JP2883506B2 - エキスパンダロールの曲げ量調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、抄紙機システム等の
製紙機械においてラインを流れる紙をエキスパンダロー
ルに通し、ロール曲げ機構を介してエキスパンダロール
の曲げ量を調節することにより、紙の皺を除去するエキ
スパンダロールの曲げ量調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】製紙機械には、製品品質を高め紙切れを
防止するために、ライン上の任意の工程箇所に皺取りロ
ールとも呼ばれるエキスパンダロールが設けられてい
る。このエキスパンダロールは、それ自体を外力で湾曲
させることによりロール通過時の紙の弛みもしくはそれ
が発展して生ずる皺を除去する。この場合、エキスパン
ダロールの曲げ量の調整のために、ロールをそれに軸方
向から力を加えて湾曲させるロール曲げ機構が用いられ
る。

【０００３】図９は、この種の調整をする従来の曲げ量
調整装置を示すものである。回転可能なエキスパンダロ
ール２は、その一端（図面の左側端）が軸方向への移動
を拘束された状態で土台１に直接支持され、その他端
（図面の右側端）が軸方向への移動が可能な状態でロー
ル曲げ機構４を介して基台１に支持されている。ロール
曲げ機構４は、曲げ量調整ハンドル５を手動で時計方向
または反時計方向に回動することにより、エキスパンダ
ロール２の他端部に加わる力を増加または減少させ、一
点鎖線で示したロール初期状態から、例えば、曲げ量調
整ハンドル５を時計方向に回わすことによりエキスパン
ダロール２を実線または破線で示した状態に湾曲させ、
反時計方向に回わすことによって実線又は一点鎖線で示
した元の状態に戻すことができる。実線または破線で示
した湾曲状態を保持したまま、ロール２自体を、その一
端に結合されたロール回転用電動機６によって回転させ
て、図示していない処理対象の紙の皺を除去しながら移
送する。

【０００４】ところで、エキスパンダロール２を通過し
た紙の状態は機械操作員によって監視され、紙に皺もし
くは弛みが生じそうであれば、その都度、機械操作員が
エキスパンダロール２の側まで出向いて、紙の皺もしく
は弛みがなくなるように曲げ量調整ハンドル５を回動操
作していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のエキス
パンダロールの曲げ量調整手段は、皺もしくは弛みが生
ずる度ごとに操作員が機械に近付かなければならないの
で、操作員に対する安全対策が必要であった。その場
合、操作員には皺もしくは弛みを除去するための微妙な
判断が要求され、操作員の精神的負担もかなり大きいも
のであった。更に、紙面の状態を常時監視するのも現実
問題として相当困難である。そのため皺もしくは弛みが
発生しそうな状態になっても、それを操作員が見つけな
い限り、エキスパンダロールによる紙面状態の改善策を
直ちにとることはできない。そのため現実に皺が発生し
てから別途設置の皺検出器によって皺を検出し、その検
出信号に基づいて操作員に対し警報を出すようにしてい
た。紙の製造中に万一、皺が発生してしまうと、製造途
中の紙ロールは不良品扱いとなり、製造歩留りが悪化し
てしまうことになる。

【０００６】この発明は、以上の問題点を解消するため
になされたもので、操作員が機械に近付くことの危険を
排除すると共に、微妙な判断を強いられる操作員の状態
監視作業および操作上の負担を軽減し、しかも製造歩留
りの向上を達成しうるエキスパンダロールの曲げ量調整
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明のエキスパンダ
ロールの曲げ量調整装置は、エキスパンダロールを通過
した紙の弛み量を紙面の横幅方向に沿ってその中央部と
両端部とに各々分割して検出する検出手段と、ロール曲
げ機構を駆動する駆動手段と、検出手段によって検出さ
れた各部の弛み量の平均値が最小になり、かつ、両端部
の弛み量と中央部の弛み量との差が最小になるようなロ
ール曲げ機構の操作量を演算する操作量演算手段と、演
算された操作量に従って駆動手段を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】この発明においては、各部の弛み量の平均値が
最小になり、かつ、紙面を横幅方向に見たときの両端部
の弛み量と中央部の弛み量との差が最小になるようにロ
ール曲げ機構の曲げ量が調節される。この結果、操作員
の介在なしで、エキスパンダロールの曲げ量を最適に自
動調整され、これによって操作員の危険性を排除すると
ともに操作員の作業負担を軽減させ、操作員がたまたま
見ていなかったために皺が発生してしまう等のおそれが
なく、製品の歩留りも向上させることができる。

【０００９】

【実施例】この発明の実施例の説明に先立って、まず、
この発明の原理について説明しておく。図２または図３
に示すように、処理対象の紙３の上方位置に光源７１を
配置して紙３を少なくとも横幅方向全体にわたって照射
し、紙３の垂直方向の反射光の輝度を紙３の横幅方向に
沿って配設した多数の受光素子７２を有する輝度検出器
７で測定すると、皺あるいは弛みの少ない部分では相対
的に高輝度であり、反対に皺あるいは弛みの多い部分で
は相対的に低輝度になる。これらの輝度を平均した平均
輝度および紙の皺量とエキスパンダロールの曲げ量との
間には図５に示すような関係がある。また、輝度検出器
７で測定した輝度を紙３の幅方向に見て中央部と両端部
に分けて観察したとき、これら各々の輝度とエキスパン
ダロール曲げ量との間には、図６に示すような関係があ
る。すなわち、紙面全体の平均輝度は、図５に示した輝
度特性曲線のように、エキスパンダロール２の曲げ量を
大きくして行くと当初は次第に増加するが、ある点で最
大になった後は逆に減少する。これは、図５に破線で示
すように、ある曲げ量を越えて曲げ量を増加させると両
端部が弛み、紙３の両端部輝度が減少するからである。
なお、図５に示したように、輝度と皺（あるいは弛み
量）は、ロール曲げ量に対して増減傾向が逆の関係でほ
ぼ対応している。したがって、紙の皺あるいは弛み量を
最小にするには、逆に輝度が最大になるようにすればよ
いことが分かる。この発明は以上の原理に従って構成さ
れたものである。

【００１０】図１は、この発明による曲げ量調整装置の
一実施例を示すブロック図である。輝度検出器７は、図
２および図３を参照してすでに述べたように光源７１お
よび受光素子７２を含んで構成されている。ただし、受
光素子７２は、紙面の横幅方向に見て、中央部と両端部
とを３分割して測定できる構成となっている。また輝度
検出器７は各々の部分内で反射光の平均輝度を演算し、
それを輝度検出信号として出力する。この輝度検出器７
の出力端は、紙面全体の平均輝度の変化を求める図２の
回路、および中央部平均輝度と両端部平均輝度の差を求
める図３の回路の２系統の演算処理回路に接続される。

【００１１】紙面全体の平均輝度を求める回路（図２）
では、信号処理器８ａに、中央部輝度信号ａ１と両端部
輝度信号ａ１４，ａ１５のすべてを受けて、紙面全体の
平均輝度を求め、フィルタ処理および信号レベル変換等
を行なって、これを全平均輝度ａ２を表す信号として操
作量演算器１１に送出する。

【００１２】中央部平均輝度と両端部平均輝度の差を求
める回路（図３）では、まず平均化器１２に左端平均輝
度信号ａ１４および右端平均輝度信号ａ１５を入力して
両者の平均を示す両端部平均輝度信号ａ１６を得る。こ
の平均輝度信号ａ１６および中央部平均輝度信号ａ１と
から両者の差すなわち輝度差信号ａ１７を減算器１３に
より演算する。中央部平均輝度および両端部平均輝度の
差を表すこの輝度差信号ａ１７は信号処理器８ｃにより
フィルタ処理および信号レベル変換等の処理が加えられ
輝度差ａ１８を示す信号として操作量演算器１１に入力
される。

【００１３】信号処理器８ａの出力端には、平均輝度ａ
２に基づき平均輝度を記憶する検出値メモリ９ａと、今
回の平均輝度ａ２から検出値メモリ９ａに記憶された前
回の平均輝度ａ３を減算して輝度変化量ａ４（＝ａ２−
ａ３）を求める減算器１０ａとが接続されている。

【００１４】一方、ロール曲げ機構４を操作するため
に、前述の曲げ量調整ハンドル５に代えて、サーボモー
タからなるロール曲げ用モータ１８がロール曲げ機構４
に結合されている。ロール曲げ機構４の回転角は回転角
検出器１９によって検出され、その回転角信号ａ５は信
号処理器８ｂを通してフィルタ処理および信号レベル変
換等の処理が行なわれた後、改めて回転角ａ６を表わす
信号として検出値メモリ９ｂおよび減算器１０ｂに導入
される。減算器１０ｂは、信号処理器８ｂから入力され
る今回の回転角ａ６から検出値メモリ９ｂに記憶された
前回の回転角ａ７を減算して回転角変化量ａ８（＝ａ６
−ａ７）を求め、それを改めて曲げ変化分ａ８として出
力する。

【００１５】両減算器１０ａ，１０ｂの各出力信号、す
なわち輝度変化量ａ４および曲げ変化分ａ８は操作量演
算器１１に入力される。操作量演算器１１には、さら
に、すでに述べた輝度差ａ１８のほかに、信号処理器８
ａの出力端から平均輝度ａ２も導入される。操作量演算
器１１は入力された各信号に基づいて各部の弛み量の平
均値が最小になり、かつ、両端部の弛み量と中央部の弛
み量との差が最小になるようなロール曲げ機構４のため
の操作量補正値ａ９を出力する。

【００１６】操作量演算器１１は図４に示すように構成
されている。操作量演算器１１の各入力信号ａ４，ａ
２，ａ１８の入力端にはそれぞれ符号化器１１１ａ，１
１１ｂ，１１１ｃが設けられており、各入力信号はそれ
ぞれこれらの符号化器で２値ディジタル化され論理回路
１１２に導入される。各符号化器は、入力値≧０で
“１”、入力値＜０で“０”となる信号を出力する。こ
のようにして信号ａ４，ａ２，ａ１８から得られたディ
ジタル化された信号ａ４１，ａ２１，ａ１８１に基づき
論理回路１１２により次の論理演算が行なわれる。な
お、オペランドの前に付した“／”符号はここでは否定
の意味を表わすものとして便宜的に用いられている。 ａ１１２＝ａ１８１・（ａ２１・ａ４１＋／ａ２１・／
ａ４１） この演算結果に基づき、次スキャンの操作量補正値の元
となる曲げ変化分ａ８の値を符号反転させるか否かを切
換える符号反転リレー１１３を動作させるための符号切
換指令ａ１１２を作り出す。ａ１１２＝１ のときは、
符号反転リレー１１３が付勢され、操作量演算１１は回
転角変化量ａ８をそのまま操作量補正値ａ９として出力
し、またａ１１２＝０ のときは、符号反転リレー１１
３が消勢され、操作量演算１１は回転角変化量ａ８をイ
ンバータ１１４により符号反転したものを操作量補正値
ａ９として出力する。

【００１７】操作量演算器１１から出力された操作量補
正値ａ９は制御開始スイッチ１４、ゲイン増幅器２０
（出力信号ａ１０）、積分器１５（出力信号ａ１１）、
および上下限リミッタ１６を介して、回転角指令値ａ１
２としてサーボドライバ１７に加えられる。サーボドラ
イバ１７には信号処理器８ｂを介して回転角信号ａ６が
フィードバックされており、両者の偏差を減少させるよ
うな操作量ａ１３を演算し、それに従ってロール曲げ用
モータ１８を介してロール曲げ機構４の曲げ量が調節さ
れる。

【００１８】なお、検出値メモリ９ａ，９ｂ、減算器１
０ａ，１０ｂ、操作量演算器１１、積分器１５および上
下限リミッタ１６を総合したものとしてディジタルコン
トローラを用い、これを予め定められたスキャン時刻ご
とに、それぞれ所定の動作をするように構成するものと
する。

【００１９】上記のように構成された曲げ量調整装置の
動作を以下に説明する。図２の回路で検出される紙面全
体の平均輝度信号ａ２とエキスパンダロール２の曲げ量
の関係は図５に示す関係にある。すなわち、エキスパン
ダロール２に紙３を通したまま、このエキスパンダロー
ル２の曲げ量を零から次第に大きくすると、破線の皺量
特性曲線から明らかなように、皺量は次第に少なくな
り、ある点を境にして増大傾向に転じる。これに対し
て、実線の輝度特性曲線で示したように、輝度は当初次
第に増大し、ある点を境にして下降する。このとき、皺
量の最少点と輝度の最大点とが一致する。

【００２０】また、図３の回路で検出される輝度差ａ１
８および輝度信号の基となる中央部平均輝度、両端部平
均輝度とエキスパンダロール２の曲げ量の関係は図６お
よび図７に示す関係にある。すなわち、エキスパンダロ
ール２の曲げ量を零から次第に大きくすると、中央部は
ある程度の曲げ量でほぼ飽和値をとるのに対し、両端部
ではある最大点を過ぎた後、両端に生じる弛みひいては
皺の発生のため、輝度が低下してしまう。

【００２１】この発明は、この関係を巧みに利用したも
ので、輝度検出器７の出力信号に基づいて、紙３の両端
部と中央部のそれぞれの輝度信号の平均値の差が最小で
且つ輝度が常に最大になるようにエキスパンダロール２
の曲げ量を調整するものである。この場合、処理対象の
紙３の紙質が異なれば、図８に示すように、輝度特性曲
線は横軸方向すなわちロール曲げ量の座標軸方向に平行
移動した形になるため、紙質によってそれぞれエキスパ
ンダロール２の曲げ量を調整しなければならなくなる。

【００２２】そこで、この発明においては、輝度検出器
７によって紙３に光を照射した場合の輝度を検出して、
実輝度信号ａ１，ａ１４およびａ１５を発生させる。信
号処理器８ａはこの実輝度信号ａ１を入力して雑音を除
去すると共に、最大・最小に制限を加えた輝度信号ａ２
を出力する。一方、信号ａ１６は信号ａ１４とａ１５の
平均を平均化器１２でとることによって得られる。ここ
で、この輝度信号ａ２はディジタルコントローラのスキ
ャンごとにサンプリングされ、その値が検出値メモリ９
ａに格納される。また、減算器１０ａは今回の輝度信号
ａ２から、検出値メモリ９ａに格納された前回の輝度信
号ａ３を減算し、輝度変化量ａ４を求めて操作量演算器
１１に加える。中央部両端部平均輝度差ａ１８は、両端
部平均輝度ａ１６を中央部平均輝度ａ１から減算した値
として得られ、これを操作量演算器１１に入力する。一
方、回転角検出器１９によってサーボモータ１８の回転
軸の回転角を検出して、実回転角信号ａ５を発生させ
る。信号処理器８ｂはこの実回転角信号ａ５を入力して
雑音を除去すると共に、最大・最小に制限を加えた回転
角信号ａ６を出力する。この回転角信号ａ６はディジタ
ルコントローラのスキャンごとにサンプリングされ、そ
の値が検出値メモリ９ｂに格納される。また、減算器１
０ｂは今回の回転角信号ａ６から、検出値メモリ９ｂに
格納された前回の回転角信号ａ７を減算し、回転角変化
分ａ４を求めて操作量演算器１１に加える。

【００２３】操作量演算器１１はスキャン時刻ごとに輝
度検出器７および回転角検出器１９の検出値を入力し、
これに所要の演算処理を施してサーボモータ１８に対す
る操作量を演算・出力する。そこで、信号処理器８ａを
介して得られた輝度検出信号を前回スキャン検出値メモ
リ９ａに記憶させ、減算器１０ｂが今回分の検出値との
差分を演算し操作量演算器１１に送出する。

【００２４】なお、操作量演算器１１から出力された操
作量補正値ａ９は、ここから出力された後、ゲイン増幅
器２０で適当なゲインをもって増幅処理され、積分器１
５に導入される。その後、機械仕様で定まった曲げ量の
上限値を越えたり下限値を下回ったりすることのないよ
うに操作量にリミットを掛け、サーボドライバに伝送す
る。

【００２５】操作量演算器１１の出力信号すなわち操作
信号は、紙面両端部と中央部の輝度差ａ１８１に主に依
存し、（ａ２１・ａ４１＋／ａ２１・／ａ４１）の部分
がそれに従属した符号切換条件となる。ａ１１２＝１
のときは符号反転リレー１３が付勢されてそのメーク接
点が閉じ、信号ａ８がそのまま信号ａ９として出力さ
れ、ａ１１２＝０ のときは符号反転リレー１３が消勢
されてそのブレーク接点が閉じ、信号ａ８が符号反転さ
れた形で信号ａ９として出力される。

【００２６】かくして、紙面両端部と中央部の輝度偏差
ａ１７が最小で全体輝度ａ２が最大になるまでエキスパ
ンダロールの曲げ量が調整されることになる。

【００２７】なお、上記実施例では操作量演算器１１と
してディジタルコントローラを想定したが、その一部も
しくは全部をアナログ信号を取扱うものとして構成して
も上述したのと同様な制御を行うことができる。

【００２８】また、上記実施例では、輝度検出器を被処
理紙の幅方向左端部、中央部、および右端部の３つの部
分に分割測定しうる構造としているが、ＣＣＤ素子等の
多点受光素子を使用して、受光エリアのグルーピングに
より、紙の幅方向の輝度分布を分割して検出する場合も
ありうる。

【００２９】なおまた、上記実施例では、皺および弛み
量検出手段として輝度検出器を用いるものを示したが、
皺あるいは弛み量に対応して、または相関関係をもって
変化する情報が得られるならば、これ以外の皺あるいは
弛み量の検出手段を用いることもできる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、ロール曲げ機構を駆動する駆動手段を設け
ると共に、紙の弛み量を検出する弛み量検出手段を設
け、検出された弛み量が最小になるように制御するの
で、操作員の介在なしで、エキスパンダロールの曲げ量
を自動調整することができ、これによって操作員の危険
性を排除すると共に、操作員の負担を軽減することがで
きる。再に、リアルタイムに皺ないし弛みの発生を抑制
するため、安定した生産を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による曲げ量調整装置の一実施例を示
すブロック図。

【図２】図１の装置の一部を示す部分図。

【図３】図１の装置の他の一部を示す部分図。

【図４】図１の操作量演算器の内部構成を示すブロック
図。

【図５】エキスパンダロール曲げ量と輝度および紙の皺
量との関係を示す特性線図。

【図６】エキスパンダロール曲げ量と紙の中央部および
両端部の輝度との関係を示す特性線図。

【図７】エキスパンダロール曲げ量と紙の全体平均輝度
および（両端部輝度−中央部輝度）との関係を示す特性
線図。

【図８】エキスパンダロール曲げ量と紙の輝度との関係
を異なる紙質のものについて示す特性線図。

【図９】周知のエキスパンダロール曲げ量調整装置の概
略構成図。

【符号の説明】 ２ エキスパンダロール ３ 被処理紙 ４ ロール曲げ機構 ６ ロール回転用電動機 ７ 輝度検出器 ８ａ，８ｂ，８ｃ 信号処理器 ９ａ，９ｂ 検出値メモリ １１ 操作量演算器 １２ 平均化器 １５ 積分器 １６ 信号処理器 １８ ロール曲げ用モータ １９ 回転角検出器 ７１ 光源 ７２ 受光素子 １１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ 符号化器 １１２ 論理回路 １１３ 符号反転リレー １１４ インバータ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ラインを流れる紙をエキスパンダロールに
   通し、ロール曲げ機構を介してエキスパンダロールの曲
   げ量を調節することにより、紙の皺を除去するエキスパ
   ンダロールの曲げ量調整装置であって、 エキスパンダロールを通過した紙の弛み量を紙面の横幅
   方向に沿ってその中央部と両端部とに各々分割して検出
   する検出手段と、前記ロール曲げ機構を駆動する駆動手
   段と、前記検出手段によって検出された各部の弛み量の
   平均値が最小になり、かつ、両端部の弛み量と中央部の
   弛み量との差が最小になるような前記ロール曲げ機構の
   操作量を演算する操作量演算手段と、演算された操作量
   に従って前記駆動手段を制御する制御手段とを備えたこ
   とを特徴とするエキスパンダロールの曲げ量調整装置。
2. 【請求項２】検出手段として、紙面に光を照射する光源
   と、この光源によって照射されている紙面の輝度を測定
   する手段とからなる輝度検出器が設けられていることを
   特徴とする請求項１に記載のエキスパンダロールの曲げ
   量調整装置。