JPH02126141A - 移動シート特性の横方向検出方法 - 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、広くはシート製造方法に関する。より詳しく
は、その製造工程間に測定装置が、進行するシートを横
切って走査するシート製造制御方法に関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題〕シート材
料の特性を、製造工程間にオンライン測定することは広
く知られている。オンライン測定の目的は、−船釣には
シート製造工程の敏速な制御を可能にし、そしてこれに
よりシートの質を高める一方で、望ましくない工程状況
の修正以前に生産される標準以下のシート材料の量を減
少させることにある。実際に、はとんどのシート製造機
はオンラインセンサを含んで備えている。例えば紙の製
造技術において、オンラインセンサは製造工程の間にシ
ートの坪量、含水量、厚さといった変量を検出する。

しかしながら、シート製造の間のオンライン測定は正確
に算定することが困難である。

オンライン測定に影響を及ぼすひとつの要因は、多くの
シート製造機は寸法が大きく、かつ高速度で作動すると
いうことである。例えば、１秒につき１００フイート（
３０，４８ｍ）　　に達する割合で４００インチ（１０
，１６ｍ）の幅に達するシートを生産する紙製造機もあ
る。オンライン測定に影響を及ぼすもうひとつの要因は
、シート材料の物理的特性が通常シートの幅を横切って
変化し、かつ機械方向における特性は横方向における特
性と異なるということである。（シート製造技術では、
「機械方向」という用語は製造工程の間のシートの進行
方向を言い、また「横方向」という用語はシートの表面
を機械方向に垂直に横切る方向を言う。）シートの横方
向の変化量を検出するために、シート製造機を横方向に
端から端まで横切って周期的に横断するオンライン走査
センサの使用が広く知られている。通常、各走査センサ
によって供給される測定情報は、各走査の間に、シート
の検出特性の［輪郭（プロフィール）」を供給するため
に集められる。すなわち各輪郭は、概して横方向に広が
る隣接位置において連続するシート測定値を具備する。

輪郭測定値に基づいて、シート特性の横方向での変化量
が検出される。そして適切な制御が、−様な横方向の輪
郭、すなわち横方向に一定の大きさを持つ輪郭を供給す
るという目的で適応される。

実際の操作では、走査センサはシート製造機を横方向に
横切って敏速に移動するが、連続する測定点は本来の横
方向に正確には整列しない。すなわち、走査センサが測
定値をもたらす実際の測定点は、測定されるシートの縁
部に正確に直角を為しては整列しない。その代わりに、
シートの速度のために、実際には走査センサは進行する
シートの表面を斜めに横切って移動する。その結果、連
続する走査軌道はジグザグ模様をたどる。このように、
走査センサによってジグザク軌道に沿って得られたシー
）・測定値に基づく輪郭は、いくぶんかの機械方向変化
量を含む。その結果、連続する横方向の輪郭を比較する
とき、すなわち輪郭の一つの位置を他の位置と比較する
ときに、機械方向の変化量を横方向の変化量と取り違え
ることがある。シート製造技術では、機械方向測定値と
横方向測定値とのこのような混同は、ＭＯ／ＣＤ結合と
し。

て言及される。ＭＤ／ＣＤ結合の結果、横方向の変化量
の制御を意図する制御装置はときおり、横方向のシート
の均等性を向上させるよりむしろより悪化させるような
強制的制御妨害を導く。

現在、シート製造制御装置は、ＭＯ／ＣＤ結合を補正す
ることもあるいは誤差を平均化するフィルタを使用する
こともない。このフィルタ使用はいくつかの理由のため
に完全には満足できない。その理由は、フィルタ使用が
他の有効な測定情報の損失を必然的に伴うということを
含む。

〔課題を解決するだめの手段〕

一般的に言えば、本発明は、進行するシートの坪量及び
厚さといった測定値を、その製造工程の間に測定する方
法を提供する。予備段階で、シートは走査センサに繰り
返し横断され、そして各横断の間に、測定値が複数の切
片位置で得られる。

次に、シートの表面に沿って機械方向に間隔を開けて配
置される一連の基準位置が選択され、その後すぐに、抜
枠した切片に対して、測定値が実際に測定した値に基づ
いて抜粋切片上の位置で推算される。好ましい実施態様
では、橙して直線の関係が、各切片上で実際に算定され
る少なくとも二個の実測値の間で規定され、その後すぐ
に測定値が直線関係に基づいて補間と補作によって推算
される。

〔実施例〕

第１図は、紙もしくはプラスチックのような連続するシ
ート材料を生産するための典型的なシート製造機を概略
で示す。例示の実施態様では、このシート製造機は、２
個のローラ１４．．１５の間で操作される支持ウェブ１
３上に原料を送り出すために装備される供給ボックス１
０を含んで備える。さらにシート製造機は、蒸し箱２０
やつや付は装置２１のような処理段階を含む。この段階
は、完成シート１８を生産するために原料に効果的に作
用する。完成シート１８はリール２２によって集積され
る。

このような処理段階はそれぞれ、シート１８を横切る特
性を制御するプロフィール・アクチユエータと呼ばれる
装置を含んで備える。実際に、プロフィール・アクチユ
エータは、横方向に隣接し普通は「切片」と呼ばれる位
置で、概して独立した調整を供給する。例えば、蒸し箱
２０は、個々の切片位置でシート１８に当てる蒸気の量
を制御するアクチユエータを含んで備えることがわかる
。またつや付は段階２１は、個々の切片位置でシート１
８に加わる圧力を制御するアクチュエータを含んで備え
ることがわかる。

プロフィール・アクチユエータに制御情報を供給する目
的で、少なくとも１個の走査センサ３０が、選ばれたシ
ート特性、例えば紙の製造の場合には厚さや坪量のよう
な特性を測定するためにシート製造機に設けられる。例
示の実施態様では、走査センサ３０は支持枠３１に備え
られ、もってシート製造機を横方向に周期的に横断する
ように操作される。通常、走査センサはシート製造機を
周期的に横断移動するが、その走査周期は実際は幾分不
規則である。さらに、走査センサ３０はライン３２で示
すようにプロフィール・アナライザ３３に連結され、も
って測定されたシート特性を表す信号をアナライザに供
給する。プロフィール・アナライザ３３からは制御信号
が、１個もしくはそれ以上の処理段階におけるプロフィ
ール・アクチュエータに供給される。例えばライン３５
は、プロフィール・アナライザ３３から供給ボックス１
０上のプロフィール・アクチュエータに制御信号を運ぶ
。

シート１８の速さのために、走査センサ３０は、シート
１８の表面を漢切ってシートの長手方向縁部に対し正確
に直角に整列する位置ではくすなわち本来の漢方向では
）選ばれたシート特性を測定しない。その代わり前記の
ように、実際の横方向測定位置は、シートの縁部に対し
正確に直角な方向に関して、斜行しもしくはかたよった
シート面に軌道に沿って位置する。

第２Ａ図は、シー目８の表面を横切る横方向測定点の線
図形の一例を図示する。より詳しくは、第２Ａ図のジグ
ザグ状の連続線は、シート１８が機械方向（ＭＯ）に進
行するに従って、走査センサ３０が、端々まで連続する
走査軌道Ｓ、、Ｓ２．Ｓ、、・・・を求めてシート１８
０表面上に描く測定点の実際の線図形を図示する。本来
の横方向（ＣＤ）に関して実際の各走査軌道が示す角度
は、走査センサ３０の横方向速度と、シート１８の機械
方向速度とによって決まることがわかる。くシート１８
を横切る各走査軌道の角度は、シート製造機に関するフ
レーム３１の方向によっても決まる。しかし実際には、
フレームの方向は通常のシート製造工程の間に変更不可
能である。）理想的な事例では、横方向の測定値はシー
トを横切って瞬時に算定され、そして走査軌道は本来の
横方向に平向な直線である（すなわちシートの縁部に対
し正確に直角を為す）。しかし実際は、実走査軌道は第
２Ａ図に示すようなジグザグ線図形を持つ。そしてさら
に、センサカゼシートの縁部に到達するときと戻り走査
が始まるときとの間には偶発的な時間の隔りがある。

説明のために、シート１８は第２Ａ図で、長手方向に伸
びる一連の平行細長片（前記で切片と呼ぶ）に分割して
示される。切片５Ｌ２Ｓはシートの両峰部間の中間に、
切片ＳＬ３［１はシート１８の向こう側の縁部の近くに
、そして切片ＳＬ＋２はこちら側の縁部の近くにあるよ
うに想定する。中心切片５Ｌ２Ｓに沿う点ＣＩ＋　Ｃｚ
＋　Ｃ３１・・・は、この実施例では、走査センサ３０
がシート１８の端々までほぼ一定の速度で規則的に横断
する際に、走査センサ３０によって測定値が得られる点
を示す。点ｍ、、ｍ２．ｍ、、・・・は、走査センサ３
０が切片５Ｌ３８を横切って横断する際に、走査センサ
３０によって測定値が得られる点を示す。

さらに第２Ａ図に示す実施例では、走査センサがシート
１８の縁部に達するときと、戻り走査が始まるときとの
間に、時間の隔りが存在する。

第２Ａ図から明白であるように、中心切片５Ｌ２Ｓに沿
った測定点Ｃ，，Ｃ２，・・・は、機械方向に等しい間
隔で位置するが、非中心切片Ｓ１．３８に沿う測定点ｍ
、、ｍ２．・・・は、その間隔が等しくない。同様なこ
とが、あらゆる非中心切片についても言える。従って、
非中心切片に沿う測定値は、中心切片に沿って測定値が
得られるより前か後かに得られる。

第２Ａ図では、測定点ｍ、と測定点Ｃ３との間の長手方
向の間隔を距離Ｄ１で表わし、また測定点ｍ２と測定点
Ｃ２との間の長手方向の間隔を距離Ｄ２で表わす。以下
同様である。走査センサ３０が、両方向に一定速度でか
つ縁部で時差なくシートを横断する場合には、Ｄ、＝Ｄ
２＝Ｄ、、＝・・・である。

第３図は、坪量のような測定可能なシート特性の大きさ
を、非中心切片、例えば切片Ｓ　Ｌ　３　［１に対して
シート１８の長さに亙る多数の位置で示すグラフである
。（すなわち、第３図の鉛直軸は測定可能なシート特性
の大きさを表わし、そして水平軸は機械方向のシート沿
いの位置を表わす。）第３図のグラフでは、シートの長
さは規則的に間隔を開けた平行線３．７　３．＊、　　
・・・によって分割されている。これらの平行線は、本
来の、すなわち瞬間的な横方向走査の位置を示し、その
各々はシート１８の縁部に対し正確に垂直に伸びる。第
２Ａ図に基づいて見れば、第３図の平行線３　、＊、　
　Ｓ２＊、・・・は、各測定点ＣＩＩ　Ｃ２１Ｃ３＋・
・・が位置する機械方向位置に相当することがわかる。

第３図を検討するために、点線の曲線でその大きさが示
される測定可能なシート特性が存在し、そしてこのシー
ト特性は機械方向で正弦曲線的に変化するが横方向では
変化しないということを想定する。言いかえれば、いず
れの切片でも、測定されたシート特性は走査３−、　　
Ｓ、＊、　　・・・に関して同じ曲線で表わされると想
定する。さらに言えば、得られたシート特性の漢方向プ
ロフィールは切甲から切片へと不変であると想定する。

第３図においてｂｌ＋　ｂ　２＋・・・と表示される点
は、それぞれの走査Ｓ　、＊、　　３２＊、　　３３＊
、　　・・・に対しＣ正確に測ったシート特性の個有の
値を示す。（すなわち、第３図で下方に向かう矢印は、
走査方向がシート１８の近いほうの縁部に向かうことを
示し、そして上方に向かう矢印は、走査方向がシートの
遠いほうの縁部に向かうことを示す。）第３図で、点ｂ
　−、ｂ　２”、　　ｂ　３Ｚ　　・・・は、切片５Ｌ
３８のように中心をはずれた切片上で、走査センサ３０
によって３．１．　３２１．　　・・・に対応する走査
の間に得られる実際の測定値の大きさを示す。走査セン
サ３０が、中心切片５Ｌ２５で測定値を得る前か後かま
では切片５Ｌ３ｓで実際には測定値を得ないため、測定
値１〕ト。

ｂ２″、・・・は、結ばれた点す、、ｂ、、・・・から
成る本来の横方向位置に対し、機械方向において前か後
かにずれる。さらにこのずれのため、実際の各測定値す
、＊、　　ｂ２＊、　　・・・の大きさは本来の横方向
走査で得られる各該当値ｂ＋、ｂ２．・・・と異なる。

（第３図で便宜的に見れるように、実線で測定点す、＊
。

ｂ２′　　・・・を結ぶ。） さらに第３図では、走査Ｓｌに対する値す、の大きさと
実際に測定した偵す−の大きさとの間の相違、すなわち
誤差が、Ｅ、として示される。

同様に、走査Ｓ２に対する値ｂ２と実測値ｂ２１との大
きさの誤差が、Ｅ２で示される。以下同様である。

第４図は、走査位置の関数として曲線で表わされる第３
図での、切片ＳＬ、３Ｂに対する誤差Ｅ、、Ｅ２゜・・
・の大きさを示す。第４図の点線は、ある他の切片位置
に対するシート特性の測定値と現実値との誤差を示す。

従って第４図は、横方向プロフィールが切片間で不変で
あるときでさえも測定誤差は切片間で異なり得るという
ことを明らかにする。

実際には、測定誤差間の位相変化は第３図に示すように
必ずしも規則的ではない。事実、測定誤差は大きさにお
いても頻度においても様々に異なる。

いくつかの場合には、測定誤差は実際の機械方向の変化
よりずっとゆっくり変化し、そのため測定誤差を度数フ
ィルタによって除去することはできない。さらにこのよ
うな場合、プロフィール間の誤差を平均化することは、
誤差の影響を必ずしも減らしはしない。

走査センサ３０がシート１８を横断する間にＭ積される
プロフィール測定値の誤差をできる限り少くする方法を
次に述べる。より詳しくは、横方向に理想的なくすなわ
ち瞬間的な）走査のために規則的に間を開けた間隔で測
定される測定値を推算することによって、プロフィール
測定誤差を最小限度にする方法を述べる。実際はこのよ
うな整列化は、シ〜＝トの中心切片沿いに得る測定値に
関して通常は為される。それはその測定値が機械方向に
、普通は規則的に間隔を開けで位置するためである。

第２Ｂ図は、横方向測定値を例えば５Ｌ３ｓ等の非中心
切片から、中心切片５Ｌ２Ｓで得る対応する測定値と共
に直線に並べる方法の一例を明示する。第２Ｂ図では、
鉛直軸沿いの値は測定されたシート特性の大きさを表わ
し、そして水平軸に沿った値は測定値が得られるシート
１８沿いの機械方向位置を表わす。この例示の方法では
、位置ｍ、、ｍ２で得られる測定値す一、　　ｂ２＊は
、値ｂ　Ｉ”＋　　１）２Ｉの間に推算値ａ２に達する
ように直線を伸ばすことで、直線的に補作される。この
推算値ａ２は、測定点Ｃ２が属する機械方向位置におい
て切片５Ｌ３８に沿って得られる測定値に近づく　（す
なわち推算する）。推算測定４ａ２は、「整列された」
値と呼ぶことができる。これはａ２が、中心切片測定点
Ｃ７が属する機械方向位置をもって、本来の横方向位置
に整列する点における推算測定値を表わすためである。

同様に、走査Ｓ３に対する整列測定値ａ３を決定するた
めに、位置ｍ、、　Ｉ’ｎｎで得られる測定値ｂ２　”
＋　　ｂ　３Ｉを、値ｂ２＊、　　ｂ３＊の間に直線を
伸ばすことによって直線的に補間する。中心切片測定点
Ｃ３における走査Ｓ３の機械方向座標での補間直線の交
点は、測定され割り当てられた値ａ３である。

上記の方法は、第３図に示す値に関してもやはり実行で
きる。従って、第３図では、推算測定値ａ２＋　ａ３＋
　ａ４＋　”’が概して、実測値ｂ２＊、　　ｂ３＊、
　、・。

よりも本来のシートプロフィール値ｂ２＋　ｂ３＋・・
・により近づいて位置することが確認できる。このよう
に、上記の直線化方法は、横方向プロフィールの精度を
増大させる。

実際には、プロフィール測定値の推算値は各切片に対し
てマイクロプロセッサベース制御システムによって算定
される。このシステムの操作において、整列した各点の
機械方向座標は、シートが移動する速度と走査センサが
シートを横断する速度とに基づいて決められる。シート
と走査センサとの速度の値は、従来の速度センサによっ
て容易に測定される。

本発明を好ましい実施態様に従って明示しかつ説明した
が、これは特許請求の範囲に記載する発明に反すること
なく変更及び修正を行なうことができるものである。例
えば、前記の解説は、各推算値を算定するために２個の
実測値を使用することに集中したが、３個もしくはそれ
以上の測定値をプロフィール値の推算の基として使うこ
とができる。さらに、直線補外及び直線補間は実行する
に最も便利であるが、推算値は非線形推定関数に基づい
て算定することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、シート製造機の概略図である。 第２Ａ図は、走査センサが進行シート上でたどる軌道の
一例を示す。 第２Ｂ図は、第２Ａ図の走査軌道で測定され推算された
シート特性値を示すグラフである。 第３図は、実際のシート特性値をシートの個々の切片で
の測定値とともに示すグラフである。 第４図は、第３図に相応するグラフで、シート特性の実
際値と測定値との間の誤差を示す。 １８・・・シート、３０・・・走査センサ、３３・・・
プロフィール・アナライザ、Ｓ、〜Ｓ４・・・走査軌道
、 Ｃ１〜Ｃ４、ｍｌ　〜ｍ４　”・測定点、３１””’３
１♂・・・理想的走査軌道、ｂ、〜ｂｌｏ・・・個有シ
ート特性値、ｂｌ。〜ｂｌｏ　　・・・実測シート特性
値、ａ２〜ａｌｏ・・・推算シート特性値、Ｅ！〜Ｅ、
。・・・誤差。 シート特性 誤差振幅

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、移動するシート材料の特性の値を製造工程の間に測
   定する方法において、移動シートを走査センサで繰り返
   し横断し、各横断の間にシート特性の測定値を複数の切
   片位置において得る段階と、シート表面に沿って機械方
   向に間隔を開けて位置する一連の基準位置を選定する段
   階と、そして抜粋した切片に対して、基準位置と同じ間
   隔では機械方向に間隔を持たない抜粋切片上の位置で測
   定値を推算する段階とを具備する方法。 ２、前記の推算段階は、抜粋切片に対して、その切片を
   ２回横断する間に切片で得られる実際の測定値に基づい
   て測定値を推算することを含んでいる請求項１記載の方
   法。 ３、連続横断の間に得られる前記の測定値は、推算測定
   値を決めるために直線補外される請求項２記載の方法。 ４、連続横断の間に得られる前記の測定値は、実在の測
   定値を決めるために直線補間される請求項２記載の方法
   。 ５、基準位置が規則的に間隔を開けて位置する請求項１
   記載の方法。 ６、推算段階は、各抜粋切片に対して、実際に切片上で
   算定される少なくとも二個の測定値の間に概して直線の
   関係を定め、そして前記の概して直線の関係に基づいて
   、選定した基準位置に対して測定値を推算することを含
   む請求項１記載の方法。 ７、測定特性がシートの坪量である請求項１記載の方法
   。 ８、測定特性がシートの含水量である請求項１記載の方
   法。 ９、測定特性がシートの厚さである請求項１記載の方法
   。 １０、シート材料が紙である請求項１記載の方法。 １１、シート材料がプラスチックである請求項１記載の
   方法。 １２、連続するシート材料の特性の値を、その製造工程
   の間に測定する方法において、移動シートを走査センサ
   で縁から縁まで繰り返し横断する段階と、各横断の間に
   、抜粋切片位置でシート特性の測定値を得る段階と、各
   横断の間に、前もって選定した機械方向位置に関して概
   して規則的に間隔を開けて位置する機械方向基準位置を
   選定する段階と、抜粋切片において、概して規則的には
   機械方向に間隔を開けない位置で切片上で実際に得た測
   定値に基づいて、シート特性の測定値を推算する段階と
   を具備する方法。 １３、推算段階は、各抜粋切片に対して、切片上で実際
   に算定された少なくとも二個の測定値の間に、概して直
   線の関係を規定することと、選定した基準位置に対して
   前記の概して直線の関係に基づいて測定値を推算するこ
   ととを含んでいる請求項１２記載の方法。 １４、測定特性がシートの坪量である請求項１２記載の
   方法。 １５、測定特性がシートの含水量である請求項１２記載
   の方法。 １６、測定特性がシートの厚さである請求項１２記載の
   方法。 １７、シート材料が紙である請求項１２記載の方法。 １８、シート材料がプラスチックである請求項１２記載
   の方法。 １９、移動するシートの特性の値を、その製造工程の間
   に測定する方法において、移動シートを走査センサで繰
   り返し横断し、各横断の間に複数の切片位置においてシ
   ート特性の測定値を得る段階と、シート表面に沿って機
   械方向に間隔を開けて位置する一連の基準位置を選定す
   る段階と、各抜枠切片に対して、切片上で実際に算定さ
   れる少なくとも二個の測定値の間に概して直線の関係を
   規定する段階と、選定した基準位置に対して前記の概し
   て直線の関係に基づいて測定値を推算する段階とを具備
   する方法。 ２０、端から端まで連続して横断する間に得る測定値は
   、推算測定値を決めるために直線補外される請求項１９
   記載の方法。 ２１、実在の測定値を決めるために、連続する横断の間
   に得られる測定値を直線補間する段階をさらに含む請求
   項１９記載の方法。