光状态变成黑暗状态。通常通过使用位于个人防护设备上或者作为个人防护设备的一部分的光电探测器来实现这种切换。光电探测器识别是否存在待被过滤的入射光，电子模块生成控制电压，该控制电压在被施加到可切换滤光器时，使得滤光器从透光状态变成黑暗状态。

已经设计了包含位于偏振膜之间的液晶单元的自动滤光器。授予Hornell的美国专利号4,240,709描述了具有夹在一对相互交叉的偏光器之间的单扭转向列型液晶单元的可切换滤光器。液晶单元是包括透明电极和对齐层的光学透明的玻璃基板。当在电子模块的控制下跨液晶单元施加电压时，液晶分子在特定方向上对其本身进行取向。许多可商购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提供了显著的人体工程学优势。例如，先前，焊工在敲击焊接电弧时必须使其焊接护罩“下低”，以确保其眼睛免受火光的影响。自动焊接滤光器则消除了该动作，因为焊接护罩可连续地保持在适当位置。

发明内容

本发明涉及用于焊接防护的弯曲护眼罩。护眼罩包括可电切换的变暗滤光器和护盖。变暗滤光器具有面向眼睛的主内表面和主外表面。变暗滤光器的内表面和外表面彼此相背对，这意味着其面向相反的方向。此外，护盖具有主内表面并且还具有主外表面。护盖的内表面和外表面彼此相背对，这意味着其面向相反的方向。护盖可相对于变暗滤光器被布置成直接在变暗滤光器的外表面上或与变暗滤光器的外表面邻近地间隔，或者在变暗滤光器的内表面上或与变暗滤光器的内表面邻近地间隔。因此，护盖的外表面面向变暗滤光器的内表面，或者，另选地，护盖的内表面面向变暗滤光器的外表面。变暗滤光器的内表面和外表面是等距的，而护盖的内表面和外表面是非等距的。因此，可电切换的变暗滤光器具有两个等距的主表面，并且护盖具有两个非等距的主表面。

由于变暗滤光器的内表面和外表面是等距的，变暗滤光器中由内表面和外表面形成的部分具有均匀的厚度(限定在变暗滤光器的内表面和外表面之间)。此外，由于护盖的内表面和外表面是非等距的，护盖中由内表面和外表面形成的部分具有不均匀的厚度(限定在护盖的内表面和外表面之间)。

本发明的有利之处在于其提供了不具有屈光力或具有最小化的屈光力的弯曲护眼罩。此外，本发明允许补偿弯曲变暗滤光器的屈光力。本发明还通过提供具有最小化的屈光力的护眼装置，为具有弯曲变暗滤光器的焊接防护装置的佩戴者提供了最大化的便利性。

用于本说明书的目的，术语“等距的”是指沿其长度或跨越其区域相对于彼此分别延伸相同距离的两条曲线或两个表面。例如，两个等距平面平行于彼此。

优选地，变暗滤光器可在透光状态和黑暗状态之间切换，在透光状态下，相当大部分的光可穿过变暗滤光器，在黑暗状态下，相当大部分的光被阻挡以致其无法穿过变暗滤光器。在透光状态下，变暗滤光器的透射率可在约1％至约20％的范围内，更具体地在约5％至约10％的范围内，而在黑暗状态下，变暗滤光器的透射率可在约0,0005％至约0.1％的范围内。

在一个实施方案中，变暗滤光器的内表面和外表面是圆柱形的，并且相对于彼此是同心的。变暗滤光器的内表面和外表面优选形成变暗滤光器的一部分的表面，该部分用于供使用者例如焊工在使用期间透视。因此，变暗滤光器的该部分也可称为“变暗滤光器的透视部分”。例如，变暗滤光器可具有另外的部分，诸如，用于加强变暗滤光器或用于将变暗滤光器安装在护眼罩内的一个或多个结构。此类另外的部分通常不用于透视，并且还可不具有等距的内表面和外表面。

优选地，护盖的内表面和外表面是圆柱形的。然而，护盖的内表面和外表面的圆柱体形状彼此优选成偏心关系。护盖的内表面和外表面的圆柱形状可具有相同的半径。同样，护盖的内表面和外表面优选形成护盖的一部分的表面，该部分用于供使用者例如焊工在使用期间透视。因此，护罩的该部分也可称为“护罩的透视部分”。例如，护盖可具有另外的部分，诸如，用于加强护盖或用于将护盖安装在护眼罩内的一个或多个结构。此类另外的部分通常不用于透视。

在另外的实施方案中，护盖是预成型的，使得护盖的外表面在形状上与变暗滤光器的内表面对应。此外，护盖可以是预成型的，使得护盖的外表面与变暗滤光器的内表面的成比例缩小的形状相对应。可提供此类成比例缩小的形状，以形成变暗滤光器和护盖之间的空间。例如，护盖的外表面的半径可小于变暗滤光器的内表面的半径。此外，变暗滤光器和护盖可相对于彼此布置，使得变暗滤光器的内表面和护盖的外表面是同心的。因此，变暗滤光器的内表面和护盖的外表面之间的空间具有均匀的厚度。

在另选的实施方案中，护盖是预成型的，使得护盖的内表面在形状上与变暗滤光器的外表面对应。此外，护盖可以是预成型的，使得护盖的内表面和变暗滤光器的外表面的成比例放大的形状相对应。可提供此类成比例放大的形状，以形成变暗滤光器和护盖之间的空间。例如，护盖的内表面的半径可大于变暗滤光器的外表面的半径。此外，变暗滤光器和护盖可相对于彼此布置，使得变暗滤光器的外表面和护盖的内表面是同心的。因此，变暗滤光器的外表面和护盖的内表面之间的空间具有均匀的厚度。

例如，护盖可由光学透明的塑料材料模制(例如，注模)而成。此类模制的护罩的内表面和外表面优选自然具有圆柱形状，特别是不处于机械张力下。

在一个实施方案中，护盖具有邻近边缘的第一厚度和在两个相背对边缘之间的中间的第二厚度。边缘优选是指透视部分的横向边缘。透视部分的横向端部是护眼罩的水平尺寸上的相背对端部。术语“水平”是指当佩戴者佩戴护眼罩时平行于佩戴者眼睛的中心而限定的护眼罩的尺寸。此外，护眼罩具有垂直尺寸。术语“垂直”是指垂直于水平尺寸且在直视取向上垂直于佩戴者眼睛的光轴的尺寸。第一厚度和第二厚度各自沿垂直尺寸优选是均匀的。

第二厚度优选大于第一厚度。护盖的厚度从第一厚度朝向第二厚度逐渐增加。第二厚度可在约1mm至约3mm的范围内，优选为1.7mm或约1.7mm。

在一个实施方案中，护盖的内表面和外表面的圆柱形状基于相同的半径。半径可在70mm至150mm的范围内，更优选在80mm至100mm的范围内，最优选为85mm或约85mm。此外，护盖的内表面和外表面各自的圆柱形状的中心轴线优选在内表面和外表面上的法线上彼此平行地偏置。优选地，偏置在0.5mm至3mm的范围内，更优选地，偏置为1.7mm或约1.7mm。

在一个实施方案中，护盖可拆卸地附接到变暗滤光器。变暗滤光器和护盖优选布置成在变暗滤光器的内表面和护盖的外表面之间具有(优选均匀的)空间。另选地，变暗滤光器和护盖被布置成在变暗滤光器的外表面和护盖的内表面之间具有(优选均匀的)空间。护眼罩可包括用于提供此类空间的间隔件。间隔件可由一个或多个突出部(例如，周向边缘或周向分布的销)形成，该一个或多个突出部被布置成邻近变暗滤光器的内表面或外表面的边缘或邻近护盖的内表面或外表面的边缘。此外，护盖可安装在焊接防护装置中，其中还集成了变暗滤光器。在该实施方案中，护盖可安装在相对于变暗滤光器的空间处。另选地，变暗滤光器和护盖可例如通过光学透明粘合剂彼此粘结。

用于本说明书的目的，间隔件的任何表面均不形成变暗滤光器和/或防护板的内表面或外表面的一部分，但间隔件可与变暗滤光器和/或护盖一体地形成。

在一个实施方案中，护盖由从聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)和苯乙烯丙烯腈共聚物(SAN)中选出的塑料材料制成。优选地，护盖模制成，特别是注模成圆柱形状。更具体地，护盖可模制而成，特别是注模而成，使得内表面和外表面呈圆柱形状。

在另外的实施方案中，变暗滤光器包括被布置成在第一对齐层和第二对齐层之间直接接触的液晶，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，并且其中第一透明层和第二透明层各自设置有偏振片。第一透明层和第二透明层、第一电极层和第二电极层以及第一对齐层和第二对齐层形成液晶单元。在优选的实施方案中，护眼罩包括以光学顺序布置的两个液晶单元。这意味着垂直照射在护眼罩上的光束至少在透光状态下穿过两个液晶单元。在此类实施方案中，一个偏振片可被布置在两个液晶单元之间，并且这样形成的两个液晶单元的夹层可被布置在另外的两个偏振片之间。因此，此类实施方案具有三个偏振片和两个液晶单元。这有利于在黑暗状态下提供最大化的变暗效果，以及在透光状态下提供足够透光的状态。

护眼罩优选连接到传感器和控制电路。具体地，控制电路优选电连接到液晶单元的第一电极层和第二电极层，以用于根据传感器提供的信号为液晶单元供电。控制电路可例如向第一电极层和第二电极层施加电压以用于使液晶在特定取向上取向，或者切断电压使得液晶重置为其由第一对准层和第二对准层提供的优选取向。从而，变暗滤光器在透光状态或黑暗状态之间切换。优选地，传感器、控制电路和变暗滤光器协作，使得由传感器接收到的特定最小强度的光致使变暗滤光器切换为黑暗状态，并且强度低于最小强度的光致使变暗滤光器切换为透光状态。

在另外的实施方案中，护眼罩具有带通滤光器，以用于衰减来自高强度入射光的红外光(IR)和紫外光(UV)波长分量。带通滤光器可为干涉滤光器，其反射IR辐射并吸收入射光的UV-A、UV-B和UV-C分量。

在一个实施方案中，弯曲护眼罩护盖为“内护盖”。内护盖被布置成使其外表面面向变暗滤光器的内表面。另选地，护盖可为“外护盖”。外护盖被布置成其内表面面向变暗滤光器的外表面。需注意，本发明包括具有内护盖和外护盖的护眼罩。换句话讲，内护盖的存在并不排斥外护盖的另外存在。

在此类实施方案中，外护盖可具有如上所述的非等距的内表面和外表面或如下所述的等距的内表面和外表面。

因此，在一个实施方案中，护眼罩还(除具有非等距的内表面和外表面的内护盖之外)具有被布置在变暗滤光器的外表面上或附近的外护盖。可提供外护盖，以在焊接期间保护变暗滤光器免受热或发光材料的粉尘和飞溅物的影响。优选地，外护盖可拆卸地附接到变暗滤光器。因此，如有必要，可更换外护盖。外护盖可具有主内表面以及与其相背对的主外表面。外护盖的内表面和外表面可以是等距的。换句话讲，限定在外护盖的内表面和外表面之间的厚度优选是均匀的。外护盖的内表面和外表面优选形成外护盖的一部分的表面，该部分用于供使用者例如焊工在使用期间透视。因此，外护盖的该部分也可称为“外护盖的透视部分”。例如，外护盖可具有另外的部分，诸如，用于加强外护盖或用于将外护盖安装在护眼罩内的一个或多个结构。此类另外的部分通常不用于透视，并且还可不具有等距的内表面和外表面。

另选地，在一个实施方案中，护眼罩还(除具有非等距的内表面和外表面的外护盖之外)具有被布置在变暗滤光器的内表面上或附近的内护盖。同样，可提供内护盖，以在焊接期间保护变暗滤光器免受热或发光材料的粉尘和飞溅物的影响。优选地，内护盖可拆卸地附接到变暗滤光器。因此，如有必要，可更换内护盖。内护盖可具有主内表面以及与其相背对的主外表面。内护盖的内表面和外表面可以是等距的。换句话讲，限定在内护盖的内表面和外表面之间的厚度优选是均匀的。内护盖的内表面和外表面优选形成内护盖的一部分的表面，该部分用于供使用者例如焊工在使用期间透视。因此，内护盖的该部分也可称为“内护盖的透视部分”。例如，内护盖可具有另外的部分，诸如，用于加强内护盖或用于将内护盖安装在护眼罩内的一个或多个结构。此类另外的部分通常不用于透视，并且还可不具有等距的内表面和外表面。

用于本说明书的目的的屈光力根据标准EN 166:2001(E)和EN167:2001(E)来测量。

在另外的方面，本发明涉及焊接防护装置。焊接防护装置可为例如焊接面罩或焊接头盔。焊接防护装置优选包括非透明的头部防护罩以及本发明的弯曲护眼罩。头部防护罩优选至少包括面部防护部分。头部防护罩可包括用于保护佩戴者头部的另外部位的另外部分。头部防护罩优选形成由弯曲护眼罩封闭的窗口。

在另外的实施方案中，焊接防护装置还包括用于将焊接防护装置保持在佩戴者头部上的头带。头部防护罩优选相对于头带枢转地悬挂。因此，头部防护罩可在下部位置和上部位置之间旋转，在下部位置中，头部防护罩保护佩戴者的面部、眼睛以及最终另外部分，在上部位置中，头部防护罩被提离佩戴者的面部。因此，例如，佩戴者不需要脱掉焊接防护装置来接近其面部。

在另外的方面，本发明涉及改装具有弯曲护眼罩的焊接防护装置的方法。护眼罩包括可电切换的变暗滤光器，该变暗滤光器具有面向眼睛的主内表面以及与其相背对的主外表面。变暗滤光器的内表面和外表面是等距的。该方法包括以下步骤：(i)提供具有主内表面并且还具有主外表面的护盖，其中护盖的内表面和外表面是非等距的(如本文所指定)；以及(ii)相对于变暗滤光器安装护盖，使得护盖的外表面面向变暗滤光器的内表面，或者使得护盖的内表面面向变暗滤光器的外表面。

附图说明

图1为根据本发明的实施方案的焊接防护装置的透视图；并且

图2为根据本发明的实施方案的护眼罩的俯视图。

具体实施方式

图1示出了用于焊接防护的弯曲护眼罩1。护眼罩1具有可电切换的变暗滤光器10、内护盖20和外护盖30。

变暗滤光器10为自动变暗滤光器，在该示例中，其基于液晶单元。变暗滤光器10可在透光状态和黑暗状态之间电切换。当切换为黑暗状态时，变暗滤光器10阻挡显著量的光从其中透过。这使得使用者能够通过透视变暗滤光器10来观察焊接电弧，而不会有暴露于来自焊接电弧的有害光辐射的风险。在透光状态下，变暗滤光器10允许显著量的光从其中透过。因此，处于透光状态下的变暗滤光器10允许使用者在环境光线条件下观察(在没有焊接电弧的情况下)。

变暗滤光器10具有面向眼睛的主内表面11以及与其相背对的主外表面12。此外，内护盖20具有主内表面21并且还具有主外表面22。内护盖20被设置成布置在变暗滤光器10的内表面11上或旁边。在示例中，内护盖20附接在相对于变暗滤光器10的内表面11的空间处。将内护盖20附接到变暗滤光器10的几种方式是可能的，例如，通过将变暗滤光器10和内护盖20单独地安装在焊接防护装置中(未示出)。

变暗滤光器10的内表面11和外表面12是等距的。在示例中，变暗滤光器10的内表面11和外表面12各自具有圆柱形状。因此，等距的内表面11和外表面12相对于彼此是同心的。归因于圆柱形状的曲率，变暗滤光器10相对于透过变暗滤光器10观察的佩戴者具有一定的屈光力。这是因为以除垂直于内表面11和外表面12的角度之外的角度穿过变暗滤光器10的光被变暗滤光器10偏转。

内护盖20的内表面21和外表面22是非等距的。具体地，内表面21和外表面22被成形用于补偿变暗滤光器10的屈光力。在示例中，内表面21和外表面22各自是圆柱形的，但不是同心的。具体地，内表面21和外表面22相对于彼此成偏心关系。内护盖20的内表面21和外表面22的中心在垂直于内表面21和外表面22的尺寸上相对于彼此偏置。此外，内表面21和外表面22被布置成使得外表面22的中心被布置在内表面21的中心和内护盖20之间。因此，以提供补偿变暗滤光器10的屈光力的屈光力的方式，内表面21和外表面22相对于彼此非等距地延伸。

示例中的外护盖30具有主内表面31和主外表面32，此两个表面朝向彼此等距地延伸。具体地，内表面31和外表面32是圆柱形的，并且相对于彼此是同心的。在另一示例中，外护盖30可非等距地延伸，以补偿变暗滤光器10的屈光力。在又一示例中，变暗滤光器10的屈光力可由内护盖20和外护盖30两者的组合来补偿。

变暗滤光器10的外表面12基于由90.1mm的半径限定的圆柱形状，并且变暗滤光器10的内表面11基于由89mm的半径限定的圆柱形状。变暗滤光器10的内表面11和外表面12是同心的。变暗滤光器10的屈光力为-0.0441/m。内护盖20的内表面21和外表面22各自基于由85mm的半径R限定的圆柱形状。内表面11和外表面12彼此成偏心关系，其中偏心关系的偏置D为1.7mm。因此，最大厚度T1为1.7mm。T2指示内护盖上厚度小于1.7mm的区域。示例中的内护盖20的屈光力为0.0511/m。此外，在该实施方案中，外护盖30的外表面32基于由91mm的半径限定的圆柱形状，并且外护盖30的内表面31基于由90.25mm的半径限定的圆柱形状。外护盖的内表面和外表面是同心的。外护盖的屈光力为-0.0341/m。内护盖20、变暗滤光器10和外护盖30的组合(如图所示)因此具有-0.0271/m的总屈光力。内护盖20、变暗滤光器10和外护盖30的组合的总屈光力的绝对值低于内护盖20、变暗滤光器10和外护盖30各自的屈光力的绝对值。

其它尺寸也可能是合适的。护眼罩或其组件的屈光力可根据Gullstrand的无焦透镜公式来计算：

其中“n”为护眼罩及其组件的材料的折射率，R1为外表面的半径，R2为内表面的半径，以及d为护眼罩或其组件的厚度。需注意，用于护眼罩或其组件的R2为负值，因为R2是指凹形表面的半径，而R1是指凸形表面的半径。

Claims (11)

1.一种用于焊接防护的弯曲护眼罩，所述弯曲护眼罩包括护盖和弯曲且可电切换的变暗滤光器，所述变暗滤光器具有面向眼睛的主内表面以及与其相背对的主外表面，所述护盖包括第一护盖和第二护盖，其中所述第一护盖布置在所述面向眼睛的主内表面上或旁边，所述第二护盖布置在所述变暗滤光器的所述主外表面上或旁边，其中所述第一护盖和所述第二护盖中的每一者具有主内表面并且还具有与其相背对的主外表面，其中所述第二护盖的所述主内表面和所述第一护盖的所述主外表面面向所述变暗滤光器的相应的主外表面或主内表面，并且其中所述变暗滤光器的所述主内表面和所述主外表面是等距的，而所述第一护盖和所述第二护盖中的至少一者的所述主内表面和所述主外表面是非等距的。

2.根据权利要求1所述的弯曲护眼罩，其中所述第一护盖和所述第二护盖中的至少一者是预成型的，使得所述护盖的所述主外表面在形状上与所述变暗滤光器的所述主内表面或与所述变暗滤光器的所述主内表面的成比例缩小的形状相对应，或者所述护盖的所述主内表面在形状上与所述变暗滤光器的所述主外表面或与所述变暗滤光器的所述主内表面的成比例地放大的形状相对应。

3.根据权利要求1或2所述的弯曲护眼罩，其中所述第一护盖和所述第二护盖中的至少一者具有邻近边缘的第一厚度和在两个相背对边缘之间的中间的第二厚度，并且其中所述第二厚度大于所述第一厚度。

4.根据权利要求1或2所述的弯曲护眼罩，其中所述变暗滤光器的所述主内表面和所述主外表面是圆柱形的并且相对于彼此是同心的。

5.根据权利要求4所述的弯曲护眼罩，其中所述第一护盖和所述第二护盖中的至少一者的所述主内表面和所述主外表面是圆柱形的，其中所述第一护盖和所述第二护盖中的至少一者的所述主内表面和所述主外表面的所述圆柱形状彼此成偏心关系。

6.根据权利要求5所述的弯曲护眼罩，其中所述第一护盖和所述第二护盖中的至少一者的所述主内表面和所述主外表面的所述圆柱形状基于在70mm至150mm范围内的相同半径，其中所述第一护盖和所述第二护盖中的至少一者的所述主内表面和所述主外表面各自的所述圆柱形状的中心轴线优选在所述主内表面和所述主外表面的法线上彼此平行地偏置，并且所述偏置在0.5mm至3mm的范围内。

7.根据权利要求中1或2所述的弯曲护眼罩，其中所述第一护盖和所述第二护盖中的至少一者相对于所述变暗滤光器可拆卸地附接。

8.根据权利要求1或2所述的弯曲护眼罩，其中所述变暗滤光器和所述第一护盖和所述第二护盖中的至少一者被布置成在所述变暗滤光器的所述主内表面和所述第一护盖的所述主外表面之间或在所述变暗滤光器的所述主外表面和所述第二护盖的所述主内表面之间具有空间。

9.根据权利要求1或2中任一项所述的弯曲护眼罩，其中所述第一护盖和所述第二护盖中的至少一者由从聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)和苯乙烯丙烯腈共聚物(SAN)中选出的塑性材料制成。

10.一种焊接防护装置，所述焊接防护装置包括非透明的头部防护罩以及根据权利要求1或2中任一项所述的弯曲护眼罩，其中所述头部防护罩形成由所述弯曲护眼罩封闭的窗口。

11.一种改装焊接防护装置的方法，所述焊接防护装置具有弯曲护眼罩，所述护眼罩包括弯曲且可电切换的变暗滤光器，所述变暗滤光器具有面向眼睛的主内表面以及与其相背对的主外表面，其中所述变暗滤光器的所述主内表面和所述主外表面是等距的，所述方法包括以下步骤：(i)提供具有主内表面并且还具有主外表面的第一护盖，其中所述第一护盖的所述主内表面和所述主外表面是非等距的；(ii)相对于所述变暗滤光器安装所述第一护盖，使得所述第一护盖的所述主外表面面向所述变暗滤光器的所述主内表面；以及(iii)提供具有主内表面并且还具有主外表面的第二护盖，使得所述第二护盖的所述主内表面面向所述变暗滤光器的所述主外表面。

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