JPH02114141A - ウエブ張力の測定方法および装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、運動しているウェブの張力の測定方法に関
する。

この発明はまたそのようなウェブの張力測定方法を行う
ための装置に関する。

〔従来の技術］ ウェブ、例えば紙ウェブが一つのロールから他のロール
へ移送されるとき、回転速度、したがってロール駆動の
回転トルクは互いに適切な関係で制御されなければなら
ない。それは回転するロールの直径はロールの周縁にお
ける接線速度と直線的な関係にあるからである。ロール
の厚さ全体にわたってウェブ張力が適切に維持されるよ
うにロール上にウェブを巻付け、ウェブがゆるんだり、
或いは結果的に破断を生じるように過度にかたく巻付け
られたりしないようにウェブを一つのロールから池のロ
ールへ巻くことができるようにするために、ウェブの張
力は巻付け、巻戻し動作中に測定されなければならず、
ロールの回転速度は１ｌｌｌｌ定された張力に応じて調
整されなければならない。

張力のΔＩＩ＋定装置はまた迅速にウェブの破断を指示
する。

ウェブ張力Δｐｊ定に通常使用されている方法は次のよ
うなしのである。

ウェブ張力４ｐ」定は第２ａ図に示す方法を使用して実
行することができる。第２ａ図において圧縮された空気
は一定圧力でウェブに対して吹き付けられ、ウェブは計
ｈ１プローブ上を移送される。計測プローブは穴を設け
られ、そこに誘起された圧力はウェブ張力に比例し、そ
れによってウェブ張力に関する情報はこの圧力から得ら
れる。この方法は不正確であり、＝１測プローブは充分
のｉｌｌｌｌ定圧抗圧力成されるように計Δ−ｊプロー
ブ上で実質的に鋭角でウェブを移送することができるよ
うな機械内の場所に位置される必要がある。ウェブ移送
方向におけるこの種の鋭角的偏向はウェブにストレスを
与え、その破断傾向を増加させる。

さらにウェブ張力は例えば第２ｂ図に示されるように自
由に乗っているローラをウェブ走行方向と垂直な方向に
押し付けることによってＩＩ定することができる。この
方法ではウェブ張力に関係する力成分およびウェブ方向
における強制された変化がウェブ上に与えられるから、
ウェブ張力は歪計を適当な場所、例えば測定ローラの支
持ビームスパンの中央、或いはローラの端部に置（こと
によって測定することができる。ローラ支持構造の歪み
成分が異なったストレス状態に対して高い正確度で定め
ら・れるならば、得られた結果は正確であるが、他の観
点ではこのシステムは固ａ的に前記の第１の方法と同じ
欠点を有する。

Ｆｌ公開特許公報６２４１９号には第２ｃ図に示された
ような平面波の伝播速度に基づいた測定方法が開示され
ている。この方法によれば擾乱はウェブ上で励起され、
それはこの場合には高パｊ器によって発生された音響波
であり、波の伝播時間はマイクロホンによって４−１定
される。擾乱の伝播速度はウェブの張力に関係し、した
がってベース重量、温度およびヤング率のような他の係
数が一定のままであればウェブの張力を決定することが
できる。

使用された音響方法のために工場の建物雑音による擾乱
およびその他の存在する妨害からの擾乱は測定結果にエ
ラーを生じさせる。

米国特許２，７５５，０３２号および３，０５７，５７
４号にはウェブ張力の測定および制御のための機械的な
圧縮空気で動作する装置が開示されている。これらの方
法によれば、ウェブは二つのパッドによって押し付けら
れ、それによってウェブは曲げられてウェブ張力に比例
する力がパッドに与えられる。

ウェブ張力の機械的測定システムはウェブに強い力を加
え、結果的に高速度の最新のウェブ処理装置には適さな
い。その様な装置の１例が第２ｄ図に示されている。

［発明の解決すべき課題］ この発明の目的は、ウェブ張力測定のための全体的に新
しい方法および装置を得ることである。

［課題解決のための手段］ この発明は、運動しているウェブ表面に近接してウェブ
の機械方向に垂直に整列した１列の穴を有する湾曲した
表面を適用することに基づいている。ウェブと共に運ば
れる空気によって形成されるエアークッションは穴にお
ける圧力からウェブ張力を決定することを可能にする穴
における圧力を生成する。

さらに詳しく説明すると、この発明の運動しているウェ
ブの張力の測定方法は、ウェブ張力が運動しているウェ
ブと計測バーとの間に形成されたエアークッション中に
生じた圧力を測定することによって間接的な方法で測定
され、前記計測バーは少なくとも部分的に湾曲した外面
を有してウェブに近接して位置されてエアークッション
圧力がウェブの張力に比例していることを特徴としてい
る。

さらに、この発明による装置は、ウェブの走行方向に湾
曲した表面とその表面上の複数の穴とを有し、ウェブと
バーとの間のエアークッションを形成するために運動し
ているウェブに接近して可動である計ａｌｌバーと、こ
の計Ａｌバーの穴に配置され、ウェブとバーとの間のエ
アークッション圧力をＡ−１定する圧力Ａｌｌ定トラン
スデユーサとを具備していることを特徴とする。

この発明は次のような傑出した効果を生じる。

すなわち、この発明によるウェブ張力測定方法はウェブ
に負荷を与えることもなく、またウェブの鋭角的な偏向
も必要としない。ウェブ走行方向では計７１Ｐ１バーに
おいて約ｌＯ″・・・１５″偏向されるに過ぎない。こ
の７ＢｌｌＪ定方法は正確であり、その密閉構造のため
汚染や妨害の影響を受けることもない。

さらに雑音や振動のような工業プラントに共通する擾乱
源はＡｌｌ定結果に影響しない。ウェブ張力はウェブの
横断方向の複数の地点で４−１定されるためにウェブの
張力プロファイルを決定することができる。

［実施例］ 以下添付図面を参照にして実施例で詳細に説明する。

第１図に示すこの発明による測定システムは計δか１バ
ー　Ｌａｌ定トシトランスデューサ２定信号伝送チャン
ネル４，５、自動データ処理システムを構成するコンピ
ュータシステム６、および校正システムを構成する素子
７．８　、９を備えている。さらに装置は信号の変換器
１０．１１．１２および測定信号伝送に必要な通信装置
、例えばマルチプレクサ１３を備えている。

計測バー１はウェブ１４の幅全体にわたって延在する耐
磨耗性の材料で作られたバーである。つニブ１４はウェ
ブ１４と共に運ばれバー１とウェブ１４との間に圧縮さ
れる空気によって形成されたエアークッションにより支
持されて計測バー　１上を導かれる。十分な支持能力を
有するエアークッションは極端な走行状部を除いて常に
形成される。バー１の表面における曲率半径は例えば１
ｍにすることができる。エアークッションによってウェ
ブ上に与えられる圧力を増加するために、曲率半径は恐
ら＜２０ＣＩ１１程度まで減少させることができ、その
結果バー１からウェブの浮び上がる高さを減少させるこ
とができる。

力の平衡状態において、バー１とウェブ１４との間のエ
アークッションにより生じた圧力はウェブの張力によっ
てロールに与えられる圧力にほぼ比例する。エアークッ
ションの異なる点における局部的な圧力、およびそれに
よる張力プロファイルは計測バー１を貫通した穴３を介
して測定されることができ、そのためそれぞれ独立した
圧力トランスデューサ２が各式に取付けられる。圧力ト
ランスデューサ２を汚染から保護するために、圧力を伝
達できる弾性保護膜がトランスデユーサ２の前方で穴３
中に配置される。使用される測定用のトランスデユーサ
２は高感度の差動圧力トランスデューサであり（例えば
０・・・２５ミリバール）、それはバー１の内部に供給
される基準圧力に対するエアークッションの局部的圧力
を１ｔｌｌｌ定する。

ＩＶＪ１定用のこのトランスデユーサ２は集積回路装置
であり、それに情報伝送に必要な電子装置１２゜Ｉ３が
取付けられている。したがって穴３における各測定点は
バー１と一体に設置され第１図では細長いフレームによ
って示された電子ブロック２゜１２、１３と共同して動
作する。電圧・電流変換器１２は通常差動圧力トランス
デューサ２から得られる電圧信号を伝送に際して擾乱に
影響されないような電流信号に変換する。マルチプレク
サ１３は電圧・電流変換器１２と一体構造または分離し
た構造であり、電流信号をコンピュータシステム６の制
御下に測定信号伝送チャンネル５に供給する。

測定結果は一つの電流信号を伝送できるアナログの信号
伝送チャンネル５およびデジタル制御チャンネル４を使
用して計測バー１から転送される。

コンピュータシステム６は一時に一つのトランスデユー
サ２をアドレスし、トランスデユーサ２はその測定結果
を信号伝送チャンネル５を介してコンピュータシステム
６に送る。

測定信号伝送チャンネル５はアナログ・デジタル変換器
１０によって終端され、このアナログやデジタル変換器
１０はアドレスされたトランスデユーサ２からのアナロ
グ電流信号をコンピュータシステム６で使用するための
デジタルフォーマットに変換する。

コンピュータシステムＧはａｌｊ定システムの動作を制
御し、トランスデユーサ２の自動校正を行い、測定信号
を読取り、測定データを処理し、張力プロファイル情報
をシステムオペレータに適したフォーマットに処理する
。

校正システムは例えばピストンラム装置７を使用してト
ランスデユーサ２の基準圧力装置８で使用するための基
準圧力を発生する。基僧圧力はＡ１１Ｊ定中一定に維持
される。基■圧力は別の圧力トランスデューサ９によっ
て周囲圧力に対して測定され、測定された情報はアナロ
グ・デジタル変換器ｔｉを介してコンピュータシステム
６に送られる。

校正中計測バー１の穴３は直接周囲大気と連通され、校
正システムは各トランスデユーサ２に対する別々の圧力
校正をコンピュータシステム６が行うことができるよう
にするために基準圧力の順次の変更を行う。

この発明の技術的範囲を逸脱することなくその方法を実
行するためのいくつかの装置がｐΔＰＩできる。

計測バー１における擾乱の可能な原因は紙ウェブから生
じる塵埃であり、それは計測のための穴３に入って妨害
を与える。この問題を軽減する簡単な方法は計測バー１
をウェブ１４の上方に配置することであり、それによっ
て穴３に入った塵埃は自由に穴から落下する。さらに＝
１°ΔＰＪ用の穴３は穴の壁から塵埃を分離することを
促進するために多少の乱流を生成するように形成される
ことができる。その代わりに：’ｉ　Ｉｌ＃１用の穴３
は薄膜で覆われ、或いは多孔性材料で満たされてもよい
。

：１４１１１　バー　１は固定的に設置されてもよく、
或いは第３ａ図および第３ｂ図に示すように可動的に設
置されてもよい。

ウェブ１４に面した計１１ＰＩバーｌの湾曲した１析而
形状は円形に湾曲させる必要はない。その代わりに表面
は異なった曲率中心を有する２個以上の円形断面その他
の適当な湾曲表面形状を組み合わせてもよく、バーｌの
前縁は直線状でウェブに対して適当な角度で傾斜し、バ
ー１の後縁が湾曲していてもよい。計Ａ？１バー１の表
面の形状は、計７１ｐ１バーの前縁および後縁における
ウェブの運動によって生じる圧力擾乱に適切な注意を払
って設計されなければならない。

６■動計４−１バー１の使用によって、計７１ｐ＋バー
１の位置は異なったウェブ速度および張力に対して最適
なものとすることができる。最適な位置において、ウェ
ブ１４の機械方向に延在するバー１の幅はできるたけ小
さくして、しかも圧力擾乱を減衰するのに十分な広さを
有していなければならない。

この圧力擾乱は前縁および後縁において生じるから、計
測用の穴３に到達するまでに減衰させる必要がある。

ウェブ１４に対してバー１の後縁において生じる圧力擾
乱は典型的に前縁において生じる圧力擾乱の２倍の距離
にわたって延在する。それ故ウェブ１４に対するバー１
の最適位置は第４図において、０Ｂ−２ＸＯＡにほぼ等
しい距離である。ここで０は測定点であり、Ａはウェブ
と計測バーとの会合点であり、Ｂは出口点である。

上記の最適位置を維持するために、バー１は、バー１の
支持レバー１５．１６が異なった長さにして第３図に示
すようにウェブ１４に押付けられるとき少し回転させな
ければならない。

バー１の走行するウェブに対する押付けの深さは、ウェ
ブ１４とバー１との所望の会合区域を得るようにウェブ
の偏向角度を自由に選択することを可能にして測定結果
には同等影響しない。

差動圧力トランスデューサ２に必要なＩ＆準正圧力種々
の方法で発生することができる。所要の圧縮空気は存在
する圧縮空気ネットワークから取ることができ、その動
作圧力は圧力減少装置または調整器を使用して適当なレ
ベルに減少させる。

この発明の実施例で使用された測定信号の伝送方法は、
トランスデユーサが集積回路データ伝送素子を伴う完全
集積デジタルデータ伝送システムによって置換されるこ
とができる。この方法は分離したアナログ・デジタル変
換器およびアナログ信号伝送用の割当てられた伝送チャ
ンネルを必要とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の方法を実行することのできる装置
の概要を示す。 第２ａ図乃至ｍ２ｄ図は従来の技術を示す。 第３ａ図および第３ｂ図は計測バーの別の設置方法を示
す。 第４図は、ウェブに対する計測バーの最適位置の概略を
示す。 ｌ・・・計測バー、２．９・・・圧力トランスデューサ
、３・・・穴、６・・・コンピュータシステム、７・・
・ピストン、１０．　ＩＩ・・・アナログ・デジタル変
換器、１２・・・電圧・電流変換器、！３・・・マルチ
プレクサ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 Ｆｉｇ、１ Ｆｉｇ。 ２ａ Ｆｉｇ＋ Ｃ Ｆｉｇ− ｂ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）ウェブ張力が運動しているウェブと計測バーとの
   間に形成されたエアークッション中に生じた圧力を測定
   することによつて間接的な方法で測定され、前記計測バ
   ーは少なくとも部分的に湾曲した外面を有してウェブに
   近接して位置されてエアークッション圧力がウェブの張
   力に比例していることを特徴とする運動しているウェブ
   の張力の測定方法。
2. （２）圧力がウェブの走行方向に垂直にほぼ直線的に整
   列した複数個の点において測定されることを特徴とする
   請求項１記載の方法。
3. （３）生じた圧力が基準圧力と、計測バーとウェブとの
   間に誘起した圧力との間の圧力差から測定されることを
   特徴とする請求項１記載の方法。
4. （４）周囲圧力を測定する１以上の圧力トランスデュー
   サと、 測定情報の処理および測定システム動作の制御のための
   自動データ処理システムと、 制御および測定情報の伝送のための信号伝送チャンネル
   とを具備している運動しているウェブの張力の測定装置
   において、 ウェブの走行方向に湾曲した表面とその表面上の複数の
   穴とを有し、ウェブとバーとの間のエアークッションを
   形成するために運動しているウェブに接近して可動であ
   る計測バーと、 前記計測バーの穴に配置され、ウェブとバーとの間のア
   エークッション圧力を測定する圧力測定トランスデュー
   サとを具備していることを特徴とする運動しているウェ
   ブの張力の測定装置。
5. （５）圧力測定トランスデューサを構成する圧力センサ
   が差動圧力センサであることを特徴とする請求項４記載
   の装置。
6. （６）ウェブと計測バーとの間に生じたエアークッショ
   ン圧力と比較するために使用される既知のレベルの安定
   な圧力を生成する装置を具備していることを特徴とする
   請求項４記載の装置。
7. （７）計測バーは、ウェブの走行方向に関して垂直な方
   向に整列している直線的な列を形成するように計測バー
   上に位置している埋設された差動圧力センサを有する複
   数個の穴を有していることを特徴とする請求項４記載の
   装置。
8. （８）計測バーの穴は弾性薄膜または多孔性材料によつ
   て覆われていることを特徴とする請求項４記載の装置。
9. （９）計測バーが運動しているウェブに近接して整列で
   きるように支持レバーを具備していることを特徴とする
   請求項４記載の装置。
10. （１０）各穴が割り当てられた圧力トランスデューサを
    設けられていることを特徴とする請求項４記載の装置。