JPH01246490A - 抄紙機上の紙料又は湿紙の挙動モニタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、抄紙機における例えばワイヤパートの脱水過
程で生じる紙料の挙動、或はプレスパートにおける湿紙
の挙動を観察すると共に同挙動の数値化を実現して、抄
紙技術の確立に供せんがための紙料又は湿紙の挙動モニ
タ装置に関する。

（従来の技術） 第６図は抄紙機における一般的なワイヤパートの構成図
である。その構成を概略的に説明す′ると、紙料を供給
するヘッドボックス６、紙料を搬送するワイヤ２、前記
ワイヤ２を搬送駆動させる複数個のロール７．７−・・
−・・・及びワイヤ２の裏面に巾方向の全域にわたって
摺接させる複数のフォイルブレード４，４・・・・−・
−１必要に応じてワイヤ裏面に配設される図示せぬテー
ブルロール等によって構成される。

ワイヤ２はエンドレスの網ベルトであり、複数個のロー
ル７、’ｌ−・・・・にガイドされ、図示せぬ駆動装置
により、回転する駆動ロールによって矢印Ａの方向に回
転する。ワイヤ２上に供給された紙料５はワイヤ下方部
に設けられた複数個のフォイルブレード４，４−・・−
・・・によって順次脱水され、更に図示せぬ真空脱水機
器等により脱水されて次工程のプレスパートに送られる
。

紙高質の良否はワイヤパート、特にヘソドボソクスに近
い前半部における紙層の形成状態によって決まると言わ
れている。この領域が紙層形成にとって重要な領域であ
るにも拘らず、現状は紙料がどのように挙動して紙層が
形成されていくのかの解明が十分になされていない上に
、紙品質が不良のときにも即座にこれを改善すべき適切
な処置をとり得るような紙料挙動のモニタ方法が確立さ
れておらず、通常はオペレータがワイヤパートでの波立
ちを観察して、紙層挙動と紙品質の相関を推測しながら
操業している。

この他、ワイヤパートでの紙料挙動について調べる方法
として、ストロボスコープライトで照明し、紙料の波立
ちを目視する方法があり、この目視結果から経験に基づ
いてその原因を推論し、必要に応じてフォイルブレード
のとりかえ等を実施している。一方、前記紙料挙動を記
録する場合は、写真用ストロボを用いて光学的カメラで
受けて写真撮影するか、又は高速度ビデオカメラにて撮
影するのが普通である。

紙料の波型現象は一般にスパウト現象と呼ばれ、このス
パウディングのエネルギーの大・小が紙層形成に影響す
る。このエネルギーの発生は第７図に概念図として示す
如く、フォイルブレード等の脱水機器により与えられ、
そのエネルギーが過大であると第８図に示す如く紙料液
の跳ね上り部分の一部が切断される。切断された液滴を
スプラッシュと言う。このスプラッシュは適正な紙料分
散を不均一なものとすると共に形成された紙層上に再度
落下するため、同紙層を破壊することが多く、好ましい
ものではない。これらの現象については、「祇パ技術誌
」昭和５４年４月号、「紙パルプ技術タイムス」昭和５
８年８月号等多くの文献に紹介されている。

近年になり、ワイヤパートにおける紙料挙動を数値的に
解析するモニタ法が開発され始めた。

その−例として第９図に示し、特開昭５８−６５０９３
号に開示された技術がある。このモニタ法はワイヤ下方
より投光し、その透過光をワイヤ上方に設けた受光器で
受光し、その透過光量の変動から紙料挙動を操業中にモ
ニタし、オペレータに紙料挙動の現象を数値的な情報と
して与えようとするものである。しかしながら、この方
法では紙料を透過する光量だけがモニタの観察対象とな
るため、スプラッシュであるか或は通常のスパウト状態
かの判別ができず、分別してスパウティングの量と強さ
（スパウティングのエネルギー）をモニタすることは不
可能であり、操業の変更やフォイルブレードの変更等は
相変らず従来と同じく試行と錯誤の繰り返しで実施せざ
るを得ない。

即ら、これを第９図により概略説明すると、同図中Ｃ，
Ｄは観察点であり、光源４１．４１から投光された光は
ワイヤ及び紙料を透過し、受光器４２に達する。受光器
４２は固体受光素子からなり、各素子の受光量の強弱を
電気信号に変換する。

従って、この方法では透過光の強弱により紙料の濃淡、
即ち波立ちの程度として評価することが前堤となってい
る。しかし、紙料表面には凹凸があるため、ワイヤ下方
から投光された光は、紙料表面から空気側へ出るときの
凹凸の位置により屈折方向が異なり、正確にはスパウト
現象を把握できない。特に、投光線径が小さいときはそ
の影響が著しく、逆に投光線径が大きい場合には受光側
には平均化されたものとして表出されるため、その形状
及び高さを正しく把握できない。これではスプラッシュ
との分別が不可能であることも明らかである。更に、こ
のモニタ法ではスパウト現象が顕在化するフォイルブレ
ードの真上は光を透過させられないため、全（その現象
を把握できない不具合があった。

そこで、本発明者はスパウト現象を正確に把握すること
を目的として、ワイヤの上方より投光し、紙料表面で反
射した光を固体素子をもつ受光器に受光し、反射面まで
の距離を測定する光マイクロリニアセンサ距離計にて紙
料の波型形状を把握することを試みたが、この方法でも
波の凹凸での反射角度が異なる等の理由から波形の正確
な把握は勿論のこと、通常のスパウト現象における波立
ちとスプラッシュとを分別することは不可能であった。

（発明が解決しようとする課題） 従来、スパウト現象を把握するためには前述の如くスト
ロボ写真又は高速度ビデオにて撮影するのが一般的であ
り、このストロボ写真の例が「紙パ技術誌」昭和５４年
４月号に紹介されているが、その画像又は写真はスパウ
ト現象を平面的にかつ感覚的に認識するには便利である
が、その画像の明暗を処理することは位置により光のむ
らを生じ、ある線上の正確なスパウト量を数値的に掴む
ことは非常に困難で不可能であった。また、投光源とし
て点源を使用して数値的な解析を行う場合も、観察部の
前後の相関が不明であり、紙料の正確な挙動をある線上
で数値的に解析することは出来なかった。

（課題を解決するための手段） このため、本発明は抄紙機の各パートに適用され紙料又
は湿紙の挙動をモニタする装置であって、紙料又は湿紙
の表面にスリット光を照射するスリット光源と、紙料又
は湿紙のスリット状照射面を側方から撮影する固体撮影
手段と、同固体描影手段からの電気的信号に基づき階調
解析処理を行う画像処理手段とを少なくとも具備するこ
とを構成とし、これを上記課題の解決手段とするもので
ある。

即ち、本発明の特徴は次の点にある。

（１１スリット状（線状）の光源を使用する。光源のス
リット１】は紙料挙動部で１〜５　ａｍが好ましい。こ
れは過去の経験からヘッドボックスに近い部分における
紙料の波立ちが、スパウト径の大半が約２〜２０１ｍ、
同ピツチは約５〜５０龍であることによる。スリット状
の光源にはレーザー、ストロボライト等を使うが、特に
制限はなく、これをシャッタ付カメラにて撮影する場合
にはカメラシャフタと連動することが望ましい。

（２１ＣＣＤ　（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅ
ｖｉｃｅ）カメラ等の固体受光素子によりスリット光源
照射部を側方から撮影する。

（３）固体素子に受光した光の強弱を電気信号に変換し
、紙料のスパウト現象として画像の階調解析を行い、紙
料の波立ち量を計算する。

この結果、任意のある制限された線上（１列）゛のスパ
ウト現象を観察又は記録することが可能となる。この現
象を記録することで画像解析をも可能にする。

なお、本発明はプレスパートにおける湿紙の挙動をモニ
タする場合にも適用が可能であり、例えば湿紙のフラッ
タリング現象を正確に観察できる。

（実施例） 以下、本発明をワイヤパートに適用した場合の実施例を
図面に基づき更に詳細に説明する。

第１図は本発明の代表的な実施例を示す。スリット（線
）状に光を投光する投光装置２Ｉはワイヤパート上方に
図示せぬフレームに設置固定されており、スリット状の
光２２が紙料挙動面に照射され、照射された領域のみが
紙料面と空気との境界を明確に区別し、スパウト現象２
４としても他の部分より明確に観察出来るようになる。

この現象をスリット光の側面から受光カメラ２３にて撮
影することにより、限定された１列のスパウト現象及び
スプラッシュが正確に把握出来る。

受光カメラ２３は現在比較的安価に入手が可能である３
６万素子のＣＣＤカメラで良い。カメラの受光素子が受
光した光の強弱を電気信号に変換し、画像処理装置２５
により階調分析を行ってＣＲＴ２６に表示し、スパウト
現象のピンチ、同高さ、スプラッシュの大きさ等を数値
的に把握する。

このように画像処理装置２５にて階調分析し、紙料挙動
、即ちスパウト現象をＣＲＴ２６に表示すると共に、紙
料波立ちの高さ、ピッチ、スプラッシュの大きさ、量を
数値化して表示することが可能となるので、オペレータ
は最適な紙料挙動を確認してフォイルブレード４の交喚
が行い得るようになる。また、紙料挙動はフォイルブレ
ード４のみでなく、ヘッドボックス６からの紙料５の噴
出速度とワイヤ速度の比、ワイヤの巾方向シェーキング
の量とサイクル、紙料に混ぜる薬品の添加量等によって
も変化するため、紙品質をワイヤパートで改善するとき
、本モニタ手法を利用することで必要なときに適切な処
置ができる。

背景が明るいときはスリット光による紙料挙動と共に背
景もＣＣＤカメラに撮影されるため、この場合は第２図
に示す如（ＣＣＤカメラに対し、スリット光の背面側に
平板（−船上紙質の場合は黒く色をぬった板）を紙料挙
動の障害とならない高さに立てて設置すると良い。更に
、ワイヤパートの上部は非常に湿度が高いため、光源の
くもりとか汚れ対策として、例えば乾燥空気を光源近く
に吹き付ける等の手段を講じることも重要である。

上記実施例は、紙料の流れ方向（機械流れ方向）にスリ
ット状の光が延びるように光源２１をおいた例であるが
、紙料の巾方向にスリ・ノド状の光が延びる如く光源２
１を設置することもてきる。

−ａに、ヘッドボックス６からの紙料の巾方向流れが一
様でなかったり、或はフォイルブレード４のワイヤ２と
の当り面が一様でなかったりすると、巾方向でスパウト
現象が一様でなくなる（−船釣にこれを「ストリーク」
と呼んでいる。）ことが多い。巾方向でのスパウト現象
が一様でないということは、巾方向で紙料からの脱水量
も異なるということであり、紙層の構成も中方向で差異
が出てくるため、良い品質の紙が得られない。従って、
巾方向で紙品質のむらがあるとき、本発明によるモニタ
装置を採用すると、ワイヤ上での紙料挙動によりブレー
ドの偏摩耗やブレード先端の欠け、ヘッドボックスの微
細な粕つき等の不具合を明確に判定出来るため、オペレ
ータは紙品質改善のための対策と処置を素早くとること
ができるようになる。

以上の例は本発明装置を１組配して、ワイヤパート上の
一部をモニタする場合を示したが、同装置をワイヤパー
トの全長にわたり複数組設け、紙料挙動を総合的にモニ
タしながら運転することは操業上更に有利となる。また
、ここでは特に図示しないがスリット状光源を紙料の流
れ方向や中方向に移動させる装置を付加し、紙料挙動を
線状のみならず面状でモニタすることも可能である。こ
の面状にモニタを行うと従来のストロボフラッシュ写真
と同様なイメージが得られ、かつ従来は不可能であった
紙流れ方向Ｘ、紙中方向Ｇ、スパウト萬さ方向Ｚの三輪
に対する三次元の解析を行うことができ、その運転状況
を一括して総合的に知ることが可能となる。

ところで、スパウト現象の強さは操業条件、例えば紙料
特性、紙料濃度、坪量、秒速等により変わるが、それぞ
れ流れ方向で最適のパターンを持っている。そのパター
ンは従来の目視による経験から概ね第３図に斜線で示す
部分である。そこで、本発明から得られたスパウト現象
のパターンと予め設定されたパターンとを比較し、例え
ば実願昭５８−９１４８４号にて開発した操業中に角度
の変えられるフォイルブレードを組合わせることにより
、オペレータによる再現性の高い、かつ安定した紙品質
の得易い操業が可能となる。

その−例を第５図に示す。

スリット光２２により照光したスパウト現象２４は既述
した例と同様にＣＣＤカメラ２３にて撮影され、画像メ
モリにとりこまれると共に画像処理装置２５により階調
化解析処理がなされ、紙料の波形状をＣＲＴ２６に表示
する。ここで、オペレータは予めパターン人力装置２７
から適切な曲線のパターンを入力しておく。スパウト現
象を画像処理し、得られたパターンと入力設定されたパ
ターンを比較回路をもつ制御装置２８で比較し、その差
異により角度を変更すべきフォイルブレードを決定する
。

前記制御回路２８からは前記決定に基づく信号がアクチ
ュエータ作動器２９に送られ、決定されたフォイルブレ
ードの角度を変更する。図示例はアクチュエータ作動源
として流体（例えば工ア、水）を使用した例を示し、ア
クチュエータ作動器２９は流体圧を変更するための減圧
弁、同減圧弁を作動させるモータ（パルスモータやＤＣ
モータ）、変更指示された角度をチエツクし。

修正する制御部等から構成されている。

アクチュエータ作動器２９を出たエアはフォイルブレー
ドの角度を変化させ、所定のパターンを得ることが出来
る。この様に操業中にスパウト現象をモニタして抄紙機
のワイヤバートにおける各部分を自動制御することも本
発明の主旨を逸脱するものではな（、本発明が適用され
る好適な一例である。

本実施例装置ではフォードリニアの例のみで説明したが
、二重ワイヤのフォーマにおいても脱水の状況をモニタ
出来ることはいつまでもなく、更にドライヤバートでの
湿紙のフラッタリング現象の三次元解析等、従来平面的
には観察出来たが、数値的な把握が出来なかった現象、
スポット的に点として数値解析は出来るが、線状又は面
状の観察と解析は装置数がふえ現実的でないために実施
出来なかったような湿紙のバタつき現象等にもその適用
が可能であることは勿論である。

（発明の効果） 本発明は従来のストロボ写真や高速度ビデオ等での単な
る目視観察のみでな（、光源をスリット状とし、着目点
のスパウト現象をＣＣＤカメラ等で撮影し、スパウト現
象を数値的に解析することで、従来オペレータの経験と
感に頼る操業から、再現性よく、かつ正確にスパウト現
象を把握する操業が可能となり、最良の紙品質の製品を
容易にかつ安定して抄紙出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をワイヤパートに適用した代表的な実施
例を示すモニタ装置の概略構成図、第２図は同装置の主
要部正面図、第３図はワイヤパートにおけるスパウト現
象の大きさを示すパターン図、第４図はフォイルブレー
ドの概略側面図、第５図は本発明の他の実施例を示すモ
ニタ装置の概略構成図、第６図は従来のワイヤパートの
一部構成図、第７図はフォイルブレード部におけるスパ
ウト現象の大きさを示す説明図、第８図はスパウト現象
とスプラッシュを示す説明図、第９図は従来の紙料モニ
タ方法を示すワイヤパートの側断面図である。 図の主要部分の説明 ２−　ワイヤ ４・−フォイルブレード ５−紙料 ２１−スリット光源発生装置 ２２・・−スリット光 ２３−・一固体撮影カメラ ２４−　スパウト現象 ２５−画像処理装置 第２図 第７圓　　　　　　　３Ｍ１３図 ′！ＰＪ’７図 　　　　Ｄ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 抄紙機の各パートに適用され紙料又は湿紙の挙動をモニ
   タする装置であって、紙料又は湿紙の表面にスリット光
   を照射するスリット光源と、紙料又は湿紙のスリット状
   照射面を側方から撮影する固体撮影手段と、同固体撮影
   手段からの電気的信号に基づき階調解析処理を行う画像
   処理手段とを少なくとも具備することを特徴とする抄紙
   機上の紙料又は湿紙の挙動モニタ装置。