JP6750757B1 - スラブの表面手入れ方法 - Google Patents

Abstract

切削量と切削工具のストローク数を最小限に抑えつつ、スラブの表面疵などを確実に切削除去できるスラブ表面手入れ方法を提供する。筒状本体の外周部に切刃を備え、筒軸を中心として回転する切削工具を用い、ベッド上に置かれたスラブの側面を、その長手方向に沿って移動する切削工具で切削加工する際に、スラブ側面の長手方向で所定の間隔をおいて定めた各位置ｘにおいて、予め、スラブ側面の高さ方向の複数箇所の切削量について、表面手入れのために最低限必要な切削量である最低切削量をそれぞれ定めておき、各位置ｘにおいて、高さ方向の複数箇所での切削量がそれぞれ前記最低切削量以上となり且つ切削工具による切削除去断面積が最小となる又は最小に近くなるような切削工具切込位置を決定し、切削工具の移動軌跡を制御する。

Description

本発明は、スラブ表面に生じる酸化スケールや表面疵を取り除くために行うスラブの表面手入れ方法に関するものである。

一般に、鋼板（厚板、薄板）は連続鋳造スラブや分塊スラブ（以下、単に「スラブ」という）を素材とし、熱間圧延や冷間圧延を行って製造されるが、この際、スラブ表面に酸化スケール層や表面疵を残したまま圧延を行うと、製品の表面性状の悪化や割れが生じる原因となる。

一方、スラブは製造時の冷却過程における不均一な熱応力などで反り・曲がり・膨らみ・凹みなどを有しており、このため形状が一定ではなく、比較的複雑なスラブ表面形状となることが多い。

従来では、特許文献１、２に示されるように、プラノミラや門型フライスなどの工作機械を用い、予め計測したスラブ表面形状に合わせてフライス工具でスラブ表面を切削し（フライス加工）、スラブ表面の酸化スケール層や表面疵を除去するスラブ表面手入れが行われている。

このようなフライス工具によるスラブ面の手入れでは、スラブの一端から他端（例えば、スラブ長手方向の先端から後端、或いはスラブ幅方向の右端から左端）に向かってフライス工具を移動させてスラブ表面の切削加工を行う動作（以下、「ストローク」という。）を行った後、工具幅方向（フライス工具の進行方向と直交する水平方向）にフライス工具を移動させて、次のストロークを行うという工程を繰り返して、スラブ面全体の切削加工を行う。そして、この一連の切削加工では、上述したようにフライス工具を予め計測されたスラブ表面形状に倣うように移動させる。

特開平９−１０８７２５号公報 特開２０１６−６８２５１号公報

上述したようにスラブは比較的複雑な表面形状を有することが多いが、このようなスラブ表面形状に拘わりなく、スラブの表面手入れでは削り残しがないようにスラブ表面を切削する必要がある。一方、スラブの表面手入れでは、経済性の観点からスラブ表面の切削量をできるだけ少なくすること、生産性の観点から切削工具のストローク数をできるだけ少なくすること、などが求められる。

しかし、特許文献１、２に記載の表面手入れ法のように、単に、予め計測したスラブ表面形状に合わせてフライス工具の軌跡を決めてスラブ表面を切削する方法では、スラブ表面を少ない切削量で且つ削り残しがないように切削するには、切削工具のストローク数が増加し、生産性が低下するという問題がある。

図１６（スラブ幅方向断面の一部を示す図面）に、従来のスラブ表面手入れ方法によりフライス工具でスラブ側面を表面手入れする場合の工具の移動軌跡（各ストロークでの工具の移動位置）を示す。同図に示されるように、複雑なスラブ表面形状に対して削り残しがないようにするために、フライス工具のストローク数を多くする必要がある。その結果、加工時間が増大して生産性が低下してしまう。

したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、切削加工によりスラブ側面の表面手入れを行う方法において、切削量と切削工具のストローク数を最小限に抑えつつ、スラブ表面の酸化スケールや表面疵を削り残しを生じることなく確実に切削除去することができる、スラブの表面手入れ方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、外周部に切刃を備えた筒状の切削工具を用い、所定の条件で切削工具の移動軌跡を制御する新たな方法を創案した。すなわち、上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。

［１］筒状本体の外周部に切刃を備え、筒軸を中心として回転する切削工具を用い、ベッド上に置かれたスラブの側面（ｓ）を、その長手方向に沿って移動する切削工具で切削加工する際に、
スラブ側面（ｓ）の長手方向をＸ軸方向、水平方向においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、スラブ側面（ｓ）の高さ方向をＺ軸方向とした場合に、Ｘ軸方向で所定の間隔をおいて定めた各位置（ｘ）において、予め、スラブ側面（ｓ）のＺ軸方向の複数箇所の切削量について、表面手入れのために最低限必要な切削量である最低切削量をそれぞれ定めておき、
各位置（ｘ）において、Ｚ軸方向の複数箇所での切削量がそれぞれ前記最低切削量以上となり且つ切削工具によるＹ軸方向での切削除去断面積が最小となる又は最小に近くなるような、Ｙ軸方向での切削工具切込位置を決定し、切削工具の移動軌跡を制御するスラブの表面手入れ方法。

［２］ スラブ側面（ｓ）の形状測定を行うに当たり、Ｘ軸方向で所定の間隔をおいて定めた各計測位置（ｘ）において、予め、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいた複数の計測点（ａ）を定めるとともに、これら各計測点（ａ）での切削量について、表面手入れのために最低限必要な切削量である最低切削量ＡＥｍｉｎをそれぞれ定めておき、
各計測位置（ｘ）において、距離計による計測により、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいて定めた複数の計測点（ａ）のＹ軸座標を求め、この各計測点（ａ）のＹ軸座標と、切削工具の既知のＹ軸座標に基づき、各計測点（ａ）での切削量ＡＥ_ｉが最低切削量ＡＥｍｉｎ以上となり且つ切削工具によるＹ軸方向での切削除去断面積Ｔａ_ｉが最小となる又は最小に近くなるような、Ｙ軸方向での切削工具切込位置を決定し、各計測位置（ｘ）で当該切削工具切込位置となるように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向での切削工具移動軌跡を制御するスラブの表面手入れ方法。

［３］上記［２］のスラブ表面手入れ方法において、各計測位置（ｘ）において、下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の手順によりＹ軸方向での切削工具切込位置を決定し、各計測位置（ｘ）で当該切削工具切込位置となるように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向での切削工具移動軌跡を制御するスラブの表面手入れ方法。

（ｉ）距離計による計測により、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいて定めた複数の計測点（ａ）のＹ軸座標を求める。

（ｉｉ）上記（ｉ）で求めた各計測点（ａ）のＹ軸座標と、切削工具の既知のＹ軸座標に基づき、ある任意の計測点（ａ_ｊ）での切削量ＡＥ_ｉｊを予め定められた最低切削量ＡＥｍｉｎとしたときの、他の各計測点（ａ_ｐ）での切削量ＡＥ_ｉｐを求め、当該各切削量ＡＥ_ｉｐが予め定められた最低切削量ＡＥｍｉｎ以上である場合に、計測点（ａ_ｊ）での切削量ＡＥ_ｉｊと他の各計測点（ａ_ｐ）での切削量ＡＥ_ｉｐに基づき、切削工具によるＹ軸方向での切削除去断面積Ｔａ_ｉを求める。

（ｉｉｉ）上記（ｉｉ）の計算をすべての計測点（ａ）について行って、それぞれの場合の切削除去断面積Ｔａ_ｉを求め、そのなかで最小の又は最小に近い切削除去断面積Ｔａ_ｉとなる場合の切削工具切込位置を、当該計測位置（ｘ）での切削工具切込位置に決定する。

［４］上記［１］〜［３］のいずれかのスラブ表面手入れ方法において、Ｚ軸方向でスラブ上面位置〜スラブ厚み中央部又はその下部近傍位置間のスラブ側面領域を、切削工具の１ストロークの移動で切削加工するスラブの表面手入れ方法。

［５］上記［２］または［３］のスラブ表面手入れ方法において、Ｚ軸方向でスラブ上面位置〜スラブ厚み中央部又はその下部近傍位置間のスラブ側面領域を、切削工具の１ストロークの移動で切削加工し、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいて定めた複数の計測点（ａ）のうち、最上部の計測点（ａ_０１）と最下部の計測点（ａ_０２）が計算上の仮想の計測点、それ以外の計測点（ａ_１）〜（ａ_ｎ）が実測される計測点であり、
前記最上部の計測点（ａ_０１）は、Ｚ軸方向でスラブ上面又はその近傍に位置し、そのＹ軸座標は、実測される計測点（ａ_１）〜（ａ_ｎ）のうち最上部の計測点（ａ_１）と上から２番目の計測点（ａ_２）を結ぶ直線の延長線上に設定され、
前記最下部の計測点（ａ_０２）は、Ｚ軸方向でスラブ厚み中央部又はその近傍に位置し、そのＹ軸座標は、実測される計測点（ａ_１）〜（ａ_ｎ）のうち最下部の計測点（ａ_ｎ）と下から２番目の計測点（ａ_ｎ−１）を結ぶ直線の延長線上に設定されるスラブの表面手入れ方法。

［６］上記［２］、［３］、［５］のいずれかのスラブ表面手入れ方法において、各計測点（ａ）の最低切削量ＡＥｍｉｎは、スラブ側面（ｓ）の表面手入れにおいて削り残しを生じさせないために最低限必要な切削量であって、経験則又は／及び事前の調査に基づき設定される切削量であるスラブの表面手入れ方法。

［７］上記［２］、［３］、［５］、［６］のいずれかのスラブ表面手入れ方法において、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいて定めた複数の計測点（ａ）のうち、最上部の計測点（ａ）の最低切削量ＡＥｍｉｎは、それ以外の計測点（ａ）の最低切削量ＡＥｍｉｎよりも大きいスラブの表面手入れ方法。

［８］上記［２］、［３］、［５］〜［７］のいずれかのスラブ表面手入れ方法において、Ｚ軸方向において隣り合う計測点（ａ）間の間隔が５０ｍｍ以下であるスラブの表面手入れ方法。

［９］上記［２］、［３］、［５］〜［８］のいずれかのスラブ表面手入れ方法において、各計測位置（ｘ）での計測点（ａ）の数が３以上であるスラブの表面手入れ方法。

［１０］上記［２］、［３］、［５］〜［９］のいずれかのスラブ表面手入れ方法において、Ｘ軸方向において隣り合う計測位置（ｘ）間の間隔が１００ｍｍ以下であるスラブの表面手入れ方法。

［１１］上記［１］〜［１０］のいずれかのスラブ表面手入れ方法において、切削工具の有効刃長部が逆円錐台形状であるスラブの表面手入れ方法。

［１２］上記［１］〜［１１］のいずれかのスラブ表面手入れ方法において、Ｚ軸方向において、［切削工具の有効刃長部の上端高さ］≧［スラブ上面高さ］であり、［切削工具の有効刃長部の下端高さ］≦［スラブ厚み中央部高さ］であるスラブの表面手入れ方法。

本発明のスラブ表面手入れ方法によれば、切削加工によりスラブ側面の表面手入れを行う際に、切削量と切削工具のストローク数を最小限に抑えつつ、スラブ表面の酸化スケールや表面疵を削り残しを生じることなく確実に切削除去することができる。このため、スラブ表面手入れ作業を経済的に且つ高い生産性で実施することができる。

図１は、本発明のスラブ表面手入れ方法により切削加工を行うスラブ側面と、その形状測定を行うためのＸ軸方向での複数の計測位置x及び各計測位置xにおけるＺ軸方向での複数の計測点aを示す説明図である。 図２は、本発明の一実施形態において、或る計測位置xにおけるＺ軸方向で所定の間隔をおいた複数の計測点aを示す説明図（図はＹ軸方向でのスラブ断面を示している）である。 図３は、本発明のスラブ表面手入れ方法により切削加工を行うスラブ側面について、或る計測位置xにおけるＺ軸方向での形状のバラツキを模式的に示す説明図（図はＹ軸方向でのスラブ断面を示している）である。 図４は、本発明のスラブ表面手入れ方法により切削加工を行うスラブ側面について、Ｘ軸方向での形状のバラツキを模式的に示す説明図である。 図５は、本発明で使用するスラブ表面手入れ装置の一実施形態と、この装置を用いたスラブ表面手入れの実施状況を示す説明図である。 図５のスラブ表面手入れ装置の切削工具（有効刃長部）を部分的に示したもので、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は縦断面形状を示す図面である。 図７は、本発明の一実施形態において、切削加工すべきスラブ側面の表面形状の測定モデルを示す説明面である。 図８は、本発明の一実施形態において、或る計測位置xにおけるＺ軸方向で所定の間隔をおいた複数の計測点aのうち仮想の計測点の座標の定義と計算方法の一例を示す説明図である。 図９は、本発明の一実施形態において、切削工具形状の定義パラメータを示す説明図である。 図１０は、本発明の一実施形態において、工具高さ基準線のＺ軸座標Zt₀を決定するための工具高さ位置パラメータの概要を示す説明図である。 図１１は、本発明の一実施形態において、工具高さ位置の決定アルゴリズムを示す説明図である。 図１２は、本発明の一実施形態において、或る計測位置xでのＹ軸方向スラブ断面において切削工具が切込んだ際の状況をモデル化した図面である。 図１３は、本発明の一実施形態において、切削工具によるＹ軸方向での切削除去断面積Ta_iの計算例（計算方法）を示す説明図である。 図１４は、本発明の一実施形態において、或る計測位置xにおける切削工具の切込量（工具位置）を決定するための方法のフローチャートである。 図１５は、従来のスラブ表面手入れ方法と本発明のスラブ表面手入れ方法のスラブ表面手入れ時間（加工時間）を比較して示すグラフである。 図１６は、従来のスラブ表面手入れ方法によりフライス工具でスラブ側面を表面手入れする場合の工具の移動軌跡を示す説明図である。

本発明のスラブ表面手入れ方法はスラブ側面ｓを対象とするものであるが、スラブ側面ｓには、種々の要因による凹みや形状変動があり、高さ方向・長手方向での形状のバラツキが大きい。上述したように、スラブの表面手入れでは、経済性の観点からスラブ表面の切削量が少ないこと、生産性の観点から切削工具のストローク数が少ないことが求められるが、一方において、酸化スケールや表面疵の削り残しが発生すると再度削り直しとなり、大幅な時間ロスとなるため、削り残しを生じることなく確実に切削除去することが求められる。そこで、本発明のスラブ表面手入れ方法では、以下に述べるように、従来のようなフライス工具ではなく、外周部の切刃で切削を行う筒状の切削工具を用いるとともに、この切削工具を最小限の切削量で且つ削り残しを生じないような移動軌跡に制御してスラブ側面の切削加工を行うものである。

本発明のスラブ表面手入れ方法では、筒状本体の外周部に切刃を備え、筒軸を中心として回転する切削工具を用い、ベッド上に置かれたスラブの側面ｓを、その長手方向に沿って移動する切削工具で切削加工する。その際、スラブ側面ｓの長手方向をＸ軸方向、水平方向においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、スラブ側面ｓの高さ方向をＺ軸方向とした場合に、Ｘ軸方向で所定の間隔をおいて定めた各位置ｘにおいて、予め、スラブ側面ｓのＺ軸方向の複数箇所の切削量について、表面手入れのために最低限必要な切削量である最低切削量をそれぞれ定めておき、各位置ｘにおいて、Ｚ軸方向の複数箇所での切削量がそれぞれ上記最低切削量以上となり且つ切削工具によるＹ軸方向での切削除去断面積が最小となる又は最小に近くなるような、Ｙ軸方向での切削工具切込位置を決定し、切削工具の移動軌跡を制御する。なお、上記のように、各位置ｘにおいて決定されるＹ軸方向での切削工具切込位置は、切削工具によるＹ軸方向での切削除去断面積が最小となるような切削工具切込位置とすることが最も好ましいが、何らかの事情でそのようにできない場合には、上記のように切削除去断面積が最小に近くなるような切削工具切込位置としてもよい。

これにより、スラブ側面ｓの酸化スケールや表面疵を、スラグ側面形状に拘りなく、切削量と切削工具のストローク数を最小限に抑え且つ削り残しを生じることなく確実に切削除去することができ、経済的で且つ効率的な表面手入れを行うことができる。

以下の説明において、符号中のｊ，ｐは、ある計測位置ｘにおける計測点ａの番号、ｉは計測位置ｘの番号を意味している。

本発明のより具体的な実施形態では、上記位置ｘは、距離計によってスラブ側面ｓの形状測定を行う計測位置である。図１に、切削加工（表面手入れ）を行うスラブの側面ｓと、その形状測定を行うためのＸ軸方向での複数の計測位置ｘ及び各計測位置ｘにおけるＺ軸方向での複数の計測点ａを示す。本発明のスラブ表面手入れ方法のより具体的な実施形態では、レーザー距離計などの距離計でスラブ側面ｓの複数の計測点ａの座標を計測することによりスラブ側面ｓの形状測定を行い、この形状測定結果に基づいて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向での切削工具軌跡を制御してスラブ側面ｓの切削（表面手入れ）を行う。ここで、スラブ側面ｓの形状測定を行うに当たり、Ｘ軸方向で所定の間隔をおいて定めた各計測位置ｘにおいて、予め、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいた複数の計測点ａを定めるとともに、これら各計測点ａでの切削量について、表面手入れのために最低限必要な切削量である最低切削量ＡＥｍｉｎをそれぞれ定めておく。そして、各計測位置ｘにおいて、距離計による計測により、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいて定めた複数の計測点ａのＹ軸座標を求め、この各計測点ａのＹ軸座標と、切削工具の既知のＹ軸座標に基づき、各計測点ａでの切削量ＡＥ_ｉが最低切削量ＡＥｍｉｎ以上となり且つ切削工具によるＹ軸方向での切削除去断面積Ｔａ_ｉが最小となる又は最小に近くなるような、Ｙ軸方向での切削工具切込位置を決定し、各計測位置ｘで当該切削工具切込位置となるように、Ｘ軸及びＹ軸方向での切削工具移動軌跡を制御してスラブ側面ｓの切削（表面手入れ）を行う。なお、この場合も、各計測位置ｘにおいて決定されるＹ軸方向での切削工具切込位置は、切削工具によるＹ軸方向での切削除去断面積Ｔａ_ｉが最小となるような切削工具切込位置とすることが最も好ましいが、何らかの事情でそのようにできない場合には、上記のように切削除去断面積Ｔａ_ｉが最小に近くなるような切削工具切込位置としてもよい。

また、その場合、各計測位置ｘにおいて、下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の手順によりＹ軸方向での切削工具切込位置を決定し、各計測位置ｘで当該切削工具切込位置となるように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向での切削工具移動軌跡を制御することが好ましい。

（ｉ）距離計による計測により、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいて定めた複数の計測点ａのＹ軸座標を求める。

（ｉｉ）上記（ｉ）で求めた各計測点ａのＹ軸座標と、切削工具の既知のＹ軸座標に基づき、ある任意の計測点ａ_ｊでの切削量ＡＥ_ｉｊを予め定められた最低切削量ＡＥｍｉｎとしたときの、他の各計測点ａ_ｐでの切削量ＡＥ_ｉｐを求め、当該各切削量ＡＥ_ｉｐが予め定められた最低切削量ＡＥｍｉｎ以上である場合に、計測点ａ_ｊでの切削量ＡＥ_ｉｊと他の各計測点ａ_ｐでの切削量ＡＥ_ｉｐに基づき、切削工具によるＹ軸方向での切削除去断面積Ｔａ_ｉを求める。

（ｉｉｉ）上記（ｉｉ）の計算をすべての計測点ａについて行って、それぞれの場合の切削除去断面積Ｔａ_ｉを求め、そのなかで最小の又は最小に近い切削除去断面積Ｔａ_ｉ（好ましくは最小の切削除去断面積Ｔａ_ｉ）となる場合の切削工具切込位置を、当該計測位置ｘでの切削工具切込位置に決定する。

本発明のスラブ表面手入れ方法において、切削工具の１ストロークの移動で切削加工するスラブ側面領域は特に制限はないが、本発明のスラブ表面手入れ方法によれば、Ｚ軸方向でスラブ上面位置〜スラブ厚み中央部又はその下部近傍位置間のスラブ側面領域（すなわち、スラブ厚みの半分又は半分強に相当するスラブ側面領域）を切削工具の１ストロークの移動で切削加工することが可能であり、そのような実施形態が切削工程のストローク数を少なくして、生産性を高めるという観点から好ましい。

ここで、上記のようにＺ軸方向で各スラブ上面位置〜スラブ厚み中央部又はその下部近傍位置間のスラブ側面領域を、切削工具の１ストロークの移動で切削加工する場合、各計測位置ｘにおいて計測点ａは以下のように設定するのが好ましい。後述するように、一般にＺ軸方向においてスラブ側面形状のバラツキが最も大きいのがスラブ上面位置であるが、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいた複数の計測点ａをレーザー距離計などの距離計で計測する場合、技術的にスラブ上面位置を計測点（実測点）とすることは難しい。また、スラブはベッドに支持された状態で両側面を固定治具で挟み込んで固定されるのが一般的であり、この場合、スラブ厚み中央近傍にはスラブ固定治具が存在し、計測機器と干渉するためスラブ厚み中央部位置を計測点（実測点）とすることも難しい。そこで、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいて定めた複数の計測点ａのうち、スラブ上面又はその近傍に位置する最上部の計測点ａ_０１とスラブ厚み中央部又はその近傍に位置する最下部の計測点ａ_０２を計算上の仮想の計測点とし、それ以外の計測点ａ_１〜ａ_ｎを実測される計測点とするのが好ましい。図２は、本発明の一実施形態において、或る計測位置ｘ（図はＹ軸方向でのスラブ断面を示している）におけるＺ軸方向で所定の間隔をおいた複数の計測点ａを示している。この実施形態では、複数の計測点ａのうち、計測点ａ_１〜計測点ａ_４は距離計により実測される計測点とするとともに、最上部の計測点ａ_０１は、Ｚ軸方向でスラブ上面又はその近傍に位置する計算上の仮想の計測点とし、最下部の計測点ａ_０２は、Ｚ軸方向でスラブ厚み中央部又はその近傍に位置する計算上の仮想の計測点としている。

また、これら仮想の計測点ａ_０１，ａ_０２のＹ軸座標の設定は、最上部の計測点ａ_０１のＹ軸座標については、実測される計測点ａ_１〜計測点ａ_４（＝計測点ａ_ｎ）のうちの最上部の計測点ａ_１と上から２番目の計測点ａ_２を結ぶ直線の延長線上に設定し、また、最下部の計測点ａ_０２のＹ軸座標については、実測される計測点ａ_１〜計測点ａ_４（＝計測点ａ_ｎ）のうちの最下部の計測点ａ_４（＝計測点ａ_ｎ）と下から２番目の計測点ａ_３（計測点ａ_ｎ−１）を結ぶ直線の延長線上に設定することが好ましい。

図３及び図４は、スラブ側面形状のバラツキを模式的に示したものである。図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ或る計測位置ｘ（図はＹ軸方向でのスラブ断面を示している）におけるＺ軸方向での形状のバラツキを模式的に示している。これによれば、計測点ａ間に凹みや膨らみが存在し、実測された計測点ａ_１〜計測点ａ_４と仮想の計測点ａ_０１，ａ_０２で規定されたスラブ側面形状に対して、実際のスラブ側面形状（スラブ側面実形状）は、Ｚ軸方向で相当のバラツキがあることが判る。また、図４は、Ｘ軸方向でのスラブ側面形状のバラツキを模式的に示しており、このＸ軸方向でも計測点ａ間にうねりのような凹凸が存在し、Ｘ軸方向における各計測位置ｘでの複数の計測点ａで規定されたスラブ側面形状に対して、実際のスラブ側面形状（スラブ側面実形状）は、Ｘ軸方向でも相当のバラツキがあることが判る。以上のように、実際のスラブの側面ｓは、凹み・膨らみ、うねり、鋳造中の振動に起因する変形などが存在し、測定していない箇所がどのような形状になっているか全く保障がない。これらの形状のバラツキ要因を考慮して、Ｚ軸方向での位置（計測点ａ）に応じてある程度余分な切込を加えることで、形状のバラツキ分を吸収して削り残しを無くすことが可能であることが判った。本発明では、この削り残しを無くすための「ある程度余分な切込」を、Ｚ軸方向での位置（計測点ａ）に応じて最低切削量ＡＥｍｉｎとして設定する。

すなわち、各計測点ａの最低切削量ＡＥｍｉｎは、スラブ側面ｓの表面手入れにおいて削り残しを生じさせないために最低限必要な切削量であって、経験則又は／及び事前の調査に基づき設定される切削量である。

この最低切削量ＡＥｍｉｎは、大き過ぎると無駄に切削負荷が大きくなり、小さすぎると削り残しが発生するので、上記のように経験則（過去の操業上の経験）、事前の調査などに基づき、削り残しが生じない最も少ない切削量を設定する。

最低切削量ＡＥｍｉｎは、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいて定めた計測点ａ毎に設定されるが、経験上、スラブ上端部（スラブ上面位置）は鋳造後の冷却に伴い角部が凹んだような形状になりやすく、他の場所より表面形状のバラツキが大きくなる（凹みが大きい）傾向があることが判明しているので、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいて定めた複数の計測点ａのうち、スラブ上面又はその近傍に位置する最上部の計測点ａ（上述した例では、計算上の仮想の計測点ａ_０１）の最低切削量ＡＥｍｉｎは、それ以外の計測点ａの最低切削量ＡＥｍｉｎよりも大きくすることが好ましい。

なお、スラブ上面又はその近傍に位置する計測点ａ以外の複数の計測点ａの最低切削量は、全て同じ値に設定される場合もあるし、一部又は全部が異なる値に設定される場合もある。また、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいて定めた複数の計測点ａでの最低切削量ＡＥｍｉｎは、通常、Ｘ軸方向の各計測位置ｘで同じ値に設定するが、計測位置ｘによって異なる値に設定される場合もある。

本発明において、各計測位置ｘにおいてＺ軸方向で隣り合う計測点ａ間の間隔、各計測位置ｘでの計測点ａの数、Ｘ軸方向において隣り合う計測位置ｘ間の間隔などは特に制限はないが、スラブ側面形状の計測精度の観点からは、Ｚ軸方向で隣り合う計測点ａ間の間隔は５０ｍｍ以下であることが好ましく、３０ｍｍ以下であることがさらに好ましく、１５ｍｍ以下であることが一層好ましい。同様の観点から、Ｘ軸方向において隣り合う計測位置ｘ間の間隔は１００ｍｍ以下であることが好ましく、５０ｍｍ以下であることがさらに好ましく、３０ｍｍ以下であることが一層好ましい。また、スラブ厚さにもよるが、同様の観点から各計測位置ｘでの計測点ａの数は３以上であることが好ましく、５以上であることがさらに好ましく、８以上であることが一層好ましい。

図５は、本発明で使用するスラブ表面手入れ装置の一実施形態と、この装置を用いたスラブ表面手入れの実施状況を示す説明図である。

このスラブ表面手入れ装置１は、表面手入れするスラブを支持するためのベッド２と、このベッド２を跨ぐようにして移動可能に設けられる門型フレーム３を備え、この門型フレーム３に切削工具４及び距離計５が保持されている。

門型フレーム３は、左右の支柱３０ａ、３０ｂ（脚部）とこれらを連結する上部フレーム３１などから構成され、両支柱３０ａ、３０ｂ間には切削工具移動用のガイドレール３２（クロスレール）が架設されている。

ベッド２の両側には、その長手方向に沿って門型フレーム移動用のレール６が設けられ、このレール６に対して門型フレーム３の両支柱３０ａ、３０ｂがスライド移動することにより、門型フレーム３はベッド２の長手方向に沿って水平移動が可能となっている。

ガイドレール３２にはフロントヘッド７が移動可能に設けられ、このフロントヘッド７に主軸８及び回転軸９を介して切削工具４が保持されている。すなわち、フロントヘッド７の下部には伸縮（昇降）可能な主軸８が取り付けられるとともに、この主軸８の下部に回転軸９が設けられ、この回転軸９に筒状の切削工具４が固定されている。

門型フレーム３の支柱３０ａには、スラブ側面の表面形状を測定するための固定式の複数の距離計５が設けられている。これらの距離計５は、スラブ側面ｓにおけるＺ軸方向の複数の計測点ａ（実測点）に各々対向するように、上下方向で間隔をおいて設けられているが、上下方向で移動可能な距離計５を設けてもよい。

使用される距離計５の種類は特に制限はなく、例えば、レーザー式、光学式、超音波式などが使用できるが、そのなかでもレーザー距離計（レーザー変位計）が好ましいので、以下、このレーザー距離計を用いる場合について説明する。

その他、図面において、１０は表面手入れ作業前後に作業者が立ち入り可能なデッキである。

図６は、図５のスラブ表面手入れ装置１の切削工具４を部分的に示したもので、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は縦断面形状を示す図面である。なお、この図６は切削工具４の有効刃長部４ａ（切刃を備え、実際に切削を行う工具部分）のみを示している。

この切削工具４は、有効刃長部４ａを構成する筒状本体４０の外周部に切刃４１を備え、回転軸９に固定されることで、筒軸を中心（回転中心軸）として回転する。有効刃長部４ａ（筒状本体４０）の形状は特に制限はなく、円筒形状、円錐台形状、逆円錐台形状など任意の形状に構成できるが、一般的なスラブ側面の表面形状からして円筒形状又は逆円錐台形状が好ましく、このため本実施形態の有効刃長部４ａ（筒状本体４０）は逆円錐台形状を有している。

以下、説明の便宜上、この有効刃長部４ａの縦断面の刃先線を「工具断面刃先定義線」という。

逆円錐台形状の有効刃長部４ａ（筒状本体４０）の側面テーパ角α（工具断面刃先定義線と工具回転中心軸がなす角度）は、スラブ側面ｓの形状バラツキを考慮して適宜設定すればよいが、一般には０〜１５°程度が望ましく、１．０〜８．０°程度がさらに望ましく、１．５〜４．０°程度が一層望ましい。

その他、図面において、４２は切刃４１の固定手段（ネジなど）、４３は切刃４１のバックサポートである。

このスラブ表面手入れ装置１では、表面手入れするスラブＳをベッド２上に平置き姿勢で載せた状態で、切削加工するスラブ側面ｓの長手方向をＸ軸方向、水平方向においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、スラブ側面ｓの高さ方向をＺ軸方向とした場合、門型フレーム３がレール６に沿ってベッド２の長手方向で移動することにより切削工具４がＸ軸方向で移動でき、フロントヘッド７がガイドレール３２に沿ってベッド２の幅方向に移動することにより切削工具４がＹ軸方向で移動でき、主軸８が上下方向で伸縮（移動）することにより切削工具４がＺ軸方向で移動できる。

スラブ側面ｓを切削加工する場合は、始めに、上下方向で間隔をおいて設けられた複数のレーザー距離計５から測長用レーザー光を出しながら門型フレーム３を移動させることにより、Ｘ軸及びＺ軸方向での複数の計測点ａについて計測（距離測定）を行い、これによりスラブ側面ｓの表面形状を測定する。また、レーザー距離計５が固定式ではなく、移動式の場合には、門型フレーム３を移動させ且つレーザー距離計５を上下方向で移動させることにより、Ｘ軸及びＺ軸方向での複数の計測点ａについて計測（距離測定）を行い、これによりスラブ側面ｓの表面形状を測定する。その後、切削工具４を回転させながらＸ軸及びＹ軸方向に移動させることにより、スラブ側面ｓの切削加工（表面手入れ）を行うが、その際に、上記の表面形状の測定結果に基づき、Ｘ軸方向及びＹ軸方向での切削工具移動軌跡を制御する。

以下、図５及び図６のスラブ表面手入れ装置１を用いる場合を例に、本発明のスラブ表面手入れ方法の一実施形態について説明する。

この実施形態では、Ｚ軸方向でスラブ上面位置〜スラブ厚み中央部の下部近傍位置間のスラブ側面領域（すなわちスラブ厚さの半分強に相当するスラブ側面領域）を切削工具の１ストロークの移動で切削加工する。

図７は、切削加工すべきスラブ側面ｓの表面形状の測定モデルを示しており、切削加工すべきスラブ側面ｓの長手方向をＸ軸方向、水平方向においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、スラブ側面ｓの高さ方向（厚み方向）をＺ軸方向とする座標系を仮定し、Ｘ軸方向で所定の間隔（Ｘ軸方向計測ピッチ）をおいて定めた各計測位置ｘにおいて、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいた複数の計測点ａについてレーザー距離計５による計測（Ｙ軸方向の距離計測）を行い、その計測結果に基づきスラブ側面ｓの表面形状を測定する状況を示している。図７（ａ）は、スラブ側面ｓの計測位置ｘと計測点ａを示したものであり、図７（ｂ）は、Ｘ軸方向計測ピッチ上のｉ番目の或る計測位置ｘにおけるＹ軸方向スラブ断面での測定モデルを示したものである。図７（ｂ）中の各記号は下記のように定義される。なお、図中のｅはＺ軸方向の座標基準点（線）、ｆはＹ軸方向の座標基準点（線）である。

Ｘｉ：当該計測位置ｘのＸ軸座標値
Ｚｍ_ｉ０：スラブ上面高さ位置（別途上面形状を測定し求めておく）
Ｚｍ’_ｉ１：計測開始高さ位置のＺ軸座標値（任意の数値を指定）
Ｚｍ’_ｎ２〜Ｚｍ’_ｎ４：計測点ａ間距離（任意の数値を指定）
Ｚｍ’_ｎ１：スラブ上面〜計測点ａ_１間距離（任意の数値を指定）
Ｚｍ_ｉ１〜Ｚｍ_ｉ４：当該計測位置ｘでの各計測点ａのＺ軸座標値（＝各レーザー距離計の位置）
ＺＤ：デッキの上面位置（設備寸法・構造で決定）
Ｙｍ_ｉ１〜Ｙｍ_ｉ４：当該計測位置ｘでの各計測点ａのＹ軸座標値
Ｚｔ_ｉ：Ｚｍ_ｉ０＋スラブ厚み／２
ここで、測定されるスラブ側面ｓの表面形状とは、各計測位置ｘにおいて、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいた各計測点ａについてレーザー距離計５による計測（Ｙ軸方向の距離計測）を行い、その計測値に基づき得られる計測点ａの座標値（Ｘ_ｉ，Ｙｍ_ｉｊ，Ｚｍ_ｉｊ）で規定される形状である。

さきに図２の説明で述べたように、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいた複数の計測点ａをレーザー距離計５で計測する場合、技術的にスラブ上面位置を計測点（実測点）とすることは難しい。また、スラブ厚み中央近傍はスラブ固定治具が存在し、計測機器と干渉するためスラブ厚み中央部位置を計測点（実測点）とすることも難しい。本実施形態では、Ｚ軸方向でスラブ上面位置〜スラブ厚み中央部の下部近傍位置間のスラブ側面領域を切削工具の１ストロークの移動で切削加工するものであるので、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいて定めた複数の計測点ａのうち、スラブ上面位置の最上部の計測点ａ_０１と、スラブ厚み中央部位置の最下部の計測点ａ_０２を、それぞれ計算上の仮想の計測点とし、それ以外の計測点ａ_１〜ａ_４を実測点とする。仮想の計測点ａ_０１，ａ_０２のＹ軸座標の設定については、次のようにする。すなわち、スラブ上面位置の最上部の計測点ａ_０１のＹ軸座標は、実測される計測点ａ_１〜計測点ａ_４のうちの最上部の計測点ａ_１と上から２番目の計測点ａ_２を結ぶ直線の延長線上に設定され、また、スラブ厚さ中央部位置の最下部の計測点ａ_０２のＹ軸座標は、実測される計測点ａ_１〜計測点ａ_４のうち最下部の計測点ａ_４と下から２番目の計測点ａ_３を結ぶ直線の延長線上に設定される。図８は、これら仮想の計測点の座標の定義と計算方法の一例を示している。

また、図９は切削工具形状の定義パラメータを示しており、上部工具径Ｄｕ、下部工具径Ｄｌ、有効刃長部長さＬｂの関係は、上述した有効刃長部４ａ（筒状本体４０）の側面テーパ角αにより定義されるが、他のパラメータは任意の値として設定可能である。

工具移動軌跡の考え方の基本として、計測点群は最上部・最下部の仮想計測点を含めた２次元（Ｘ軸−Ｚ軸方向）に分布した２次元配列、すなわちＸ軸方向にｉ番目の計測位置ｘにおけるＺ方向にｊ番目の計測点ａのデータ（３次元座標値）を３つの２次元配列Ｘ_ｉ（ｉ，ｊ），Ｙｍ_ｉｊ（ｉ，ｊ），Ｚｍ_ｉｊ（ｉ，ｊ）として考え、各断面のスラブ形状と切削工具４（有効刃長部断面）の位置関係を決めていく。

各計測位置ｘにおける切削工具４の位置は、下記の制約に基づき、Ｚ軸方向位置→Ｙ軸方向位置の順で決定する。

切削工具４のＺ軸方向位置の制約は下記（１）〜（３）とし、それぞれの項目の優先度は（１）＝（２）＞（３）とする。

（１）切削工具４とデッキ１０が接触しないようにするため、デッキ１０上から切削工具４の下端までの距離が「最低ギャップ量」以上であること（すなわち、下記する図１０、図１１においてＺｇ＞Ｚｇｍｉｎであること）
（２）切削工具４の有効刃長部４ａ以外の部分（切刃のない工具部分）で切削しないようにするため、切削工具４の有効刃長部４ａの上端がスラブ上面より上にあること（すなわち、下記する図１０、図１１においてＺｕｇ＞Ｚｕｇｍｉｎであること）
（３）Ｚ軸方向でスラブ上面位置〜スラブ厚み中央部の下部近傍位置間のスラブ側面領域（スラブ厚みの半分強のスラブ側面領域）を切削工具４の１ストロークの移動で切削加工した後、スラブを上下反転させ、同様のスラブ側面領域（スラブ厚みの半分強のスラブ側面領域）を切削工具４の１ストロークの移動で切削加工するので、スラブ厚み中央部をオーバーラップして切削する余裕代が必要であり、このため切削工具４の有効刃長部４ａの下端がスラブ厚み中央部より余裕代分だけ下方にあること（すなわち、下記する図１０、図１１においてＺｍ＞Ｚｍｍｉｎであること）
次に、切削工具４（有効刃長部４ａ）のＹ軸方向位置（＝切込み）の制約は下記（ｉ）、（ｉｉ）とし、それぞれの項目の優先度は（ｉ）＞（ｉｉ）とする。

（ｉ）Ｚ軸方向のどの計測点ａにおいても、予めそれぞれの計測点ａで設定された「最低切削量」以上の切込みであること
（ｉｉ）上記（ｉ）を満たした上で、最小限の切削除去断面積であること
上記制約を加工パラメータとして予め定義しておき、各計測位置ｘにおいて、これらのパラメータを満たす工具位置を計算し、その位置を実現するような工具移動軌跡プログラムに変換する。

まず、切削工具４のＺ軸方向位置（高さ位置）がどのように決定されるかについて説明する。

図１０に、切削工具４の高さ位置の基準である工具高さ基準線（有効刃長部４ａの上端）のＺ軸座標Ｚｔ_０を決定するための工具高さ位置パラメータの概要を示す（図はＹ軸方向でのスラブ断面と工具の有効刃長部断面を示している）。また、図１１に、上記（１）〜（３）の制約に基づく工具高さ位置の決定アルゴリズムを示す（図はＹ軸方向でのスラブ断面と工具の有効刃長部断面を示している）。

加工前に予め切削パラメータとして制約条件である下記３つのパラメータを設定しておく。

Ｚｇｍｉｎ：切削工具４の下端とデッキ１０の上面のギャップ下限＝切削工具４とデッキ１０が接触しない条件
Ｚｕｇｍｉｎ：切削工具４の有効刃長部４ａ上端とスラブ上面のギャップ下限＝切削工具４の有効刃長部４ａ以外の部分（切刃のない工具部分）で削らない条件
Ｚｍｍｉｎ：スラブ厚み中央部と切削工具４の有効刃長部４ａの下端のギャップ目標＝スラブ厚み中央部近傍の削り残しを防止する条件
切削工具４の下端とデッキ１０の上面が接触しない高さを仮候補として設定後（図１１のＳ_１）、切削工具４の有効刃長部４ａの上端とスラブ上面の距離を計算し、有効刃長部４ａ以外の工具部分（切刃がない工具部分）で切削しないかどうか位置を検証する（図１１のＳ_２）。その後、有効刃長部４ａの下端とスラブ厚み中央部の高さ差を計算し、スラブ厚み中央部より下部の切削量が過大でないか確認する（図１１のＳ_３）。

上記の計算により、工具高さ位置が決定される。

上記のように決定された工具高さ位置を前提として、切削工具４のＹ軸方向位置、すなわち切削工具切込位置（切込量）を決定し、それに基づき切削工具４の移動軌跡を制御する。具体的には、各計測位置ｘにおいて、Ｚ軸方向の複数箇所での切削量がそれぞれ上記最低切削量以上となり且つ切削工具によるＹ軸方向での切削除去断面積が最小となるように、切削工具切込位置（切込量）を決定して切削工具の移動軌跡を制御する。

図１２は、或る計測位置ｘでのＹ軸方向スラブ断面において切削工具４が切込んだ際の状況をモデル化したものである。このとき有効刃長部４ａの工具断面刃先定義線（工具断面刃先定義点ｂ_０１，ｂ_１〜ｂ_４，ｂ_０２）と各計測点ａ（計測点ａ_０１，ａ_１〜ａ_４，ａ_０２）のＹ軸方向距離を、各計測点ａにおける切削量ＡＥ_ｉｊと考える。なお、工具断面刃先定義点ｂ_０１，ｂ_１〜ｂ_４，ｂ_０２のＹ軸座標は既知の座標である。

各計測点ａでの切削量について、表面手入れのために最低限必要な切削量である最低切削量ＡＥｍｉｎをそれぞれ加工パラメータとして設定する。この場合、通常は、最上部の計測点ａ_０１の最低切削量ＡＥｕｍｉｎと、他の計測点ａ_２〜ａ_４，ａ_０２（最上部以外の計測点ａ）の最低切削量ＡＥｍｍｉｎを、ＡＥｕｍｉｎ＞ＡＥｍｍｉｎとなるように設定する。そして、各計測点ａでの切削量ＡＥ_ｉが最低切削量ＡＥｍｉｎ以上となり且つ切削工具４によるＹ軸方向での切削除去断面積Ｔａ_ｉが最小となるような、Ｙ軸方向での切削工具切込位置を決定する。

具体的には、以下のようにして切削工具切込位置（切込量）が決められる。

各計測点ａ_０１，ａ_１〜ａ_４，ａ_０２と各工具断面刃先定義点ｂ_０１，ｂ_１〜ｂ_４，ｂ_０２は高さが等しいので、下記（１）式が成り立つ。

Ｚ軸方向でｊ番目の適当な計測点ａの切削量ＡＥ_ｉｊを仮定した際の工具位置パラメータｂｔ、他の計測点ａの切削量ＡＥ_ｉｐ（ｐ≠ｊ）の計算式を下記（２）、（３）式にそれぞれ示す。式中のａｔは、切削工具４の有効刃長部４ａの側面テーパ角αに基づく工具テーパ傾きである。

Ｎ＝計測点数（最上部・最下部の仮想の計測点を除く）＋１としたときの切削除去断面積Ｔａ_ｉの計算式を下記（４）式に示す。

図１３は、Ｎ＝５の場合の切削除去断面積Ｔａ_ｉの計算例（計算方法）を示しており、５つの切削除去断面ｔ_１〜ｔ_５の面積をそれぞれ計算し（図１３（ａ））、それらの面積を合計することで、切削除去断面積Ｔａ_ｉが求められる（図１３（ｂ））。

本発明では、ある任意の計測点ａ_ｊでの切削量ＡＥ_ｉｊを予め定められた最低切削量ＡＥｍｉｎと仮定したときの、他の各計測点ａ_ｐでの切削量ＡＥ_ｉｐを求め、当該各切削量ＡＥ_ｉｐが予め定められた最低切削量ＡＥｍｉｎ以上である場合に、計測点ａ_ｊでの切削量ＡＥ_ｉｊと他の各計測点ａ_ｐでの切削量ＡＥ_ｉｐに基づき、切削工具４によるＹ軸方向での切削除去断面積Ｔａ_ｉを求める。

ここで、上記の計算において、他の各計測点ａ_ｐでの切削量ＡＥ_ｉｐが予め定められた最低切削量ＡＥｍｉｎ以上の場合にのみ、切削除去断面積Ｔａ_ｉを求めるのは、切削量ＡＥ_ｉｐが予め定められた最低切削量ＡＥｍｉｎ未満では、上述したような「削り残し」が発生するリスクがあるからである。

以下、具体例で説明すると、図１３の例において、例えば、最上部の計測点ａ_０１について最低切削量ＡＥｕｍｉｎが設定され、その他の計測点ａ_１〜ａ_４，ａ_０２について最低切削量ＡＥｍｍｉｎがそれぞれ設定されているとした場合、上記（２）、（３）、（４）式により、下記（ア）〜（ウ）のような計算を行う。

（ア） 計測点ａ_０１での切削量ＡＥ_ｉ０１＝最低切削量ＡＥｕｍｉｎと仮定したときの、他の各計測点ａ_１〜ａ_４，ａ_０２での切削量ＡＥ_ｉ１〜ＡＥ_ｉ４，ＡＥ_ｉ０２を上記（２）式、（３）式で計算する。次いで、これら計算された切削量ＡＥ_ｉ１〜ＡＥ_ｉ４，ＡＥ_ｉ０２を、各計測点ａ_１〜ａ_４，ａ_０２で設定された最低切削量ＡＥｍｍｉｎと比較し、いずれも最低切削量ＡＥｍｍｉｎ以上である場合に、上記切削量ＡＥ_ｉ０１，ＡＥ_ｉ１〜ＡＥ_ｉ４，ＡＥ_ｉ０２に基づき、上記（４）式によりＹ軸方向での切削除去断面積Ｔａ_ｉ０１を求める。一方、計算された切削量ＡＥ_ｉ１〜ＡＥ_ｉ４，ＡＥ_ｉ０２の少なくとも１つが最低切削量ＡＥｍｍｉｎ未満である場合、上記のように「削り残し」が発生するリスクがあるため、切削除去断面積Ｔａ_ｉ０１は求めない。

（イ） 同様にして、計測点ａ_１での切削量ＡＥ_ｉ１＝最低切削量ＡＥｍｍｉｎと仮定したときの、他の各計測点ａ_０１，ａ_２〜ａ_４，ａ_０２での切削量ＡＥ_ｉ０１，ＡＥ_ｉ２〜ＡＥ_ｉ４，ＡＥ_ｉ０２を上記（２）式、（３）式で計算する。次いで、これら計算された切削量ＡＥ_ｉ０１，ＡＥ_ｉ２〜ＡＥ_ｉ４，ＡＥ_ｉ０２を、各計測点ａ_０１，ａ_２〜ａ_４，ａ_０２で設定された最低切削量ＡＥｕｍｉｎ又はＡＥｍｍｉｎと比較し、切削量ＡＥ_ｉ０１が最低切削量ＡＥｕｍｉｎ以上であり、且つ切削量ＡＥ_ｉ２〜ＡＥ_ｉ４，ＡＥ_ｉ０２がいずれも最低切削量ＡＥｍｍｉｎ以上である場合に、上記切削量ＡＥ_ｉ０１，ＡＥ_ｉ１〜ＡＥ_ｉ４，ＡＥ_ｉ０２に基づき、上記（４）式によりＹ軸方向での切削除去断面積Ｔａ_ｉ１を求める。この場合も、計算された切削量ＡＥ_ｉ０１，ＡＥ_ｉ２〜ＡＥ_ｉ４，ＡＥ_ｉ０２の少なくとも１つが上記最低切削量（最低切削量ＡＥｍｍｉｎ又はＡＥｕｍｉｎ）未満である場合、上記のように「削り残し」が発生するリスクがあるため、切削除去断面積Ｔａ_ｉ１は求めない。

（ウ） 計測点ａ_２、計測点ａ_３、計測点ａ_４、計測点ａ_０２についても、上記（イ）と同様にして、Ｙ軸方向での切削除去断面積Ｔａ_ｉ２〜Ｔａ_ｉ４，Ｔａ_ｉ０２を求める。

そして、上記（ア）〜（ウ）で求められた切削除去断面積Ｔａ_ｉのなかで最も小さい切削除去断面積Ｔａ_ｉとなる場合の切削工具切込位置を、当該計測位置ｘでの切削工具切込位置に決定する。Ｘ軸方向の各計測位置ｘにおいて、以上のようにして切削工具切込位置を決定し、各計測位置ｘで当該切削工具切込位置となるように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向での切削工具移動軌跡を制御する。

図１４は、或る計測位置ｘにおける切削工具の切込量（工具位置）を決定するための方法のフローチャートを示しており、図中の記号は下記のように定義される。

Ｙｍ_ｊ，Ｚｍ_ｊ：計測点ａの座標
Ｙｔ_ｊ，Ｚｔ_ｊ：工具断面刃先定義点の座標（図１２参照）
Ｔａ：切削除去断面積
ＡＥ_ｊ：各計測点ａでの切削量
ＡＥｍｉｎ_ｊ（ｊ＝１；ＡＥｍｉｎ_ｊ＝ＡＥｕｍｉｎ，ｊ≠１；ＡＥｍｉｎ_ｊ＝ＡＥｍｍｉｎ）：最低切削量
Ｔａｍｉｎ：最小切削除去断面積
ｂｔ：工具位置パラメータ
ｂｔＢｅｓｔ：最良工具位置決定パラメータ
さきに説明したように、或る計測位置ｘ_ｉでの切込量の計算において、或る計測点ａ_ｊの切削量ＡＥ_ｉｊを最低切削量ＡＥｍｉｎと仮定したときの、他の計測点ａ_ｐでの切削量ＡＥ_ｉｐを計算し、これらの切削量ＡＥ_ｉｊ，ＡＥ_ｉｐに基づき切削除去断面積Ｔａを計算し、全計測点ａで同様の計算を行う。この際、或る計測点ａ_ｊの切削量ＡＥ_ｉｊ＝最小切削量ＡＥｍｉｎと仮定して計算された他の計測点ａ_ｐの切削量ＡＥ_ｐが、当該他の計測点ａ_ｐの最低切削量ＡＥｍｉｎ_ｊ以上であるか否かを判定し、最低切削量ＡＥｍｉｎより小さい切込（切削量）になる場合は、その計測点ａ_ｐについての切削量計算を中断し、次の計測点ａの計算に移る。

各計測点ａの切削量ＡＥ_ｊ＝最小切削量ＡＥｍｉｎとしてそれぞれ計算された切削除去面積Ｔａを比較し、最も小さい切削除去面積Ｔａｍｉｎのときの工具位置パラメータｂｔを最良工具位置決定パラメータｂｔＢｅｓｔとする。

以上のような切込量（工具位置）決定は、図１４のフローチャートに従うと、以下のようなステップ（Ｓ１）〜（Ｓ８）によりなされる。

（Ｓ１）：ｊ（下記（Ｓ２）で最低切削量を仮定する計測点ａ_ｊの番号）が全計測点数Ｎ＋１より大きくないかチェックし、大きければ計算を終了する。

（Ｓ２）：ｊ番目の計測点ａ_ｊの切削量ＡＥ_ｊが、予め定められた計測点ａ_ｊの最低切削量であると仮定する。

（Ｓ３）：その時の工具位置パラメータｂｔを計算し、断面内繰り返し用変数ｐ，切削除去断面積Ｔａを初期化する（前回の測定値をキャンセルする）。

（Ｓ４）：上記（Ｓ３）で仮計算された工具位置パラメータｂｔに基づき、他の各計測点ａ_ｐの切削量ＡＥ_ｐを計算する。

（Ｓ５）：上記（Ｓ４）で計算された各切削量ＡＥ_ｐが、予め定められた各計測点ａ_ｐの最低切削量より大きいかをチェックする。いずれかの計測点ａ_ｐの切削量ＡＥが最低切削量より小さければ、その計測点ａ_ｐについての切削量計算を中断し、ｊの番号が大きい次の計測点ａについて上記（Ｓ１）からの計算を行う。

（Ｓ６）：計算された切削量に基づき、各計測点ａ間の切削除去断面積を計算してそれらを積算し（図１３参照）、最終的に、ｊ番目の計測点ａ_ｊの切削量ＡＥ_ｊが、予め定められた計測点ａ_ｊの最低切削量であると仮定した場合の切削除去断面積Ｔａが求まる。

（Ｓ７）：上記（Ｓ６）で得られた切削除去断面積Ｔａを、それまでに得られた最小切削除去断面積Ｔａｍｉｎと比較し、ＴａがＴａｍｉｎより小さければその値を新たなＴａｍｉｎとし、ｂｔをｂｔＢｅｓｔとする。

（Ｓ８）：ｊの番号が大きい次の計測点ａについて、上記（Ｓ１）〜（Ｓ７）を繰り返し、最終的に求まったｂｔＢｅｓｔに基づき工具位置を決定する。

上記のような計算をすべての計測位置ｘにおいて実施し、各計測位置ｘにおける工具位置を決定し、それに基づいて工具移動軌跡プログラムを作成し、このプログラムに従いＸ軸方向及びＹ軸方向での切削工具移動軌跡を制御する。以上のような工具移動軌跡プログラムの作成と、このプログラムに基づく切削工具移動軌跡の制御は、それらを実行可能な機能を備えるコンピュータによりなされる。

以上のように切削工具移動軌跡を制御して、Ｚ軸方向でスラブ上面位置〜スラブ厚み中央部の下部近傍位置間のスラブ側面領域（スラブ厚みの半分強のスラブ側面領域）を切削工具４の１ストロークの移動で切削加工した後、ベッド２上のスラブを上下反転させ、同様のスラブ側面領域（スラブ厚みの半分強のスラブ側面領域）を切削工具４の１ストロークの移動で切削加工する。

以上述べた実施形態は、スラブ長辺方向側面を切削する場合を示しているが、同様にして、スラブ短辺方向側面（前面・後面）の切削も可能である。

本発明のスラブ手入れ方法は、スラブ側面を最小限の切削量（切込量）でスラブ表面手入れができるため、切削送りを高速化することが可能となり、加工サイクルタイムの短縮化により生産量を増加させることができる。

図１５に、平フライスを使用した複数パスを必要とする従来のスラブ表面手入れ方法と本発明のスラブ表面手入れ方法のスラブ表面手入れ時間（加工時間）を比較して示すが、従来のスラブ表面手入れ方法を１００とすると本発明のスラブ表面手入れ方法は８１となり、手入れ時間を大幅に短縮化することができた。

１ スラブ表面手入れ装置
２ ベッド
３ 門型フレーム
４ 切削工具
４ａ 有効刃長部
５ レーザー距離計
６ レール
７ フロントヘッド
８ 主軸
９ 回転軸
１０ デッキ
３０ａ，３０ｂ 支柱
３１ 上部フレーム
３２ ガイドレール
４０ 筒状本体
４１ 切刃
４２ 固定手段
４３ バックサポート
ｘ 計測位置
ａ，ａ_１〜ａ_４，ａ_０１，ａ_０２ 計測点
ｓ スラグ側面

Claims (12)

1. 筒状本体の外周部に切刃を備え、筒軸を中心として回転する切削工具を用い、ベッド上に置かれたスラブの側面（ｓ）を、その長手方向に沿って移動する切削工具で切削加工する際に、
   スラブ側面（ｓ）の長手方向をＸ軸方向、水平方向においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、スラブ側面（ｓ）の高さ方向をＺ軸方向とした場合に、Ｘ軸方向で所定の間隔をおいて定めた各位置（ｘ）において、予め、スラブ側面（ｓ）のＺ軸方向の複数箇所の切削量について、表面手入れのために最低限必要な切削量である最低切削量をそれぞれ定めておき、
   各位置（ｘ）において、Ｚ軸方向の複数箇所での切削量がそれぞれ前記最低切削量以上となり且つ切削工具によるＹ軸方向での切削除去断面積が最小となる又は最小に近くなるような、Ｙ軸方向での切削工具切込位置を決定し、切削工具の移動軌跡を制御するスラブの表面手入れ方法。
2. スラブ側面（ｓ）の形状測定を行うに当たり、Ｘ軸方向で所定の間隔をおいて定めた各計測位置（ｘ）において、予め、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいた複数の計測点（ａ）を定めるとともに、これら各計測点（ａ）での切削量について、表面手入れのために最低限必要な切削量である最低切削量ＡＥｍｉｎをそれぞれ定めておき、
   各計測位置（ｘ）において、距離計による計測により、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいて定めた複数の計測点（ａ）のＹ軸座標を求め、この各計測点（ａ）のＹ軸座標と、切削工具の既知のＹ軸座標に基づき、各計測点（ａ）での切削量ＡＥ_ｉが最低切削量ＡＥｍｉｎ以上となり且つ切削工具によるＹ軸方向での切削除去断面積Ｔａ_ｉが最小となる又は最小に近くなるような、Ｙ軸方向での切削工具切込位置を決定し、各計測位置（ｘ）で当該切削工具切込位置となるように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向での切削工具移動軌跡を制御する請求項１に記載のスラブの表面手入れ方法。
3. 各計測位置（ｘ）において、下記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の手順によりＹ軸方向での切削工具切込位置を決定し、各計測位置（ｘ）で当該切削工具切込位置となるように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向での切削工具移動軌跡を制御する請求項２に記載のスラブの表面手入れ方法。
   （ｉ）距離計による計測により、Ｚ軸方向で所定の間隔をおいて定めた複数の計測点（ａ）のＹ軸座標を求める。
   （ｉｉ）上記（ｉ）で求めた各計測点（ａ）のＹ軸座標と、切削工具の既知のＹ軸座標に基づき、ある任意の計測点（ａ_ｊ）での切削量ＡＥ_ｉｊを予め定められた最低切削量ＡＥｍｉｎとしたときの、他の各計測点（ａ_ｐ）での切削量ＡＥ_ｉｐを求め、当該各切削量ＡＥ_ｉｐが予め定められた最低切削量ＡＥｍｉｎ以上である場合に、計測点（ａ_ｊ）での切削量ＡＥ_ｉｊと他の各計測点（ａ_ｐ）での切削量ＡＥ_ｉｐに基づき、切削工具によるＹ軸方向での切削除去断面積Ｔａ_ｉを求める。
   （ｉｉｉ）上記（ｉｉ）の計算をすべての計測点（ａ）について行って、それぞれの場合の切削除去断面積Ｔａ_ｉを求め、そのなかで最小の又は最小に近い切削除去断面積Ｔａ_ｉとなる場合の切削工具切込位置を、当該計測位置（ｘ）での切削工具切込位置に決定する。
4. Ｚ軸方向でスラブ上面位置〜スラブ厚み中央部又はその下部近傍位置間のスラブ側面領域を、切削工具の１ストロークの移動で切削加工する請求項１〜３のいずれかに記載のスラブの表面手入れ方法。
5. Ｚ軸方向でスラブ上面位置〜スラブ厚み中央部又はその下部近傍位置間のスラブ側面領域を、切削工具の１ストロークの移動で切削加工し、
   Ｚ軸方向で所定の間隔をおいて定めた複数の計測点（ａ）のうち、最上部の計測点（ａ_０１）と最下部の計測点（ａ_０２）が計算上の仮想の計測点、それ以外の計測点（ａ_１）〜（ａ_ｎ）が実測される計測点であり、
   前記最上部の計測点（ａ_０１）は、Ｚ軸方向でスラブ上面又はその近傍に位置し、そのＹ軸座標は、実測される計測点（ａ_１）〜（ａ_ｎ）のうち最上部の計測点（ａ_１）と上から２番目の計測点（ａ_２）を結ぶ直線の延長線上に設定され、
   前記最下部の計測点（ａ_０２）は、Ｚ軸方向でスラブ厚み中央部又はその近傍に位置し、そのＹ軸座標は、実測される計測点（ａ_１）〜（ａ_ｎ）のうち最下部の計測点（ａ_ｎ）と下から２番目の計測点（ａ_ｎ−１）を結ぶ直線の延長線上に設定される請求項２または３に記載のスラブの表面手入れ方法。
6. 各計測点（ａ）の最低切削量ＡＥｍｉｎは、スラブ側面（ｓ）の表面手入れにおいて削り残しを生じさせないために最低限必要な切削量であって、経験則又は／及び事前の調査に基づき設定される切削量である請求項２、３、５のいずれかに記載のスラブの表面手入れ方法。
7. Ｚ軸方向で所定の間隔をおいて定めた複数の計測点（ａ）のうち、最上部の計測点（ａ）の最低切削量ＡＥｍｉｎは、それ以外の計測点（ａ）の最低切削量ＡＥｍｉｎよりも大きい請求項２、３、５、６のいずれかに記載のスラブの表面手入れ方法。
8. Ｚ軸方向において隣り合う計測点（ａ）間の間隔が５０ｍｍ以下である請求項２、３、５〜７のいずれかに記載のスラブの表面手入れ方法。
9. 各計測位置（ｘ）での計測点（ａ）の数が３以上である請求項２、３、５〜８のいずれかに記載のスラブの表面手入れ方法。
10. Ｘ軸方向において隣り合う計測位置（ｘ）間の間隔が１００ｍｍ以下である請求項２、３、５〜９のいずれかに記載のスラブの表面手入れ方法。
11. 切削工具の有効刃長部が逆円錐台形状である請求項１〜１０のいずれかに記載のスラブの表面手入れ方法。
12. Ｚ軸方向において、［切削工具の有効刃長部の上端高さ］≧［スラブ上面高さ］であり、［切削工具の有効刃長部の下端高さ］≦［スラブ厚み中央部高さ］である請求項１〜１１のいずれかに記載のスラブの表面手入れ方法。

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