JP2644047B2 - ウエブ張力の測定方法および装置 - Google Patents

ウエブ張力の測定方法および装置

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、運動しているウエブの張力の測定方法に
関する。
この発明はまたそのようなウエブの張力測定方法を行
うための装置に関する。
［従来の技術］ ウエブ、例えば紙ウエブが一つのロールから他のロー
ルへ移送されるとき、回転速度、したがってロール駆動
の回転トルクは互いに適切な関係で制御されなければな
らない。それは回転するロールの直径はロールの周縁に
おける接線速度と直線的な関係にあるからである。ロー
ルの厚さ全体にわたってウエブ張力が適切に維持される
ようにロール上にウエブを巻付け、ウエブがゆるんだ
り、或いは結果的に破断を生じるように過度にかたく巻
付けられたりしないようにウエブを一つのロールから他
のロールへ巻くことができるようにするために、ウエブ
の張力は巻付け、巻戻し動作中に測定されなければなら
ず、ロールの回転速度は測定された張力に応じて調整さ
れなければならない。張力の測定装置はまた迅速にウエ
ブの破断を指示する。
ウエブ張力測定に通常使用されている方法は次のよう
なものである。
ウエブ張力測定は2a図に示す方法を使用して実行する
ことができる。第2a図において圧縮された空気は一定圧
力でウエブに対して吹き付けられ、ウエブは計測プロー
ブ上を移送される。計測プローブは穴を設けられ、そこ
に誘起された圧力はウエブ張力に比例し、それによって
ウエブ張力に関する情報はこの圧力から得られる。この
方法は不正確であり、計測プローブは充分の測定対抗圧
力が形成されるように計測プローブ上で実質的に鋭角で
ウエブを移送することができるような機械内の場所に位
置される必要がある。ウエブ移送方向におけるこの種の
鋭角的偏向はウエブにストレスを与え、その破断傾向を
増加させる。
さらにウエブ張力は例えば第2b図に示されるように自
由に乗っているローラをウエブ走行方向と垂直な方向に
押し付けることによって測定することができる。この方
法ではウエブ張力に関係する力成分およびウエブ方向に
おける強制された変化がウエブ上に与えられるから、ウ
エブ張力は歪計を適当な場所、例えば測定ローラの支持
ビームスパンの中央、或いはローラの端部に置くことに
よって測定することができる。ローラ支持構造の歪み成
分が異なったストレス状態に対して高い正確度で定めら
れるならば、得られた結果は正確であるが、他の観点で
はこのシステムは固有的に前記の第１の方法と同じ欠点
を有する。
FI公開特許公報62419号には第2c図に示されたような
平面波の伝播速度に基づいた測定方法が開示されてい
る。この方法によれば擾乱はウエブ上で励起され、それ
はこの場合には高声器によつて発生された音響波であ
り、波の伝播時間はマイクロホンによって測定される。
擾乱の伝播速度はウエブの張力に関係し、したがつてベ
ース重量、温度およびヤング率のような他の係数が一定
のままであればウエブの張力を決定することができる。
使用された音響方法のために工場の建物雑音による擾乱
およびその他の存在する妨害からの擾乱は測定結果にエ
ラーを生じさせる。
米国特許2,755,032号および3,057,574号にはウエブ張
力の測定および制御のための機械的な圧縮空気で動作す
る装置が開示されている。これらの方法によれば、ウエ
ブは二つのパッドによって押し付けられ、それによって
ウエブは曲げられてウエブ張力に比例する力がパッドに
与えられる。ウエブ張力の機械的測定システムはウエブ
に強い力を加え、結果的に拘束の最新のウエブ処理装置
には適さない。その様な装置の１例が第2d図に示されて
いる。
［発明の解決すべき課題］ この発明の目的は、ウエブ張力測定のための全体的に
新しい方法および装置を得ることである。
［課題解決のための手段］ この発明は、運動しているウエブ表面に近接してウエ
ブの機械方向に垂直に整列した１列の穴を有する湾曲し
た表面を適用することに基づいている。ウエブと共に運
ばれる空気によって形成されるエアークッションは穴に
おける圧力からウエブ張力を決定することを可能にする
穴における圧力を生成する。
さらに詳しく説明すると、この発明の運動しているウ
エブの張力の測定方法は、ウエブ張力が運動しているウ
エブと計測バーとの間に形成されたエアークッション中
に生じた圧力を測定することによって間接的な方法で測
定され、前記計測バーは少なくとも部分的に湾曲した外
面を有してウエブに近接して位置されてエアークッショ
ン圧力がウエブの張力に比例していることを特徴として
いる。
さらに、この発明による装置は、ウエブの走行方法に
湾曲した表面とその表面上の複数の穴とを有し、ウエブ
とバーとの間のアエークッションを形成するために運動
しているウエブに接近して可動である計測バーと、この
計測バーの穴に配置され、ウエブとバーとの間のアエー
クッション圧力を測定する圧力測定トランデューサとを
具備していることを特徴とする。
この発明は次のような傑出した効果を生じる。すなわ
ち、この発明によるウエブ張力測定方法はウエブに負荷
を与えることなもなく、またウエブの鋭角的な偏向も必
要としない。ウエブ走行方向では計測バーにおいて約10
゜…15゜偏向されるに過ぎない。この測定方法は正確で
あり、その密閉構造のため汚染や妨害の影響を受けるこ
ともない。さらに雑音や振動のような工業プラントに共
通する擾乱源は測定結果に影響しない。ウエブ張力はウ
エブの横断方向の複数の地点で測定されるためにウエブ
の張力プロファイルを決定することができる。
［実施例］ 以下添付図面を参照にして実施例で詳細に説明する。
第１図に示すこの発明による測定システムは計測バー
１、測定トランデューサ２、測定信号伝送チャンネル4,
5、自動データ処理システムを構成するコンピューター
システム６、および校正システムを構成する素子7,8,9
を備えている。さらに装置は信号の変換器10,11,12およ
び測定信号伝送に必要な通信装置、例えばマルチプレク
サ13を備えている。
計測バー１はウエブ14の幅全体にわたつて延在する耐
磨耗性の材料で作られたバーである。ウエブ14はウエブ
14と共に運ばれバー１とウエブ14との間に圧縮される空
気によって形成されたエアークッションにより支持され
て計測バー１上を導かれる。十分な支持能力を有するエ
アークッションは極端な走行状態を除いて常に形成され
る。バー１の表面における曲率半径は例えば1mにするこ
とができる。エアークッションによってウエブ上に与え
られる圧力を増加するために、曲率は半径は恐らく20cm
程度まで減少させることができ、その結果バー１からウ
エブの浮び上がる高さを減少させることができる。
力の平衡状態において、バー１とウエブ14との間のエ
アークッションにより生じた圧力はウエブの張力によっ
てロールに与えられる圧力にほぼ比例する。エアークッ
ションの異なる点における局部的な圧力、およびそれに
よる張力プロファイルは計測バー１を貫通した穴３を介
して測定されることができ、そのためにそれぞれ独立し
た圧力トランスデューサ２が各穴に取付けられる。圧力
トランスデューサ２を汚染から保護するために、圧力を
伝達できる弾性保護膜がトランスデューサ２の前方で穴
３中に配置される。使用される測定用のトランスデュー
サ２は高感度の差動圧力トランスデューサであり（例え
ば０…25ミリバール）、それはバー１の内部に供給され
る基準圧力に対するエアークッションの局部的圧力を測
定する。
測定用のこのトランスデューサ２は集積回路装置であ
り、それに情報伝送に必要な電子装置12,13が取付けら
れている。したがつて穴３における各測定点はバー１と
一体に設置され第１図では細長いフレームによつて示さ
れた電子ブロック2,12,13と共同して動作する。電圧・
電流変換器12は通常差動圧力トランスデューサ２から得
られる電圧信号を伝送に際して擾乱に影響されないよう
な電流信号に変換する。マルチプレクサ13は電圧・電流
変換器12と一体構造または分裂した構造であり、電流信
号をコンピュータシステム６の制御下に測定信号伝送チ
ャンネル５に供給する。
測定結果は一つの電流信号を伝送できるアナログの信
号伝送チャンネル５およびデジタル制御チャンネル４を
使用して計測バーから転送される。コンピュータシステ
ム６は一時に一つのトランスデューサ２をアドレスし、
トランスデューサ２はその測定結果を信号伝送チャンネ
ル５を介してコンピュータシステム６に送る。
測定信号伝送チャンネル５はアナログ・デジタル変換
器10によって終端され、このアナログ・デジタル変換器
10はアドレスされたトランデューサ２からのアナログ電
流信号をコンピュータシステム６で使用するためのデジ
タルフォーマットに変換する。
コンピュータシステム６は測定システムの動作を制御
し、トランデューサ２の自動校正を行い、測定信号を読
取り、測定データを処理し、張力プロファイル情報をシ
ステムオペレータに適したフォーマットに処理する。
校正システムは例えばピストンラム装置７を使用して
トランスデューサ２の基準圧力装置８で使用するための
基準圧力を発生する。基準圧力は測定中一定に維持され
る。基準圧力は別の圧力トランスデューサ９によって周
囲圧力に対して測定され、測定された情報はアナログ・
デジタル変換器10を介してコンピュータシステム６に送
られる。
校正中計測バー１の穴３は直接周囲大気と連通され、
校正システムは各トランデューサ２に対する別々の圧力
校正をコンピュータシステム６が行うことができるよう
にするために基準圧力の順次の変更を行う。
この発明の技術的範囲を逸脱することなくその方法を
実行するためのいくつかの装置が予測できる。
計測バー１における擾乱の可能な原因は紙ウエブから
生じる塵埃であり、それは計測のための穴３に入って妨
害を与える。この問題を軽減する簡単な方法は計測バー
１をウエブ14の上方に配置することであり、それによっ
て穴３に入った塵埃は自由に穴から落下する。さらに計
測用の穴３は穴の壁から塵埃を分離することを促進する
ために多少の乱流を生成するように形成されることがで
きる。その代わりに計測用の穴３は薄膜で覆われ、或い
は多孔性材料で満たされてもよい。
計測バー１は固定的に設定されてもよく、或いは第3a
図および第3b図に示すように可動的に設置されてもよ
い。
ウエブ14に面した計測バー１の湾曲した断面形状は円
形に湾曲させる必要はない。その代わりに表面は異なっ
た曲率中心を有する２個以上の円形断面その他の適当な
湾曲表面形状を組み合わせてもよく、バー１の前縁は直
線状でウエブに対して適当な角度で傾斜し、バー１の後
縁が湾曲していてもよい。計測バー１の表面の形状は、
計測バーの前縁および後縁におけるウエブの運動によっ
て生じる圧力擾乱に適切な注意を払って設計されなけれ
ばならない。
可動計測バー１の使用によって、計測バー１の位置は
異なったウエブ速度および張力に対して最適なものとす
ることができる。最適な位置において、ウエブ14の機械
方向に延在するバー１の幅はできるたけ小さくして、し
かも圧力擾乱を減衰するのに十分な広さを有していなけ
ればならない。この圧力擾乱は前縁および後縁において
生じるから、計測用の穴３に到達するまでに減衰させる
必要がある。
ウエブ14に対してバー１の後縁において生じる圧力擾
乱は典型的に前縁において生じる圧力擾乱の２倍の距離
にわたって延在する。それ故ウエブ14に対するバー１の
最適位置は第４図において、OB＝２×OAにほぼ等しい距
離である。ここでＯは測定点であり、Ａはウエブと計測
バーとの会合点であり、Ｂは出口点である。
上記の最適位置を維持するために、バー１は、バー１
の支持レバー15,16が異なった長さにして第３図に示す
ようにウエブ14に押付けられるとき少し回転させなけれ
ばならない。
バー１の走行するウエブに対する押付けの深さは、ウ
エブ14とバー１との所望の会合区域を得るようにウエブ
の偏向角度を自由に選択することを可能にして測定結果
には何等影響しない。
差動圧力トランデューサ２に必要な基準圧力は種々の
方法で発生することができる。所要の圧縮空気は存在す
る圧縮空気ネットワークから取ることができ、その動作
圧力は圧力減少装置または調整器を使用して適当なレベ
ルに減少させる。
この発明の実施例で使用された測定信号の伝送方法
は、トランスデューサが集積回路データ伝送素子を伴う
完全集積デジタルデータ伝送システムによって置換され
ることができる。この方法は分離したアナログ・デジタ
ル変換器およびアナログ信号伝送用の割当てられた伝送
チャンネルを必要とする。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の方法を実行することのできる装置
の概要を示す。 第2a図乃至第2d図は従来の技術を示す。 第3a図および第3b図は計測バーの別の設置方法を示す。 第４図は、ウエブに対する計測バーの最適位置の概略を
示す。 １……計測バー、2,9……圧力トランデューサ、３……
穴、６……コンピュータシステム、７……ピストン、1
0,11……アナログ・デジタル変換器、12……電圧・電流
変換器、13……マルチプレクサ。

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ウエブ張力が運動しているウエブと計測バ
    ーとの間に形成されたエアークッション中に生じた圧力
    を測定することによって間接的な方法で測定され、前記
    計測バーは少なくとも部分的に湾曲して外面を有してウ
    エブに近接して位置されてエアークッション圧力がウエ
    ブの張力に比例していることを特徴とする運動している
    ウエブの張力の測定方法。
  2. 【請求項２】圧力がウエブの走行方向に垂直にほぼ直線
    的に整列した複数個の点において測定されることを特徴
    とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】生じた圧力が基準圧力と、計測バーとウエ
    ブとの間に誘起した圧力との間の圧力差から測定される
    ことを特徴とする請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】周囲圧力を測定する１以上の圧力トランス
    デューサと、 測定情報の処理および測定システム動作の制御のための
    自動データ処理システムと、 制御および測定情報の伝送のための信号伝送チャンネル
    とを具備している運動しているウエブの張力の測定装置
    において、 ウエブの走行方向に湾曲した表面とその表面上の複数の
    穴とを有し、ウエブとバーとの間のエアークッションを
    形成するために運動しているウエブに接近して可動であ
    る計測バーと、 前記計測バーの穴に配置され、ウエブとバーとの間のア
    エークッション圧力を測定する圧力測定トランスデュー
    サとを具備していることを特徴とする運動しているウエ
    ブの張力の測定装置。
  5. 【請求項５】圧力測定トランスデューサを構成する圧力
    センサが差動圧力センサであることを特徴とする請求項
    ４記載の装置。
  6. 【請求項６】ウエブと計測バーとの間に生じたエアーク
    ッション圧力と比較するために使用される既知のレベル
    の安定な圧力を生成する装置を具備していることを特徴
    とする請求項４記載の装置。
  7. 【請求項７】計測バーは、ウエブの走行方向に関して垂
    直な方向に整列している直線的な列を形成するように計
    測バー上に位置している埋設された差動圧力センサを有
    する複数個の穴を有していることを特徴とする請求項４
    記載の装置。
  8. 【請求項８】計測バーの穴は弾性薄膜または多孔性材料
    によって覆われていることを特徴とする請求項４記載の
    装置。
  9. 【請求項９】計測バーが運動しているウエブに近接して
    整列できるように支持レバーを具備していることを特徴
    とする請求項４記載の装置。
  10. 【請求項１０】各穴が割り当てられた圧力トランデュー
    サを設けられていることを特徴とする請求項４記載の装
    置。
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