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KR102414101B1 - 용접 보호를 위한 만곡형 눈 보호 실드 - Google Patents

용접 보호를 위한 만곡형 눈 보호 실드 Download PDF

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KR102414101B1
KR102414101B1 KR1020187034820A KR20187034820A KR102414101B1 KR 102414101 B1 KR102414101 B1 KR 102414101B1 KR 1020187034820 A KR1020187034820 A KR 1020187034820A KR 20187034820 A KR20187034820 A KR 20187034820A KR 102414101 B1 KR102414101 B1 KR 102414101B1
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크리스티나 엠 매그너손
케네쓰 자레포스
로랑 프로이사드
브리튼 지 빌링슬리
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
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Abstract

용접 보호를 위한 만곡형 눈 보호 실드. 눈 보호 실드는 전기적으로 스위칭가능한 차광 필터와 보호 커버를 갖는다. 차광 필터는 눈을 향하는 주 내측 표면 및 외측 표면을 갖고, 보호 커버는 주 내측 표면 및 외측 표면을 갖는다. 보호 커버는 차광 필터의 내측 표면 상에 배열되도록 제공된다. 차광 필터의 내측 및 외측 표면은 등거리에 있는 반면, 보호 커버의 내측 및 외측 표면은 등거리에 있지 않다. 본 발명은 그것이 최소화된 굴절력을 갖는 눈 보호 실드를 제공한다는 점에서 유리하다.

Description

용접 보호를 위한 만곡형 눈 보호 실드
본 발명은 용접 보호를 위한 만곡형 눈 보호 실드(curved eye protection shield)에 관한 것이며, 특히 2개의 등거리 주 표면(major surface)을 갖춘 전기적으로 스위칭가능한 차광 필터(darkening filter), 및 2개의 비-등거리 주 표면을 갖춘 보호 커버를 포함하는 만곡형 눈 보호 실드에 관한 것이다.
자동 차광 필터는 흔히 입사 광에 응답하여 명-투과-상태(light-transmission-state)로부터 암-투과-상태(dark-transmission-state)로 자동으로 변하는 스위칭가능 필터를 구비한다. 스위칭은 일반적으로 개인 보호 장비 상에, 또는 그것의 일부로서 위치된 광검출기(photodetector)의 사용을 통해 달성된다. 광검출기는 필터링될 입사 광의 존재를 인식하고, 전자 모듈이, 스위칭가능 필터에 인가될 때, 필터가 명-투과-상태로부터 암-상태(dark-state)로 변하게 하는 제어 전압을 생성한다.
편광 필름들 사이에 위치된 액정 셀(liquid-crystal cell)을 포함하는 자동 광 필터가 설계되었다. 호넬(Hornell)의 미국 특허 제4,240,709호는 한 쌍의 상호 교차 편광기(polarizer) 사이에 개재된 단일 트위스트 네마틱 액정 셀(single-twisted, nematic, liquid-crystal cell)을 구비하는 스위칭가능 필터를 기술한다. 액정 셀은 투명 전극 및 정렬 층을 포함하는 광학적으로 투명한 유리 기판이다. 액정 분자들은 전압이 전자 모듈의 제어하에서 액정 셀에 걸쳐 인가될 때 그것들 자체를 특정 방향으로 배향시킨다. 많은 구매가능한 제품이 이러한 종류의 스위칭가능 필터를 사용한다.
보호 실드에서의 자동-차광 필터의 사용은 상당한 인체공학적 이득을 제공한다. 이전에, 용접공은 예를 들어 그의 눈이 토치 광으로부터 보호되는 것을 보장하기 위해 그가 용접 아크를 발생시킬 때 그의 용접 실드를 아래로 "기울게 하여야" 했다. 자동 용접 필터는 이러한 동작을 제거하는데, 왜냐하면 용접 실드가 계속해서 제 위치에 유지될 수 있기 때문이다.
국제공개공보 WO2012/074895호
본 발명은 용접 보호를 위한 만곡형 눈 보호 실드에 관한 것이다. 눈 보호 실드는 전기적으로 스위칭가능한 차광 필터와 보호 커버를 포함한다. 차광 필터는 눈을 향하는 주 내측 표면(major inner surface)과 주 외측 표면(major outer surface)을 구비한다. 차광 필터의 내측 표면과 외측 표면은 서로 반대편에 있는데, 이는 반대 방향들로 향함을 의미한다. 또한, 보호 커버는 주 내측 표면과 또한 주 외측 표면을 구비한다. 보호 커버의 내측 표면과 외측 표면은 서로 반대편에 있는데, 이는 반대 방향들로 향함을 의미한다. 보호 커버는 차광 필터의 외측 표면 상에 직접 또는 그것에 인접하게 이격되어, 또는 차광 필터의 내측 표면 상에 또는 그것에 인접하게 이격되어 차광 필터에 대해 배열될 수 있다. 따라서, 보호 커버의 외측 표면은 차광 필터의 내측 표면을 향하거나, 대안적으로, 보호 커버의 내측 표면은 차광 필터의 외측 표면을 향한다. 차광 필터의 내측 및 외측 표면은 등거리에 있는 반면, 보호 커버의 내측 및 외측 표면은 등거리에 있지 않다. 따라서, 전기적으로 스위칭가능한 차광 필터는 2개의 등거리 주 표면을 구비하고, 보호 커버는 2개의 비-등거리 주 표면을 구비한다.
차광 필터의 내측 및 외측 표면이 등거리에 있기 때문에, 내측 및 외측 표면에 의해 형성되는 차광 필터의 부분은 균일한 두께(차광 필터의 내측 표면과 외측 표면 사이에 한정됨)를 갖는다. 또한, 보호 커버의 내측 및 외측 표면이 등거리에 있지 않기 때문에, 내측 및 외측 표면에 의해 형성되는 보호 커버의 부분은 불균일한 두께(보호 커버의 내측 표면과 외측 표면 사이에 한정됨)를 갖는다.
본 발명은 그것이 굴절력(refractive power)이 없거나 최소화된 만곡형 눈 보호 실드를 제공한다는 점에서 유리하다. 또한, 본 발명은 만곡형 차광 필터의 굴절력을 보상하는 것을 허용한다. 본 발명은 또한 최소화된 굴절력을 갖는 눈 보호기를 제공함에 있어서, 만곡형 차광 필터를 갖춘 용접 보호기의 착용자에게 최대화된 편의를 제공한다.
본 명세서의 목적을 위해, 용어 "등거리"는 2개의 곡면 또는 표면으로서, 각각 그들의 길이를 따라 또는 그들의 영역에 걸쳐 서로에 대해 동일한 거리로 연장되는, 상기 2개의 곡면 또는 표면을 지칭한다. 예를 들어, 2개의 등거리 평면은 서로 평행하다.
바람직하게는, 차광 필터는 광의 상당한 부분이 차광 필터를 통과할 수 있는 명-투과-상태와, 광의 상당한 부분이 차광 필터를 통과하는 것이 차단되는 암-상태 사이에서 스위칭가능하다. 명-투과-상태에서 차광 필터의 투과율은 약 1% 내지 약 20%의 범위 내, 보다 특별히 약 5% 내지 약 10%의 범위 내일 수 있는 반면, 암-상태에서 차광 필터의 투과율은 약 0,0005% 내지 약 0,1%의 범위 내일 수 있다.
일 실시예에서, 차광 필터의 내측 및 외측 표면은 원통형이고, 서로에 대해 동심이다. 차광 필터의 내측 및 외측 표면은 바람직하게는 사용자, 예를 들어 용접공이 사용 중에 통해서 보는 역할을 하는 차광 필터의 일부분의 표면을 형성한다. 차광 필터의 이러한 부분은 이에 따라 "차광 필터의 시스루 부분(see-through portion)"으로 또한 지칭될 수 있다. 차광 필터는 예를 들어 차광 필터를 보강하기 위한, 또는 차광 필터를 눈 보호 실드 내에 장착하기 위한 하나 이상의 구조체와 같은 추가의 부분을 구비할 수 있다. 그러한 추가의 부분은 전형적으로 통해서 보는 데에는 사용되지 않으며, 또한 등거리 내측 및 외측 표면을 구비하지 않을 수 있다.
바람직하게는, 보호 커버의 내측 및 외측 표면은 원통형이다. 그러나, 보호 커버의 내측 표면 및 외측 표면 둘 모두의 원통 형상은 바람직하게는 서로 편심 관계에 있다. 보호 커버의 내측 및 외측 표면의 원통형 형상은 동일한 반경을 가질 수 있다. 또 다시, 보호 커버의 내측 및 외측 표면은 바람직하게는 사용자, 예를 들어 용접공이 사용 중에 통해서 보는 역할을 하는 보호 커버의 일부분의 표면을 형성한다. 보호 커버의 이러한 부분은 이에 따라 "보호 커버의 시스루 부분"으로 또한 지칭될 수 있다. 보호 커버는 예를 들어 보호 커버를 보강하기 위한, 또는 보호 커버를 눈 보호 실드 내에 장착하기 위한 하나 이상의 구조체와 같은 추가의 부분을 구비할 수 있다. 그러한 추가의 부분은 전형적으로 통해서 보는 데에는 사용되지 않는다.
추가의 실시예에서, 보호 커버는 보호 커버의 외측 표면이 형상에 있어서 차광 필터의 내측 표면에 대응하도록 사전-형상화된다. 또한, 보호 커버는 보호 커버의 외측 표면이 차광 필터의 내측 표면의 비례 축소된 형상(proportionally reduced shape)에 대응하도록 사전-형상화될 수 있다. 그러한 비례 축소된 형상은 차광 필터와 보호 커버 사이의 간격을 고려하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 보호 커버의 외측 표면의 반경은 차광 필터의 내측 표면의 반경보다 작을 수 있다. 또한, 차광 필터와 보호 커버는 차광 필터의 내측 표면과 보호 커버의 외측 표면이 동심이도록 서로에 대해 배열될 수 있다. 따라서, 차광 필터의 내측 표면과 보호 커버의 외측 표면 사이의 간격은 균일한 두께를 갖는다.
대안적인 실시예에서, 보호 커버는 보호 커버의 내측 표면이 형상에 있어서 차광 필터의 외측 표면에 대응하도록 사전-형상화된다. 또한, 보호 커버는 보호 커버의 내측 표면이 차광 필터의 외측 표면의 비례 확대된 형상(proportionally enlarged shape)에 대응하도록 사전-형상화될 수 있다. 그러한 비례 확대된 형상은 차광 필터와 보호 커버 사이의 간격을 고려하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 보호 커버의 내측 표면의 반경은 차광 필터의 외측 표면의 반경보다 클 수 있다. 또한, 차광 필터와 보호 커버는 차광 필터의 외측 표면과 보호 커버의 내측 표면이 동심이도록 서로에 대해 배열될 수 있다. 따라서, 차광 필터의 외측 표면과 보호 커버의 내측 표면 사이의 간격은 균일한 두께를 갖는다.
예를 들어, 보호 커버는 광학적으로 투명한 플라스틱 재료로부터 성형(예를 들어, 사출 성형)될 수 있다. 그러한 성형된 보호 커버의 내측 및 외측 표면은 바람직하게는, 특히 기계적 장력하에 있음이 없이, 자연적으로 원통형 형상을 갖는다.
일 실시예에서, 보호 커버는 가장자리에 인접한 제1 두께 및 2개의 서로 반대편에 있는 가장자리 사이의 중간에 있는 제2 두께를 갖는다. 가장자리는 바람직하게는 시스루 부분의 측방향 가장자리를 지칭한다. 시스루 부분의 측방향 단부들은 눈 보호 실드의 수평 차원에서 서로 반대편에 있는 단부들이다. 용어 "수평"은, 눈 보호 실드가 착용자에 의해 착용될 때, 착용자의 눈의 중심에 대한 평행선에 의해 한정되는 눈 보호 실드의 차원을 지칭한다. 또한, 눈 보호 실드는 수직 차원을 갖는다. 용어 "수직"은 수평 차원에 수직인, 그리고 똑바로 선 관찰 배향에서 착용자의 눈의 광축(optical axis)에 수직인 차원을 지칭한다. 제1 및 제2 두께는 각각 바람직하게는 수직 차원을 따라 균일하다.
제2 두께는 바람직하게는 제1 두께보다 크다. 보호 커버의 두께는 제1 두께로부터 제2 두께를 향해 점진적으로 증가한다. 제2 두께는 약 1 mm 내지 3 mm의 범위 내, 바람직하게는 1.7 mm 또는 약 1.7 mm일 수 있다.
일 실시예에서, 보호 커버의 내측 및 외측 표면의 원통형 형상은 동일한 반경에 기초한다. 반경은 70 mm 내지 150 mm의 범위 내, 더욱 바람직하게는 80 mm 내지 100 mm의 범위 내, 가장 바람직하게는 85 mm 또는 약 85 mm일 수 있다. 또한, 보호 커버의 각각의 내측 및 외측 표면의 원통형 형상의 중심축은 바람직하게는 내측 및 외측 표면에 대한 법선 상에서 서로 평행 오프셋(parallel offset)된다. 바람직하게는, 오프셋은 0.5 mm 내지 3 mm의 범위 내, 더욱 바람직하게는 1.7 mm 또는 약 1.7 mm이다.
일 실시예에서, 보호 커버는 차광 필터에 제거가능하게 부착된다. 차광 필터와 보호 커버는 바람직하게는 차광 필터의 내측 표면과 보호 커버의 외측 표면 사이에 (바람직하게는 균일한) 간격을 두고 배열된다. 대안적으로, 차광 필터와 보호 커버는 차광 필터의 외측 표면과 보호 커버의 내측 표면 사이에 (바람직하게는 균일한) 간격을 두고 배열된다. 눈 보호 실드는 그러한 간격을 제공하기 위한 스페이서(spacer)를 포함할 수 있다. 스페이서는 차광 필터의 내측 또는 외측 표면의 가장자리에 인접하게 또는 보호 커버의 내측 또는 외측 표면의 가장자리에 인접하게 배열된 하나 이상의 돌출부(예를 들어, 원주방향 림(rim) 또는 원주방향으로 분포된 핀(pin))에 의해 형성될 수 있다. 또한, 보호 커버는, 또한 차광 필터가 그에 통합된 용접 보호기 내에 장착될 수 있다. 보호 커버는 이 실시예에서 차광 필터에 대해 간격을 두고 장착될 수 있다. 대안적으로, 차광 필터와 보호 커버는 예를 들어 광학적으로 투명한 접착제에 의해 서로 접합될 수 있다.
본 명세서의 목적을 위해, 스페이서의 임의의 표면은 차광 필터 및/또는 보호 판의 내측 또는 외측 표면의 일부를 형성하지 않지만, 스페이서는 차광 필터 및/또는 보호 커버와 단일체로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 보호 커버는 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS) 및 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체(SAN) 중에서 선택되는 플라스틱 재료로 제조된다. 바람직하게는, 보호 커버는 원통형 형상으로 성형, 특히 사출 성형된다. 보다 특별히, 보호 커버는 내측 및 외측 표면이 원통형 형상이도록 성형, 특히 사출 성형될 수 있다.
추가의 실시예에서, 차광 필터는 제1 정렬 층과 제2 정렬 층 사이에 직접 접촉하여 배열된 액정을 포함하며, 제1 및 제2 정렬 층은 각각 제1 및 제2 투명 전극 층 상에 배열되고, 제1 및 제2 투명 전극 층은 각각 제1 및 제2 투명 층 상에 배열되며, 여기서 제1 및 제2 투명 층은 각각 편광기를 구비한다. 제1 및 제2 투명 층, 제1 및 제2 전극 층, 및 제1 및 제2 정렬 층은 액정 셀을 형성한다. 바람직한 실시예에서, 눈 보호 실드는 광학 시퀀스(optical sequence)로 배열된 2개의 액정 셀을 포함한다. 이는 눈 보호 실드에 수직으로 입사하는 광 빔이 적어도 명-투과-상태에서 둘 모두의 액정 셀을 통과함을 의미한다. 그러한 실시예에서, 하나의 편광기가 2개의 액정 셀 사이에 배열될 수 있고, 그렇게 형성된 2개의 액정 셀의 샌드위치(sandwich)는 추가의 2개의 편광기 사이에 배열될 수 있다. 따라서, 그러한 실시예는 3개의 편광기와 2개의 액정 셀을 구비한다. 이는 암-상태에서 최대화된 차광 효과를, 그리고 명-투과-상태에서 충분한 광 투과 상태를 제공하는 데 유리하다.
눈 보호 실드는 바람직하게는 센서와 제어 회로에 연결된다. 특히, 제어 회로는 바람직하게는 센서에 의해 제공되는 신호에 의존하여 액정 셀에 전력을 공급하기 위해 액정 셀의 제1 및 제2 전극 층에 전기적으로 연결된다. 제어 회로는 예를 들어 액정이 특정 배향으로 배향되게 하기 위해 제1 및 제2 전극 층에 전압을 인가할 수 있거나, 액정이 제1 및 제2 정렬 층에 의해 제공되는 그의 바람직한 배향으로 재설정되도록 전압을 차단할 수 있다. 이에 의해, 차광 필터는 명-투과-상태 또는 암-상태 사이에서 스위칭된다. 바람직하게는, 센서, 제어 회로 및 차광 필터는 센서에 의해 수광되는 소정의 최소 강도의 광이 차광 필터가 암-상태로 스위칭하게 하고, 그 최소 강도보다 낮은 강도의 광이 차광 필터가 명-투과-상태로 스위칭하게 하도록 협력한다.
추가의 실시예에서, 눈 보호 실드는 고-강도 입사 광으로부터 적외선(IR) 및 자외선(UV) 파장 성분을 감쇠시키기 위한 대역 통과 필터를 구비한다. 대역 통과 필터는 IR 방사선을 반사하고 입사 광의 UV-A, -B 및 -C 성분을 흡수하는 간섭 필터일 수 있다.
일 실시예에서, 만곡형 눈 보호 실드 보호 커버는 "내측 보호 커버"이다. 내측 보호 커버는 외측 표면이 차광 필터의 내측 표면을 향하는 상태로 배열된다. 대안적으로, 보호 커버는 "외측 보호 커버"일 수 있다. 외측 보호 커버는 내측 표면이 차광 필터의 외측 표면을 향하는 상태로 배열된다. 본 발명은 내측 및 외측 보호 커버 둘 모두를 갖춘 눈 보호 실드를 포함한다는 점에 유의한다. 바꾸어 말하면, 내측 보호 커버의 존재가 외측 보호 커버의 추가의 존재를 배제하지 않는다.
그러한 실시예에서, 외측 보호 커버는 전술된 바와 같은 비-등거리 내측 및 외측 표면, 또는 후술되는 바와 같은 등거리 내측 및 외측 표면을 구비할 수 있다.
따라서, 일 실시예에서, 눈 보호 실드는 또한 (비-등거리 내측 및 외측 표면을 갖춘 내측 보호 커버에 더하여) 차광 필터의 외측 표면 상에 또는 그것에 인접하게 배열된 외측 보호 커버를 구비한다. 외측 보호 커버는 용접 중에 고온의 또는 백열하는(glowing) 재료의 스플래시(splash)와 먼지로부터 차광 필터를 보호하기 위해 제공될 수 있다. 바람직하게는, 외측 보호 커버는 차광 필터에 제거가능하게 부착된다. 따라서, 외측 보호 커버는 필요하다면 교체될 수 있다. 외측 보호 커버는 주 내측 표면 및 그 반대편의 주 외측 표면을 구비할 수 있다. 외측 보호 커버의 내측 및 외측 표면은 등거리에 있을 수 있다. 바꾸어 말하면, 외측 보호 커버의 내측 표면과 외측 표면 사이에 한정되는 두께가 바람직하게는 균일하다. 외측 보호 커버의 내측 및 외측 표면은 바람직하게는 사용자, 예를 들어 용접공이 사용 중에 통해서 보는 역할을 하는 외측 보호 커버의 일부분의 표면을 형성한다. 외측 보호 커버의 이러한 부분은 이에 따라 "외측 보호 커버의 시스루 부분"으로 또한 지칭될 수 있다. 외측 보호 커버는 예를 들어 외측 보호 커버를 보강하기 위한, 또는 외측 보호 커버를 눈 보호 실드 내에 장착하기 위한 하나 이상의 구조체와 같은 추가의 부분을 구비할 수 있다. 그러한 추가의 부분은 전형적으로 통해서 보는 데에는 사용되지 않으며, 또한 등거리 내측 및 외측 표면을 구비하지 않을 수 있다.
대안적으로, 일 실시예에서, 눈 보호 실드는 또한 (비-등거리 내측 및 외측 표면을 갖춘 외측 보호 커버에 더하여) 차광 필터의 내측 표면 상에 또는 그것에 인접하게 배열된 내측 보호 커버를 구비한다. 또 다시, 내측 보호 커버는 용접 중에 고온의 또는 백열하는 재료의 스플래시와 먼지로부터 차광 필터를 보호하기 위해 제공될 수 있다. 바람직하게는, 내측 보호 커버는 차광 필터에 제거가능하게 부착된다. 따라서, 내측 보호 커버는 필요하다면 교체될 수 있다. 내측 보호 커버는 주 내측 표면 및 그 반대편의 주 외측 표면을 구비할 수 있다. 내측 보호 커버의 내측 및 외측 표면은 등거리에 있을 수 있다. 바꾸어 말하면, 내측 보호 커버의 내측 표면과 외측 표면 사이에 한정되는 두께가 바람직하게는 균일하다. 내측 보호 커버의 내측 및 외측 표면은 바람직하게는 사용자, 예를 들어 용접공이 사용 중에 통해서 보는 역할을 하는 내측 보호 커버의 일부분의 표면을 형성한다. 내측 보호 커버의 이러한 부분은 이에 따라 "내측 보호 커버의 시스루 부분"으로 또한 지칭될 수 있다. 내측 보호 커버는 예를 들어 내측 보호 커버를 보강하기 위한, 또는 내측 보호 커버를 눈 보호 실드 내에 장착하기 위한 하나 이상의 구조체와 같은 추가의 부분을 구비할 수 있다. 그러한 추가의 부분은 전형적으로 통해서 보는 데에는 사용되지 않으며, 또한 등거리 내측 및 외측 표면을 구비하지 않을 수 있다.
본 명세서의 목적을 위한 굴절력은 표준 EN 166:2001 (E) 및 EN 167:2001 (E)에 따라 측정된다.
추가의 태양에서, 본 발명은 용접 보호기에 관한 것이다. 용접 보호기는 예를 들어 용접 마스크 또는 용접 헬멧일 수 있다. 용접 보호기는 바람직하게는 본 발명의 만곡형 눈 보호 실드와 비-투명 머리 보호 실드를 포함한다. 머리 보호 실드는 바람직하게는 적어도 안면 보호 부분을 포함한다. 머리 보호 실드는 착용자의 머리의 추가의 부위를 보호하기 위한 추가의 부분을 포함할 수 있다. 머리 보호 실드는 바람직하게는 만곡형 눈 보호 실드에 의해 폐쇄되는 윈도우(window)를 형성한다.
추가의 실시예에서, 용접 보호기는 용접 보호기를 착용자의 머리 상에 유지하기 위한 헤드밴드(headband)를 추가로 포함한다. 머리 보호 실드는 바람직하게는 헤드밴드에 대해 피벗가능하게 현수된다(pivotally suspended). 따라서, 머리 보호 실드는 머리 보호 실드가 착용자의 안면, 눈 및 궁극적으로 추가의 부위를 보호하는 하부 위치와, 머리 보호 실드가 착용자의 안면으로부터 멀어지는 쪽으로 들어올려지는 상부 위치 사이에서 선회될 수 있다. 따라서, 착용자는 예를 들어 그녀의 또는 그의 안면에 접근하기 위해 용접 보호기를 벗을 필요가 없다.
추가의 태양에서, 본 발명은 만곡형 눈 보호 실드를 구비하는 용접 보호기를 개장(retrofitting)하는 방법에 관한 것이다. 눈 보호 실드는 눈을 향하는 주 내측 표면 및 그 반대편의 주 외측 표면을 갖춘 전기적으로 스위칭가능한 차광 필터를 포함한다. 차광 필터의 내측 및 외측 표면은 등거리에 있다. 이 방법은, (i) 주 내측 표면과 또한 주 외측 표면을 갖춘 보호 커버를 제공하는 단계로서, 보호 커버의 내측 및 외측 표면은 등거리에 있지 않은(본 명세서에 명시된 바와 같이), 단계, 및 (ii) 보호 커버의 외측 표면이 차광 필터의 내측 표면을 향하도록, 또는 보호 커버의 내측 표면이 차광 필터의 외측 표면을 향하도록, 보호 커버를 차광 필터에 대해 장착하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용접 보호기의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 눈 보호 실드의 평면도.
도 1은 용접 보호를 위한 만곡형 눈 보호 실드(1)를 도시한다. 눈 보호 실드(1)는 전기적으로 스위칭가능한 차광 필터(10), 내측 보호 커버(20) 및 외측 보호 커버(30)를 구비한다.
차광 필터(10)는 자동 차광 필터이고, 예에서 액정 셀에 기초한다. 차광 필터(10)는 명-투과-상태와 암-상태 사이에서 전기적으로 스위칭가능하다. 암-상태로 스위칭될 때, 차광 필터(10)는 상당한 양의 광이 그것을 통해 투과되는 것을 차단한다. 이는 사용자가 용접 아크로부터의 유해한 광 방사선에 노출될 위험 없이 차광 필터(10)를 통해 보는 것에 의해 용접 아크를 관찰할 수 있게 한다. 명-투과-상태에서, 차광 필터(10)는 상당한 양의 광이 그것을 통해 투과되도록 허용한다. 따라서, 명-투과-상태에서의 차광 필터(10)는 사용자가 주변 광 조건하에서 볼 수 있게 한다(용접 아크의 부존재시).
차광 필터(10)는 눈을 향하는 주 내측 표면(11) 및 그 반대편의 주 외측 표면(12)을 구비한다. 또한, 내측 보호 커버(20)는 주 내측 표면(21) 및 또한 주 외측 표면(22)을 구비한다. 내측 보호 커버(20)는 차광 필터(10)의 내측 표면(11) 상에 또는 그 옆에 배열되도록 제공된다. 예에서, 내측 보호 커버(20)는 차광 필터(10)의 내측 표면(11)에 대해 간격을 두고 부착된다. 예를 들어 차광 필터(10)와 내측 보호 커버(20)를 용접 보호기(예시되지 않음) 내에 개별적으로 장착함으로써, 내측 보호 커버(20)를 차광 필터(10)에 부착하는 여러 방식이 가능하다.
차광 필터(10)의 내측 및 외측 표면(11, 12)은 등거리에 있다. 예에서, 차광 필터(10)의 내측 및 외측 표면(11, 12)은 각각 원통형 형상을 갖는다. 따라서, 등거리에 있는 내측 및 외측 표면(11, 12)은 서로에 대해 동심이다. 원통형 형상의 곡률로 인해, 차광 필터(10)는 차광 필터(10)를 통해 관찰하는 착용자에 대해 소정 굴절력을 갖는다. 이는 내측 및 외측 표면(11, 12)에 수직 이외의 각도로 차광 필터(10)를 통과하는 광이 차광 필터(10)에 의해 편향되기 때문이다.
내측 보호 커버(20)의 내측 및 외측 표면(21, 22)은 등거리에 있지 않다. 특히, 내측 및 외측 표면(21, 22)은 차광 필터(10)의 굴절력을 보상하도록 형상화된다. 예에서, 내측 및 외측 표면(21, 22)은 각각 원통형이지만 동심이 아니다. 특히, 내측 및 외측 표면(21, 22)은 서로에 대해 편심 관계에 있다. 내측 보호 커버(20)의 내측 및 외측 표면(21, 22)의 중심은 내측 및 외측 표면(21, 22)에 수직인 차원에서 서로에 대해 오프셋된다. 또한, 내측 및 외측 표면(21, 22)은 외측 표면(22)의 중심이 내측 표면(21)의 중심과 내측 보호 커버(20) 사이에 배열되도록 배열된다. 따라서, 내측 및 외측 표면(21, 22)은 차광 필터(10)의 굴절력을 보상하는 굴절력을 제공하는 방식으로, 서로에 대해 비-등거리로 연장된다.
예의 외측 보호 커버(30)는 서로에 대해 등거리로 연장되는 주 내측 및 주 외측 표면(31, 32)을 구비한다. 특히, 내측 및 외측 표면(31, 32)은 원통형이고 서로에 대해 동심이다. 다른 예에서, 외측 보호 커버(30)는 차광 필터(10)의 굴절력을 보상하기 위해 비-등거리로 연장될 수 있다. 또 다른 예에서, 차광 필터(10)의 굴절력은 내측 및 외측 보호 커버(20, 30) 둘 모두의 조합에 의해 보상될 수 있다.
차광 필터(10)의 외측 표면(12)은 90.1 mm의 반경에 의해 한정되는 원통형 형상에 기초하고, 차광 필터(10)의 내측 표면(11)은 89 mm의 반경에 의해 한정되는 원통형 형상에 기초한다. 차광 필터(10)의 내측 및 외측 표면(11, 12)은 동심이다. 차광 필터(10)의 굴절력은 -0.044 1/m이다. 내측 보호 커버(20)의 내측 및 외측 표면(21, 22)은 각각 85 mm의 반경 R에 의해 한정되는 원통형 형상에 기초한다. 내측 및 외측 표면(11, 12)은 서로 편심 관계에 있으며, 이때 편심 관계의 오프셋 D는 1.7 mm이다. 따라서, 최대 두께 T1은 1.7 mm이다. T2는 내측 보호 커버가 1.7 mm보다 작은 두께를 갖는 영역을 나타낸다. 예에서 내측 보호 커버(20)의 굴절력은 0.051 1/m이다. 또한, 이 실시예에서, 외측 보호 커버(30)의 외측 표면(32)은 91 mm의 반경에 의해 한정되는 원통형 형상에 기초하고, 외측 보호 커버(30)의 내측 표면(31)은 90.25 mm의 반경에 의해 한정되는 원통형 형상에 기초한다. 외측 보호 커버의 내측 및 외측 표면은 동심이다. 외측 보호 커버의 굴절력은 -0.034 1/m이다. (예시된 바와 같은) 내측 보호 커버(20), 차광 필터(10) 및 외측 보호 커버(30)의 조합은 이에 따라 -0.027 1/m의 총 굴절력을 갖는다. 내측 보호 커버(20), 차광 필터(10) 및 외측 보호 커버(30)의 조합의 총 굴절력의 절대값은 개별적으로 내측 보호 커버(20), 차광 필터(10) 및 외측 보호 커버(30) 각각의 절대값보다 낮다.
다른 치수가 적절히 가능하다. 눈 보호 실드 또는 그것의 구성요소의 굴절력은 다음의 굴스트란드의 무한초점 렌즈 공식(Gullstrand's afocal lens formula)에 따라 계산될 수 있다:
Figure 112018120028815-pct00001
여기서, "n"은 눈 보호 실드 및 그것의 구성요소의 재료의 굴절률이고, R1은 외측 표면의 반경이고, R2는 내측 표면의 반경이고, d는 눈 보호 실드 또는 그것의 구성요소의 두께이다. 눈 보호 실드 또는 그것의 구성요소에 대한 R2는 그것이 오목 표면의 반경을 나타내기 때문에 음의 값인 반면, R1은 볼록 표면의 반경을 나타낸다는 점에 유의한다.

Claims (15)

  1. 용접 보호를 위한 만곡형 눈 보호 실드(curved eye protection shield)로서, 만곡형의 전기적으로 스위칭가능한 차광 필터(darkening filter) 및 보호 커버를 포함하고, 상기 차광 필터는 눈을 향하는 주 내측 표면(major inner surface), 및 상기 주 내측 표면 반대편의 주 외측 표면(major outer surface)을 갖고, 상기 보호 커버는 주 내측 표면 및 또한 상기 주 내측 표면 반대편의 주 외측 표면을 갖고, 상기 보호 커버의 내측 표면 및 외측 표면 중 하나는 상기 차광 필터의 각자의 외측 표면 또는 내측 표면을 향하고, 상기 차광 필터의 내측 표면과 외측 표면은 등거리에 있는 반면, 상기 보호 커버의 내측 표면과 외측 표면은 등거리에 있지 않으며, 상기 보호 커버의 배치는 상기 만곡형 차광 필터의 굴절력을 보상하는, 만곡형 눈 보호 실드.
  2. 제1항의 만곡형 눈 보호 실드 및 비-투명 머리 보호 실드를 포함하는 용접 보호기로서, 상기 머리 보호 실드는 상기 만곡형 눈 보호 실드에 의해 폐쇄되는 윈도우(window)를 형성하는, 용접 보호기.
  3. 만곡형 눈 보호 실드를 갖는 용접 보호기를 개장(retrofitting)하는 방법으로서, 상기 눈 보호 실드는 만곡형의 전기적으로 스위칭가능한 차광 필터를 포함하고, 상기 차광 필터는 눈을 향하는 주 내측 표면, 및 상기 주 내측 표면 반대편의 주 외측 표면을 갖고, 상기 차광 필터의 내측 표면과 외측 표면은 등거리에 있고, 상기 방법은, (i) 주 내측 표면 및 또한 주 외측 표면을 갖는 보호 커버를 제공하는 단계로서, 상기 보호 커버의 내측 표면과 외측 표면은 등거리에 있지 않고, 상기 보호 커버의 배치는 상기 만곡형 차광 필터의 굴절력을 보상하는, 단계; 및 (ii) 상기 보호 커버의 외측 표면이 상기 차광 필터의 내측 표면을 향하도록, 또는 상기 보호 커버의 내측 표면이 상기 차광 필터의 외측 표면을 향하도록, 상기 보호 커버를 상기 차광 필터에 대해 장착하는 단계를 포함하는, 방법.
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