JP2730989B2 - 移動シート特性の横方向検出方法 - Google Patents

移動シート特性の横方向検出方法

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JP2730989B2 JP1218746A JP21874689A JP2730989B2 JP 2730989 B2 JP2730989 B2 JP 2730989B2 JP 1218746 A JP1218746 A JP 1218746A JP 21874689 A JP21874689 A JP 21874689A JP 2730989 B2 JP2730989 B2 JP 2730989B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、広くはシート製造方法に関する。より詳し
くは、その製造工程間に測定装置が、進行するシートを
横切って走査するシート製造制御方法に関する。
〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕
シート材料の特性を、製造工程間にオンライン測定す
ることは広く知られている。オンライン測定の目的は、
一般的にはシート製造工程の敏速な制御を可能にし、そ
してこれによりシートの質を高める一方で、望ましくな
い工程状況の修正以前に生産される標準以下のシート材
料の量を減少させることにある。実際に、ほとんどのシ
ート製造機はオンラインセンサを含んで備えている。例
えば紙の製造技術において、オンラインセンサは製造工
程の間にシートの坪量、含水量、厚さといった変量を検
出する。
しかしながら、シート製造の間のオンライン測定は正
確に算定することが困難である。
オンライン規定に影響を及ぼすひとつの要因は、多く
のシート製造機は寸法が大きく、かつ高速度で作動する
ということである。例えば、1秒につき100フィート(3
0.48m)に達する割合で400インチ(10.16m)の幅に達す
るシートを生産する紙製造機もある。オンライン測定に
影響を及ぼすもうひとつの要因は、シート材料の物理的
特性が通常シートの幅を横切って変化し、かつ機械方向
における特性は横方向における特性と異なるということ
である。(シート製造技術では、「機械方向」という用
語は製造工程の間のシートの進行方向を言い、また「横
方向」という用語はシートの表面を機械方向に垂直に横
切る方向を言う。) シートの横方向の変化量を検出するために、シート製
造機を横方向に端から端まで横切って周期的に横断する
オンライン走査センサの使用が広く知らされている。通
常、各走査センサによって供給される測定情報は、各走
査の間に、シートの検出特性の「輪郭(プロフィー
ル)」を供給するために集められる。すなわち各輪郭
は、概して横方向に広がる隣接位置において連続するシ
ート測定値を具備する。輪郭測定値に基づいて、シート
特性の横方向での変化量が検出される。そして適切な制
御が、一様な横方向の輪郭、すなわち横方向に一定の大
きさを持つ輪郭を供給するという目的で適応される。
実際の操作では、走査センサはシート製造機を横方向
に横切って敏速に移動するが、連続する測定点は本来の
横方向に正確には整列しない。すなわち、走査センサが
測定値をもたらす実際の測定点は、測定されるシートの
縁部に正確に直角を為しては整列しない。その代わり
に、シートの速度のために、実際には走査センサは進行
するシートの表面を斜めに横切って移動する。その結
果、連続する走査軌道はジグザグ模様をたどる。このよ
うに、走査センサによってジグザグ軌道に沿って得られ
たシート測定値に基づく輪郭は、いくぶんかの機械方向
変化量を含む。その結果、連続する横方向の輪郭を比較
するとき、すなわち輪郭の一つの位置を他の位置と比較
するときに、機械方向の変化量を横方向の変化量と取り
違えることがある。シート製造技術では、機械方向測定
値と横方向測定値とのこのような混同は、MD/CD結合と
して言及される。MD/CD結合の結果、横方向の変化量の
制御を意図する制御装置はときおり、横方向のシートの
均等性を向上させるよりむしろより悪化させるような強
制的制御妨害を導く。
現在、シート製造制御装置は、MD/CD結合を補正する
こともあるいは誤差を平均化するフィルタを使用するこ
ともない。このフィルタ使用はいくつかの理由のために
完全には満足できない。その理由は、フィルタ使用が他
の有効な測定情報の損失を必然的に伴うということを含
む。
〔課題を解決するための手段〕
一般的に言えば、本発明は、進行するシートの坪量及
び厚さといった測定値を、その製造工程の間に測定する
方法を提供する。予備段階で、シートは走査センサに繰
り返し横断され、そして各横断の間に、測定値が複数の
切片位置で得られる。次に、シートの表面に沿って機械
方向に間隔を開けて配置される一連の基準位置が選択さ
れ、その後すぐに、抜枠した切片に対して、測定値が実
際に測定した値に基づいて抜枠切片上の位置で推算され
る。好ましい実施態様では、概して直線の関係が、各切
片上で実際に算定される少なくとも二個の実測値の間で
規定され、その後すぐに測定値が直線関係に基づいて補
間と補外によって推算される。
〔実施例〕
第1図は、紙もしくはプラスチックのような連続する
シート材料を生産するための典型的なシート製造機を概
略で示す。例示の実施態様では、このシート製造機は、
2個のローラ14,15の間で操作される支持ウェブ13上に
原料を送り出すために装備される供給ボックス10を含ん
で備える。さらにシート製造機は、蒸し箱20やつや付け
装置21のような処理段階を含む。この段階は、完成シー
ト18を生産するために原料に効果的に作用する。完成シ
ート18はリール22によって集積される。
このような処理段階はそれぞれ、シート18を横切る特
性を制御するプロフィール・アクチュエータと呼ばれる
装置を含んで備える。実際に、プロフィール・アクチュ
エータは、横方向に隣接し普通は「切片」と呼ばれる位
置で、概して独立した調整を供給する。例えば、蒸し箱
20は、個々の切片位置でシート18に当てる蒸気の量を制
御するアクチュエータを含んで備えることがわかる。ま
たつや付け段階21は、個々の切片位置でシート18に加わ
る圧力を制御するアクチュエータを含んで備えることが
わかる。
プロフィール・アクチュエータに制御情報を供給する
目的で、少なくとも1個の走査センサ30が、選ばれたシ
ート特性、例えば紙の製造の場合には厚さや坪量のよう
な特性を測定するためにシート製造機に設けられる。例
示の実施態様では、走査センサ30は支持枠31に備えら
れ、もってシート製造機を横方向に周期的に横断するよ
うに操作される。通常、走査センサはシート製造機を周
期的に横断移動するが、その走査周期は実際は幾分不規
則である。さらに、走査センサ30はライン32で示すよう
にプロフィール・アナライザ33に連結され、もって測定
されたシート特性を表す信号をアナライザに供給する。
プロフィール・アナライザ33からは制御信号が、1個も
しくはそれ以上の処理段階におけるプロフィール・アク
チュエータに供給される。例えばライン35は、プロフィ
ール・アナライザ33から供給ボックス10上のプロフィー
ル・アクチュエータに制御信号を運ぶ。
シート18の速さのために、走査センサ30は、シート18
の表面を横切ってシートの長手方向縁部に対し正確に直
角に整列する位置では(すなわち本来の横方向)では選
ばれたシート特性を測定しない。その代わり前記のよう
に、実際の横方向測定位置は、シートの縁部に対し正確
に直角な方向に関して、斜行しもしくはかたよったシー
ト面上軌道に沿って位置する。
第2A図は、シート18の表面を横切る横方向測定点の線
図形の一例を図示する。より詳しくは、第2A図のジグザ
グ状の連続線は、シート18が機械方向(MD)に進行する
に従って、走査センサ30が、端々まで連続する走査軌道
S1,S2,S3,…を求めてシート18の表面上に描く測定点の
実際の線図形を図示する。本来の横方向(CD)に関して
実際の各走査軌道が示す角度は、走査センサ30の横方向
速度と、シート18の機械方向速度とによって決まること
がわかる。(シート18を横切る各走査軌道の角度は、シ
ート製造機に関するフレーム31の方向によっても決ま
る。しかし実際には、フレームの方向は通常のシート製
造工程の間に変更不可能である。)理想的な事例では、
横方向の測定値はシートを横切って瞬時に算定され、そ
して走査軌道は本来の横方向に平均な直線である(すな
わちシートの縁部に対し正確に直角を為す)。しかし実
際は、実走査軌道は第2A図に示すようなジグザグ線図形
を持つ。そしてさらに、センサがシートの縁部に到達す
るときと戻り走査が始まるときとの間には偶発的な時間
の隔りがある。
説明のために、シート18は第2A図で、長手方向に伸び
る一連の平行細長片(前記で切片と呼ぶ)に分割して示
される。切片SL25はシートの両縁部間の中間に、切片SL
38はシート18の向こう側の縁部の近くに、そして切片SL
12はこちら側の縁部の近くにあるように想定する。中心
切片SL25に沿う点C1,C2,C3,…は、この実施例では、走
査センサ30がシート18の端々までほぼ一定の速度で規則
的に横断する際に、走査センサ30によって測定値が得ら
れる点を示す。点m1,m2,m3,…は、走査センサ30が切片S
L38を横切って横断する際に、走査センサ30によって測
定値が得られる点を示す。さらに第2A図に示す実施例で
は、走査センサがシート18の縁部に達するときと、戻り
走査が始まるときとの間に、時間の隔りが存在する。
第2A図から明白であるように、中心切片SL25に沿った
測定点C1,C2,…は、機械方向に等しい間隔で位置する
が、非中心切片SL38に沿う測定点m1,m2,…は、その間隔
が等しくない。同様なことが、あらゆる非中心切片につ
いても言える。従って、非中心切片に沿う測定値は、中
心切片に沿って測定値が得られるより前か後かに得られ
る。第2A図では、測定点m1と測定点C1との間の長手方向
の間隔を距離D1で表わし、また測定点m2と測定点C2との
間の長手方向の間隔を距離D2で表わす。以下同様であ
る。走査センサ30が、両方向に一定速度でかつ縁部で時
差なくシートを横断する場合には、D1=D2=D3=…であ
る。
第3図は、坪量のような測定可能なシート特性の大き
さを、非中心切片、例えば切片SL38に対してシート18の
長さに亙る多数の位置で示すグラフである。(すなわ
ち、第3図の鉛直軸は測定可能なシート特性の大きさを
表わし、そして水平軸は機械方向のシート沿いの位置を
表わす。)第3図のグラフでは、シートの長さは規則的
に間隔を開けた平行線S1 ,S2 ,…によって分割され
ている。これらの平行線は、本来の、すなわち瞬間的な
横方向走査の位置を示し、その各々はシート18の縁部に
対し正確に垂直に伸びる。第2A図に基づいて見れば、第
3図の平行線S1 ,S2 ,…は、各測定点C1,C2,C3,…が
位置する機械方向位置に相当することがわかる。
第3図を検討するために、点線の曲線でその大きさが
示される測定可能なシート特性が存在し、そしてこのシ
ート特性は機械方向で正弦曲線的に変化するが横方向で
は変化しないということを想定する。言いかえれば、い
ずれの切片でも、測定されたシート特性は走査S1 ,S2
,…に関して同じ曲線で表わされると想定する。さら
に言えば、得られたシート特性の横方向プロフィールは
切片から切片へと不変であると想定する。
第3図においてb1,b2,…と表示される点は、それぞれ
の走査S1 ,S2 ,S3 ,…に対して正確に測ったシート
特性の個有の値を示す。(すなわち、第3図で下方に向
かう矢印は、走査方向がシート18の近いほうの縁部に向
かうことを示し、そして上方に向かう矢印は、走査方向
がシートの遠いほうの縁部に向かうことを示す。)第3
図で、点b1 ,b2 ,b3 ,…は、切片SL38のように中心
をはずれた切片上で、走査センサ30によってS1 ,
S2 ,…に対応する走査の間に得られる実際の測定値の
大きさを示す。走査センサ30が、中心切片SL25で測定値
を得る前か後かまでは切片SL38で実際には測定値を得な
いため、測定値b1 ,b2 ,…は、結ばれた点b1,b2,…
から成る本来の横方向位置に対し、機械方向において前
か後かにずれる。さらにこのずれのため、実際の各測定
値b1 ,b2 ,…の大きさは本来の横方向走査で得られ
る各該当値b1,b2,…と異なる。(第3図で便宜的に見れ
るように、実線で測定点b1 ,b2 ,…を結ぶ。) さらに第3図では、走査S1に対する値b1の大きさと実
際に測定した値b1 の大きさとの間の相違、すなわち誤
差が、E1として示される。同様に、走査S2に対する値b2
と実測値b2 との大きさの誤差が、E2で示される。以下
同様である。
第4図は、走査位置の関数として曲線で表わされる第
3図での、切片SL38に対する誤差E1,E2,…の大きさを示
す。第4図の点線は、ある他の切片位置に対するシート
特性の測定値と現実値との誤差を示す。従って第4図
は、横方向プロフィールが切片間で不変であるときでさ
えも測定誤差は切片間で異なり得るということを明らか
にする。実際には、測定誤差間の位相変化は第3図に示
すように必ずしも規則的ではない。事実、測定誤差は大
きさにおいても頻度においても様々に異なる。いくつか
の場合には、測定誤差は実際の機械方向の変化よりずっ
とゆっくり変化し、そのため測定誤差を度数フィルタに
よって除去することはできない。さらにこのような場
合、プロフィール間の誤差を平均化することは、誤差の
影響を必ずしも減らしはしない。
走査センサ30がシート18を横断する間に蓄積されるプ
ロフィール測定値の誤差をできる限り少くする方法を次
に述べる。より詳しくは、横方向に理想的な(すなわち
瞬間的な)走査のために規則的に間を開けた間隔で測定
される測定値を推算することによって、プロフィール測
定誤差を最小限度にする方法を述べる。実際はこのよう
な整列化は、シートの中心切片沿いに得る測定値に関し
て通常は為される。それはその測定値が機械方向に、普
通は規則的に間隔を開けて位置するためである。
第2B図は、横方向測定値を例えばSL38等の非中心切片
から、中心切片SL25で得る対応する測定値と共に直線に
述べる方法の一例を明示する。第2B図では、鉛直軸沿い
の値は測定されたシート特性の大きさを表わし、そして
水平軸に沿った値は測定値が得られるシート18沿いの機
械方向位置を表わす。この例示の方法では、位置m1,m2
で得られる測定値b1 ,b2 は、値b1 ,b2 の間に推算
値a2に達するように直線を伸ばすことで、直線的に補外
される。この推算値a2は、測定点C2が属する機械方向位
置において切片SL38に沿って得られる測定値に近づく
(すなわち推算する)。推算測定値a2は、「整列され
た」値と呼ぶことができる。これはa2が、中心切片測定
点C2が属する機械方向位置をもって、本来の横方向位置
に整列する点における推算測定値を表わすためである。
同様に、走査S3に対する整列測定値a3を決定するため
に、位置m2,m3で得られる測定値b2 ,b3 を、値b2 ,b
3 の間に直線を伸ばすことによって直線的に補間す
る。中心切片測定点C3における走査S3の機械方向座標で
の補間直線の交点は、測定され割り当てられた値a3であ
る。
上記の方法は、第3図に示す値に関してもやはり実行
できる。従って、第3図では、推算測定値a2,a3,a4,…
が概して、実測値b2 ,b3 ,…よりも本来のシートプ
ロフィール値b2,b3,…により近づいて位置することが確
認できる。このように、上記の直線化方法は、横方向プ
ロフィールの精度を増大させる。
実際には、プロフィール測定値の推算値は各切片に対
してマイクロプロセッサベース制御システムによって算
定される。このシステムの操作において、整列した各点
の機械方向座標は、シートが移動する速度と走査センサ
がシートを横断する速度とに基づいて決められる。シー
トと走査センサとの速度の値は、従来の速度センサによ
って容易に測定される。
本発明を好ましい実施態様に従って明示しかつ説明し
たが、これは特許請求の範囲に記載する発明に反するこ
となく変更及び修正を行なうことができるものである。
例えば、前記の解説は、各推算値を算定するために2個
の実測値を使用することに集中したが、3個もしくはそ
れ以上の測定値をプロフィール値の推算の基として使う
ことができる。さらに、直線補外及び直線補間は実行す
るに最も便利であるが、推算値は非線形推定関数に基づ
いて算定することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、シート製造機の概略図である。 第2A図は、走査センサが進行シート上でたどる軌道の一
例を示す。 第2B図は、第2A図の走査軌道で測定され推算されたシー
ト特性値を示すグラフである。 第3図は、実際のシート特性値をシートの個々の切片で
の測定値とともに示すグラフである。 第4図は、第3図に相応するグラフで、シート特性の実
際値と測定値との間の誤差を示す。 18……シート、30……走査センサ、 33……プロフィール・アナライザ、 S1〜S4……走査軌道、 C1〜C4,m1〜m4……測定点、 S1 〜S10 ……理想的走査軌道、 b1〜b10……個有シート特性値、 b1 〜b10 ……実測シート特性値、 a2〜a10……推算シート特性値、 E1〜E10……誤差。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 21/35 G01N 21/35 B 23/16 23/16 27/00 27/00 A 29/26 501 29/26 501 (56)参考文献 特開 昭62−137508(JP,A) 特開 昭54−6594(JP,A) 特開 昭56−35057(JP,A) 特開 昭55−72032(JP,A) 特開 昭64−32762(JP,A)

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】移動するシート材料の特性の値を製造工程
    の間に測定する方法において、移動シートを走査センサ
    で繰り返し横断し、各横断の間にシート特性の測定値を
    複数の切片位置において得る段階と、シート表面に沿っ
    て機械方向に間隔を開けて位置する一連の基準位置を選
    定する段階と、そして抜枠した切片に対して、基準位置
    と同じ間隔では機械方向に間隔を持たない抜枠切片上の
    位置で測定値を推算する段階とを具備する方法。
  2. 【請求項2】前記の推算段階は、抜枠切片に対して、そ
    の切片を2回横断する間に切片で得られる実際の測定値
    に基づいて測定値を推算することを含んでいる請求項1
    記載の方法。
  3. 【請求項3】連続横断の間に得られる前記の測定値は、
    推算測定値を決めるために直線補外される請求項2記載
    の方法。
  4. 【請求項4】連続横断の間に得られる前記の測定値は、
    実在の測定値を決めるために直線補間される請求項2記
    載の方法。
  5. 【請求項5】基準位置が規則的に間隔を開けて位置する
    請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】推算段階は、各抜枠切片に対して、実際に
    切片上で算定される少なくとも二個の測定値の間に概し
    て直線の関係を定め、そして前記の概して直線の関係に
    基づいて、選定した基準位置に対して測定値を推算する
    ことを含む請求項1記載の方法。
  7. 【請求項7】測定特性がシートの坪量である請求項1記
    載の方法。
  8. 【請求項8】測定特性がシートの含水量である請求項1
    記載の方法。
  9. 【請求項9】測定特性がシートの厚さである請求項1記
    載の方法。
  10. 【請求項10】シート材料が紙である請求項1記載の方
    法。
  11. 【請求項11】シート材料がプラスチックである請求項
    1記載の方法。
  12. 【請求項12】連続するシート材料の特性の値を、その
    製造工程の間に測定する方法において、移動シートを走
    査センサで縁から縁まで繰り返し横断する段階と、各横
    断の間に、抜枠切片位置でシート特性の測定値を得る段
    階と、各横断の間に、前もって選定した機械方向位置に
    関して概して規則的に間隔を開けて位置する機械方向基
    準位置を選定する段階と、抜枠切片において、概して規
    則的には機械方向に間隔を開けない位置で切片上で実際
    に得た測定値に基づいて、シート特性の測定値を推算す
    る段階とを具備する方法。
  13. 【請求項13】推算段階は、各抜枠切片に対して、切片
    上で実際に算定された少なくとも二個の測定値の間に、
    概して直線の関係を規定することと、選定した基準位置
    に対して前記の概して直線の関係に基づいて測定値を推
    算することとを含んでいる請求項12記載の方法。
  14. 【請求項14】測定特性がシートの坪量である請求項12
    記載の方法。
  15. 【請求項15】測定特性がシートの含水量である請求項
    12記載の方法。
  16. 【請求項16】測定特性がシートの厚さである請求項12
    記載の方法。
  17. 【請求項17】シート材料が紙である請求項12記載の方
    法。
  18. 【請求項18】シート材料がプラスチックである請求項
    12記載の方法。
  19. 【請求項19】移動するシートの特性の値を、その製造
    工程の間に測定する方法において、移動シートを走査セ
    ンサで繰り返し横断し、各横断の間に複数の切片位置に
    おいてシート特性の測定値を得る段階と、シート表面に
    沿って機械方向に間隔を開けて位置する一連の基準位置
    を選定する段階と、各抜枠切片に対して、切片上で実際
    に算定される少なくとも二個の測定値の間に概して直線
    の関係を規定する段階と、選定した基準位置に対して前
    記の概して直線の関係に基づいて測定値を推算する段階
    とを具備する方法。
  20. 【請求項20】端から端まで連続して横断する間に得る
    測定値は、推算測定値を決めるために直線補外される請
    求項19記載の方法。
  21. 【請求項21】実在の測定値を決めるために、連続する
    横断の間に得られる測定値を直線補間する段階をさらに
    含む請求項19記載の方法。
JP1218746A 1988-09-26 1989-08-28 移動シート特性の横方向検出方法 Expired - Lifetime JP2730989B2 (ja)

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