本发明的目的是，提供这样一种电弧焊接用焊嘴及设有此类焊嘴的电弧焊 接装置，根据所述电弧焊接用焊嘴及其电弧焊接装置，可得到稳定的电弧，并 可提高供电嘴耐久性。
本发明的第二个目的是，提供一种可减少堆积物堆积的电弧焊接用焊嘴及 设有此类焊嘴的电弧焊接装置。
本发明的第三个目的是，提供一种可防止飞溅物附着于焊嘴上的电弧焊接 用焊嘴及其设有此类焊嘴的电弧焊接装置。
根据本发明的一个实施形态，提供了这样一种电弧焊接用焊嘴，该焊嘴的 构成是：设有焊丝穿过的焊丝插孔、并可安装在焊矩本体上的供电嘴(电极)； 安装在供电嘴前端侧的金属导杆；设于金属导杆内、并设有焊丝穿过的焊丝导 向孔的绝缘导杆。其特征是，上述供电嘴设有可安装在焊矩本体上的喷嘴本体 以及与喷喷嘴本体一体的喷嘴前端构件，通过在沿其轴心的长度方向上设有与 上述焊丝插孔连通的切缝，喷嘴前端构件至少被分割成第1及第2部分，上述 焊嘴设有外嵌于供电嘴的喷嘴前端构件上、并对喷嘴前端构件附加弹性力的弹 簧构件。
根据上述焊嘴，可以通过弹簧构件将焊嘴供电电极的喷嘴前端构件固定在 缩径方向，同时藉由沿其轴心形成于喷嘴前端构件上的切缝，至少将喷嘴前端 构件分割成2部分(或4部分)，可赋予其向着轴心垂直方向上的变形能力。 藉此，可以提高供电嘴的耐久性，可使焊丝与供电嘴以最适当的接触力进行接 触，实现稳定供电以及稳定的电弧焊接。
较好的是，上述弹簧构件由环状板簧制成。
根据这一最佳实施形态，通过使用由板簧制成的弹簧构件，可增加弹簧构 件与供电嘴外周面的接触面，使其间以强烈的摩擦力进行接触。因此，即使弹 簧构件不嵌入设于供电嘴外周面上的嵌入圆槽，也可良好地保持弹簧构件。并 且，通过使用这样的弹簧构件，可对供电嘴附加足够的缩径方向固定力。
更好的是，如果在供电嘴的外周面以及上述弹簧构件的更前端侧突出设置 带抵接面的壁，使弹簧构件前端侧的端面抵接于该壁上。
根据这一最佳实施形态，可切实防止弹簧构件从供电嘴上脱落。
较好的是，使上述绝缘导杆的前端比金属导杆的前端更突出。更好的是， 上述绝缘导杆的突出长度在0.5～2.0mm左右。
根据这一最佳实施形态，由于绝缘导杆前端比金属导杆的前端更突出，所 以焊接时产生的飞溅物不会附着于陶瓷制绝缘导杆上，这样就不会堵塞或减小 绝缘导杆前端的开口，不会导致焊丝送进不良，并且也不会破坏气体保护性， 焊接金属上不会出现更多的坑及气孔。另一方面，如果绝缘导杆的突出长度在 0.5～2.0mm范围内，则可较好地进行电弧焊接。也就是说，如果突出长度少于 0.5mm，则很难得到绝缘导杆长于金属导杆所具有效果，相反，如果该长度长 于2.0mm，则绝缘导杆过于靠近电弧，由于电弧的热能，绝缘导杆可能会破裂。
如上所述，通过在供电嘴的喷嘴前端构件上设置切缝，使喷嘴前端构件可 作半径方向变形，藉此，可使焊丝与供电嘴的接触状态保持稳定。但，从电弧 侧经绝缘导杆侵入的以焊渣(熔接HUME)等为主体的异物，及从焊丝送进侧 侵入焊丝的电镀渣等，会堆积在切缝内，阻碍切缝宽的收缩，使供电嘴无法变 形，导致对焊丝的按压力下降，从而影响供电嘴的耐久性和形成稳定的电弧。
因此，在为通过绝缘导杆保持焊丝长度、以提高焊接效率的焊嘴中，本发 明人等为确保长期良好的供电性及稳定的电弧焊接，对供电嘴的前端部形状和 尺寸以及加工方法、加工精度等进行了反复认真研究。结果得出了作为可长期 确保稳定电弧的条件的焊丝从喷嘴引出阻力的最佳范围、用于防止焊屑及电镀 渣等进入供电嘴的切缝内的最佳切缝宽、及供电嘴与绝缘导杆的间隙。并根据 这一理论研制出了下述焊嘴。
根据本发明其他实施形态的焊嘴为这样一种电弧焊接用焊嘴，其构成是： 设有焊丝穿过的焊丝插孔、并可安装在焊矩本体上的供电嘴；设在金属导杆内、 并设有焊丝穿过的焊丝导向孔的绝缘导杆。焊嘴的供电嘴设有可安装在焊矩本 体上的喷嘴本体以及与喷嘴本体为一体的喷嘴前端构件，喷嘴前端构件通过沿 其轴心在长度方向与焊丝插孔连通的切缝，至少被分割成第1及第2部分。焊 嘴设有外嵌于供电嘴的喷嘴前端构件上、并对上述喷嘴前端构件附加弹性力的 弹簧构件。如果焊丝直径为D(mm)，在弹簧构件的作用下，切缝的前端部 宽为0.3×D(mm)以下，同时，焊丝的引出阻力F(g)为100×D≤F≤200 ×D，上述绝缘导杆与供电嘴紧密接触，使焊屑等无法进入。
较好的是，形成于供电嘴与绝缘导杆间的间隙G最好在0.1×D(mm)以 下。
根据本发明，供电嘴的喷嘴前端构件上设有弹簧构件，现时焊丝的引出阻 力F可在100×D～2000×D(g)的范围内调整，供电嘴前端部切缝宽W在0.3 ×D(mm)以下，与绝缘导杆紧密接触，其间隙G在0.1×D(mm)以下， 焊屑等无法进入。这样，可切实保持供电嘴与焊丝间的供电状态，防止切缝内 焊屑等的堆积，可长时间保持稳定的电弧，提高了耐久性。
较好的是，本发明的特征在于，供电嘴的焊丝插孔为2段结构，即：位于 绝缘导杆侧、内径与焊丝直径几乎相等的小直径部；位于反绝缘导杆侧、内径 大于小直径部的大直径部，同时，大直径部到达上述切缝的基底部。
根据这一最佳实施形态，供电嘴的焊丝插孔为由大直径部与小直径部构成 的2段构造，并且大直径部延伸至供电嘴的切缝的基底部，所以，即使电镀屑 类异物与焊丝一起进行焊丝插孔内，也可轻易地从切缝中排出，不会侵入作为 供电部的供电嘴前端部，所以可防止焊丝送进堵塞，长期保持稳定的焊接状态。
本发明的另一实施形态为设有上述构成的焊嘴的电弧焊接装置，如：溶极 式气体保护电弧焊接装置。
由于本发明的电弧焊接装置设有上述焊嘴，所以可稳定地以焊丝供电，长 时间保持稳定的焊接，并可大幅减少焊嘴的更换频率。又焊丝的从供电嘴突出 的突出长度(焊丝伸出长度)100mm相当的焊丝的径向跳动在焊丝直径为D (mm)时，可以控制在0.5×Dmm以内。由此，可以防止焊接的偏位及焊缝 的弯曲，可以大幅度地提高焊接部位的外观尺寸精度。
根据本发明另一实施形态的焊嘴的构成是：设有焊丝穿过的焊丝插孔、并 安装在焊矩本体上的供电嘴；安装在供电嘴的前端侧的金属导杆；装在导杆内、 并设有焊丝穿过的焊丝导向孔的绝缘导杆。这种焊嘴的特征是，供电嘴设有可 安装在焊矩本体上的喷嘴本体以及与喷嘴本体为一体的喷嘴前端构件，喷嘴前 端构件通过沿其轴心在长度方向与焊丝插孔连通的切缝，至少被分割成第1及 第2部分烛，第1部分具有规定的刚性，并可在与喷嘴本体的结合部的圆周部 移动，焊嘴设有外嵌于供电嘴的喷嘴前端构件上、并对喷嘴前端构件附加弹性 力的弹簧构件。
利用本发明的焊嘴，供电嘴的喷嘴前端构件的第1部分具有规定的刚性并 可移动，同时通过弹簧构件，平时对喷嘴前端构件附加弹性力，所以，即使穿 过供电嘴的焊丝插孔的焊丝把供电嘴磨损很严重时，也可确保供电嘴与焊丝的 紧密接触以及供电点的稳定。也就是说，可实现电弧的稳定性及提高供电嘴的 耐久性。并且，供电嘴的焊丝插孔内的堆积物可通过与焊丝插孔连通的切缝排 出，从而减小了由于堆积物堵塞焊丝送进的可能性。
较好的是，所述焊嘴的特征是，供电嘴的喷嘴前端构件最好由第1与第2 部分构成，第2部分具有规定的刚性，并可在与喷嘴本体的结合部的圆周部移 动。
根据这种焊嘴，可以将供电嘴的喷嘴前端构件分为2部分，因此，与分割 成3部分以上的场合相比，易于进行供电嘴加工。如：通过在由与喷嘴本体一 体的平板部以及与平板部一体的圆筒部构成的喷嘴前端构件上，沿其轴心设置 切缝，可将喷嘴前端构件分割成第1部分与第2部分两个部分。又，在最佳实 施形态的供电嘴中，喷嘴前端构件的第1与第2部分具有规定的刚性，可自由 移动，所以即使供电嘴不断磨损，也可在弹簧构件的作用下，适当保持与焊丝 的接触力，实现电弧的稳定及提高供电嘴的耐久性。
较好的是，所述焊嘴的特征在于，喷嘴前端构件的第1部分刚性在 3.92N～39.2N。或，喷嘴前端构件的第1部分及第2部分的刚性均在 3.92N～39.2N。
根据本发明上述各种最佳实施形态的焊嘴，即使供电嘴不断磨损，也可在 弹簧构件的弹性力作用下，以适当的力接触焊丝。也就是说，如果第1部分、 或第1与第2部分的刚性过小，在弹簧构件的作用下，会以过大的力接触焊丝， 产生热。而另一方面，如果刚性过大，可能导致由于供电嘴磨损以及与焊丝接 触不良引起的供电不稳定或无法供电，而上述实施形态的供电嘴的喷嘴前端构 件的第1部分或第2部分刚性在适当范围内，所以可解决上述问题，并且具有 规定的机械强度，可进行机械加工。即：如果喷嘴前端构件刚性过小，其第1 部分与第2部分和喷嘴本体的结合部的截面积小，机械性强度下降，难以进行 加工。
较好的是，本发明的焊嘴具有下述特征，朝向焊丝送进方向，在喷嘴前端 构件的第1部分的上游部设有排出孔。或朝向焊丝送进方向，在喷嘴前端构件 的第1第2部分的上游部分别形成排出孔。
根据上述各实施形态的焊嘴，供电嘴的焊丝插孔内堆积的堆积物可随着焊 丝穿过焊丝插孔内，经第1部分或第2部分的排出孔排出至供电嘴的外部，由 此实现焊丝的顺利传送。
较好的是，所述焊嘴最好具有下述特征，即：在排出孔的下游侧设有锥形 部，设于供电嘴上的焊丝插孔越是向着焊丝送进方向下游侧，其孔径越小。
在上述最佳实施形态的焊嘴中，在锥形部的上游侧，供电嘴的焊丝插孔为 大直径，可减少焊丝对供电嘴的磨损，在锥形部的下游侧，焊丝的插孔为小直 径，可控制供电点位置的变化以及焊丝的径向跳动。并且由于锥形部下游侧的 焊丝插孔作成小于焊丝直径的小直径，可进一步控制供电点位置变化以及焊丝 直径向跳动。此时，焊丝向半径方向外侧按压供电嘴的喷嘴前端构件的至少第 1部分，同时，通过喷嘴前端构件的第1部分与第2部分间形成的焊丝插孔。 其结果，供电嘴可以适当压力接触焊丝，也可使焊丝拉出阻力适当化，实现顺 利地传送焊丝。
较好的是，所述焊嘴具有下述特征，供电嘴的焊丝插孔锥形部的锥形角度 在45度以下。
通常，由于锥形角度为60度，因此易于形成焊丝插孔。但如上述最佳实施 形态所示，通过将锥形角度设定在45度以下，可促进从排出孔排出堆积物。
本发明其他实施形态所示焊接装置的特征是，所述焊接装置设有：安装有 上述焊嘴的焊矩本体的焊矩；对焊矩供给焊丝的焊丝送进装置；对焊嘴的供电 嘴供给电力的焊接电源。
根据本发明的电弧焊接装置，藉由电弧焊接装置所设有的焊嘴可获得上述 效果。电弧焊接装置可采用由作业人员握持焊矩的半自动式、或将焊矩、焊丝 送进装置及焊接电源搭载于移动台车上的自动式、及将焊矩安装在机械手臂上 的焊接机械臂式。电弧焊接装置可采用气体保护式构成，对焊嘴与包围焊嘴的 喷嘴间供给保护气体。或采用非气体保护式，不供给保护气体。
附图的简单说明
图1为显示现有焊嘴例的部分纵剖视图。
图2为显示图1的焊嘴改良方案的部分纵剖视图。
图3为显示另一种改良案的部分纵剖视图。
图4为说明现有电弧焊接中存在问题的放大部分的纵剖视图。
图5为图4所示焊嘴前端部的放大部分剖视图。
图6为设有本发明第1实施形态焊嘴的电弧焊接装置截面及部分截面示意 图。
图7为放大图6所示焊嘴重要部位所示的部分的放大纵剖视图。
图8为图6所示焊嘴的分解纵剖视图。
图9为图6所示供电嘴的分解斜视图。
图10为根据本发明第1实施形态变形例的焊嘴的重要部位示意图。
图11为根据本发明第2实施形态的溶极式气体保护电弧焊接用焊接嘴的分 解图。
图12为图11所示焊嘴的剖视图。
图13为图11所示焊嘴中供电嘴及其绝缘导杆的放大说明图。
图14为图13所示供电嘴的前端部的端面图。
图15为根据本发明第2实施的变形例的供电嘴的剖视图。
图16为图15所示供电嘴的剖视图。
图17为以1.2mm直径的焊丝为例，说明焊丝引出阻力对供电嘴耐久性影 响的曲线图。
图18以在1.2mm直径的焊丝为例，说明耐久性良好的供电嘴前端部的切 缝宽W与绝缘导杆间隙G的区域的曲线图。
图19为以0.8mm直径的焊丝为例，说明焊丝引出阻力对供电嘴的耐久性 的影响的曲线图。
图20为以0.8mm直径的焊丝为例，说明耐久性良好的供电嘴前端部的切 缝宽W与绝缘导杆的间隙G的区域的曲线图。
图21为1.6mm直径的焊丝为例，说明焊丝引出阻力对供电嘴的耐久性的 影响的曲线图。
图22为以1.6mm直径的焊丝为例，说明耐久性良好的供电嘴前端部的切 缝宽W与绝缘导杆的间隙G的区域的曲线图。
图23为本发明第3实施形态电弧焊接装置的概要侧视图。
图24为显示图23所示电弧焊接装置所设焊矩的焊矩本体、焊嘴及喷嘴的 放大部分剖视图。
图25为图24所示焊嘴所设供电嘴的右半部截面放大图。
图26为沿图25的XXVI-XXVI线的剖视图。
图27为沿图25的XXVII-XXVII线的剖视图。
图28为如图25一样、显示根据本发明第3实施形态的变形例的焊嘴所设 供电嘴的示意图。
图29为沿图28的XXIX-XXIX线的剖视图。
图30为沿图28的XXX-XXX线的剖视图。
图31为以本发明第1及第3实施形态及变形例的供电嘴为例，显示供电嘴 的喷嘴前端构件部分的刚性与供电嘴的加工性和机械性的关系的示意图。
图32为本发明第3实施形态的供电嘴中的、在喷嘴前端构件安装弹簧构件 前后的、焊丝插孔有效孔径的变化范围的示意图。
图33为根据本发明第3实施形态的供电嘴中的、喷嘴前端构件的第1半的 刚性与焊丝插孔的许可摩擦范围关系的示意图。
图34为根据本发明第1及第3实施形态的供电嘴中的、安装有弹簧构件状 态下焊丝插孔的孔径与电弧稳定度的关系的示意图。
图35为根据本发明第3实施形态的供电嘴中的、喷嘴前端构件的第1半的 平板部的厚度与供电嘴的耐久次数及堆积物量的关系的示意图。
图36为与图35一样的本发明的第3实施形态的变形例的供电嘴的示意图。
图37为本发明第3实施形态中的、焊丝插孔锥形角度与供电嘴的耐久次数 及堆积物量的关系的示意图。
图38为与图37一样的本发明的变形例的示意图。
图39为以本发明第1与第4实施形态的供电嘴为例，说明供电嘴的焊丝插 孔的磨损所导致的焊丝引出阻力的变化与焊丝插孔的孔径的关系的对比示意 图。
图40为本发明第3实施形态的供电嘴与现有供电嘴的焊接次数与焊接电流 振幅关系的示意图。

下面，参照图6至图9，说明设有根据本发明第1实施形态的焊嘴的电弧 焊接装置。
如图6所示，电弧焊接装置设有：供给缠绕成线圈状的焊丝W的焊丝送进 装置10和装有焊嘴12的焊矩。焊嘴12的供电嘴14上端侧设有外螺纹部16， 该外螺纹部16螺接于焊矩本体18下端侧的内螺纹部20上。导线管22插入焊 矩本体18内部。
焊嘴12具有筒状的金属导杆24，金属导杆24上端侧设有内螺纹部26，该 内螺纹部26螺接于供电嘴14的喷嘴本体14下端侧的外螺纹部28上。在金属 导杆24的内侧保持固定有成管状的陶瓷制绝缘导杆30。该绝缘导杆30设有引 导焊丝W的导向孔32。参照符号34为被焊接母材，符号A为焊丝W与被焊 接母材34间产生的电弧。
如图7所示，供电嘴14上设有焊丝插孔36，其下端部为供电孔38。在供 电嘴14的供电孔38周围的供电部(喷嘴前端构件)40上，如图8和图9所示， 在其周向每隔90度设有一处，共有4个纵向割槽(切缝)42，通过该割槽42， 供电部40被分割成4部分，同时，可相对供电部40在轴直角方向变形。
如图7所示，在本实施形态中，绝缘导杆30的上端部形成凸缘部45，该 凸缘部45由金属导杆24的阶梯部47支承。具体来说，该阶梯部47与供电嘴 14上下夹持凸缘部45，在此状态下，绝缘导杆30保持于金属导杆24的内侧。 但是，这不过是绝缘导杆30的一种保持形态，在其他形态中，也可将绝缘导 杆30保持于金属导杆24的内侧。
在本实施形态中，绝缘导杆30的前端仅从金属导杆24的前端突出规定尺 寸L。较好的是，突出长度设定在0.5～2.0mm范围内。
如图7至图9所示，环状金属平板制成的板簧(弹簧构件)51在扩张方向 作弹性变形状态，并在此状态下，嵌接于供电部40的直圆筒状的外周面上。 板簧51在周向规定部位设有切痕53，呈C字状。供电部40的外周面不设嵌入 槽，板簧51直接嵌接于外周面上，通过该板簧51，在缩径方向以一定的力固 定供电部40。
在本实施形态中，由于绝缘导杆30从金属导杆24突出，所以焊接时的飞 溅物S不会附着于绝缘导杆30上，由此，不会由于飞溅物S附着于金属导杆 24的内面乃至不断变大而导致焊丝W的传送不良，以及阻碍气体保护性，增 加焊接金属上的坑及气孔的产生。并且，在板簧51的作用下，可在焊丝W与 供电孔38间保持适当的接触力，实现稳定供电，顺利地进行电弧焊接。由于 板簧51与供电部外周面间接触面积大，即可确保摩擦力，所以，即使在供电 部外周面未设有周向的沟槽而将板簧51嵌入的情况下，也可在轴方向较好地 保持环状板簧51的位置。通过使用这样的板簧51，可对供电部40附加充分的 缩径方向的固定力。
图10为上述第1实施形态的变形例。在这一变形例中，在板簧51的更前 端侧，环状壁55向供电部40突出，由壁55形成抵接面57，使板簧51的前端 侧的端面抵接于该抵接面上。根据这一变形例，可切实防止板簧51从供电部 40上脱落。
在上述实施例中，在周向连续呈环状设有壁55，也可在周向以一定间隙突 出设置多个突起状壁55。
在上述第1实施形态及其变形例中，作为焊丝，也可使用表1所示的各种 组成及形焊丝的态的焊丝。 表1        焊丝(w)例                    化学组成(重量％) JIS分類   C   Si   Mn     P     S   Cr   Al   Ti   Nb   Mo   YGW11   0.04   0.77   1.72   0.011   0.003   0.05   0.005   0.18   -   -   YGW12   0.06   0.80   1.47   0.010   0.008   0.05   0.002   -   -   -   YGW14   0.02   1.16   1.50   0.014   0.017   0.03   0.005   -   -   -   YGW15   0.03   0.64   1.32   0.013   0.010   0.04   0.004   0.06   -   -   YGW16   0.03   0.63   1.21   0.017   0.019   0.03   0.002   -   -   -   YGW17   0.06   0.39   1.02   0.006   0.010   0.06   0.018   0.03   -   -   YGW18   0.06   0.68   1.80   0.005   0.008   0.05   0.015   0.02   -   0.26   YGW19   0.06   0.74   1.62   0.011   0.006   0.05   0.014   0.23   -   -   YGW21   0.08   0.65   2.10   0.013   0.010   0.02   0.009   0.16   -   0.40   YGW22   0.06   0.67   1.83   0.009   0.008   0.04   0.024   0.02   -   0.27   -   0.01   1.04   0.41   0.013   0.004   18.7   0.004   -   0.12   -   -   0.15   0.75   2.11   0.018   0.015   0.02   0.055   -   -   -   焊接金属
下面，参照图11到图14，说明一下根据本发明第2实施形态的溶极式气 体保护电弧焊接用焊嘴。
图11及图12所示焊嘴101主要设有：由铜合金制成的供电嘴102；由碳 化硅等陶瓷材料制成的绝缘导杆103；由适当的金属材料制成的中空状、将绝 缘导杆103保持在供电嘴102前端侧的导向座(金属导向杆)104。供电嘴102 如图11及图12所示，设置于左侧端部的外螺纹部102a在可自由脱离状态下 安装在未图示的焊矩本体的前端部。同时，图11与图12所示的外螺纹部102b 上在可自由脱离的状态下安装在容纳绝缘导杆103的导向座104。
供电嘴102上设有焊丝穿过的焊丝插孔102c，同时，在图11及图12中， 在其右侧前端部(喷嘴前端构件)上，如图13及图14放大所示，通过将切缝 加工成十字形，设有4个切缝槽102d。根据需要，也可在切缝加工后，对供电 嘴102的喷嘴前端构件进行锻压成形，使切缝102的前端部槽宽变窄(参照图 13)。在供电嘴102的前端部嵌合成形为C形的板簧105，利用板簧105的弹 性反弹力，可确保对焊丝的按压力，对焊丝附加适当的拉出阻力F。因此，为 赋予供电嘴102的前端部以可弯曲性，在加深沟槽102的切入深度的同时，在 沟槽102的基底侧设置所谓的减厚槽，形成细径部102f。
在焊嘴101中，不进行使供电嘴102的切缝宽前端部变窄的锻压加工时， 如果焊丝直径为D(mm)，通过将焊丝的引出阻力F调整在100×D～2000轻 D(g)的范围内，可保持供电嘴102与焊丝间的电气接触，即供电状态良好， 可长期稳定保持电弧状态。
通过板簧105保持固定供电嘴102的前端部，将前端部的沟宽Ws设定在 0.3×D(mm)以下，同时将供电嘴102与绝缘导杆103间的间隙G(参照图 13)设定在0.1×D(mm)以下，使其靠近或紧密接触，以免焊屑侵入。这样， 焊屑便不会堆积在切缝槽部102内，在板簧105的作用下，供电嘴102的前端 部可自由变形，所以，可长期保持供电嘴102对焊接的按压力，长期稳定保持 电弧状态。
图15及图16为本发明第2实施形态焊嘴101上的供电嘴102的变形例， 供电嘴102上位于轴心部的焊丝插孔102分两段构造，设有内径与焊丝直径接 近相等的小直径部102g和内径大于小直径部102g的大直径部102h。
即：小直径部102g位于供电嘴的前端侧(绝缘导杆侧)，小直径部102g 上设有切缝槽102d，在图15中，左侧的焊丝的供给侧为大直径部102h。大直 径部102h到达切缝槽102d的基底部，在切缝槽102d内开口。因此，由于焊 丝插孔102c采用2段构造，所以即使电镀渣等异物随着焊丝一起进入供电嘴 102的焊丝插孔102c，也可从切缝槽102d轻松排出，不会侵入供电部——供 电嘴102的前端部，所以，不会堵塞焊丝送进，保持稳定的焊接状态。
这种焊嘴101可组装入普通电弧焊接装置，如：溶极式气体保护电弧焊接 装置中，由此，可确保焊丝突出长度，提高焊接速度，并且，可保持稳定向焊 丝供给电流，实现长期稳定的焊接，大幅减少了焊嘴的更换频率。
由于此类焊嘴101适用于电弧焊接，如：溶极式气体保护电弧焊接，在从 供电嘴101中突出的焊丝的突出长度(焊丝延长长度)在10mm左右，焊丝直 径为D(mm)时，则可以把从焊嘴101中连接送出的焊丝前端部的径向跳动 控制在0.5×D(mm)以内，不会出现焊接位置偏差以及焊缝的弯曲，从而进 一步提高了焊接部的外观及尺寸精度。
实施例1
在图11与图12所示的溶极式气体保护电弧焊接用焊嘴101上，作为供电 嘴102的焊丝插孔102c，设有内径为1.30mm的标准孔，在其前端部加工成深 度为12mm的十字形切缝，在周向设置有4个切缝槽102d。在安装板簧105 前，通过改变板簧105的强度，可制作设有使焊丝的引出阻力F发生各种变化 的板簧的供电嘴102。此时，将焊丝穿过供电嘴102，利用弹簧秤测量焊丝引 出阻力F。
将如此制成的供电嘴102与绝缘导杆103及导向座104一起装入未图示的 的脉冲磁焊接装置，使供电嘴102与绝缘导杆103密接，使用符号JIS YGW15 标准的径为1.2mm的焊丝，反复焊接规定次数，进行测量焊嘴耐久性的耐久 焊接试验。关于焊接条件，使用焊接电流250A、电压31V、速度80cm/min， 使用Ar-20％CO2的保护气体，在水冷桶上进行2分钟的BEAT ON PIPE焊 接后，停止30秒，反复循环，求得反复次数与焊接电流的振幅关系。此时， 作为绝缘导杆103，长度为10mm，焊丝从供电嘴102中的长度为25mm。
图17为以各供电嘴的焊丝引出阻力F(g)与焊丝直径D(mm)的积的函 数表示反复次数为300次时的焊接电流振幅。
使用同样制成的供电嘴102，同时，不断变化供电嘴102与绝缘导杆103 间的的间隙G(参照图13)，进行同样的耐久焊接试验，调查实现长期稳定焊 接所需供电嘴前端部切缝槽宽Ws(mm)与间隙G(mm)的范围，即反复次 数为300次时焊接电流振幅在15A以内的W与G的区域。其结果如图18所 示。在图18中，用间隙G(mm)与焊丝直径D(mm)的积函数表示切缝槽 宽W(mm)与焊丝直径D(mm)的乘积。
即使是焊丝直径为0.8mm和1.6mm，也对其进行同样的耐久焊接试验， 同样得到的结果如图19至图22所示。关于直径为0.8mm的焊丝，供电嘴102 的焊丝插孔102c的标准孔径为0.8mm，同时，在焊接电流11A、电压18.5V、 焊接速度80cm/min的条件下，作为电弧稳定性的评价标准，焊接电流的振幅 在10A以内为合格。同样，使用长10mm的绝缘导杆，焊丝突出长度为22mm。 焊丝直径为1.6mm时，在焊接电流280A、电压33V、焊接速度80cm/min的 焊接条件下，作为电弧稳定性评价标准的焊接电流振幅与焊丝直径1.2mm时 相同，均为15A。由于使用长度为20mm的绝缘导杆3，则焊丝从供电嘴102 的突出长度为38mm。
从图17至图22便可清楚地了解到，即使供电嘴102与焊线的接触部位(供 电部)发生磨损，也可通过板簧105的弹性力保持良好的接触状态，所以通过 将焊丝的引出阻力F从100×D调整至2000×D(g)的范围，无论多粗的焊丝， 焊接电流的均小且稳定，可长时间稳定焊接。如果供电嘴102的前端部的切缝 槽宽Ws过大，其与切缝槽102d的磨擦会阻碍焊丝的传送性，导致与焊丝的 接触面积过小，其结果，影响供电耐久性。如果供电嘴102与绝缘导杆103间 的间隙G过大，则焊屑等会从电弧侧侵入，无法确保对焊丝的按压力，所以无 法长时间保持电弧稳定。也就是说，关于切缝槽宽Ws与间隙G，如果W≤0.3 ×D(mm)、G≤0.1×D(mm)，则可得到具有良好耐久性的焊嘴。
对供电嘴102上未装有板簧105的焊接嘴进行同样的试验，焊丝引出阻力 F、切缝槽宽Ws与间隙G的最佳范围为500×D≤F≤2500×D、Ws≤0.2D、 G≤0.2D。
实施例2
使用本发明的焊嘴，对于直径0.8mm、1.2mm、1.6mm的焊丝进行与实施 例1相同的滚筒焊接耐久性试验，将焊接前与反复进行100次或300次结束后 的焊丝的径向跳动与现有无绝缘导杆的焊接嘴时进行比较。将焊丝突出长度故 障延长至150mm，通过在方眼纸上进行定点冲孔的冲击试验，评价焊丝的径 向跳动，并换算成每突出长度10mm的径向跳动量、即测量值的1/15。关于 径向跳动，在焊丝直径D(mm)的1/2以内为合格( )(即：焊丝直径为0.8mm时在0.4mm以内，焊丝直径在1.2mm时在 0.6mm以内，焊丝直径在1.6mm时在0.8mm以内)，超过则不合格(×)。
关于此时使用的各焊嘴，按照焊丝直径0.8mm、1.2mm、1.6mm的顺序， 切缝槽宽Ws依次为0.10mm、0.20mm、0.30mm，焊线引出阻力F依次为1000g、 1500g、2000g。供电嘴与绝缘导杆间的间隙G均为0mm(密接)。关于绝缘 导杆的长度，与上述实施例1相同，焊丝直径为0.8mm、1.2mm时，为10mm， 焊丝直径为1.6mm时为20mm。径向跳动量的测量结果如表2所示。
表2 焊 丝直 径 (m  m)   本发明的焊嘴       以往的焊嘴   焊接前  100次焊接后       焊接前      100次焊接后   径向   跳动量   (mm)   判   断   径向   跳动量   (mm)   判   断   径向   跳动量   (mm)    判    断   径向   跳动量   (mm)   判   断    0.    8   0.24   ～0.29    ○   0.29   ～0.35    ○    0.26～    0.28    ○   0.50   ～0.56     ×    1.    2   0.47   ～0.50    ○   0.49   ～0.55    ○    0.50～    0.58    ○   0.75   ～0.85     ×    1.    6   0.65   ～0.69    ○   0.73   ～0.77    ○    0.60～    0.65    ○   1.10   ～1.15     ×
从表2所示结果便可清楚地知道，使用现有的焊嘴的比较例中，在反复焊 接100次后，已远远超过判断标准——0.5×D，与此相对，在使用本发明的焊 嘴时，由于绝缘导杆几乎没有磨损，所以无论有无板簧，焊丝几乎没有径向跳 动量。
下面，对设有带根据本发明第3实施形态的焊嘴的焊矩的电弧焊接装置加 以说明。
如图23所示，本实施形态的电弧焊接装置为，例如气体保护式焊接机械手， 设有：安装在机械手本体302的机械臂上的焊矩304；对焊矩304供给焊丝的 焊丝送进装置308；对焊矩304供给电力的焊接电源310；向焊矩304供给保 护气体的气体供给装置312。在图33中，参照符号306a为导线管。焊接机械 手的构成并不仅限图示。
如图24所示，焊矩304设有：焊矩本体342；安装在焊矩上的焊嘴344； 安装在焊矩本体342上的喷嘴346。由气体供给装置312对焊嘴344与喷嘴346 间的通路供给保护气体。
焊嘴344设有：安装在中空的焊矩本体342上的供电嘴352；安装在供电 嘴352的前端侧的中空金属导杆354；装在金属导杆354内的绝缘导杆356； 外嵌于供电嘴352上的弹簧构件358。在图24中，参照符号357为焊丝导向孔。
如图25所示，供电嘴352设有：喷嘴本体362；分别与喷嘴本体362成一 体的螺纹部363及管前端构件364。喷嘴前端构件364通过沿轴心在长度方向 设置的切缝365，被分割成第1半部分(第1部分)366与第2半部分(第2 部分)368。也可将嘴前端部分364分割成3部分以上。
在供电嘴352的螺纹部363的外周面上设有螺接于焊矩本体342的内圆周 面的内螺纹上的外螺纹，如图24所示，可将供电嘴352螺接在焊矩本体342 上。在供电嘴352的喷嘴本体362朝向焊丝送进方向下游部的外周面上设有与 设于中空金属导杆354的内圆周面上的内螺纹相螺接的外螺纹部，如图24所 示，金属导杆354可螺接在供电嘴352上。
在供电嘴352上，沿其轴心设有焊丝插孔353，该焊丝插孔353连通设于 喷嘴前端构件364上的切缝365。焊丝插孔353的上游部最好设有大于焊丝306 (图23)直径的第1孔径，下游部设有小于焊丝直径的第2孔径。大直径的焊 丝插孔从供电嘴352的螺纹部363前端面向喷嘴前端构件364的中间部延伸， 通过孔径从第1孔径至第2孔径逐渐递减的锥形部353a，连通小直径的焊丝插 孔。锥形部353a的锥形角度θ最好在45度以下。
如图25所示，供电嘴352的喷嘴前端构件364的第1半部分366由与喷嘴 本体362一体的平板部366a以及与该平析366a一体的阶梯半圆筒部366b构 成。喷嘴前端构件364的第2半部分368由与喷嘴本体362一体的小直径半圆 筒部368a以及与其一体的阶梯半圆筒部368b构成。第1半部366的阶梯半圆 筒部366b与第2半部368的阶梯半圆筒部368b如图26所示，整体上构成阶 梯圆筒部369，在该阶梯圆筒部369的前端小直径部分的外周面上装有上述弹 簧构件358。本实施形态的弹簧构件358是由不锈钢制平板状弹簧材料制成平 面呈C字状而成，在其弹性力作用下可嵌合于圆筒部369的外周面上，不必在 圆筒部的外周面上设置容纳弹簧构件的圆周沟槽。
如图25及图27所示，喷嘴前端构件364的第1半部366的平板部366a 的厚度小于大直径焊丝插孔353直径减去切缝宽所得值的一半，这样，穿过焊 丝插孔353的焊丝306便可突出。换言之，平板部366a上设有排出孔366c。 在这里，在锥形部353a的上游侧，焊丝插孔353为大直径，所以不必过分减 小平板部366a的厚度便可形成排出孔366c。在本实施形态中，可使第1半部 366的平板部366a的厚度适度变薄，第1半部366具有规定的刚性，即： 3.92N～39.2N范围内。刚性可利用日本电产SHIMPO株式会社制的数字测力 计进行测量。
图28至图30为根据上述第3实施例焊嘴的变形例。
本变形例的焊接嘴与上述第3实施形态相同，通过设置切缝将供电嘴352’ 的喷嘴前端构件364分割成第1半部366与第2半部368’两部分，不同的是， 由平板部368’a与半圆筒部368’b构成第2半部。
本发明人在设计出上述构成的焊嘴后，还进行了下述各种试验。
首先，图31显示了供电嘴的喷嘴前端构件一半的刚性与供电嘴的加工性及 机械性强度的关系。在图31的最上部，显示了根据第2实施形态的带十字切 缝的供电嘴(未图示)中未设有弹簧构件情况下的上述关系。在图31中，上 数第2所示为供电嘴设有弹簧构件时，上数第3所示为根据第3实施形态的带 一字形切缝的供电嘴。最下方所示为根据变形例的供电嘴352’。在图31中， ←→显示了供电嘴机械性强度良好、可加工范围，●-●标记表示机械性小且 难加工的范围，◆-◆标记表示无法加工的范围。
从图31可清楚地知道，第2实施形态的带十字形切缝的供电嘴在喷嘴前端 构件的刚性在约28N～约13N的范围，无法加工；而第3实施形态与变形例的 带一字形切缝的供电嘴在约4N～约6N的刚性范围内难以加工。除此以外的刚 性范围内可进行加工，同时机械性强度也很高。
图32为向供电嘴352的喷嘴前端构件364上安装弹簧构件358前后焊丝插 孔353的有效孔径变化范围。在图32中，□标记表示第3实施形态的供电嘴， ○标记表示第2实施形态的供电嘴。
从图32便可清楚地知道，根据上述第3实施形态的带一字形切缝的供电嘴 352，由于喷嘴前端构件364的第2半部366的刚性低，所以在弹簧构件358 的弹力作用下，焊丝插孔353的有效孔径的变化范围非常大，约为第2实施形 态带十字形切缝的供电嘴的约5至6倍。这表示，第3实施形态的供电嘴352 的许可摩擦范围很大，耐久性卓越。
图33显示了第3实施形态供电嘴352中，喷嘴前端构件364的第1半部 366的刚性与焊丝插孔353的许可摩擦范围的关系。在图33中，□标记表示焊 丝306为0.9mmΦ的YGW16、焊接电流150A、焊接电压20V、焊线突出长度 22mm焊接条件下的试验结果。○标记表示焊丝为1.2mmΦ的YGW16、 OJRUJNIY250a、焊接电压26V、焊丝突出长度(供电点与焊丝前端间的距离) 28mm的焊接条件下的试验结果。◎标记表示焊丝为1.6mmΦ的YGW11、焊 接电流350A、焊接电压38V、焊丝突出长度35mm的焊接条件下的试验结果。
从图33可清楚地知道，如果喷嘴前端构件半部366的刚性在39.2N以下， 可得到比必要最小范围大的许可摩擦范围。设有此类喷嘴前端构件半部的供电 嘴352，即使供电嘴磨损相当厉害，供电嘴也可以适当的接触力与焊丝接触， 因此，耐久性强。
根据同样的试验，在现有的供电嘴(未图示)中，具有39.2N以上的刚性 时，可得到所需许可摩擦范围，但焊丝送进阻力会过大，如果刚性不足39.2N， 接触阻力过小，电弧会不稳定。根据第3实施形态的供电嘴，可确保所需许可 摩擦范围，同时不会出现焊丝送进阻力过大。
图34为以第3实施形态的带一字形切缝的供电嘴352与第2实施形态带十 字形切缝的供电嘴为例，对二者装有弹簧构件358状态下供电嘴352的焊丝353 孔径与电弧稳定的关系的进行了对比。在这里，焊丝为1.2mmΦ的YGW16， 焊接电流250A，焊接电压为31V。图34中，○标记表示电弧稳定时。
从图34可清楚地知道，上述第3实施形态的供电嘴352，在 0.82mm～1.04mm这一大的孔径范围内可得到稳定的电弧，第2实施形态的供 电嘴，在1.06mm～1.12mm比较小的孔径范围内可得到稳定的电弧。
在图35中，以上述第3实施形态供电嘴352为例，以○标记显示了喷嘴前 端构件364的第1半部366的平板部366a的厚度与供电嘴352的耐久次数的 关系。以△标记显示了理板部厚度与堆积物量的关。平板部厚为0.7mm及 0.60mm时，无法在平板部366a上设置排出孔366c，耐久次数分别为500次和 550次，堆积物量为55mg及50mg。与此相比，平板部厚度在0.45mm时，可 设置排出孔，耐久次数为1000次，堆积物量为12mg。在这里，供电嘴的耐久 次数可通过与图40所述耐久性试验相同的方法求得。
上述试验结果显示，平板部厚度在0.45mm～0.7mm范围内的供电嘴具有很 强的耐久性及堆积物排出能力。减小平板部的厚度，适当降低喷嘴前端构件364 的第1半部366的刚性，同时在平板部366a上设置排出孔366c，可进一步提 高供电嘴352的耐久性，同时可减少堆积物量。
图36以供电嘴352’为例，显示了喷嘴前端构件的第1及第2半部366、 368的平板部厚度在0.7mm、0.6mm、0.45mm情况的上述关系。这一试验结 果表示与图35情况相同。也就是说，通过减小平板部厚度以及在平板部设置 排出孔，可提高供电嘴的耐久性和减小堆积物量。
图37为喷嘴前端构件364的第1半部366的平板部366a的厚度为0.70mm、 同时锥形部353a的上游侧与下游侧的焊丝插孔353的孔径分别为1.60mmΦ、 1.20mmΦ的第3实施形态的供电嘴352的焊丝插孔353的锥形角度θ与供电 嘴耐久次数的关系，以○标记表示锥形角度30度、45度及60度，以△标记表 示锥形角度θ与堆积物量的关系。根据图37，锥形角度为45度的供电嘴的耐 久次数与堆积物排出能力高于锥形角度为60度时，并且，如果锥形角度为30 度，可进一步提高耐久性与堆积物排出能力。
图38为以上述变形例的供电嘴352’为例，显示了喷嘴前端构件的第1及 第2半部的各平板部366a、368’a厚度均为0.45mm、同时锥形部上游侧及下 游侧的焊丝插孔的孔径分别为1.60mmΦ、1.20mmΦ时上述关系，显示出锥形 角度越小，耐久次数越多，同时堆积物量也有所减少。与第3实施形态的供电 嘴352相比，变形例的供电嘴352’耐久性及堆积物排出能力强。
图39以第3实施形态带一字形切缝的供电嘴352与第2实施形态带十字形 切缝的供电嘴为例，对二者供电嘴的焊线插孔的磨损引起的焊丝引出阻力的变 化与焊丝插孔的孔径的关系进行了对比。在这里，使用了1.2mmΦ的YGW12 的焊丝。第3实施形态供电嘴的喷嘴前端构件的第1半部366具有约11N的刚 性，第2实施形态供电嘴的喷嘴前端构件通过十字形切缝被分割成的4部分刚 性约34N。图39中，◆标记表示第3实施形态的供电嘴，●标记表示第2实 施形态的供电嘴，显示出随着供电嘴的磨损，焊丝引出阻力也有所减少。图39 中，供电嘴的喷嘴前端构件上装有弹簧构件的状态下的丝插孔的孔径为横轴。
从图39可清楚地知道，第3实施形态的供电嘴情况下，在约0.80mm～约 1.04mm的广泛孔径范围内，供电嘴磨损前后的焊丝引出阻力在可稳定传送焊 丝的许可范围内变化。第2实施形态的供电嘴的情况下，在约1.125mm以上 的孔径范围内，供电嘴磨损，则焊丝引出阻力将降至许可下限值以下。这显示 出，第3实施形态的供电嘴在磨损相当严重时，也可附加规定的焊丝引出阻力， 稳定供给焊丝。
下面说明一下第3实施形态电弧焊接装置、特别是焊嘴的作用。
在电弧焊接装置中，从焊丝送进装置308向焊矩304内部供给焊丝306， 并进一步向安装在焊矩本体342上的焊矩344的供电嘴352的焊丝插孔353内 供给。从气体供给装置312向安装在焊矩304上的喷嘴346与焊矩间的间隙供 给气体，从焊接电源310对供电嘴352供电，在焊丝前端与工作台间产生电弧， 利用电弧热进行焊接。
在焊接中，从供电嘴352的喷嘴本体362延伸至喷嘴前端构件364的中间 部的大直径的焊丝插孔内送出的焊丝306，通过焊丝插孔353的锥菜部353a， 供向小直径的焊丝插孔。由于锥形部下游的焊丝插孔径小到焊丝直径，所以， 焊丝306在平板部366a与喷嘴本体362的结合部周围，将喷嘴前端构件的第1 半部366向供电嘴半径方向外侧移动，通过锥形部353a，通过弹簧构件358对 第1半部366附加半径方向的作用力。将第1半部366的刚性与弹簧构件358 的弹力调节至适当值，喷嘴前端构件的第1半部366以适当的力接触焊丝306。 即：可防止第1半部366刚性过小，在弹簧构件358的作用下在过大力接触焊 丝6所产生的热，也可防止由于过大刚性引进的与焊丝接触不良导致的供电不 稳定或无法供电。
其结果，可保持供电嘴352与焊丝306接触的供电点位置的稳定，提高电 弧的稳定性及供电嘴的耐久性。并且，供电嘴352的喷嘴本体侧的焊丝插孔内 的堆积物了通过连通焊丝插孔的切缝355排出。堆积物还可通过第1半部的平 板部的排出孔366c排出。其结果，可减少堆积物阻碍焊丝送进的可能性。在此 基础上，将焊丝插孔353的锥形角度θ设定在45度以下，可进一步促进堆积 物的排出。
变形例的供电嘴的作用与第3实施形态基本相同，在此不加以说明。
本发明人对第3实施形态的供电嘴的耐久性进行调查。
首先，制作设有第3实施形态供电嘴的半自动电弧焊机，使用该焊机，以 水冷罐进行BEAT ON DRUM焊接。焊接2分钟后停止30秒，此类焊接过 程反复180次。在焊接过程中，每10次焊接后测试焊接电流。
耐久性试验中主要焊接条件如下所示：
焊丝        DD50S 1.2mmΦ
保护气体    Ar+20％CO2
焊接电流    250A
焊丝送进速度  每分钟1105cm
电弧电压    29V
使用设有现有供电嘴的半自动电弧焊机，在同样焊接条件下进行同样的焊 接试验。但，不同的是焊丝的传送速度为每分钟890cm。
耐久性试验结果如图40所示。在图40中，○与●标记表示了使用第3实 施形态供电嘴352情况下的焊接次数与焊接电流振幅的关系，◇与◆标记表示 使用现有供电嘴情况下的焊接次数与焊接电流振幅的关系。●与◆标记表示每 10次焊接导线角度为60度时2个电线固定位置间摇动时的测试值。从图40可 清楚地知道，使用现有供电嘴时，焊接次数达到90次后，焊接电流的振幅增 大，而使用第3实施形态的供电嘴352的情况下，在焊接180次期间内，焊接 电流振幅无大的变动。这说明通过供电嘴352可对焊丝稳定供电，换言之，供 电嘴耐久性强。
以上对设有本发明第1至第3实施形态以及变形例的焊嘴的电弧焊接装置 进行了说明，但本发明的焊嘴及电弧焊接装置并不仅限于此，而是可有各种变 化。
例如：在第3实施形态中，对适用于气体保护式焊接机械手的电弧焊接装 置进行了说明，但本发明的电弧焊接装置还可适用于作业人员握持焊矩的半自 动焊接装置或将焊矩、焊丝送进装置、焊接电源等搭载于移动台车上的自动焊 接装置。也可适用于无气体供给装置的非气体保护式焊接装置。电弧焊接装置 的机械手本体并不是必须为图23所示多关节机械手式。如：机械手本体可设 有支持焊矩直线往返移动的第1滑块和支持焊矩高度方向移动的第2滑块，也 可与支持工作台在垂直焊矩移动轴的方向往返移动的工作台组合使用。
如上所述，并不是必须象第3实施形态那样将供电嘴的喷嘴前端构件分割 成2部分，而是如第2实施形态所示，通过十字形切缝将喷嘴前端构件分割成 4部分。此时，至少喷嘴前端构件的一部分具有规定的刚性。因此，可在周向 对嘴前端的两构件进行加工，获得规定的刚性。
并且，也可将第1至第3实施形态的特征任意组合使用。如：在第3实施 形态中，也可象第1实施形态那样，将绝缘导杆的前端从金属导杆的前端面仅 突出规定尺寸，也可将供电嘴与绝缘导杆的间隙G设定在规定的尺寸范围内。 在本发明概念的范围内，本发明可有各种变化。