个人防护系统工具通信适配器

摘要

本发明提供了一种工具通信适配器系统。本文所述的一个示例性系统包括工具通信适配器，所述工具通信适配器包括：具有第一机械附接端和第二机械附接端的适配器主体，靠近所述第一机械附接端的第一电连接器和靠近所述第二机械附接端的第二电连接器，具有延伸穿过所述第一机械附接端与所述第二机械附接端之间的所述主体的开口的第一供给通道，并且包括在所述第一机械附接端处的第一供给通道连接器和在所述第二机械附接端处的第二供给通道连接器，以及与所述第一电连接器和所述第二电连接器通信的控制单元。所述控制单元被构造成用于响应在所述第一电连接器处接收到的信号而向保护性滤光器提供滤光器命令信号。因此，示例性工具通信适配器允许工具与个人防护装备之间进行通信。

权利要求

1.一种工具通信适配器系统，包括：

适配器主体，所述适配器主体具有第一机械附接端和第二机械附接端的；

靠近所述第一机械附接端的第一电连接器和靠近所述第二机械附接端的第二电连接器；

第一供给通道，所述第一供给通道包括延伸穿过所述第一机械附接端与所述第二机械附接端之间的所述主体的开口，其中所述第一供给通道包括供气通道，并且包括在所述第一机械附接端处的第一供给通道连接器和在所述第二机械附接端处的第二供给通道连接器；以及控制单元，所述控制单元与所述第一电连接器和所述第二电连接器通信；

其中所述控制单元被构造成用于响应在所述第一电连接器处接收到的信号而向保护性滤光器提供滤光器命令信号。

2.根据权利要求1所述的工具通信适配器系统，其中所述第一供给通道包括线材通道。

3.根据权利要求1所述的工具通信适配器系统，还包括第二供给通道。

4.根据权利要求1所述的工具通信适配器系统，其中所述控制单元被构造成用于选择性地电连接所述第一电连接器和所述第二电连接器。

5.根据权利要求1所述的工具通信适配器系统，还包括保护性滤光器，所述保护性滤光器能够响应所述滤光器命令信号而在闭合位置与打开位置之间移动。

6.根据权利要求5所述的工具通信适配器系统，其中所述保护性滤光器在移动到所述闭合位置时产生闭合返回信号。

7.根据权利要求6所述的工具通信适配器系统，其中所述第一电连接器和所述第二电连接器在所述控制单元接收到所述闭合返回信号之后被电连接。

8.根据权利要求1所述的工具通信适配器系统，其中所述第一机械附接端和所述第二机械附接端包括螺纹。

9.根据权利要求1所述的工具通信适配器系统，其中所述控制单元包括被构造成用于检测工具激活信号的微控制器。

10.根据权利要求1所述的工具通信适配器系统，还包括在所述第一机械附接端与所述第二机械附接端之间延伸的电导体。

11.根据权利要求10所述的工具通信适配器系统，其中所述适配器主体形成所述电导体。

12.一种工具通信适配器系统，包括：

工具，所述工具包括被构造成用于产生工具激活信号的用户输入；

工具电源控制器，所述工具电源控制器被构造成用于响应所述用户输入而向所述工具提供电力；

工具通信适配器，所述工具通信适配器能够附接在所述工具与所述工具电源控制器之间，并且包括：具有第一机械附接端和第二机械附接端的适配器主体，以及靠近所述第一机械附接端的第一电连接器和靠近所述第二机械附接端的第二电连接器；

线材通道，所述线材通道延伸穿过所述第一机械附接端与所述第二机械附接端之间的所述适配器主体，并且包括在所述第一机械附接端处的第一线材通道连接器和在所述第二机械附接端处的第二线材通道连接器；

供气导管，所述供气导管延伸穿过所述第一机械附接端与所述第二机械附接端之间的所述适配器主体，并且包括在所述第一机械附接端处的第一供气导管连接器和在所述第二机械附接端处的第二供气导管连接器；以及与所述第一电连接器和所述第二电连接器通信的控制单元；以及能够响应滤光器命令信号而在闭合位置与打开位置之间移动的保护性滤光器；

其中所述控制单元被构造成用于响应所述工具激活信号而向所述保护性滤光器提供闭合滤光器命令信号。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述保护性滤光器在移动到所述闭合位置时产生闭合返回信号。

14.根据权利要求12所述的系统，其中所述工具电源控制器被构造成用于在所述保护性滤光器产生闭合信号时向所述工具提供电力。

15.根据权利要求12所述的系统，其中所述保护性滤光器在移动到所述打开位置时产生打开返回信号。

16.根据权利要求12所述的系统，其中所述用户输入还包括工具去激活信号，并且所述控制单元响应所述工具去激活信号而向所述保护性滤光器提供打开命令信号。

17.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制单元被定位在所述工具通信适配器主体中。

18.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制单元电联接至所述工具通信适配器主体。

19.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制单元包括被构造成用于检测工具激活信号的微控制器。

说明书

个人防护系统工具通信适配器

技术领域

[0001] 本发明涉及用于工具的通信适配器，具体涉及提供工具与个人防护装备之间通信的通信适配器。

背景技术

[0002] 保护性滤光器常用于保护用户不受强入射光诸如焊弧炫光的危害，并且已结合到各种眼镜、面罩、头盔或其它头部装置中。自动变光滤光器通常包括控制电路，该控制电路使得滤光器在未经受炫光时呈亮态并在暴露于此类炫光时变为暗态。无源滤光器通常包括可以根据需要移入用户眼睛上方使用位置和移出该位置的永久性暗色滤光器。

[0003] 已提供各种机构来自动将用户与来自焊弧或其它工具的炫光屏蔽。例如，已经提供了响应工具激活而颜色变深的自动变光滤光器。已经提供了响应用户输入或焊接工具激活而移动保护性滤光器的无源滤光器。例如，美国专利No.8,047,664描述了保护性自动变光滤光器(ADF)及相关联的工具诸如焊枪，它们由对应的通信单元控制，由此使得工具在ADF达到其暗态之前不激活。GB 2034171描述了在发生焊弧之前能够移动成与窗口对准的滤光器，以及涉及结合到头盔中以致动滤光器移动的电磁控制装置的机构。为了防止在滤光器保持在适当位置之前引弧，结合了仅在滤光器处于适当位置时工作的开关，并且开关与电气控制电路之间的电连接防止开关闭合之前电弧电流进入焊接工具。

发明内容

[0004] 本发明提供了工具通信适配器系统，该系统包括能够与工具结合以提供工具与个人防护装备之间通信的工具通信适配器。在一个示例性实施方案中，提供了工具通信适配器，该工具通信适配器包括：具有第一机械附接端和第二机械附接端的适配器主体，靠近第一机械附接端的第一电连接器和靠近第二机械附接端的第二电连接器，具有延伸穿过第一机械附接端与第二机械附接端之间主体的开口的第一供给通道，在第一机械附接端处的第一供给通道连接器和在第二机械附接端处的第二供给通道连接器，以及与第一电连接器和第二电连接器通信的控制单元。控制单元被构造成用于响应在第一电连接器处接收到的信号而向保护性滤光器提供滤光器命令信号。

[0005] 在另一个示例性实施方案中，提供了系统，该系统包括：具有被构造成用于产生工具激活信号的用户输入的工具，被构造成用于响应用户输入而向工具提供电力的工具电源控制器，以及能够附接在工具与工具电源控制器之间的通信适配器。工具通信适配器包括：具有第一机械附接端和第二机械附接端的主体以及靠近第一机械附接端的第一电连接器和靠近第二机械附接端的第二电连接器，延伸穿过第一机械附接端与第二机械附接端之间主体并且具有在第一机械附接端处的第一线材通道连接器和在第二机械附接端处的第二线材通道连接器的线材通道，延伸穿过第一机械附接端与第二机械附接端之间主体并且具有在第一机械附接端处的第一供气导管连接器和在第二机械附接端处的第二供气导管连接器的供气导管，以及与第一电连接器和第二电连接器通信的控制单元。示例性系统还包括能够响应滤光器命令信号而在闭合位置与打开位置之间移动的保护性滤光器。控制单元被构造成用于响应工具激活信号而向保护性滤光器提供闭合滤光器命令信号。

[0006] 上述发明内容并非旨在描述每个公开的实施方案或每种实施方式。以下附图和具体实施方式更具体地举例说明了例示性实施方案。

附图说明

[0007] 可参照附图对本公开作进一步的解释，其中贯穿若干视图中的相同的结构由相同的数字来指代，并且其中：

[0008] 图1A为包括根据本说明书的工具通信适配器的示例性系统和处于闭合位置的示例性保护性滤光器的示意图。

[0009] 图1B为处于打开位置的示例性保护性滤光器的示意图。

[0010] 图2A至图2C为根据本说明书的示例性工具通信适配器的示意图。

[0011] 虽然上述附图阐述了本发明所公开主题的各种实施方案，但还可以想到其它实施方案。在所有情况下，本公开通过示例性而非限制性的方式呈现本发明所公开的主题。应当理解，本领域的技术人员可以设计出许多其它修改和实施方案，这些修改和实施方案也落入本公开原理的范围和实质内。

具体实施方式

[0012] 本说明书提供了工具通信适配器和系统。工具通信适配器包括允许控制工具和保护性滤光器的控制单元。工具通信适配器被构造成用于附接在工具与工具电源控制器之间，例如以允许与保护性滤光器通信。例如，在工具能够激活之前，保护性滤光器响应由控制单元提供的命令信号而被指示到闭合位置，以保护用户的眼睛和面部。通过这种方式，诸如焊接系统等系统适于与保护性滤光器通信，以确保在工具激活之前颜色变深的保护性滤光器处于适当位置，以保护用户的眼睛和/或面部。

[0013] 图1示出示例性系统100，该示例性系统包括具有保护性滤光器113的头盔110、工具120、电源控制器130和工具通信适配器140。在一个示例性实施方案中，工具通信适配器140可连接在工具120与电源控制器130之间，并且被构造成用于与保护性滤光器113、工具
120和/或电源控制器130通信。

[0014] 工具120可包括焊接工具，诸如金属惰性气体(MIG)焊枪或金属活性气体(MAG)焊枪或者其它动力工具或加工工具。在各种示例性实施方案中，工具120包括用户输入121，并且可包括一个或多个其它部件，包括例如线缆122和工具连接器123。电源控制器130包括电源控制电子器件以向工具120提供能量，并且包括具有互补且能够附接到工具连接器123的特征结构的电源控制器连接器131。在一个示例性实施方案中，工具连接器123可直接连接到电源控制器连接器131，由此使得电源控制器130响应用户输入121的激活而向工具120提供电力。

[0015] 工具120的用户输入121可由用户激活以产生工具激活信号，用于控制工具120的激活和停止或调整工具120的其它参数。例如，在焊接应用中，按下或释放工具120的一种或多种用户输入121控制由工具120产生的焊弧的激活和停止，和/或控制诸如焊丝和气体等耗材通过工具120。在各种示例性实施方案中，用户输入121可为开关、旋钮、转盘、触摸传感器或其它合适的输入机构，从而通过完成电路来产生例如允许将电力从电源控制器130供给到工具120的工具激活信号。

[0016] 在一个示例性实施方案中，头盔110包括至少一条带111、头盔主体或框架112、保护性滤光器113和护罩114(图1B)。护罩114被定位在主体112上，由此使得护罩114在头盔戴在正常使用位置时一般处于用户眼睛的前方，并且可以固定或活动附接到主体112。在一个示例性实施方案中，护罩114被弯曲以提供宽视野并且比保护性滤光器113相对更透明。保护性滤光器113活动安装到主体112，由此使得保护性滤光器113可在闭合位置与打开位置(图1B)之间移动，在闭合位置为用户提供期望的防护，在打开位置用户可通过护罩114大致观察周围环境。在各种示例性实施方案中，头盔110可包括可呼吸的空气源，诸如软管115，并且可包括面密封件以将头盔内的呼吸区(例如靠近用户的鼻部和口部)与环境空气分隔开来。

[0017] 保护性滤光器113被构造成用于在图1A所示的闭合位置与图1B所示的打开位置之间移动。在一个示例性实施方案中，致动器117使保护性滤光器113在附接位置116处枢转或旋转。致动器117可为电机、螺线管或能够使保护性滤光器113在闭合位置与打开位置之间移动的其它合适致动器。在一个示例性实施方案中，致动器117例如接合到头盔110的主体112以移动保护性滤光器113。在一个示例性实施方案中，保护性滤光器包括被构造成用于响应命令消息而向致动器117提供电力的电源，诸如电池、电容器、太阳能电池、其它合适的电源和/或它们的组合。

[0018] 在各种示例性实施方案中，保护性滤光器113包括一个或多个传感器118。传感器118位于可检测保护性滤光器113的位置，例如检测保护性滤光器113是处于闭合位置还是打开位置。在一个示例性实施方案中，传感器118位于靠近保护性滤光器113并且检测保护性滤光器113是处于闭合位置还是打开位置。在其它示例性实施方案中，传感器118与致动器117相关联并且检测对应于保护性滤光器113的打开位置或闭合位置的致动器117的位置。在一个示例性实施方案中，传感器118为感应开关。其它合适的传感器118包括电容式开关、反射式开关、光斩波器、微动开关、其它合适的传感器和/或它们的组合，这在本领域中可能是已知的。

[0019] 在一个示例性实施方案中，例如，保护性滤光器113响应接收自控制单元145的命令信号，在处于打开位置时将打开返回信号传输至控制单元145，和/或在处于闭合位置时将闭合返回信号传输至控制单元145，本文将对此进一步描述。

[0020] 在一个示例性实施方案中，头盔110和/或保护性滤光器113包括一个或多个传感器119，该传感器被定位为检测头盔110是处于用户头上还是处于用户眼睛上方。控制单元145在允许工具120激活之前可能需要用于指示由传感器119来检测用户的信号，以确保头盔110被定位在用户头上。

[0021] 图2A至图2C示出示例性工具通信适配器140，该示例性工具通信适配器被构造成用于连接工具和电源控制器，诸如工具120和电源控制器130。在一个示例性实施方案中，工具通信适配器140可连接在工具120与电源控制器130之间，以为现有工具系统增加通信功能，具体地，是与用户佩戴且远离工具和电源控制器(例如，未以有线方式或物理连接到工具或电源控制器)的保护性滤光器通信。

[0022] 工具通信适配器140被定位在工具120与电源控制器130之间，并且被构造成用于向保护性滤光器113提供命令信号。在一个示例性实施方案中，工具通信适配器140的控制单元145被构造成用于响应工具120产生的工具激活信号而产生指示保护性滤光器113移至闭合位置的闭合命令信号和移至打开位置的打开命令信号。

[0023] 工具通信适配器140包括具有第一机械附接端151和第二机械附接端152的主体150、供给通道153和控制单元145。供给通道153提供通道或开口以便材料穿过工具通信适配器140的主体150，并且包括在第一机械附接端151处的第一供给通道连接器156和在第二机械附接端152处的第二供给通道连接器157。例如，供给通道153可允许诸如焊接作业用焊丝或保护气体等耗材通过。在一个示例性实施方案中，工具通信适配器140包括提供供气导管153的第一供给通道和提供线材通道154的第二供给通道。供气导管153和线材通道154在第一机械附接端151与第二机械附接端152之间延伸，分别包括在第一机械附接端151处的第一供气导管连接器156和第一线材通道连接器158以及在第二机械附接端152处的第二供气导管连接器157和第二线材通道连接器159。第一机械附接端和第二机械附接端被构造成用于附接到工具120和/或电源控制器130。第一供气导管连接器156和第二供气导管连接器
157以及第一线材通道连接器158和第二线材通道连接器159被构造成用于连接到工具120和/或电源控制器130的互补特征结构，由此使得电源控制器130提供的线材和气体可从电源控制器130穿过工具通信适配器140到工具120。

[0024] 第一机械附接端151和第二机械附接端152提供与工具连接器123和电源控制器连接器131的牢固连接。在一个示例性实施方案中，第一机械附接端151和第二机械附接端152包括螺纹紧固件，以在用工具连接器123或电源控制器连接器131将线材通道连接器、供气导管连接器、电连接器和/或其它连接器接合或插在一起后紧固和固定连接。在其它示例性实施方案中，可使用提供牢固附接的连接器，包括凸缘端连接器、卡扣配合连接器、卡口连接器、本领域中已知的其它合适的机构和/或它们的组合。

[0025] 工具通信适配器140还包括以电子方式被定位在工具通信适配器主体150的第一电连接器161与第二电连接器162之间的控制单元145。在各种示例性实施方案中，第一电连接器161和第二电连接器162可例如分别包括一个、两个或更多个电端子161a、161b和162a、162b。当工具通信适配器140附接到工具连接器123时，控制单元145可操作地连接到工具
120的用户输入121，由此使得控制单元145可检测由工具120产生的工具激活信号。控制单元145被构造成用于响应工具激活信号而产生指示给保护性滤光器的命令信号，如本文进一步所述。控制单元145还被构造成用于选择性地连接第一电连接器161与第二电连接器
162之间的电路。在一个示例性实施方案中，第一电连接器161与第二电连接器162之间的电路连接允许电源控制器130检测工具激活信号，由此使得电源控制器130可向工具120提供电力。另选地或除此之外，第一电连接器161与第二电连接器162之间的电路连接允许将电力和/或控制信息从电源控制器提供给工具120或工具通信适配器140。

[0026] 在一个示例性实施方案中，第一电连接器161与第二电连接器162之间的电路传输信号，例如工具激活信号，电导体165通过工具通信适配器传输电力。例如，电导体165允许电力通过工具通信适配器140从电源控制器传输至工具。在各种示例性实施方案中，电导体165可由工具通信适配器145的主体150提供，电导体由适当的导电材料制成。主体150可包括电绝缘涂层或覆盖物155，诸如塑料材料。在另一个示例性实施方案中，电导体165为在第三电连接器163与第四电连接器164之间延伸的金属线导体。

[0027] 在一个示例性实施方案中，控制单元145包括诸如微控制器148等输入部件。微控制器148检测工具激活信号，并响应工具激活信号而产生可提供给保护性滤光器的命令信号。在一个示例性实施方案中，在接收到适当的信号诸如来自保护性滤光器的闭合返回信号之后，微控制器148致使第一电连接器161与第二电连接器162之间的电路闭合，由此使得工具激活信号例如可通过工具通信适配器140传输至电源控制器。继电器149或其它合适的开关或部件致使电路闭合。

[0028] 在一个示例性实施方案中，控制单元145定位在主体150内，由此使得控制单元145、供气导管153和线材通道154处于共用外壳内。在其它示例性实施方案中，控制单元145可接合到主体150或设置在通过一条或多条线材147连接到主体150的独立外壳中。

[0029] 在各种示例性实施方案中，工具通信适配器140在保护性滤光器113、工具120和/或电源控制器130之间传输另外的信息。例如，工具通信适配器140可被构造成用于仅与一个特定的保护性滤光器113和/或一个工具120通信，从而可在命令信号或返回信号内提供唯一识别码。唯一关联性防止与附近保护性滤光器或工具产生不期望的通信，以及最大程度地减小周围电场或磁场的可能干扰。

[0030] 工具通信适配器140可采用无线方式或经由有线连接进行通信。在一个示例性实施方案中，工具通信适配器140的控制单元145使用BLUETOOTH通信协议与保护性滤光器113进行无线通信。在其它示例性实施方案中，控制单元145使用红外光、射频或声学通信和/或任何合适的协议(包括BLUETOOTH、ZIGBEE或其它合适的协议)进行通信。在一个示例性实施方案中，控制单元145被构造成用于与保护性滤光器在短距离内通信，例如在1m至30m之间、2m至20m之间或约5m的距离内通信。短距离最大程度地减小了控制单元145所需的能量，同时还最大程度地减小了附近可能同时使用的装置所产生的不期望干扰。

[0031] 在一个示例性实施方案中，工具通信适配器140包括向控制单元145提供足够的电力以产生命令信号和/或执行其它任务的电源。电源可包括电池、太阳能电池或其它合适的电源。在一些示例性实施方案中，工具通信适配器140由接收自电源控制器130的电能供电。如上所述，电源控制器130为工具120的操作提供足够的电力。可采集电源控制器130所提供电力的一部分为工具通信适配器140的控制单元145供电。在一些示例性实施方案中，控制单元145接收自电源控制器130的电力足够，由此使得工具通信适配器140不包括独立的或另外的电源。例如，示例性工具通信适配器140包括磁联接到工具通信适配器140的导体165的线圈，诸如感应线圈。线圈将焊接电流的波动转化为用于控制单元145的电力。另选地或除此之外，在整个电流导体和/或适配器主体150上的电压降可用作用于控制单元150的电源。

[0032] 在一个示例性实施方案中，当工具通信适配器140接收到工具激活信号时，工具通信适配器140、保护性滤光器113、工具120和/或电源控制器130之间的通信被引发。工具激活信号可由工具120的用户输入121产生(图1)，例如如上所述，并且可由用户输入121闭合或打开电连接引起。工具激活信号可为由工具通信适配器140检测到的任何合适的数字或模拟信号。

[0033] 通信工具适配器可能需要一个或多个附加的输入以允许工具120由电源控制器130激活和供电。在一个示例性实施方案中，例如需要头盔110、工具通信适配器140、电源控制器130或用于检测头盔110在用户头上定位的传感器118上的用户输入或其它合适的输入来引发通信。

[0034] 在接收到激活工具120的工具激活信号之后，工具通信适配器140产生闭合命令信号，闭合命令信号由控制单元145传输至保护性滤光器113。闭合命令信号指示保护性滤光器113移至闭合位置，并且可提供其它附加信息，诸如唯一识别码。保护性滤光器113被构造成用于产生返回信号并将返回信号传输至控制单元145。当控制单元145接收到闭合返回信号时，控制单元145电连接第一电连接器161和第二电连接器162，由此使得电源控制器130可接收到工具激活信号。电源控制器130提供电力和/或其它电信号以激活工具120。通过这种方式，工具通信适配器140确保保护性滤光器在工具120接收到来自电源控制器130的电力之前处于期望的位置。

[0035] 当工具通信适配器140的控制单元145接收到工具去激活信号时，例如通过按下或释放工具120的用户输入121，第一电连接器161和第二电连接器162断开电连接，由此使得电源控制器130不再向工具120提供电力。控制单元145向保护性滤光器113提供打开命令信号，从而指示保护性滤光器113移至打开位置。在一些示例性实施方案中，打开返回信号被传输至控制单元145。

[0036] 如本文所述的工具通信适配器提供若干特征和优点。示例性工具通信适配器可与现有工具和/或电源控制器配合使用来调整现有系统，以允许一个或多个部件与保护性滤光器之间进行通信。因此，工具通信适配器通过防止工具在保护性滤光器处于适当位置之前操作而提供额外的安全优势，并且不依赖于感测焊弧或其它光源，从而保护用户。因此，本文所述的工具通信适配器对保护性滤光器、工具和/或电源控制器提供高度可靠的控制。

[0037] 当与具有致动器的保护性滤光器一起使用时，无需用户另外操纵，保护性滤光器即可自动移至适当的位置。因此，工具通信适配器允许系统结合无源保护性滤光器的优点(包括宽视角、即时保护以及由相关联的护罩提供更亮或更透明的光态)，具有响应工具激活而自动定位的易用性和安全优势。另外，使用本文所述的工具通信适配器的无源滤光器的自动移动允许在暗态与亮态之间进行相对更缓慢的转换，从而最大程度地减小了可能与快速转换相关的不适感，同时提供自动防护。

[0038] 现在已参考本发明的若干实施方案对本发明进行了描述。给出的上述详细说明和示例仅为了清楚地理解本发明，而不应被理解为不必要的限制。对本领域的技术人员来说将显而易见的是，可以在不脱离本发明的范围的情况下对所描述的实施方案进行多种修改。因此，本发明的范围不应受限于本文所描述的确切细节和结构，而只应受权利要求中的文字所述的结构以及那些结构的等同形式限制。本文所引用的任何专利文献，据此全文以引用的方式，并以不与本文提出的说明相冲突的程度并入本文。

[0039] 相对于上述任何实施方案描述的任何特征或特性可被单独地结合或者与任何其它特征或特性组合，并且仅为清楚起见而按照上述次序和组合来呈现。即，本公开设想本文所述的示例性实施方案和部件中的每个的各种特征结构的所有可能组合和布置方式，并且可根据特定应用的需要，每个部件可组合或结合其它任何部件使用。