JP7173077B2 - マッシュシーム溶接機の設計方法、マッシュシーム溶接機、マッシュシーム溶接方法、及び熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マッシュシーム溶接機の設計方法、マッシュシーム溶接機、マッシュシーム溶接方法、及び熱延鋼板の製造方法に関する。

マッシュシーム溶接機は、先行鋼板の尾端部と後行鋼板の先端部とを重ね合わせ、その重ね合わせた部分を上下一対の電極輪で加圧し、溶接電流を流しながら連続的に溶接すると同時に高温に加熱され軟化した接合部を上下一対の電極輪で圧延することにより、接合部厚みを低減するものである。
従来、この種のマッシュシーム溶接機を用いたマッシュシーム溶接方法として、例えば、特許文献１及び２と、非特許文献１とに示すものが知られている。

特許文献１に示すマッシュシーム溶接方法は、２枚の金属板の端部を重ね合わせ、その重ね合わせ部分を上下一対の電極輪で加圧し、溶接電流を流しながら連続的に溶接し、２枚の金属板を接合するマッシュシーム溶接方法である。そして、上下一対の電極輪の軸芯を、２枚の金属板の重ね合わせ部分に形成される溶接線に直交する軸線に対して、互いに反対方向に水平面内で傾斜させ、上下一対の電極輪を積極的に駆動しながら２枚の金属板を接合する。

また、特許文献２に示す金属板の接合方法は、２枚の金属板を接合した後、金属板の接合部を上下一対の加圧ローラで圧延する金属板の接合方法である。そして、一対の加圧ローラの軸芯を接合部の接合線に直交する直線に対して水平面内で傾斜させ、一対の加圧ローラを積極的に駆動しながら接合部の段差を加圧ローラの進行方向に圧延する。
更に、非特許文献１に示す新マッシュシーム溶接機は、最大板厚６ｍｍまで耐圧延性を有する溶接を可能とするため、溶接条件及び溶接方法を実験及び解析により決定したものである。

国際公開第２０１０/００４６５６号 国際公開第２０１０/００４６５７号

「鋼板板厚６ｍｍまで連続圧延を実現する新マシュシーム溶接機の開発」、三菱重工技報、Ｖｏｌ．４９、Ｎｏ．４、（２０１２）

ところで、マッシュシーム溶接機での鋼板の溶接では、上下一対の電極輪にて先行鋼板の尾端部と後行鋼板の先端部とを重ね合わせた部分を加圧することにより、電極輪のアキシャル方向に材料流れが発生する。この材料流れにより電極輪にアキシャル方向の荷重（以下、アキシャル荷重という）が作用し、電極輪がアキシャル方向へ変位する現象が生ずる。従来、マッシュシーム溶接機は、主に２ｍｍ未満の比較的薄い鋼板の溶接に適用されていたが、近年では、板厚６ｍｍ程度の熱延鋼板のような比較的厚い鋼板の溶接にも適用されるようになってきた。このため、加圧時に電極輪のアキシャル方向に材料流れの発生する量が増加し、電極輪のアキシャル方向の変位量が増大し、電極輪と鋼板の重ね合わせ部とにずれが生じ、正常な溶接ができずに溶接部強度低下等の不具合が発生するようになった。

ここで、前述した従来の特許文献１乃至３に示すマッシュシーム溶接のいずれにおいても、電極輪にアキシャル荷重が作用して電極輪と鋼板の重ね合わせ部とにずれが生じる現象については考察されておらず、正常な溶接ができずに溶接部強度低下等の不具合が発生する問題があった。
一方、従来の特許文献１乃至３に示すようなマッシュシーム溶接においては、溶接する先行鋼板と後行鋼板の組み合わせに明確な基準はなかった。このため、先行鋼板、後行鋼板の新規の組み合わせ毎に、予め溶接テストを実施して正常な溶接ができるか否かを判断する必要があり、溶接する先行鋼板、後行鋼板の組み合わせによっては、前述した材料流れの発生に起因して電極輪に過大なアキシャル荷重が作用し、電極輪あるいは電極輪の周辺部品を損傷させる可能性があった。

従って、本発明はこれら従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、溶接する先行鋼板と後行鋼板の組み合わせを好適なものとして、電極輪に作用するアキシャル荷重に起因する電極輪あるいはその周辺部品の損傷を回避することができるマッシュシーム溶接機の設計方法、マッシュシーム溶接機、マッシュシーム溶接方法、及び熱延鋼板の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るマッシュシーム溶接機の設計方法は、溶接対象となる先行鋼板と後行鋼板との重ね合わせ部分を加圧する一対の電極輪を備え、該一対の電極輪を前記重ね合わせ部分で走行させながら溶接電流を流すことにより、前記先行鋼板と前記後行鋼板とを連続的に溶接するマッシュシーム溶接機の設計方法であって、前記先行鋼板及び前記後行鋼板におけるそれぞれの板厚及び抗張力と、前記一対の電極輪の各々及びその周辺部品の剛性とが、次の（Ａ）式で算出される、前記一対の電極輪の各々の電極輪に対し該電極輪のアキシャル方向に作用するアキシャル荷重をＦ、前記一対の電極輪の各々及びその周辺部品の剛性値をＦ０としたとき、Ｆ≦Ｆ０となるように、前記一対の電極輪の各々及びその周辺部品を設計することを要旨とする。
ここで、Ｆ＝ｋ×（ｔ１×ＴＳ１＋ａ×ｔ２×ＴＳ２） …（Ａ）
ｔ１：重ね合わせの上側となる鋼板の板厚（ｍｍ）
ＴＳ１：重ね合わせの上側となる鋼板の抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）
ｔ２：重ね合わせの下側となる鋼板の板厚（ｍｍ）
ＴＳ２：重ね合わせの下側となる鋼板の抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）
ｋ：マシュシーム溶接機によって決まる定数
ａ：上側となる鋼板に対する下側となる鋼板の寄与度を示す定数

また、本発明の別の態様に係るマッシュシーム溶接機は、溶接対象となる先行鋼板と後行鋼板との重ね合わせ部分を加圧する一対の電極輪を備え、該一対の電極輪を前記重ね合わせ部分で走行させながら溶接電流を流すことにより、前記先行鋼板と前記後行鋼板とを連続的に溶接するマッシュシーム溶接機であって、前記先行鋼板及び前記後行鋼板におけるそれぞれの板厚及び抗張力と、前記一対の電極輪の各々及びその周辺部品の剛性とが、前述のＦ≦Ｆ０となる関係にあることを要旨とする。

また、本発明の別の態様に係るマッシュシーム溶接方法は、前述のマッシュシーム溶接機を用いて、溶接対象となる先行鋼板と後行鋼板との重ね合わせ部分を一対の電極輪で加圧し、かつ該一対の電極輪の各々を前記重ね合わせ部分で走行させながら溶接電流を流すことにより、前記先行鋼板と前記後行鋼板とを連続的に溶接することを要旨とする。
また、本発明の別の態様に係る熱延鋼板の製造方法は、前述のマッシュシーム溶接方法により熱延鋼板を製造することを要旨とする。

また、本発明の別の態様に係る熱延鋼板の製造方法は、溶接対象となる先行鋼板と後行鋼板との重ね合わせ部分を加圧する一対の電極輪を、前記重ね合わせ部分で走行させながら溶接電流を流すことにより、前記先行鋼板と前記後行鋼板とを連続的に溶接するマッシュシーム溶接工程を有する熱延鋼板の製造方法であって、前記先行鋼板及び前記後行鋼板におけるそれぞれの板厚及び抗張力と、前記一対の電極輪の各々及びその周辺部品の剛性とが、前述のＦ≦Ｆ０となる関係を満たす場合にのみ溶接可能と判断することを要旨とする。

本発明に係るマッシュシーム溶接機の設計方法、マッシュシーム溶接機、マッシュシーム溶接方法、及び熱延鋼板の製造方法によれば、溶接する先行鋼板と後行鋼板の組み合わせを好適なものとして、電極輪に作用するアキシャル荷重に起因する電極輪あるいはその周辺部品の損傷を回避することができるマッシュシーム溶接機の設計方法、マッシュシーム溶接機、マッシュシーム溶接方法、及び熱延鋼板の製造方法を提供できる。また、本発明に係るマッシュシーム溶接方法によれば、溶接部強度低下等の不具合が発生することなく正常な溶接を実施することができる。

本発明の一実施形態に係るマッシュシーム溶接機の設計方法によって設計されたマッシュシーム溶接機の概略構成図である。 先行鋼板の尾端部と後行鋼板の先端部との重ね合わせ部分を上下一対の電極輪で溶接している状態を、電極輪のアキシャル方向に対して直交する方向から見た図である。 先行鋼板の尾端部と後行鋼板の先端部との重ね合わせ部分を上下一対の電極輪で溶接している状態を、電極輪のアキシャル方向から見た図である。 本発明の一実施形態に係るマッシュシーム溶接機の設計方法に適用されるマッシュシーム溶接の評価装置の機能ブロック図である。 図４に示すマッシュシーム溶接の評価装置における処理の流れを示すフローチャートである。 定数ａと近似式の相関係数との関係を示すグラフである。 実測したアキシャル荷重と電極輪の変位量との関係を示すグラフである。 （Ａ）式で算出したアキシャル荷重Ｆと溶接回数との関係を示すグラフである。

発明者らは、電極輪がアキシャル方向へ変位し正常な溶接ができない現象について種々検討した。安定して正常な溶接ができる場合と正常な溶接ができない場合があるが、薄い鋼板では安定して溶接でき厚い鋼板では溶接不良が生じる傾向にある。そこで、電極輪のアキシャル方向（溶接方向に対して垂直方向）の変位量が増大するのは、板から生じる抗張力に対する設備剛性が足りないためではないかと考え、電極輪とその周辺部材を補強したところ、正常な溶接ができることがわかった。しかし、設備コストとの関係から無限に強度を上げるわけにはいかない。溶接機を設置する製造ラインで処理される鋼板スペックを考慮し、適切な設備を設計する必要がある。

発明者らは、そのラインで溶接対象となる板の各種スペックと設備の条件との関係を詳細に検討し、板の厚さ及び強度と設備剛性との間に溶接良否に関する相関があることを突き止めた。そして、溶接対象それぞれの板厚及び抗張力と、溶接設備，特に電極輪及びその周辺部材の剛性とを所定の関係に保てば、安定して溶接できることを見出し本発明に至ったのである。
本発明はかかる検討に基づくものであり、「所定の関係となるように」「設計する」、というのは、鋼板製造ラインで溶接対象となる板の厚さ及び抗張力に対応して設備の剛性を適宜設定していくことを意味している。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

図１には、本発明の一実施形態に係るマッシュシーム溶接機の設計方法によって設計されたマッシュシーム溶接機の概略構成が示されており、マッシュシーム溶接機１は、上下一対の電極輪１１ａ，１１ｂと、先側クランプ装置２３及び後側クランプ装置２４とを備えている。
上側の電極輪１１ａは、上側回転軸１２ａに固定され、上側回転軸１２ａの両端は一対の軸受１３ａを介して上側電極輪支持部材１４ａに回転可能に支持されている。そして、上側電極輪支持部材１４ａは、上側キャリッジ１５ａにリニアガイド１９を介して昇降自在に設けられた押圧部材１８の下端に固定されている。押圧部材１８は、上側キャリッジ１５ａに固定された押圧シリンダ２０によって昇降するようになっている。そして、上側キャリッジ１５ａは、上側フレーム１７ａにリニアガイド１６ａを介して通板方向に直交する方向（図１における紙面に対して直交する方向）に移動自在に設けられている。

一方、下側の電極輪１１ｂは、上側の電極輪１１ａに対して上下に対向する位置に配置され、下側回転軸１２ｂに固定されている。下側回転軸１２ｂの両端は一対の軸受１３ｂを介して下側電極輪支持部材１４ｂに回転可能に支持されている。そして、下側電極輪支持部材１４ｂは、下側キャリッジ１５ｂに固定されている。下側キャリッジ１５ｂは、下側フレーム１７ｂにリニアガイド１６ｂを介して通板方向に直交する方向に移動自在に設けられている。下側キャリッジ１５ｂは、上側キャリッジ１５ａと同期して移動する。

上側の電極輪１１ａ及び下側の電極輪１１ｂのそれぞれは、図示しない駆動手段によって回転駆動する。
また、先側クランプ装置２３は、溶接される先行鋼板２１を上下からクランプするものであり、上下一対のクランプ部材２３ａ，２３ｂを備えている。上側のクランプ部材２３ａは、押圧シリンダ２５によって昇降するようになっている。また、後側クランプ装置２４は、溶接される後行鋼板２２を上下からクランプするものであり、上下一対のクランプ部材２４ａ，２４ｂを備えている。上側のクランプ部材２４ａは、押圧シリンダ２６によって昇降するようになっている。

そして、先行鋼板２１と後行鋼板２２とを溶接する際には、まず、図２に示すように、先行鋼板２１の尾端部２１ａと後行鋼板２２の先端部２２ａとを先行鋼板２１の尾端部２１ａを上側にして重ね合わせる。次いで、その状態で、先側クランプ装置２３のクランプ部材２３ａ，２３ｂで先行鋼板２１を把持して先行鋼板２１の位置を固定し、後側クランプ装置２４のクランプ部材２４ａ，２４ｂで後行鋼板２２を把持して後行鋼板２２の位置を固定する。次いで、押圧シリンダ２０によって押圧部材１８を下降させて上側の電極輪１１ａを下降させ、上下一対の電極輪１１ａ，１１ｂにて先行鋼板２１の尾端部２１ａと後行鋼板２２の先端部２２ａとの重ね合わせた部分を加圧する。そして、上下一対の電極輪１１ａ，１１ｂを通板方向に直交する方向（図１における紙面に対して直交する方向）に移動させて、溶接電流を流しながら連続的に溶接する。これにより、先行鋼板２１の尾端部２１ａと後行鋼板２２の先端部２２ａとが接合される。

ここで、先行鋼板２１の尾端部２１ａと後行鋼板２２の先端部２２ａとを溶接する際には、図２に示すように、先行鋼板２１の尾端部２１ａと後行鋼板２２の先端部２２ａとの重ね合わせ部は、上下一対の電極輪１１ａ，１１ｂの加圧で板厚が減少する。このとき、先行鋼板２１及び後行鋼板２２のそれぞれは、上下一対の電極輪１１ａ，１１ｂから一定間隔離れた部位を先側クランプ装置２３及び後側クランプ装置２４のそれぞれによって拘束されているため、溶接部の境界面で突っ張り合う状態となり、一部は境界面よりはみ出した状態で圧延される。

溶接部の境界面での先行鋼板２１の反力をＦ１、後行鋼板２２の反力をＦ２、上側にある先行鋼板２１のはみ出した部位の押し出し力をＦ３とすると、Ｆ１～Ｆ３のそれぞれは以下の（１）式～（３）式のように表せる。下側にある後行鋼板２２のはみ出した部位の押し出し力はＦ４である。なお、反力、押し出し力の影響は、上下対称に出る。
Ｆ１＝α×ＴＳ１×ｔ１×Ｗ …（１）
Ｆ２＝β×ＴＳ２×ｔ２×Ｗ …（２）
Ｆ３＝γ×ＴＳ１×ｔ１×Ｗ …（３）
ここで、α、β、γは比例定数、ＴＳ１は重ね合わせの上側となる先行鋼板２１（上側の電極輪１１ａに接している側の先行鋼板２１）の抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）、ｔ１は重ね合わせの上側となる先行鋼板２１の板厚（ｍｍ）である。また、Ｗは図３に示す溶接部２７の幅（ｍｍ）、ＴＳ２は重ね合わせの下側となる後行鋼板２２の抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）、ｔ２は重ね合わせの下側となる後行鋼板２２の板厚（ｍｍ）である。

また、上側の電極輪１１ａと接する部分のアキシャル荷重Ｆ’は、以下の（４）式となる。
Ｆ’＝Ｆ１－Ｆ２＋Ｆ３ …（４）
この（４）式を前述の（１）式～（３）式で展開すると、
Ｆ’＝（α×ＴＳ１×ｔ１×Ｗ）－（β×ＴＳ２×ｔ２×Ｗ）＋（γ×ＴＳ１×ｔ１×Ｗ）＝（α＋γ）×ＴＳ１×ｔ１×Ｗ－β×ＴＳ２×ｔ２×Ｗ …（５）となる。

ここで、上側の電極輪１１ａに作用するアキシャル荷重Ｆは、アキシャル荷重Ｆ’に比例するため、比例定数をμとすると、
Ｆ＝μ×｛（α＋γ）×ＴＳ１×ｔ１×Ｗ－β×ＴＳ２×ｔ２×Ｗ｝ …（６）となる。
（６）式から定数をまとめると、上側の電極輪１１ａに作用するアキシャル荷重Ｆは、以下の（Ａ）式のように表せる。
Ｆ＝ｋ×（ＴＳ１×ｔ１＋ａ×ＴＳ２×ｔ２） …（Ａ）
ここで、定数ｋ＝μ×（α＋γ）×Ｗ、定数ａ＝－β／（α＋γ）。定数ｋは、マシュシーム溶接機によって決まる定数、定数ａは、上側となる先行鋼板に対する下側となる後行鋼板の寄与度を示す定数である。

一方、下側の電極輪１１ｂに接する部分のアキシャル荷重Ｆ’’及び下側の電極輪１１ｂに作用するアキシャル荷重Ｆについても計算してみる。溶接部の境界面での先行鋼板２１の反力をＦ１、後行鋼板２２の反力をＦ２、下側にある後行鋼板２２のはみ出した部位の押し出し力をＦ４とすると、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ４のそれぞれは以下の（７）式～（９）式のように表せる。
Ｆ１＝α×ＴＳ１×ｔ１×Ｗ …（７）
Ｆ２＝β×ＴＳ２×ｔ２×Ｗ …（８）
Ｆ４＝θ×ＴＳ２×ｔ２×Ｗ …（９）

ここで、α、β、θは比例定数、ＴＳ１は重ね合わせの上側となる先行鋼板２１（上側の電極輪１１ａに接している側の先行鋼板２１）の抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）、ｔ１は重ね合わせの上側となる先行鋼板２１の板厚（ｍｍ）である。また、Ｗは図３に示す溶接部２７の幅（ｍｍ）、ＴＳ２は重ね合わせの下側となる後行鋼板２２の抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）、ｔ２は重ね合わせの下側となる後行鋼板２２の板厚（ｍｍ）である。

また、下側の電極輪１１ｂと接する部分のアキシャル荷重Ｆ’’は、以下の（１１）式となる。
Ｆ’’＝－Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ４ …（１０）
この（１０）式を前述の（７）式～（９）式で展開すると、
Ｆ’’＝－（α×ＴＳ１×ｔ１×Ｗ）＋（β×ＴＳ２×ｔ２×Ｗ）＋θ×ＴＳ２×ｔ２×Ｗ＝－α×ＴＳ１×ｔ１×Ｗ＋（β＋θ）×ＴＳ２×ｔ２×Ｗ …（１１）となる。

下側の電極輪１１ｂに作用するアキシャル荷重Ｆは、アキシャル荷重Ｆ’’に比例するため、比例定数をμとすると、
Ｆ＝μ×｛－α×ＴＳ１×ｔ１×Ｗ＋（β＋θ）×ＴＳ２×ｔ２×Ｗ｝ …（１２）となる。
（１２）式から定数をまとめると、下側の電極輪１１ｂに作用するアキシャル荷重Ｆは、上側の電極輪１１ａに作用するアキシャル荷重Ｆと同様に、（Ａ）式のように表せる。
Ｆ＝ｋ×（ＴＳ１×ｔ１＋ａ×ＴＳ２×ｔ２） …（Ａ）
ここで、定数ｋ＝－α×μ×Ｗ、定数ａ＝－（β＋θ）／α。定数ｋは、マシュシーム溶接機によって決まる定数、定数ａは、上側となる後行鋼板に対する下側となる先行鋼板の寄与度を示す定数である。

ここで、本発明の一実施形態に係るマッシュシーム溶接機の設計方法に適用されるマッシュシーム溶接の評価装置は、上下一対の電極輪１１ａ，１１ｂにアキシャル荷重が作用して電極輪１１ａ，１１ｂと先行鋼板２１及び後行鋼板２２の重ね合わせ部とにずれが生じないような溶接する先行鋼板２１と後行鋼板２２の溶接可能な組み合わせについて予め溶接テストを行うことなく迅速に評価するために、図４の機能ブロック図に示す構成をとる。

即ち、マッシュシーム溶接の評価装置３０は、アキシャル荷重算出部３１と、評価部３２と、出力部３３とを備えている。
ここで、マッシュシーム溶接の評価装置３０は、アキシャル荷重算出部３１及び評価部３２の各機能をコンピュータソフトウェア上で、すなわちコンピュータ読取り可能なプログラムを実行することで実現するためのコンピュータシステムである。そして、このコンピュータシステムは、ハードウェアに予め記憶された各種専用のコンピュータプログラムを、あるいは、ＣＤ－ＲＯＭ、やＤＶＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）などの記録媒体を介して、またはインターネットなどの通信ネットワークを介して、ハードウェアにインストールされたコンピュータプログラムを実行することにより、前述した各機能をソフトウェア上で実現できるようになっている。また、出力部３３は、プリンタなどの出力装置によって実現される。

アキシャル荷重算出部３１は、上側の電極輪１１ａ及び下側の電極輪１１ｂの各々に作用する前述の（Ａ）式で表されるアキシャル荷重Ｆを算出する。
ここで、アキシャル荷重Ｆの算出に際し、（Ａ）式における定数ａの値は、－１≦ａ≦０の範囲とすることが好適である。その理由について説明する。
実溶接機にて上側の電極輪１１ａに作用するアキシャル荷重Ｆを実測し、前述の（Ａ）式に近似させた。電極輪１１ａの変位量に影響するパラメータを抽出し、そのパラメータの中で「先行鋼板の抗張力ＴＳ１×板厚ｔ１」と「後行鋼板の抗張力ＴＳ２×板厚ｔ２」がアキシャル荷重Ｆとの間で相関係数（分散比）が高いことを見出した。「先行鋼板の抗張力ＴＳ１×板厚ｔ１」、「後行鋼板の抗張力ＴＳ２×板厚ｔ２」とアキシャル荷重Ｆとの間の相関係数（近似式の相関係数）は定数ａによって変化し、近似式の相関係数と定数ａとの関係は図６に示すようであった。図６を参照すると、前述の（Ａ）式における定数ｋ＝１０、定数ａ＝－０．５のときに近似式の相関係数が０．８となり、相関が最も高かった。これにより、前述の（Ａ）式における定数ａの値は、－０．５、定数ｋの値は１０としてアキシャル荷重Ｆを算出する。なお、図６に示すように、定数ａが－０１未満の場合及び０よりも大きい場合には、近似式の相関係数が０．４未満となり相関が少ないと考えられるため、（Ａ）式における定数ａの値は、０．８に限らず、－１≦ａ≦０の範囲とすることが好ましい。この定数ａの値を、０．８に限らず、－１≦ａ≦０の範囲とし、定数ｋの値を１０とするのは、上側の電極輪１１ａに作用するアキシャル荷重Ｆを算出する場合のみならず、下側の電極輪１１ｂに作用するアキシャル荷重Ｆを算出する場合も同様である。

また、評価部３２は、アキシャル荷重算出部３１で算出されたアキシャル荷重Ｆに基づいて先行鋼板２１及び後行鋼板２２の溶接の可否を評価する。
ここで、評価部３２では、アキシャル荷重算出部３１で算出されたアキシャル荷重Ｆが、以下の（Ｂ）式を満たすときに先行鋼板２１及び後行鋼板２２の溶接を可能と評価し、（Ｂ）式を満たさないときに先行鋼板２１及び後行鋼板２２の溶接を不可能と評価する。
Ｆ≦Ｆ０ …（Ｂ）
Ｆ０：一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々及びその周辺部品の剛性値

ここで、上側の電極輪１１ａの周辺部品とは、上側の電極輪１１ａを固定する上側回転軸１２ａ、上側回転軸１２ａの両端に設けられた一対の軸受１３ａ及び上側回転軸１２ａを軸受１３ａを介して支持する上側電極輪支持部材１４ａを意味する。また、下側の電極輪１１ｂの周辺部品とは、下側の電極輪１１ｂを固定する下側回転軸１２ｂ、下側回転軸１２ｂの両端に設けられた一対の軸受１３ｂ及び下側回転軸１２ｂを軸受１３ｂを介して支持する下側電極輪支持部材１４ｂを意味する。

アキシャル荷重算出部３１で算出されたアキシャル荷重Ｆが、（Ｂ）式を満たさないときには、アキシャル荷重ＦはＦ０よりも大きく、上側の電極輪１１ａと下側の電極輪１１ｂとの変位量の差が増大し、脱輪が発生するため、溶接不良が発生する。また、この場合、電極輪１１ａ，１１ｂの軸受ユニットで損傷が発生するおそれがある。一方、アキシャル荷重算出部３１で算出されたアキシャル荷重Ｆが、（Ｂ）式を満たすときには、アキシャル荷重ＦがＦ０以下となり、上側の電極輪１１ａ及び下側の電極輪１１ｂの変位量がさほど大きくならず、溶接不良が発生しない。また、この場合、電極輪１１ａ，１１ｂの軸受ユニットで損傷が発生することもない。
ここで、Ｆ０：一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々及びその周辺部品の剛性値は、使用するマッシュシーム溶接機の剛性に応じて定まる値であり、使用するマッシュシーム溶接機に応じて適宜決定される。

なお、図７には、後述する実施例の溶接条件で溶接したときの実測したアキシャル荷重と電極輪１１ａ，１１ｂの変位量との関係を示す。図７に示すように、実測したアキシャル荷重が４０００ｋｇｆ以下の場合には、電極輪１１ａ，１１ｂのアキシャル方向の変位量は±４．０ｍｍの範囲にあり、電極輪１１ａ，１１ｂの脱輪はなく、溶接が良好であった。なお、変位量の正負の符号は、図２における電極輪１１ａが右方向にずれ、電極輪１１ｂが左方向にずれる場合を正としている。一方、実測したアキシャル荷重が４０００ｋｇｆより大きい場合には、電極輪１１ａ，１１ｂのアキシャル方向の変位量は６．０ｍｍを超え、電極輪１１ａ，１１ｂが脱輪し、溶接不良となった。なお、一対の電極輪１１ａ，１１ｂのアキシャル方向の変位量とは、溶接時の一対の電極輪１１ａ，１１ｂの鋼板２１，２２との接触位置における各電極輪１１ａ，１１ｂの中心位置のアキシャル方向での距離を示す。従って、本実施形態にあっては、Ｆ０：一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々及びその周辺部品の剛性値を４０００ｋｇｆとして先行鋼板２１及び後行鋼板２２の溶接の可否を評価する。
また、出力部３３は、評価部３２で評価された先行鋼板２１及び後行鋼板２２の溶接の可否を出力する。

次に、マッシュシーム溶接の評価装置３０の処理の流れについて、図５を参照して説明する。
評価装置３０のアキシャル荷重算出部３１は、アキシャル荷重算出ステップである以下で示すステップＳ１～ステップＳ４を実行する。また、評価部３２は、評価ステップであるステップＳ５～ステップＳ７を実行する。また、出力部３３は、ステップＳ８を実行する。
先ず、ステップＳ１で、アキシャル荷重算出部３１は、図示しない入力装置からの評価開始指令を受け取ると、図１に示すマッシュシーム溶接機１で溶接する先行鋼板２１の板厚ｔ１及び抗張力ＴＳ１を取得する。アキシャル荷重算出部３１は、図示しない入力装置に作業者より入力された溶接する先行鋼板２１の板厚ｔ１及び抗張力ＴＳ１を取得する。

次いで、ステップＳ２で、アキシャル荷重算出部３１は、図１に示すマッシュシーム溶接機１で溶接する後行鋼板２２の板厚ｔ２及び抗張力ＴＳ２を取得する。アキシャル荷重算出部３１は、図示しない入力装置に作業者より入力された溶接する後行鋼板２２の板厚ｔ２及び抗張力ＴＳ２を取得する。
そして、ステップＳ３で、アキシャル荷重算出部３１は、図示しない入力装置に作業者により入力された（Ａ）式におけるｋ：マシュシーム溶接機によって決まる定数及びａ：上側となる鋼板に対する下側となる鋼板の寄与度を示す定数を取得する。定数ｋは、前述したように本実施形態では１０．定数ａは、前述したように本実施形態では－０．５とする。

次いで、ステップＳ４で、アキシャル荷重算出部３１は、上下一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々の電極輪１１ａ，１１ｂに対しアキシャル方向に作用するアキシャル荷重Ｆを前述の（Ａ）式により算出する。
そして、ステップＳ５で、評価部３２は、ステップＳ４で算出されたアキシャル荷重Ｆが前述の（Ｂ）式を満たすか否かを判定する。即ち、Ｆ≦Ｆ０か否かを判定する。
この際に、Ｆ０：一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々及びその周辺部品の剛性値を一例として、４０００ｋｇｆとして判定する。Ｆ０は、予め記憶部に記憶されている。

そして、判定結果がＹＥＳの場合、即ち算出されたアキシャル荷重Ｆが一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々及びその周辺部品の剛性値Ｆ０＝４０００ｋｇｆ以下の場合、ステップＳ６に移行し、判定結果がＮｏの場合、即ち算出されたアキシャル荷重Ｆがマッシュシーム溶接機の剛性値Ｆ０＝４０００ｋｇｆよりも大きい場合、ステップＳ７に移行する。
そして、ステップＳ６では、評価部３２は、先行鋼板２１及び後行鋼板２２の溶接を可能と評価する。
一方、ステップＳ７では、評価部３２は、先行鋼板２１及び後行鋼板２２の溶接を不可能と評価する。
そして、ステップＳ８では、出力部３３は、評価結果を出力する。

このように、本実施形態に係るマッシュシーム溶接機の設計方法に適用されるマッシュシーム溶接の評価方法及び評価装置３０によれば、上下一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々の電極輪１１ａ，１１ｂに対し電極輪１１ａ，１１のアキシャル方向に作用する荷重をアキシャル荷重Ｆとしたとき、このアキシャル荷重Ｆを前述の（Ａ）式により算出する（アキシャル荷重算出ステップ：ステップＳ１～ステップＳ４、アキシャル荷重算出部３１）。そして、算出されたアキシャル荷重Ｆに基づいて先行鋼板２１及び後行鋼板２２の溶接の可否を評価する（評価ステップ：ステップＳ５～ステップＳ７、評価部３２）。これにより、溶接する先行鋼板２１の板厚ｔ１、抗張力ＴＳ１と後行鋼板２２の板厚ｔ２、抗張力ＴＳ２とを用いて、前述の（Ａ）式により、先行鋼板２１及び後行鋼板２２の溶接の可否を評価することができる。これにより、電極輪１１ａ，１１ｂにアキシャル荷重Ｆが作用して電極輪１１ａ，１１ｂと先行鋼板２１及び後行鋼板２２の重ね合わせ部とにずれが生じないような溶接する先行鋼板２１と後行鋼板２２の溶接可能な組み合わせについて予め溶接テストを行うことなく迅速に評価することができる。

また、評価ステップ（ステップＳ５～ステップＳ７、評価部３２）では、アキシャル荷重算出ステップ（ステップＳ１～ステップＳ４、アキシャル荷重算出部３１）で算出されたアキシャル荷重Ｆが、前述の（Ｂ）式を満たすときに先行鋼板２１及び後行鋼板２２の溶接を可能と評価し、（Ｂ）式を満たさないときに先行鋼板２１及び後行鋼板２２の溶接を不可能と評価する。これにより、電極輪１１ａ，１１ｂにアキシャル荷重Ｆが作用して電極輪１１ａ，１１ｂと先行鋼板２１及び後行鋼板２２の重ね合わせ部とにずれが生じないような溶接する先行鋼板２１と後行鋼板２２の溶接可能な組み合わせについてより精度高く評価することができる。

また、アキシャル荷重算出ステップ（ステップＳ１～ステップＳ４、アキシャル荷重算出部３１）では、前述の（Ａ）式における定数ａの値を－１≦ａ≦０の範囲としてアキシャル荷重Ｆを算出する。これにより、パラメータ「先行鋼板の抗張力ＴＳ１×板厚ｔ１」、「後行鋼板の抗張力ＴＳ２×板厚ｔ２」とアキシャル荷重Ｆとの間の相関係数が高い値で（Ａ）式におけるアキシャル荷重Ｆを算出することができ、溶接する先行鋼板２１と後行鋼板２２の溶接可能な組み合わせについてより精度高く評価することができる。
そして、出力部３３で出力される評価結果に基づき、溶接が可能と評価された先行鋼板２１及び後行鋼板２２を図１に示すマッシュシーム溶接機１によって溶接する。

次に、本発明の一実施形態に係るマッシュシーム溶接機の設計方法について説明する。
マッシュシーム溶接機１の設計方法は、先行鋼板２１及び後行鋼板２２におけるそれぞれの板厚及び抗張力と、一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々及びその周辺部品の剛性とが、次の（Ａ）式（前記した評価方法での（Ａ）式と同じ）で算出される、一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々の電極輪１１ａ，１１ｂに対し電極輪１１ａ，１１ｂのアキシャル方向に作用するアキシャル荷重をＦ、一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々及びその周辺部品の剛性値をＦ０としたとき、Ｆ≦Ｆ０となるように、一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々及びその周辺部品を設計する。
ここで、Ｆ＝ｋ×（ｔ１×ＴＳ１＋ａ×ｔ２×ＴＳ２） …（Ａ）
ｔ１：重ね合わせの上側となる鋼板の板厚（ｍｍ）
ＴＳ１：重ね合わせの上側となる鋼板の抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）
ｔ２：重ね合わせの下側となる鋼板の板厚（ｍｍ）
ＴＳ２：重ね合わせの下側となる鋼板の抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）
ｋ：マシュシーム溶接機によって決まる定数
ａ：上側となる鋼板に対する下側となる鋼板の寄与度を示す定数

これら（Ａ）式におけるｔ１、ＴＳ１、ｔ２、ＴＳ２、ｋ、ａは、前記した評価方法での（Ａ）式におけるｔ１、ＴＳ１、ｔ２、ＴＳ２、ｋ、ａと同じであり、その好適数値も同様である。
つまり、マッシュシーム溶接機１の設計方法では、前述の評価部３２で評価基準となった（Ｂ）式Ｆ≦Ｆ０を満たすように、一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々及びその周辺部品、つまり上側の電極輪１１ａ及びその周辺部品、下側の電極輪１１ｂ及びその周辺部品を設計する。ここで、上側の電極輪１１ａの周辺部品とは、上側の電極輪１１ａを固定する上側回転軸１２ａ、上側回転軸１２ａの両端に設けられた一対の軸受１３ａ及び上側回転軸１２ａを軸受１３ａを介して支持する上側電極輪支持部材１４ａを意味する。また、下側の電極輪１１ｂの周辺部品とは、下側の電極輪１１ｂを固定する下側回転軸１２ｂ、下側回転軸１２ｂの両端に設けられた一対の軸受１３ｂ及び下側回転軸１２ｂを軸受１３ｂを介して支持する下側電極輪支持部材１４ｂを意味する。

従って、前述の評価部３２での評価結果が溶接可能の場合、上側の電極輪１１ａ及びその周辺部品、下側の電極輪１１ｂ及びその周辺部品を設計変更することなく、そのままとする。
一方、前述の評価部３２での評価結果が溶接不可能の場合、上側の電極輪１１ａ及びその周辺部品あるいは下側の電極輪１１ｂ及びその周辺部品を、それぞれＦ≦Ｆ０となるように、設計変更する。例えば、上側の電極輪１１ａ及びその周辺部品の剛性値あるいは下側の電極輪１１ｂ及びその周辺部品の剛性値を高めるべく、上側電極輪支持部材１４ａあるいは下側電極輪支持部材１４ｂの材質を変更したり、上側電極輪支持部材１４ａあるいは下側電極輪支持部材１４ｂを構成する部品点数を減らして接合箇所を減少させたりする。

これにより、溶接する先行鋼板２１と後行鋼板２２の組み合わせを好適なものとして、電極輪１１ａ，１１ｂに作用するアキシャル荷重Ｆに起因する電極輪１１ａ，１１ｂあるいはその周辺部品の損傷を回避することができるマッシュシーム溶接機１の設計方法を提供できる。
また、上側の電極輪１１ａ及びその周辺部品、下側の電極輪１１ｂ及びその周辺部品を、それぞれＦ≦Ｆ０となるように、設計することで、上側の電極輪１１ａ及び下側の電極輪１１ｂのアキシャル方向の変位量を所定値以下（５．０ｍｍ以下）とすることができる。

そして、前述の設計方法によって設計されたマッシュシーム溶接機１は、先行鋼板２１及び後行鋼板２２におけるそれぞれの板厚及び抗張力と、一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々及びその周辺部品の剛性とが、前述の（Ａ）式（前記した評価方法での（Ａ）式と同じ）で算出される、一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々の電極輪１１ａ，１１ｂに対し電極輪１１ａ，１１ｂのアキシャル方向に作用するアキシャル荷重をＦ、一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々及びその周辺部品の剛性値をＦ０としたとき、Ｆ≦Ｆとなる関係にある。

これにより、溶接する先行鋼板２１と後行鋼板２２の組み合わせを好適なものとして、電極輪１１ａ，１１ｂに作用するアキシャル荷重Ｆに起因する電極輪１１ａ，１１ｂあるいはその周辺部品の損傷を回避することができるマッシュシーム溶接機１を提供できる。
また、マッシュシーム溶接機１において、Ｆ≦Ｆ０とすることで、上側の電極輪１１ａ及び下側の電極輪１１ｂのアキシャル方向の変位量を所定値以下（５．０ｍｍ以下）とすることができる。

また、本発明に係るマッシュシーム溶接方法は、このようなマッシュシーム溶接機１を用いて、溶接対象となる先行鋼板２１と後行鋼板２２との重ね合わせ部分を一対の電極輪１１ａ，１１ｂで加圧し、かつ該一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々を前述の重ね合わせ部分で走行させながら溶接電流を流すことにより、先行鋼板２１と後行鋼板２２とを連続的に溶接する。
更に、本発明に係る熱延鋼板の製造方法は、前述のマッシュシーム溶接方法により熱延鋼板を製造する。

また、本発明に係る熱延鋼板の製造方法は、溶接対象となる先行鋼板２１と後行鋼板２２との重ね合わせ部分を加圧する一対の電極輪１１ａ，１１ｂを、重ね合わせ部分で走行させながら溶接電流を流すことにより、先行鋼板２１と後行鋼板２２とを連続的に溶接するマッシュシーム溶接工程を有する熱延鋼板の製造方法である。そして、この熱延鋼板の製造方法では、先行鋼板２１及び後行鋼板２２におけるそれぞれの板厚及び抗張力と、一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々及びその周辺部品の剛性とが、前述の（Ａ）式（前記した評価方法での（Ａ）式と同じ）で算出される、一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々の電極輪１１ａ，１１ｂに対し電極輪１１ａ，１１ｂのアキシャル方向に作用するアキシャル荷重をＦ、一対の電極輪１１ａ，１１ｂの各々及びその周辺部品の剛性値をＦ０としたとき、Ｆ≦Ｆ０を満たす場合にのみ溶接可能と判断する。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、先行鋼板２１を上側、後行鋼板２２を下側として溶接した例について説明したが、先行鋼板２１を下側、後行鋼板２２を下側として溶接するようにしてもよい。
また、（Ａ）式における定数ｋは１０に限られず適切に設定しうる。また、（Ａ）式における定数ａは、－０．５に限らず、－１≦ａ≦０の範囲内で適切に設定しうる。

また、（Ｂ）式におけるＦ０は、４０００ｋｇｆに限られない。すなわち、Ｆ０は、一対の電極輪１１ａ，１１ｂの走行方向の変位量を５．０ｍｍ以下となるに十分な剛性値であり、接合される先行鋼板２１及び後行鋼板２２の抗張力、板厚により変化しうる。なお、一対の電極輪１１ａ，１１ｂのアキシャル方向の変位量は、より好ましくは４．０ｍｍ以下であり、さらに好ましくは、２．０ｍｍ以下である。
また、マッシュシーム溶接の評価方法について、コンピュータシステム（評価装置３０）を用いて、アキシャル荷重Ｆもしくはこれに相当する荷重を（Ａ）式もしくはこれに相当する関係式により算出し、算出されたアキシャル荷重Ｆに基づいて先行鋼板２１及び後行鋼板２２の溶接の可否を評価しているが、コンピュータシステムを用いることなく、人手で計算し、評価するようにしてもよい。

また、上側の電極輪１１ａ及びその周辺部品を、Ｆ≦Ｆ０となるように、設計変更するに際して、上側の電極輪１１ａ及びその周辺部品の双方を設計変更することなく、上側の電極輪１１ａ及びその周辺部品のうち少なくとも何れか一方を設計変更して上側の電極輪１１ａ及びその周辺部品の剛性値Ｆ０を高めるようにしてもよい。
また、下側の電極輪１１ｂ及びその周辺部品を、Ｆ≦Ｆ０となるように、設計変更するに際して、下側の電極輪１１ｂ及びその周辺部品の双方を設計変更することなく、下側の電極輪１１ｂ及びその周辺部品のうち少なくとも何れか一方を設計変更して下側の電極輪１１ｂ及びその周辺部品の剛性値Ｆ０を高めるようにしてもよい。

また、マッシュシーム溶接機の設計方法は、溶接対象となる先行鋼板２１と後行鋼板２２との重ね合わせ部分を加圧する一対の電極輪１１ａ、１１ｂを備え、一対の電極輪１１ａ、１１ｂを重ね合わせ部分で走行させながら溶接電流を流すことにより、先行鋼板２１と後行鋼板２２とを連続的に溶接するマッシュシーム溶接機の設計方法である。このマッシュシーム溶接機の設計方法において、一対の電極輪１１ａ、１１ｂの各々のアキシャル方向に作用するアキシャル荷重と、一対の電極輪１１ａ、１１ｂの各々及びその周辺部品の剛性とが、所定の関係となるように一対の電極輪１１ａ、１１ｂ及びその周辺部品を設計するようにしてもよい。ここで、アキシャル荷重とは、先行鋼板２１及び後行鋼板２２におけるそれぞれの板厚及び抗張力から決定されるものである。また、「所定の関係」はＦ≦Ｆ０以外を満足するものでもよく、「所定の関係となるように」「設計する」、というのは、鋼板製造ラインで溶接対象となる鋼板の厚さ及び抗張力から決定される一対の電極輪１１ａ、１１ｂの各々のアキシャル荷重に対応して設備の剛性を適宜決定していくことを意味しているものである。

このマッシュシーム溶接機の設計方法において、一対の電極輪１１ａ、１１ｂのアキシャル方向の変位量を５．０ｍｍ以下とすることが好ましい。
また、マッシュシーム溶接機は、溶接対象となる先行鋼板２１と後行鋼板２２との重ね合わせ部分を加圧する一対の電極輪１１ａ、１１ｂを備え、一対の電極輪１１ａ、１１ｂを重ね合わせ部分で走行させながら溶接電流を流すことにより、先行鋼板２１と後行鋼板２２とを連続的に溶接するマッシュシーム溶接機である。そして、このマッシュシーム溶接機において、一対の電極輪１１ａ、１１ｂの各々のアキシャル方向に作用するアキシャル荷重と、一対の電極輪１１ａ、１１ｂの各々及びその周辺部品の剛性とが、所定の関係を満たすようにしてもよい。「アキシャル荷重」及び「所定の関係」の意味は、前述のマッシュシーム溶接機の設計方法の場合と同様である。

このマッシュシーム溶接機において、一対の電極輪１１ａ、１１ｂのアキシャル方向の変位量を５．０ｍｍ以下とすることが好ましい。
また、マッシュシーム溶接方法では、前述のマッシュシーム溶接機を用いて、溶接対象となる先行鋼板２１と後行鋼板２２との重ね合わせ部分を一対の電極輪１１ａ、１１ｂで加圧し、かつ一対の電極輪１１ａ、１１ｂの各々を重ね合わせ部分で走行させながら溶接電流を流すことにより、先行鋼板２１と後行鋼板２２とを連続的に溶接するようにしてもよい。

また、熱延鋼板の製造方法では、前述のマッシュシーム溶接方法により熱延鋼板を製造するようにしてもよい。
また、熱延鋼板の製造方法は、溶接対象となる先行鋼板２１と後行鋼板２２との重ね合わせ部分を加圧する一対の電極輪１１ａ、１１ｂを、重ね合わせ部分で走行させながら溶接電流を流すことにより、先行鋼板２１と後行鋼板２２とを連続的に溶接するマッシュシーム溶接工程を有するものである。この熱延鋼板の製造方法において、一対の電極輪１１ａ、１１ｂの各々のアキシャル方向に作用するアキシャル荷重と、一対の電極輪１１ａ、１１ｂの各々及びその周辺部品の剛性とが、所定の関係を満たす場合にのみ溶接可能と判断するようにしてもよい。「アキシャル荷重」及び「所定の関係」の意味は、前述のマッシュシーム溶接機の設計方法の場合と同様である。

溶接条件の設定に当たり、先ず、図１に示すマッシュシーム溶接機１において、板厚１．５～６．０ｍｍ、抗張力２０～６０ｋｇｆ／ｍｍ^２の範囲より適宜選択された様々な鋼板の組み合わせで溶接を行った。そして、電極輪1１ａ，１１ｂに作用するアキシャル荷重を実測して近似式を導き、図６に示すように評価したところ、ｋ＝１０、ａ＝－０．５で「先行鋼板の抗張力ＴＳ１×板厚ｔ１」、「後行鋼板の抗張力ＴＳ２×板厚ｔ２」とアキシャル荷重Ｆとの間で最も相関が高いことがわかった。また、図７に示すように、実測したアキシャル荷重と電極輪１１ａ，１１ｂの変位量との関係について評価したところ、この条件においては、アキシャル荷重が４０００ｋｇｆを超えた場合に溶接不良が発生した。

従って、本実施形態に係るマッシュシーム溶接機の設計方法に適用される評価方法によって溶接可能な先行鋼板２１及び後行鋼板２２の組み合わせの評価を行う際に、（Ａ）式における定数ｋを１０、定数ａを－０．５として先行鋼板２１及び後行鋼板２２の組み合わせのそれぞれにつきアキシャル荷重Ｆを算出し、（Ｂ）式におけるＦ０を４０００ｋｇｆとして評価を行うこととした。
板厚１．５～６．０ｍｍ、抗張力２０～６０ｋｇｆ／ｍｍ^２の範囲より先行鋼板２１、後行鋼板２２の種々の組み合わせを適宜選択し、それぞれの組み合わせにつき、評価装置３０によって（Ａ）式における定数ｋを１０、定数ａを－０．５としてアキシャル荷重Ｆを算出した。そして、それぞれの組み合わせについて溶接を４５０回行い、それぞれの先行鋼板２１及び後行鋼板２２の組み合わせについて溶接可否の評価を行った。その結果を図８に示す。

図８の横軸には本実施形態に係るマッシュシーム溶接機の設計方法に適用される評価方法によって（Ａ）式により算出されたアキシャル荷重Ｆをとり、縦軸には、溶接回数（回）をとった。
図８に示すように、（Ａ）式により算出されたアキシャル荷重Ｆが４０００ｋｇｆ以下の場合、いずれの先行鋼板２１及び後行鋼板２２の組み合わせにおいても溶接良好（成功）であった。一方、（Ａ）式により算出されたアキシャル荷重Ｆが４０００ｋｇｆよりも大きい場合、溶接回数が２０回のうち１６回が溶接不良（溶接失敗）であった。
従って、本発明に係るマッシュシーム溶接機の設計方法に適用される評価方法及び評価装置３０が溶接する先行鋼板２１と後行鋼板２２の溶接可能な組み合わせについて精度高く評価できることが確認された。

１ マッシュシーム溶接機
１１ａ 上側の電極輪（電極輪）
１１ｂ 下側の電極輪（電極輪）
１２ａ 上側回転軸
１２ｂ 下側回転軸
１３ａ 軸受
１３ｂ 軸受
１４ａ 上側電極輪支持部材
１４ｂ 下側電極輪支持部材
１５ａ 上側キャリッジ
１５ｂ 下側キャリッジ
１６ａ リニアガイド
１６ｂ リニアガイド
１７ａ 上側フレーム
１７ｂ 下側フレーム
１８ 押圧部材
１９ リニアガイド
２０ 押圧シリンダ
２１ 先行鋼板
２１ａ 尾端部
２２ 後行鋼板
２２ａ 先端部
２３ 先側クランプ装置
２３ａ 上側のクランプ部材
２３ｂ 下側のクランプ部材
２４ 後側クランプ装置
２４ａ 上側のクランプ部材
２４ｂ 下側のクランプ部材
２５ 押圧シリンダ
２６ 押圧シリンダ
２７ 溶接部
３０ 評価装置
３１ アキシャル荷重算出部
３２ 評価部
３３ 出力部

Claims (7)

1. 溶接対象となる先行鋼板と後行鋼板との重ね合わせ部分を加圧する一対の電極輪を備え、該一対の電極輪を前記重ね合わせ部分で走行させながら溶接電流を流すことにより、前記先行鋼板と前記後行鋼板とを連続的に溶接するマッシュシーム溶接機の設計方法であって、
   前記先行鋼板及び前記後行鋼板におけるそれぞれの板厚及び抗張力と、前記一対の電極輪の各々及びその周辺部品の剛性とが、次の（Ａ）式で算出される、前記一対の電極輪の各々の電極輪に対し該電極輪のアキシャル方向に作用するアキシャル荷重をＦ、前記一対の電極輪の各々及びその周辺部品の剛性値をＦ０としたとき、Ｆ≦Ｆ０となるように、前記一対の電極輪の各々及びその周辺部品を設計することを特徴とするマッシュシーム溶接機の設計方法。
   ここで、Ｆ＝ｋ×（ｔ１×ＴＳ１＋ａ×ｔ２×ＴＳ２） …（Ａ）
   ｔ１：重ね合わせの上側となる鋼板の板厚（ｍｍ）
   ＴＳ１：重ね合わせの上側となる鋼板の抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）
   ｔ２：重ね合わせの下側となる鋼板の板厚（ｍｍ）
   ＴＳ２：重ね合わせの下側となる鋼板の抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）
   ｋ及びａは、Ｆが一対の電極輪のうち上側の電極輪に対し当該電極輪のアキシャル方向に作用するアキシャル荷重の場合と、一対の電極輪のうち下側の電極輪に対し当該電極輪のアキシャル方向に作用するアキシャル荷重の場合とで、次のように定義される。
   Ｆが上側の電極輪に作用するアキシャル荷重の場合、ｋ＝μ×（α＋γ）×Ｗ（μは上側の電極輪と接する部分のアキシャル荷重に比例する上側の電極輪に作用するアキシャル荷重の比例定数、αは溶接部の境界面での上側にある先行鋼板の反力における比例定数、γは上側にある先行鋼板のはみ出した部位の押し出し力における比例定数、Ｗは溶接部の幅）、ａ＝－β／（α＋γ）（βは溶接部の境界面での下側にある後行鋼板の反力における比例定数、αは溶接部の境界面での上側にある先行鋼板の反力における比例定数、γは上側にある先行鋼板のはみ出した部位の押し出し力における比例定数）
   Ｆが下側の電極輪に作用するアキシャル荷重の場合、ｋ＝－α×μ×Ｗ（αは溶接部の境界面での上側にある先行鋼板の反力における比例定数、μは下側の電極輪と接する部分のアキシャル荷重に比例する下側の電極輪に作用するアキシャル荷重の比例定数、Ｗは溶接部の幅）、ａ＝－（β＋θ）／α（βは溶接部の境界面での下側にある後行鋼板の反力における比例定数、θは下側にある後行鋼板のはみ出した部位の押し出し力における比例定数、αは溶接部の境界面での上側にある先行鋼板の反力における比例定数）
2. 前記一対の電極輪のアキシャル方向の変位量を５．０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載のマッシュシーム溶接機の設計方法。
3. 溶接対象となる先行鋼板と後行鋼板との重ね合わせ部分を加圧する一対の電極輪を備え、該一対の電極輪を前記重ね合わせ部分で走行させながら溶接電流を流すことにより、前記先行鋼板と前記後行鋼板とを連続的に溶接するマッシュシーム溶接機であって、
   前記先行鋼板及び前記後行鋼板におけるそれぞれの板厚及び抗張力と、前記一対の電極輪の各々及びその周辺部品の剛性とが、次の（Ａ）式で算出される、前記一対の電極輪の各々の電極輪に対し該電極輪のアキシャル方向に作用するアキシャル荷重をＦ、前記一対の電極輪の各々及びその周辺部品の剛性値をＦ０としたとき、Ｆ≦Ｆ０となる関係にあることを特徴とするマッシュシーム溶接機。
   ここで、Ｆ＝ｋ×（ｔ１×ＴＳ１＋ａ×ｔ２×ＴＳ２） …（Ａ）
   ｔ１：重ね合わせの上側となる鋼板の板厚（ｍｍ）
   ＴＳ１：重ね合わせの上側となる鋼板の抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）
   ｔ２：重ね合わせの下側となる鋼板の板厚（ｍｍ）
   ＴＳ２：重ね合わせの下側となる鋼板の抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）
   ｋ及びａは、Ｆが一対の電極輪のうち上側の電極輪に対し当該電極輪のアキシャル方向に作用するアキシャル荷重の場合と、一対の電極輪のうち下側の電極輪に対し当該電極輪のアキシャル方向に作用するアキシャル荷重の場合とで、次のように定義される。
   Ｆが上側の電極輪に作用するアキシャル荷重の場合、ｋ＝μ×（α＋γ）×Ｗ（μは上側の電極輪と接する部分のアキシャル荷重に比例する上側の電極輪に作用するアキシャル荷重の比例定数、αは溶接部の境界面での上側にある先行鋼板の反力における比例定数、γは上側にある先行鋼板のはみ出した部位の押し出し力における比例定数、Ｗは溶接部の幅）、ａ＝－β／（α＋γ）（βは溶接部の境界面での下側にある後行鋼板の反力における比例定数、αは溶接部の境界面での上側にある先行鋼板の反力における比例定数、γは上側にある先行鋼板のはみ出した部位の押し出し力における比例定数）
   Ｆが下側の電極輪に作用するアキシャル荷重の場合、ｋ＝－α×μ×Ｗ（αは溶接部の境界面での上側にある先行鋼板の反力における比例定数、μは下側の電極輪と接する部分のアキシャル荷重に比例する下側の電極輪に作用するアキシャル荷重の比例定数、Ｗは溶接部の幅）、ａ＝－（β＋θ）／α（βは溶接部の境界面での下側にある後行鋼板の反力における比例定数、θは下側にある後行鋼板のはみ出した部位の押し出し力における比例定数、αは溶接部の境界面での上側にある先行鋼板の反力における比例定数）
4. 前記一対の電極輪のアキシャル方向の変位量を５．０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項３に記載のマッシュシーム溶接機。
5. 請求項３又は４に記載のマッシュシーム溶接機を用いて、溶接対象となる先行鋼板と後行鋼板との重ね合わせ部分を一対の電極輪で加圧し、かつ該一対の電極輪の各々を前記重ね合わせ部分で走行させながら溶接電流を流すことにより、前記先行鋼板と前記後行鋼板とを連続的に溶接することを特徴とするマッシュシーム溶接方法。
6. 請求項５に記載のマッシュシーム溶接方法により熱延鋼板を製造することを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
7. 溶接対象となる先行鋼板と後行鋼板との重ね合わせ部分を加圧する一対の電極輪を、前記重ね合わせ部分で走行させながら溶接電流を流すことにより、前記先行鋼板と前記後行鋼板とを連続的に溶接するマッシュシーム溶接工程を有する熱延鋼板の製造方法であって、
   前記先行鋼板及び前記後行鋼板におけるそれぞれの板厚及び抗張力と、前記一対の電極輪の各々及びその周辺部品の剛性とが、次の（Ａ）式で算出される、前記一対の電極輪の各々の電極輪に対し該電極輪のアキシャル方向に作用するアキシャル荷重をＦ、前記一対の電極輪の各々及びその周辺部品の剛性値をＦ０としたとき、Ｆ≦Ｆ０となる関係を満たす場合にのみ溶接可能と判断することを特徴とする熱延鋼板の製造方法。
   ここで、Ｆ＝ｋ×（ｔ１×ＴＳ１＋ａ×ｔ２×ＴＳ２） …（Ａ）
   ｔ１：重ね合わせの上側となる鋼板の板厚（ｍｍ）
   ＴＳ１：重ね合わせの上側となる鋼板の抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）
   ｔ２：重ね合わせの下側となる鋼板の板厚（ｍｍ）
   ＴＳ２：重ね合わせの下側となる鋼板の抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ^２）
   ｋ及びａは、Ｆが一対の電極輪のうち上側の電極輪に対し当該電極輪のアキシャル方向に作用するアキシャル荷重の場合と、一対の電極輪のうち下側の電極輪に対し当該電極輪のアキシャル方向に作用するアキシャル荷重の場合とで、次のように定義される。
   Ｆが上側の電極輪に作用するアキシャル荷重の場合、ｋ＝μ×（α＋γ）×Ｗ（μは上側の電極輪と接する部分のアキシャル荷重に比例する上側の電極輪に作用するアキシャル荷重の比例定数、αは溶接部の境界面での上側にある先行鋼板の反力における比例定数、γは上側にある先行鋼板のはみ出した部位の押し出し力における比例定数、Ｗは溶接部の幅）、ａ＝－β／（α＋γ）（βは溶接部の境界面での下側にある後行鋼板の反力における比例定数、αは溶接部の境界面での上側にある先行鋼板の反力における比例定数、γは上側にある先行鋼板のはみ出した部位の押し出し力における比例定数）
   Ｆが下側の電極輪に作用するアキシャル荷重の場合、ｋ＝－α×μ×Ｗ（αは溶接部の境界面での上側にある先行鋼板の反力における比例定数、μは下側の電極輪と接する部分のアキシャル荷重に比例する下側の電極輪に作用するアキシャル荷重の比例定数、Ｗは溶接部の幅）、ａ＝－（β＋θ）／α（βは溶接部の境界面での下側にある後行鋼板の反力における比例定数、θは下側にある後行鋼板のはみ出した部位の押し出し力における比例定数、αは溶接部の境界面での上側にある先行鋼板の反力における比例定数）

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