无线投影式焊接面罩及配备其的焊接机的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种无线投影式自动变光焊接面罩，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自动变光过滤器；无线通讯模块；以及与所述自动变光过滤器和所述无线通讯模块数据连接的微型投影器，其中，在所述自动变光过滤器处于透明的状态下，所述微型投影器适于将所述自动变光过滤器的操作参数和/或经由所述无线通讯模块接收到的数据投影到所述焊接面罩前方的平面上，供焊接面罩的佩戴者观察。本发明还公开了配备有所述无线投影式自动变光焊接面罩的焊接设备。
【专利说明】
无线投影式焊接面罩及配备其的焊接机
技术领域
[0001]本发明大体上涉及具有用于显示操作状态数据的微型投影器的无线式焊接面罩以及采用这种焊接面罩的焊接机。
【背景技术】
[0002]近年来，自动变光焊接面罩已经在焊接现场广泛使用。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。
[0003]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。
[0004]以氩弧焊机为例，现代焊接设备大体上包括电焊机、气瓶、焊枪以及焊接面罩。在焊接之前，通常需要对电焊机的电流、电压、焊接持续时间、送丝速度等参数进行相应设定，在电焊机的操作面板上会有显示屏相应地显示参数设定。在电焊机与焊接面罩之间经由线缆相连，从而在电焊机参数设定好以及焊接面罩参数设定好后，操作者佩戴焊接面罩开始工作。
[0005]电焊机与焊接面罩之间的这种连接线缆在操作者进行焊接工作时有可能姅倒操作者。此外，受线缆长度的限制，有可能会约束到操作者在特定环境中的焊接工作。另外，由于焊接现场通常环境恶劣，因此这种连接线缆在长期使用后有可能线路老化或者由于经常打圈而折断，造成信号连接不畅，影响焊接面罩的正常使用。
【发明内容】
[0006]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，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。
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种无线投影式自动变光焊接面罩，其包括:
[0008]面罩壳体；
[0009]用于固定所述面罩壳体的头带结构；
[0010]在所述面罩壳体上固定的自动变光过滤器；
[0011]无线通讯模块；以及
[0012]与所述自动变光过滤器和所述无线通讯模块数据连接的微型投影器，
[0013]其中，在所述自动变光过滤器处于透明的状态下，所述微型投影器适于将所述自动变光过滤器的操作参数和/或经由所述无线通讯模块接收到的数据投影到所述焊接面罩前方的平面上，供焊接面罩的佩戴者观察。
[0014]优选地，所述微型投影器集成在所述面罩壳体内或者能够拆卸地安装在所述面罩壳体上。
[0015]优选地，在所述焊接面罩的面罩壳体上安装有调节旋钮，所述调节旋钮适于经由所述焊接面罩的控制电路调节所述自动变光过滤器的操作参数。
[0016]优选地，所述自动变光过滤器的操作参数的调节包括:遮光号调节，档位在5?8/9?13之间选择；灵敏度调节，档位在O?10之间选择；延迟时间调节，档位在O?10之间选择；焊接方式调节，在焊接、切割与打磨之间选择。
[0017]优选地，所述无线通讯模块与电焊机的无线通讯模块无线连接，所接收到的数据包括所述电焊机的操作参数和/或焊枪的工作时间。
[0018]优选地，所述无线通讯模块为WIFI模块、蓝牙模块或红外数据模块。
[0019]优选地，所述微型投影器的投影焦距能够手动地或自动地调整，以使得可以在所述焊接面罩前方的I米至3米距离处的平面上清晰投影成像。
[0020]优选地，所述调节旋钮适于经由所述焊接面罩的控制电路调节所述电焊机的操作参数和/或焊枪的工作时间，所述电焊机的操作参数的调节包括:电流大小调节、电压大小调节以及直流-交流切换。
[0021]优选地，所述微型投影器在所述焊接面罩上位于所述自动变光器的旁边。优选地，所述微型投影器的投影焦距可以手动地或自动地调整，并且所述微型投影器可以投射黑白或彩色影像。
[0022]优选地，所述自动变光过滤器设有液晶显示器，用于独立于所述微型投影器投影地显示所述自动变光过滤器的操作参数和/或经由所述焊接面罩的无线通讯模块接收到的数据。
[0023]根据本发明的另一个方面，还提供了一种焊接设备，其包括:
[0024]设有无线通讯模块的电焊机；
[0025]与所述电焊机经由线缆连接的焊枪；
[0026]与所述电焊机经由管路连接的气瓶；以及
[0027]前述的无线投影式自动变光焊接面罩，所述无线投影式自动变光焊接面罩的无线通讯模块与所述电焊机的无线通讯模块无线连接。
[0028]采用本发明的焊接面罩，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。另外，这种改进的自动变光焊接面罩还配备有无线传输模块，用于接收显示焊接设备的电焊机的各项操作参数信息，从而电焊机的操作参数可以直接由佩戴面罩的操作者观察到，便于操作者观察，同时避免了操作者在焊接操作中受伤的概率，另外，电焊机的操作参数不受电缆长度限制而直观地显示到焊接面罩上可以帮助操作者实时地监控和/或调整电焊机的状态。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。
[0029]另外，采用本发明的焊接面罩，操作者无需取下面罩可实时观察到电焊机的操作参数或者经由面罩上的调节旋钮调节相关参数，便于操作者的现场焊接施工，同时由于省去了连接线缆的束缚，避免了导致操作者出现任何危险的可能性。
【附图说明】
[0030]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:
[0031]图1示出了根据本发明的焊接设备的一个示意性实施例；
[0032]图2示意性示出了根据本发明的一个实施例的无线投影式焊接面罩的立体图；
[0033]图3示意性示出了根据本发明的思路的在焊接面罩中所采用的配备有微型投影装置的自动变光过滤器结构的示意图；
[0034]图4示意性示出了根据本发明的焊接设备的基本控制框图；
[0035]图5示意性示出了如图2所示的无线投影式焊接面罩的立体分解图；
[0036]图6示意性示出了如图2所示的无线投影式焊接面罩的局部剖切立体图；
[0037]图7示意性示出了根据本发明的另一个实施例的无线投影式焊接面罩的立体图。
【具体实施方式】
[0038]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。
[0039]图1示意性示出了本发明的焊接设备的一个示意性实施例。该焊接设备包括电焊机300、气瓶400 (例如氩气瓶)以及焊枪500。电焊机300、气瓶400以及焊枪500之间经由本领域已知的线缆方式连接。除此以外，该焊接设备还包括例如在电焊机300上设置的无线通讯模块100a。该无线通讯模块10a与电焊机电路301(如图4所示)相连，能够用于发出与电焊机的操作参数例如电流大小、电压大小、直流或交流显示以及焊枪工作时间等有关的信号，并且在接收到控制指令后可以对电焊机电路相应设定，从而相应改变电焊机的上述操作参数。
[0040]应当清楚，无线通讯模块10a在电焊机300中的所设位置不限于图1中所示，例如也可以隐藏内置于电焊机300的外壳中。
[0041]图2示意性示出了根据本发明的一个实施例的无线投影式焊接面罩I的立体图。焊接面罩I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(见图5)。头带结构60与所述面罩壳体40的内侧连接，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。
[0042]自动变光过滤器10具有一本体，在所述本体上集成有太阳能电池单元模组21、光控模组22、液晶显示屏23。在焊接起弧之前液晶显示屏是透明的，在起弧的瞬间液晶显示屏转变成不透明的状态，从而为焊接面罩佩戴者的眼睛提供保护。
[0043]在自动变光过滤器10的前方布置一保护屏20。该保护屏20是透明的，从而为自动变光过滤器10提供了保护，免受焊接时产生的飞肩破坏。
[0044]在面罩壳体40上还设有一控制旋钮30。该控制旋钮30经由图中未示出的数据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(例如两个档位范围5?8/9?13);灵敏度调节(SENSITIVITY)、档位O?10 ;延迟时间调节、档位O?10 ;操作方式调节:焊接(WELD)、切割(CUTTING)和打磨(GRIND)。
[0045]如图2所示，焊接面罩I上也设有一无线通讯模块100b。例如，该无线通讯模块10b设置在面罩壳体40上位于保护屏20上方。本领域技术人员应当清楚，无线通讯模块10b也可以设置在面罩壳体40上任何不会影响信号发射或接收的部位，例如隐藏内置于面罩壳体40内。
[0046]该无线通讯模块10b可以与如图4所示的焊接面罩的控制电路相连，从而在旋钮30的控制下，可以经由无线通讯模块10b向外发出用于控制电焊机300的控制指令或者将自无线通讯模块10a接收到的任何数据信息进行处理。无线通讯模块10a和10b可以是基于无线联网技术的(WIFI)模块、蓝牙模块、红外通讯模块或者任何其它可以实现无线数据连接的通讯模块。
[0047]如图2所示，根据本发明的焊接面罩I还包括微型投影器600。在如图2所示的示意性实施例中，该微型投影器600内置于焊接面罩I的壳体40内。
[0048]例如，在本发明中所采用的微型投影器可以为采用微型激光投影技术的投影装置，如米用了德州仪器(TI)的 DMD (Digital Micromirror Device)、3M 的 LCos (LiquidCrystal on Silicon)、Explay 的 LCD (Liquid Crystal Display)技术的相关产品。作为替代地，市场上可以找到的任何采用微机电技术以及投影技术制成的微型投影装置均可以用作为本发明的微型投影器。
[0049]微型投影器600位于自动变光过滤器10的旁边，经由相应的线缆与自动变光过滤器10相连，并设置成可以经由焊接面罩I的控制电路700(见图4)由控制旋钮30控制。
[0050]如图1和3所示，微型投影器600可以设计成在自动变光过滤器10处于透明的状态下将自动变光过滤器10的遮光号(SHADE)调节、档位(例如两个档位范围5?8/9?13);灵敏度调节(SENSITIVITY)、档位O?10 ;延迟时间调节、档位O?10 ;操作方式调节:焊接(WELD)、切割(CTTTING)和打磨(GRIND)投射到前方的一个平面上。如图3所示，在自动变光过滤器10上还设有一独立的液晶显示器24，用于显示自动变光过滤器10的上述参数。优选地，该液晶显示器24位于所述自动变光过滤器10的在佩戴者佩戴上焊接面罩I之后朝向佩戴者的脸部的侧面上。例如，操作者在首次佩戴焊接面罩I时，可以事先经由所述独立的液晶显示器24显示自动变光过滤器10的相关参数，并经由旋钮30进行相应地调节，然后再佩戴上焊接面罩I。
[0051]例如，在焊接作业的过程中，焊接面罩I的佩戴者可以略微低头而将上述操作参数的影像直接投射到地面上，这样在不摘掉焊接面罩I的情况下就可以直接观察各操作数据并经由控制旋钮30进行相应的调节。
[0052]又例如，在焊接作业的过程中，在焊接现场，焊接面罩I的佩戴者可以将上述操作参数的影像直接投射到身边的一竖立面、例如墙面上，从而也可以直接观察各操作数据并经由控制旋钮30进行相应的调节。
[0053]图4示出了根据本发明的焊接面罩所采用的基本控制框图。一电池经由焊接面罩I的控制电路700与液晶显示屏23和液晶显示器24相连，并且旋钮30经由该控制电路700也与液晶显示屏23和液晶显示器24相连，从而经由旋钮30可以调节自动变光过滤器10的各项操作参数。此外，控制电路700与无线通讯模块10b相连，这样，通过无线通信模块10a与10b之间的数据交换，电焊机300的各项操作参数也可以实时地经由微型投影器600被影像投射出来，以使得电焊机300的各项操作参数例如电流大小、电压大小、直流或交流显示以及焊枪工作时间等能够以与如图2所示类似的方式被成像。
[0054]如图3所示，在自动变光过滤器10上的独立显示器同样也可以独立地显示电焊机300的各项操作参数。例如，操作者在首次佩戴焊接面罩I时，可以事先经由所述独立的液晶显示器24显示电焊机300的相关参数，并经由旋钮30进行相应地调节，然后再佩戴上焊接面卓I。
[0055]例如，在焊接作业的过程中，在操作者佩戴好焊接面罩I后，自动变光过滤器10的操作参数以及电焊机300的操作参数可以同时经由无线通讯模块10a和10b经由微型投影器600被投射到佩戴者身边的一个平面上，方便佩戴者观察。然后，操作者按压一下旋钮30并旋转旋钮30，使得在与相应一个操作参数例如电流所对应的虚像上出现高亮显示。接着，再次按压旋钮30后可以旋转以便增减电流参数大小。待选定电流大小之后，再次按压旋钮30完成调整。以上仅仅介绍了通过旋钮30的操作调节操作参数的一个示意性实施方式。本领域技术人员应当清楚在了解相应的原理之后，可以重新设计旋钮30的其它合适实施方式。
[0056]微型投影器600的焦距例如可以设计为I米左右，优选为I米至3米之间的距离，这样当佩戴者将参数影像投射到其头部前方一米左右的平面上时，恰好可以观察到最清晰的影像。作为替代地，微型投影器也可以设有手动调焦装置，方便焊接面罩的佩戴者手动调节焦距，以便在合适距离的平面上清晰成像。应当清楚，本发明中所采用的微型投影器可以是投射出黑白影像或彩色影像的投影器。优选地，微型投影器的亮度也可以手动地或自动地调节。
[0057]以下参照图5和6进一步说明根据本发明的上述实施例的焊接面罩I。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例如可以拆卸地安装在该开口 40a内。在支承框架50上固定安装有自动变光过滤器10。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自动变光过滤器10固定在支承框架50上。
[0058]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I直接用手操作旋钮30进行参数调整操作。透明保护屏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，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透明保护屏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。
[0059]此外，在面罩壳体40上还开设有开口 40b，该开口 40b位于开口 40a的旁边。微型投影器600可以插入到该开口 40b内，从而其发光源可以经由开口 40b向外投射影像。微型投影器600可以在面罩壳体40内不影响头带结构60的位置被固定。在图5和6所示的实施例中，微型投影器600是内置集成在焊接面罩中。
[0060]图7示意性示出了根据另一个实施例的焊接面罩。该焊接面罩与图5和6所示的焊接面罩不同之处仅在于设有一个外置的微型投影器601。该微型投影器601在面罩壳体40的顶部上经由相应的固定结构40c例如夹片等能够拆卸地固定在面罩壳体40上。该微型投影器601的相关供电和数据线缆也可以相应地在面罩壳体40上设置。这种外置的微型投影器的好处是如果微型投影器出现故障可以方便地进行更换，或者手动调焦装置可以直接在该微型投影器601上设置来调节焦距，或者甚至该微型投影器601的朝向也可以由佩戴者在头不动的情况下方便调节，从而便于佩戴者找到合适的投影面进行影像投射。应当清楚，这种外置的微型投影器601可以设置在面罩壳体40上任何不影响自动变光过滤器正常工作的位置。
[0061]应当清楚根据本发明的微型投影器600或601应当设计成仅在自动变光过滤器10处于透明的状态下时才可以进行相应的影像投射。
[0062]作为替代地，如图3所示，在独立的液晶显示器24的两旁还可以设置相应的调节按键，用于在焊接面罩I首次由操作者佩戴之前与旋钮30配合实现对自动变光过滤器10和/或电焊机300的参数调节。
[0063]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无线投影式焊接面罩，然后在自动变光过滤器10处于透明的状态下将自动变光过滤器和/或焊接设备的操作参数经由微型投影器投影到身边的一个方便位置处的平面上，通过手动调节旋钮调整参数；然后，在微型投影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微型投影器再次开机，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，采用本发明的无线投影式焊接面罩，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，采用本发明的无线投影式焊接面罩，操作者尤其适合在昏暗的环境下进行焊接工作一一由于此时微型投影器所成的像更加清晰。
[0064]此外，对于采用本发明的上述配有无线通讯模块的焊接面罩而言，操作者不再受到如现有技术中的焊接面罩与电焊机之间的线缆限制，避免了焊接工作时受到任何约束，同时电焊机的操作参数可以实时地由操作者观察到并相应调整，便于操作者根据施工焊接要求随时调整电焊机的操作参数，提高了工作效率。
[0065]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。
【主权项】
1.一种无线投影式自动变光焊接面罩，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自动变光过滤器； 无线通讯模块；以及 与所述自动变光过滤器和所述无线通讯模块数据连接的微型投影器， 其中，在所述自动变光过滤器处于透明的状态下，所述微型投影器适于将所述自动变光过滤器的操作参数和/或经由所述无线通讯模块接收到的数据投影到所述焊接面罩前方的平面上，供焊接面罩的佩戴者观察。2.根据权利要求1所述的焊接面罩，其特征在于，所述微型投影器集成在所述面罩壳体内或者能够拆卸地安装在所述面罩壳体上。3.根据权利要求1或2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，所述调节旋钮适于经由所述焊接面罩的控制电路调节所述自动变光过滤器的操作参数。4.根据前述权利要求任一所述的焊接面罩，其特征在于，所述自动变光过滤器的操作参数的调节包括:遮光号调节，档位在5?8/9?13之间选择；灵敏度调节，档位在O?10之间选择；延迟时间调节，档位在O?10之间选择；焊接方式调节，在焊接、切割与打磨之间选择。5.根据前述权利要求任一所述的焊接面罩，其特征在于，所述无线通讯模块与电焊机的无线通讯模块无线连接，所接收到的数据包括所述电焊机的操作参数和/或焊枪的工作时间。6.根据前述权利要求任一所述的焊接面罩，其特征在于，所述无线通讯模块为WIFI模块、蓝牙模块或红外数据模块。7.根据前述权利要求任一所述的焊接面罩，其特征在于，所述微型投影器的投影焦距能够手动地或自动地调整，以使得可以在所述焊接面罩前方的I米至3米距离处的平面上清晰投影成像。8.根据权利要求3至7任一所述的焊接面罩，其特征在于，所述调节旋钮适于经由所述焊接面罩的控制电路调节所述电焊机的操作参数和/或焊枪的工作时间，所述电焊机的操作参数的调节包括:电流大小调节、电压大小调节以及直流-交流切换。9.根据前述权利要求任一所述的焊接面罩，其特征在于，所述微型投影器的投影焦距能够手动地或自动地调整，并且所述微型投影器能够投射黑白或彩色影像。10.根据前述权利要求任一所述的焊接面罩，其特征在于，所述自动变光过滤器设有液晶显示器，用于独立于所述微型投影器投影地显示所述自动变光过滤器的操作参数和/或经由所述焊接面罩的无线通讯模块接收到的数据。11.一种焊接设备，其包括: 设有无线通讯模块的电焊机； 与所述电焊机经由线缆连接的焊枪； 与所述电焊机经由管路连接的气瓶；以及 根据前述权利要求任一所述的无线投影式自动变光焊接面罩，所述无线投影式自动变光焊接面罩的无线通讯模块与所述电焊机的无线通讯模块无线连接。
【文档编号】B23K9/32GK105982785SQ201510119073
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年3月18日
【发明人】吴子乾
【申请人】泰克曼(南京)电子有限公司