JP3175429B2 - 抄紙機すき網部の配向性制御装置 - Google Patents

抄紙機すき網部の配向性制御装置

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JP3175429B2 JP25628093A JP25628093A JP3175429B2 JP 3175429 B2 JP3175429 B2 JP 3175429B2 JP 25628093 A JP25628093 A JP 25628093A JP 25628093 A JP25628093 A JP 25628093A JP 3175429 B2 JP3175429 B2 JP 3175429B2
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政宏 矢ケ部
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石川島播磨重工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は抄紙機のすき網部におい
てヘッドボックスのスライスからすき網上に流出させら
れる原料の配向性を制御するための配向性制御装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】抄紙機の湿部(Wet part)は、図7にそ
の一例の概略を示す如く、すき網部(Wire part )1と
プレス部(Press part)2を有し、上記すき網部1に
は、スクリーンを通過させた後の原料を均一な薄い膜状
の水流(ジェット)として、走っているすき網3上に流
出させるようにするヘッドボックス4を有する。
【0003】上記ヘッドボックス4は図8に一例を示す
如く、スクリーンを通過させた後の原料5を貯溜するた
めのヘッダ6と、幅方向に配列した流量調節弁7付きの
マニホールドチューブ8を介して上記ヘッダ6に接続し
たミキシングチャンバ9と、該ミキシングチャンバ9か
らの原料5中の繊維が集合しないよう分散させるための
分散装置10と、該分散装置10を経て送られた原料5
をジェットとして先端のノズル11からすき網3上に流
出させるスライス12とからなる構成としてある。な
お、13はブレストロール、14はフォーミングボード
を示す。
【0004】ところで、上記すき網部1では、ヘッドボ
ックス4のスライス12からすき網3上に流出される原
料5は、スライス12のノズル11の開度が幅方向で一
様に設定してあっても繊維の配向性が幅方向で一様にな
らないことがある。かかる繊維配向性は紙の強度や地合
に重大な影響を与える問題があるので、原料5の繊維配
向性を測定して配向性を制御することが重要な課題とな
る。
【0005】繊維の配向性を測定する場合、従来では、
図9の(イ)(ロ)に示す如く、旋回台15上に紙のサ
ンプル16を置き、サンプル16の表面部に配置したレ
ーザ発光器17よりレーザ光を発振させ、サンプル16
の裏面部に配置したレーザ受光器18にてレーザ光の受
光時間を測定して、その受光時間より弾性係数を逆算
し、更に、サンプル16の縦又は横の強度を出し、上記
旋回台15の旋回中心Oを基準とする4つの測定点e1
、e2 、e3 、e4 から直角方向の強度、すなわち、
配向性を代表する物性値を出すようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
繊維配向性測定方式の場合、配向性の総合評価を示すも
のであるため、実際的な配向と直接的な関係が薄く、
又、接触式であることからオンライン測定には不向きで
あり、すき網部での配向性制御用の測定方式として使用
することは困難である。
【0007】そこで、本発明は、すき網部での原料の繊
維配向性をオンラインで測定し、その値を基に配向性を
制御することができるような抄紙機すき網部の配向性制
御装置を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、ヘッダ内の原料をスライスによりすき網
上に流出させるようにしてあるヘッドボックスにおける
上記ヘッダに、白水室を併設すると共に、該白水室内の
白水を上記スライス側へ送るマニホールドチューブを幅
方向へ配列して、該各マニホールドチューブに流量調節
弁を取り付け、且つ上記スライスから流出させられる原
料の表面へ向けて2本のレーザビームを照射してその反
射光を受けとって検出信号を出力できるようにしてあり
且つ回転可能としてあるセンサ本体と、該センサ本体を
1本のレーザビームの位置を中心として他の1本のレーザ
ビームの照射位置を順次ずらして行くように回転させる
モータと、該モータの回転角を検出するための回転角検
出器とからなる表面速度センサを、上記スライスの出側
位置に設け、更に、該表面速度センサの回転するセンサ
本体から原料の表面へ向けて照射される上記回転中心軸
となるレーザビームと上記照射位置をずらすレーザビー
ムの各反射光に基づく各検出信号の波形を比較して相関
が最もとれるところの上記照射位置をずらすレーザビー
ムの照射位置の角度を配向角として原料の繊維配向角を
演算する配向角演算器と、該配向角演算器で得られた配
向角の信号を基に上記流量調節弁へ開度指令を送る弁開
度制御器を備えた構成とする。
【0009】
【作用】表面速度センサの回転するセンサ本体より流出
原料の表面に回転中心軸となるレーザビームと照射位置
をずらすレーザビームの2本のレーザビームを照射する
と、各レーザビームの反射光に基づく検出信号から配向
角演算器によって繊維配向角がミクロ的あるいはマクロ
的に演算される。更に、この配向角の信号を基に、弁開
度制御器から白水用の流量調節弁の開度が調節される
と、原料に加えられる白水の量が変わることにより、原
料の流動速度が変えられて配向性が制御されることにな
る。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0011】図1乃至図4は本発明の一実施例を示すも
ので、図7及び図8に示してあるのと同様な構成として
ある抄紙機のすき網部1において、ヘッドボックス4の
ヘッダ6内に、圧力平衡用の薄膜19を仕切りとして設
けて、上部側に原料5を収容するための原料室20を、
又、下部側に白水21を収容するための白水室22をそ
れぞれ区画形成し、且つ該ヘッダ6の白水室22とミキ
シングチャンバ9の底部側とを、流量調節弁23をそれ
ぞれ備えて幅方向に配列した各マニホールドチューブ2
4にて接続して、上記白水室22内の白水21を各マニ
ホールドチューブ24を通してミキシングチャンバ9内
の底部に供給させられるようにし、更に、上記ミキシン
グチャンバ9内に、原料5と白水21との間に存在する
差圧の影響を少なくするためのガイド用仕切板25を、
マニホールドチューブ側から分散装置10側へ向けて所
要の長さ張り出させるように設ける。
【0012】又、上記ヘッドボックス4のスライス12
の出側位置に、上記スライス12からすき網3上へ流出
させる原料5の表面へレーザビームL1 ,L2 を直角に
当ててその反射光を検出する2点レーザ式表面速度セン
サ26を配置し、且つ該センサ26からの検出信号S1
,S2 に基づいて流出原料の配向角をミクロ的あるい
はマクロ的に演算するようにした配向角演算器27と、
該配向角演算器27の演算結果に基づき上記白水用の流
量調節弁23へ弁開度指令を送る弁開度制御器28とを
備える。
【0013】上記2点レーザ式表面速度センサ26は、
図2の(イ)(ロ)に示す如く、原料5の表面へ2本の
レーザビームL1 ,L2 を平行に照射しその反射光を受
けとって検出信号S1 ,S2 を出力できるようにしたセ
ンサ本体29を、モータ30の駆動で上記レーザビーム
L1 の位置を中心に回転可能となるようベアリング31
を介してハウジング32に組み付けると共に、該センサ
本体29の回転角を検出するための回転角検出器33を
備え、且つ上記センサ本体29の勾配を調節する勾配調
節機構34として、一端を上記ハウジング32の外側部
に接続した上下のシリンダ35と、該上下のシリンダ3
5の他端を接続するようにした上下方向に延びる支持フ
レーム36とを有し、更に、上記センサ本体29を流動
する原料5の幅方向に走行させる走行機構37として、
幅方向に固定したレール38と、上記勾配調節機構34
の支持フレーム36を立設保持して上記レール38に沿
い図示しない駆動装置により移動可能としたガイドフレ
ーム39とを有する構成としてある。
【0014】すき網3上に流出させられている原料5の
繊維配向性をミクロ的に求めて制御する場合には、予
め、センサ本体29の位置を、走行機構37により幅方
向のある一点に定める。この際、勾配調節機構34によ
りセンサ本体29の位置が原料5の表面に対し直角とな
るように調整する。
【0015】この状態で、センサ本体29からレーザビ
ームL1 とL2 を原料5の表面へ向けて照射するが、こ
の際、図2の(ロ)に示す如く、レーザビームL2 の照
射範囲θを定めて、原料5が流動する方向に対し、レー
ザビームL2 の照射位置を、モータ30の駆動でセンサ
本体29を順次所定角度(たとえば、0.5°)宛ずら
して行くようにし、レーザビームL1 ,L2 の反射光に
基づく検出信号S1 ,S2 を配向角演算器27により演
算して配向角を求めるようにする。
【0016】すなわち、先ず、センサ本体29から原料
5の表面へ向けてレーザビームL1を照射し、その反射
光に基づく検出信号S1 を、図3の(イ)に示す如き波
形として出力させる。続いて、センサ本体29から原料
5の表面へ向けてレーザビームL2 を照射し、その反射
光に基づく検出信号S2 を、図3の(ロ)に示す如き波
形として出力させる。更に、レーザビームL2 の照射位
置を順次ずらして同様にその反射光に基づく検出信号S
2 を図3の(ハ)〜(ト)等に示す如く出力させる。次
に、信号S1 の波形を各信号S2 の波形と比較し、相関
が最もとれるところ(図3では、信号S1 とS2 (1.
5°))をその配向角とする。なお、上記配向角におけ
る原料5の流動速度は、信号S1 とS2 の相関のある波
形の現れる時間差をΔt、レーザビームL1 ,L2 間の
距離をΔlとすれば、V=Δl/Δtとして測定するこ
とができる。
【0017】次に、上記配向角演算器27にて求められ
た配向角の信号は弁開度制御器28に入れられ、配向角
を支配している部分のマニホールドチューブ24の流量
調節弁23へ開度指令を送り、ヘッダ6の白水室22よ
りマニホールドチューブ24を通してミキシングチャン
バ9へ送る白水21の量を調整させるようにする。すな
わち、上記マニホールドチューブ24は幅方向に多数配
列してあり、又、ヘッダ6内は薄膜19により原料5と
白水21の圧力差を取ることができるので、流量調節弁
23を開度調節すると、白水室22内からミキシングチ
ャンバ9へ送る白水21の流量を原料室20内の原料5
とは無関係に変えることができ、これによりスライス1
2のノズル11幅方向の流量を可変とすることができ、
その結果、原料5の流速を変えることができて配向性を
変えることができる。したがって、上述した配向性のミ
クロ的測定を、幅方向の各部で行い、上記白水流量の調
整を幅方向各部で行うことにより、配向性を幅方向で均
一に制御することができる。
【0018】上記において、原料/白水比を変えること
により繊維配向性を変えることができることは、縦横強
度比の測定結果により確認されている。
【0019】次に、すき網3上に流出させられている原
料5の繊維配向性をマクロ的に求めて制御する場合は、
走行機構37により、センサ本体29を幅方向の一端か
ら他端へ向け走行させながら、センサ本体29からレー
ザビームL1 ,L2 を照射してその反射光に基づく検出
信号S1 ,S2 より流動する原料5の幅方向速度を測定
し、この速度信号を基に配向角演算器27でマクロ的な
配向性を求めた後、弁開度制御器28の指令で、上記ミ
クロ的な場合と同様にしてマニホールドチューブ24の
流量調節弁23を開度調節させるようにする。
【0020】すなわち、上記センサ本体29のスキャン
により検出信号S1 ,S2 に基づく幅方向の速度信号が
図4の(イ)の如く求められる。このとき、配向角演算
器27には、図4の(ロ)に示す如き、原料5のヘッド
ボックススライス内のトータルヘッドの幅方向の値が入
力されており、このトータルヘッドの幅方向の値の変化
分により上記速度信号が補正され、図4の(ハ)に示す
如き補正後の速度信号が得られる。しかる後、上記補正
した速度の値を微分することにより速度勾配を表現出来
るので、図4の(ニ)に示す如く、幅方向の場所におい
て各々求めた勾配を配向角として近似させる。したがっ
て、この配向角を基に弁開度制御器28から各部の白水
用の流量調節弁23が開度調節されることによって配向
性が制御される。
【0021】次に、図5は本発明の他の実施例を示すも
ので、表面速度センサ26を、上記実施例の場合よりも
更に下流位置で、すき網3上に繊維が流動している部分
が残っている場所に配置したものである。
【0022】図5の実施例の場合にも上記実施例と同様
な作用効果が奏し得られる。
【0023】又、図6は本発明の更に他の実施例を示す
もので、ギャップフォーマ部への採用例を示す。すなわ
ち、ヘッドボックス4のスライス12とブレストロール
13との間の上面側に、直交変換器40を取り付けた表
面速度センサ26を配置したものである。
【0024】図6の実施例の場合には、表面速度センサ
26に直交変換器40を付けることで、スライス12と
ブレストロール13との間のスペースが狭いギャップフ
ォーマ部への採用が可能となり、更に、この場合、同様
な構造の表面速度センサ26を下面側(裏面側)に配置
すると、精度を一層向上できることになる。
【0025】なお、本発明は上記実施例にのみ限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にお
いて種々変更を加え得ることは勿論である。
【0026】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の抄紙機すき網
部の配向性制御装置によれば、ヘッダ内の原料をスライ
スによりすき網上に流出させるようにしてあるヘッドボ
ックスにおける上記ヘッダに、白水室を併設すると共
に、該白水室内の白水を上記スライス側へ送るマニホー
ルドチューブを幅方向へ配列して、該各マニホールドチ
ューブに流量調節弁を取り付け、且つ上記スライスから
流出させられる原料の表面へ向けて2本のレーザビーム
を照射してその反射光を受けとって検出信号を出力でき
るようにしてあり且つ回転可能としてあるセンサ本体
と、該センサ本体を1本のレーザビームの位置を中心と
して他の1本のレーザビームの照射位置を順次ずらして
行くように回転させるモータと、該モータの回転角を検
出するための回転角検出器とからなる表面速度センサ
を、上記スライスの出側位置に設け、更に、該表面速度
センサの回転するセンサ本体から原料の表面へ向けて照
射される上記回転中心軸となるレーザビームと上記照射
位置をずらすレーザビームの各反射光に基づく各検出信
号の波形を比較して相関が最もとれるところの上記照射
位置をずらすレーザビームの照射位置の角度を配向角と
して原料の繊維配向角を演算する配向角演算器と、該配
向角演算器で得られた配向角の信号を基に上記流量調節
弁へ開度指令を送る弁開度制御器を備えた構成としてあ
るので、次の如き優れた効果を発揮する。2点レーザ
式表面速度センサの採用により、原料の繊維配向性をオ
ンライン測定することができ、必要に応じてミクロ的測
定とマクロ的測定とに使い分けることができる。流出
原料に白水を加えるとワイヤ面での原料濃度を下げるこ
とができるので、すき網面側の品質を向上させつつ配向
性を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の抄紙機すき網部の配向性制御装置の一
実施例を示す概要図である。
【図2】表面速度センサの詳細を示すもので、(イ)は
側面図、(ロ)はレーザビーム照射点の拡大平面図であ
る。
【図3】繊維配向性をミクロ的に測定する際の信号を示
すもので、(イ)は信号S1 の出力波形を、又、(ロ)
(ハ)(ニ)(ホ)(ヘ)(ト)は信号S2 の各角度位
置での出力波形を示す図である。
【図4】繊維配向性をマクロ的に測定する際の信号を示
すもので、(イ)はセンサで検出した速度信号、(ロ)
は幅方向のトータルヘッドの信号、(ハ)はトータルヘ
ッドで補正後の速度信号、(ニ)は配向角の信号をそれ
ぞれ示す図である。
【図5】本発明の他の実施例を示す概要図である。
【図6】本発明の更に他の実施例を示す概要図である。
【図7】抄紙機の湿部の一例を示す概略図である。
【図8】ヘッドボックスの一例を示す概要図である。
【図9】従来の配向性測定方式を示すもので、(イ)は
側面図、(ロ)は測定点を示す平面図である。
【符号の説明】
1 すき網部 3 すき網 4 ヘッドボックス 5 原料 6 ヘッダ 12 スライス 21 白水 22 白水室 23 流量調節弁 24 マニホールドチューブ 26 表面速度センサ 27 配向角演算器 28 弁開度制御器 29 センサ本体 30 モータ 33 回転角検出器 L1 ,L2 レーザビーム S1 ,S2 検出信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D21F 1/00 - 1/06 D21F 7/00 D21F 7/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヘッダ内の原料をスライスによりすき網
    上に流出させるようにしてあるヘッドボックスにおける
    上記ヘッダに、白水室を併設すると共に、該白水室内の
    白水を上記スライス側へ送るマニホールドチューブを幅
    方向へ配列して、該各マニホールドチューブに流量調節
    弁を取り付け、且つ上記スライスから流出させられる原
    料の表面へ向けて2本のレーザビームを照射してその反
    射光を受けとって検出信号を出力できるようにしてあり
    且つ回転可能としてあるセンサ本体と、該センサ本体を
    1本のレーザビームの位置を中心として他の1本のレーザ
    ビームの照射位置を順次ずらして行くように回転させる
    モータと、該モータの回転角を検出するための回転角検
    出器とからなる表面速度センサを、上記スライスの出側
    位置に設け、更に、該表面速度センサの回転するセンサ
    本体から原料の表面へ向けて照射される上記回転中心軸
    となるレーザビームと上記照射位置をずらすレーザビー
    ムの各反射光に基づく各検出信号の波形を比較して相関
    が最もとれるところの上記照射位置をずらすレーザビー
    ムの照射位置の角度を配向角として原料の繊維配向角を
    演算する配向角演算器と、該配向角演算器で得られた配
    向角の信号を基に上記流量調節弁へ開度指令を送る弁開
    度制御器を備えた構成を有することを特徴とする抄紙機
    すき網部の配向性制御装置。
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