JP4025840B2 - 紙等のリール巻き付き検出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抄紙機、コーター等のリールパート（巻き取り装置）での枠替えに際して、走行する紙が空のスプールロールに巻き付いたことを自動的に検出するための方法に係り、特に、巻き取り装置の自動化、省力化を一層促進するため、及び生産情報の管理の質を高めるためのものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開平４−２６６３５４号公報等にも見られるように、抄紙機、コーター等は、連続プロセスであるので、製造される長尺帯状の紙は、その最終工程であるリールパートにおいて、スプールロールに巻き付けられる。通常、スプールロールは駆動されず、それに巻き付けられた紙は、駆動されているリールドラムに押し付けられて回転しながらロール状に巻き取られ、その巻取ロールの巻き径が増大していく。スプールロールは、巻き取り初期には、プライマリーアームに支持されているが、巻き径が所定以上となったとき、セカンダリーアームに移載されて支持され、プライマリーアームは元の位置（初期位置）に戻される。初期位置に戻されたプライマリーアームに、次の巻き取りのための空のスプールロールがセットされる。
【０００３】
前記セカンダリーアームに支持されたスプールロールの上に巻かれた巻取ロールの巻き径が設定長に近くなると、プライマリーアームにセットされた空のスプールロールを回転駆動してその周速度を走行する紙の速度に一致させるようになす。スプールロールの回転と走行する紙が同期し、セカンダリーアームに支持された巻取ロールの巻き径が設定長に達すると、プライマリーアームを下降して空のスプールロールを枠替え位置に移動させる。その直後、紙の中央部にナイフを入れると同時に、グースネックからそこに高圧空気を吹き付けて紙を切断して、その紙端（先端）を新しい空のスプールロールに巻き付ける。巻き径が設定長に達し、その紙端（終端）を切り離された巻取ロールは、外部に移送される。
【０００４】
このようにして、連続プロセスの最終工程のリールパートでは紙の走行速度を下げることなく枠替え処理が行われる。スプールロールに巻き取られた巻取ロールが次々に作られ、その後の工程では各巻取ロール毎にバッチ処理を行うことができるようになっている。なお、前記枠替え処理のより詳細な説明は、後述する実施の形態を参照されたい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した如くの枠替え処理の中で、紙の中央部にナイフを入れると同時にそこに高圧空気を吹き付けて紙を切断し、紙端を空のスプールロールに巻き付ける動作は、必ずしも確実に行われるとは限らない。最近、前記したリールドラム、プライマリーアーム、スプールロール、セカンダリーアーム、グースネック等を含んで構成された巻き取り装置の運転の自動化が進められているが、走行する紙が空のスプールロールに巻き付いたか否かは、従来、作業者が肉眼で確認し、巻き付けが失敗した場合は、通常、紙にナイフを入れて高圧空気を吹き出して切断する操作を手動で再実行するようになっている。
【０００６】
このように、従来は、巻き付け操作の成否判定を作業者の肉眼に頼っているので、省力化が充分には図られず、また、誤判断、誤操作を招きやすいという問題があった。
なお、抄紙機、コーター等のリールパートでの枠替えに際して、走行する紙が空のスプールロールに巻き付いたことを簡単に検出する方法として、スプールロールの表面の色が巻き付けられた紙の色に変化することを利用して検出することが考えられる。
【０００７】
前記スプールロールとしては、通常、鉄製又はその上にゴムを被覆したものが用いられているが、これに紙が巻き付くと、その外表面の色が変化する。したがって、スプールロールの外表面の色の変化（明度、彩度等の変化）を、通常の色感度を有する光センサやカラーイメージセンサで捕捉すれば、紙が巻き付いたか否かを検出することができる。
【０００８】
しかし、この方法では、一端巻き付けられた直後に紙が切れて枠替えが失敗した場合に、巻き付けられている紙で、枠替えが成功したものと見なしてしまうおそれがある。同様に、紙がある程度巻き取られている状態で、さらに、その上に切断された別の紙を巻き足す際にも、巻取ロールの外表面は、色の変化がない（紙の色のまま）ので、巻き付けの成否を検出することはできない。
【０００９】
本発明は、上述した如くの従来の問題を解消すべくなされたもので、その目的とするところは、抄紙機、コーター等のリールパートでの枠替えに際して、走行する紙が空のスプールロールに巻き付いたことを自動的にかつ確実に検出することができ、もって、巻き取り装置の自動化、省力化を一層促進するとともに、生産情報管理の質を高めることができるようにされた、紙等のリール巻き付き検出方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成すべく、本発明に係る第１のリール巻き付き検出方法は、抄紙機、コーター等のリールパートでの枠替えに際して、走行する紙が空のスプールロールに巻き付いたことを、スプールロールの回転速度が、巻き径の増大に伴って遅くなることを利用して検出することを特徴としている。
【００１１】
この方法は、紙がスプールロールに巻き付くと、時間の経過に伴ってその巻き径が増大するとともに、その回転速度が低下することに着目したもので、例えば、ロータリーエンコーダ等によりスプールロールの回転速度（ロータリーエンコーダ等から得られる検出パルスの時間間隔）を計測し、その回転速度が所定時間内に設定値より遅くなった場合、あるいは、計測値が漸減する場合等には、紙がスプールロールに巻き付いたと判断し、逆にその回転速度が所定時間が経過しても設定値より遅くならない場合、あるいは、計測値が漸減しない場合等には、巻き付けが失敗したと判断するようにされる。しかし、次々に交換され、移動するスプールロールにロータリーエンコーダ等を取り付けることは困難であった。
【００１２】
最近においては、次々に交換されるスプールロールを駆動するリールが製作されるようになって、その駆動装置の回転速度を検出することによって、例えばスプールロールの回転速度に相当する検出パルスを得ることができるようになった。その１回転に要した時間間隔を計測比較することよって、巻き付き検出を行うようにしてもよく、この場合は、スプールロールの回転速度を間接的に検出していることになる。
【００１３】
かかる検出方法では、空のスプールロールに紙が巻き付いたことを検出できるだけでなく、スプールロールがプライマリーアーム又はセカンダリーアーム上にあって、紙がある程度巻き取られている状態で、さらに、その上に紙を巻き足す際、その紙が巻き付いたことも検出することができる。
【００１４】
本発明に係る第２のリール巻き付き検出方法は、抄紙機、コーター等のリールパートでの枠替えに際して、走行する紙が空のスプールロールに巻き付いたことを、ロール押さえ機構の変位量が、巻き径の増大に伴って増加することを利用して検出することを特徴としている。
この方法は、巻き径の増大に伴ってスプールロールを支持しているプライマリーアーム又はセカンダリーアームにおけるロール押さえ機構が径方向外方側へ移動することに着目したもので、例えば、ロール押さえ機構の直線変位量をエンコーダー等で計測し、その変位量が増加したか否かで紙がスプールロールに巻き付いたか否かを判定する。
【００１５】
かかる検出方法でも、空のスプールロールに紙が巻き付いたことを検出できるだけでなく、スプールロールがプライマリーアーム又はセカンダリーアーム上にあって、紙がある程度巻き取られている状態で、さらに、その上に紙を巻き足す際、その紙が巻き付いたことも検出することができる。
上記した第１及び第２のリール巻き付き検出方法においては、とくに巻き始めは、巻き径が最小であり、スプールロールの回転速度及び巻き径の増加量は最大となり、スプールロールの回転速度及びロール押さえ機構の変位量の変化が早く現れるので、ほぼ瞬時に紙が巻き付いたか否かを検出することができる。
【００１６】
例えば、抄速９００ｍ／分、スプールロール直径４５０ｍｍ、紙厚５０μの抄紙機では、５秒間に走行する紙の長さ７５ｍ分が５２．８回巻かれ、半径が２．６ｍｍ増大する。直線変位測定用のエンコーダーの精度は＋−１ｍｍよりも高く、この変化量は容易に測定できる。
最近になって、スプールロールを駆動する方式の、高機能の巻き取り装置が製作されるようになっているが、そうしたものでは、スプールロールの回転速度を検出する装置やロール押さえ機構の変位量計測装置が別の目的で設置されている場合があり、それらを利用することで、本発明の検出方法を容易にしかも追加投資をさほど必要とすることなく実施できる。
【００１７】
また、前記第１、第２の検出方法と、前項の「発明が解決しようとする課題」の中に記した、スプールロールの外表面の色の変化を、光センサやカラーイメージセンサで捕捉する検出方法とを併用することで、巻き付き検出の確実性が増す。
なお、上記した二つの検出方法において、巻き付けが失敗したと判断された場合は、再度、紙にナイフを入れて高圧空気を吹き出して切断する操作を行って、巻き付け操作を再実行する（例えば計３回程度まで）ようにされる。何回か再実行しても巻き付かない場合は、警報等を発するようにシーケンスを組んでもよい。
【００１８】
また、抄紙機、コーター等での生産管理のための運転時間の管理、並びに、巻き長さの管理を行う上で、紙がスプールロールに巻き付いた時点を正確に知ることは重要である。すなわち、紙にナイフを入れ、高圧空気を吹き出したタイミングで枠替えが実施されたものとして、そのときの時刻並びに巻き長さを記憶する。その後、本発明方法によって巻き付いたことが検出された場合は、記憶した時点のデータを基準として管理がなされ、枠替えが失敗した場合は、記憶データを破棄し、再度ナイフを入れ、高圧空気を吹き出した時点のデータを新たに記憶して同じように処理する。
【００１９】
上記の如くの、本発明に係るリール巻き付き検出方法を実施する検出手段が付設された巻き取り装置においては、抄紙機、コーター等のリールパートでの枠替えに際して、走行する紙が空のスプールロールに巻き付いたことを自動的にかつ確実に検出することができ、その結果、巻き取り装置の自動化、省力化を一層促進するとともに、生産情報管理の質を高めることができる。
【００２０】
【実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るリール巻き付き検出方法が実施される巻き取り装置１０の一実施形態を示している。
図示装置１０において、抄紙機、コーター等で製造される紙１は、スプレッダーロール又はスプレッダバー２を経て、回転駆動されているリールドラム３に抱かれて、巻取ロールＲの芯棒となるスプールロール５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅの順で移動せしめられる）上に巻き付けられる。
【００２１】
スプールロール５は、巻き取り初期には、プライマリーアーム７に支持されているが、巻き径が所定以上となったとき、セカンダリーアーム１１に移載されて支持され（５ｃの位置）、プライマリーアーム７は元の位置（初期位置）に戻される。初期位置に戻されたプライマリーアーム７に、次の巻き取りのためのスプールロール５が、一点鎖線で示される位置（５ａ）にて、空の状態でプライマリーアーム７にセットされる。枠替えが近づくと、スプールスターター等によりスプールロール５を回転駆動してその周速度を走行する紙の速度に合わせる。スプールロール５の回転と走行する紙１が同期し、セカンダリーアーム１１に支持されたスプールロール５ｄ（巻取ロールＲ）の巻き径が設定長に達すると、プライマリーアーム７を下降して空のスプールロール５を枠替え位置（５ｂ）に移動させる。
【００２２】
また、このときには、側面視逆し字状のグースネック１５と呼ばれる空気吹き付け装置が、図１の一点鎖線で示される初期位置から反時計周りに約９０°回転せしめられて、その先端が前記スプールロール５ｂの下側とリールドラム８とが接する作動位置まで下降せしめられる。
プライマリーアーム７が回転してスプールロール５が下降するとき、スプールロール５の落下を防止し、かつ、リールドラム８に巻き取りロールＲを押し付ける圧力を調節するため、プライマリーアーム７に関連して、押さえ具８Ａや、空気圧または油圧シリンダ８Ｂ等からなるロール押さえ機構８が設けられている。
【００２３】
ここでは、紙切りナイフ１６が作動して紙１の中央部に切り込みが入れられると同時にグースネック１５から高圧空気が吹き付けられ、その部分がリールドラム３とスプールロール５ｂとの間を通過した瞬間にスプールロール５ｄに巻き取られていた紙が切断されて、それに続く新たな紙の先端が空のスプールロール５ｂに巻き付けられ、新しいスプールロールに交換される。グースネック１５は元の初期位置に戻される。
【００２４】
一方、巻き径が設定長となって巻き終った巻き取りロールＲからなるスプールロール５ｄは、図１の５ｅの位置まで移動せしめられ、ブレーキ装置１３で回転を止められた後、リールクレーン等で外部に搬出される。
また、プライマリーアーム７にセットされているスプールロール５ｂに巻き付けられた巻取ロールＲは、スプールロール５ｃの水平位置まで下降せしめられ、セカンダリーアーム１１に受け渡され、プライマリーアーム７におけるロール押さえ機構８が外される。さらに巻き径がある太さになると、プライマリーアーム７は上昇して初期位置（５ａ）に戻り、そこで、空のスプールロールがセットされるのを待つ。
【００２５】
スプールロール５に巻き取られている巻取ロールＲは、始めはプライマリーアーム７に、次にセカンダリーアーム１１に支持され、リールドラム３に押し付けられて回転し、巻き取られて巻き径が増大せしめられていく。巻き径が設定長になったところ（図１の５ｄの位置）で枠替えが上記のようにして行われ、次のスプールロール５に巻き付ける。このようにスプールロール５は次々に交換されるため、従来の巻き取り装置１０では、スプールロール５は回転駆動されておらず、その回転速度の検出は行われていなかったが、最近の一部のリールでは、良好な巻取ロールを作るため、前記したように、図２に示される如く、スプールロール５をモーター１８で回転駆動するようになっている。
【００２６】
この場合、紙がスプールロール５に巻き付いた後、時間の経過に伴ってその巻き径が増大するとともに、その回転速度が遅くなるのに合わせて、前記モーター１８の回転速度が低下するようにする。そこで、本発明に係るリール巻き付き検出方法の第１実施形態では、図２に示される如くに、スプールロール５と実質的に一体回転する軸端部分にロータリーエンコーダ１９を取り付け、このロータリーエンコーダ１９からスプールロール５の回転速度に相当する検出パルスを信号処理部２５に供給し、その１回転に要した時間間隔を巻き付き検出部２６において計測比較することよって、巻き付き検出を行うようにされている。すなわち、その回転速度が低下した場合は、紙がスプールロールに巻き付いたと判断し、逆にその回転速度が低下しない場合は巻き付けが失敗したと判断するようにされる。
【００２７】
また、本発明に係るリール巻き付き検出方法の第２実施形態では、走行する紙１が空のスプールロール５ｂに巻き付いたことを、ロール押さえ機構８の変位量が、巻き径の増大に伴って増加することを利用して検出する。具体的には、図３に示される如くに、巻き径の増大に伴ってスプールロール５を支持しているプライマリーアーム７におけるロール押さえ機構８の押さえ具８Ａが径方向外方側へ移動することに着目し、例えば、ロール押さえ機構８の空気圧または油圧シリンダ８Ｂの直線変位量をエンコーダー２５で測定し、その測定信号を信号処理部２５に入力し、巻き付き検出部２６において計測比較することによって、その変位量が増加したか否か、つまり、紙がスプールロールに巻き付いたか否かを判定する。
【００２８】
また、前記第１、第２実施形態の検出方法と、前述の「発明が解決しようとする課題」の中に記した、スプールロールの外表面の色の変化を、光センサーやイメージセンサーで捕捉する検出方法とを併用することで、巻き付き検出の確実性が増す。
なお、上記した二つ実施形態の検出方法において、巻き付けが失敗したと判断された場合は、再度、紙にナイフを入れて高圧空気を吹き出して切断する操作を行って、巻き付け操作を再実行する（例えば計３回程度まで）ようにされる。何回か再実行しても巻き付かない場合は、警報等を発するようにシーケンスを組んでもよい。
【００２９】
また、抄紙機、コーター等での生産管理のための運転時間の管理、並びに、巻き長さの管理を行う上で、紙がスプールロールに巻き付いた時点を正確に知ることは重要である。すなわち、紙にナイフを入れ、高圧空気を吹き出したタイミングで枠替えが実施されたものとして、そのときの時刻並びに巻き長さを記憶する。その後、本発明方法によって巻き付いたことが検出された場合は、記憶した時点のデータを基準として管理がなされ、枠替えが失敗した場合は、記憶データを破棄し、再度ナイフを入れ、高圧空気を吹き出した時点のデータを新たに記憶して同じように処理する。
【００３０】
上記の如くの、本実施形態のリール巻き付き検出方法を実施する検出手段（１９、９、２１等）が付設された巻き取り装置１０においては、抄紙機、コーター等のリールパートでの枠替えに際して、走行する紙１が空のスプールロール５に巻き付いたことを自動的にかつ確実に検出することができ、その結果、巻き取り装置の自動化、省力化を一層促進するとともに、生産情報管理の質を高めることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明に係る紙等のリール巻き付き検出方法及び巻き取り装置によれば、抄紙機、コーター等のリールパートでの枠替えに際して、走行する紙が空のスプールロールに巻き付いたことを自動的にかつ確実に検出することができ、その結果、巻き取り装置の自動化、省力化を一層促進するとともに、生産情報管理の質を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る紙等のリール巻き付き検出方法が実施される巻き取り装置の一例を示す概略構成図。
【図２】本発明に係る第１のリール巻き付き検出方法の説明に供される図。
【図３】本発明に係る第２のリール巻き付き検出方法の説明に供される図。
【符号の説明】
１ 紙
２ スプレッダロール
３ リールドラム
５（５ａ〜５ｅ） スプールロール
７ プライマリーアーム
８ ロール押さえ機構
９ 油圧シリンダ
Ｒ 巻き取りロール
１０ 巻き取り装置
１１ セカンダリーアーム
１３ ブレーキ装置
１５ グースネック（高圧空気吹き付け装置）
１６ ナイフ（紙切り装置）
１７ クラッチ
１８ モーター（スプールロール駆動装置）
１９ ロータリーエンコーダ

Claims (2)

1. 抄紙機、コーター等のリールパートでの枠替えに際して、走行する紙が空のスプールロールに巻き付いたことを、スプールロールの回転速度が、巻き径の増大に伴って遅くなることを利用して検出することを特徴とする、紙等のリール巻き付き検出方法。
2. 抄紙機、コーター等のリールパートでの枠替えに際して、走行する紙が空のスプールロールに巻き付いたことを、ロール押さえ機構の変位量が、巻き径の増大に伴って増加することを利用して検出することを特徴とする、紙等のリール巻き付き検出方法。

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