JPH0661522B2 - 塗布量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ．産業上の利用分野 本発明は紙等のシート状連続体に連続的に塗料を塗布す
る装置における塗布量制御装置に関する。

ロ．従来の技術 従来の塗布量制御方法を、本発明の一実施例を示す第１
図ａを借りて説明する。この図で１はロールコータであ
って、Ｓが塗装を施すシート状連続体である。ロールコ
ータでは塗料槽２の塗料液中にピックアップロール３が
一部浸漬されて回転しており、塗料槽２には塗料タンク
４からポンプＰによつて塗料液が供給されており、塗料
槽２から溢れた塗料液は塗料タンク４に戻る。タンク４
に戻る塗料液量はシートＳに付着して持ち去られた分だ
け塗料槽２に供給される塗料液量より少なく、従って塗
料タンク４内の塗料液は次第に減少して行き、その時間
当たりの減少量がシートＳに塗布された塗料の量とな
る。以上の点は本発明でも従来例でも同じである。従来
例ではシートＳへの塗布量を検出するのに、塗料タンク
４への新鮮塗料液の供給を２〜３分間停止し、その間の
タンク４内の塗料液面の低下を物指で測定して塗料液の
消費量を求め、或は塗料槽の重量を計って、その減量か
ら塗料液を消費量を求めて、そのときのシートＳの送り
速度とシート幅から塗布量を計算していた。

ハ．発明が解決しようとする問題点 上述した従来方法には次のような問題点がある。塗料タ
ンク４内の塗料液面はポンプＰの振動、コータ１から戻
って来る塗料液の流入等によって波立っており、液面高
さが或は塗料槽の重量正確に測れない。そのため時間当
たりの塗料液の消費量の精度を上げるには液面高さを測
る時間間隔を長くする（液面の高さの差を大にする）必
要があり、塗布量が求まる迄に時間がかゝる。このため
塗布量を検出して塗布量の制御を行う場合の応答性が悪
く、また塗布量を変更する場合等、塗布量調節操作をし
てその結果が判明する迄に時間がかかるから塗布量を目
的の値に落ち着ける迄には相当な時間を費やし、その間
のシート材及び塗料の損失が大きい。

要するに従来方法には塗布量が判明する迄に時間がかか
り、そのため塗布量制御の応答性が低く、塗布量変更時
の時間及び資材のロスが大きくなると言う問題があり、
本発明はこれらの問題を解消しようとするものである。

ニ．問題点解決のための手段 本発明は第１図ａ及びｂにおいて、塗料タンク４或は塗
料槽２の重量を常時測定し、その重量が下限値以下にな
ったら新鮮塗料液を補給し、上限値に達したら塗料液の
補給を停止するようにし、新鮮塗料液を補給していない
間における塗料タンク４或は塗料槽２の重量を適宜時間
間隔でサンプリングした重量のデータから平均化手法を
用いて現時点の時間当たり塗料消費量を算出し、塗布量
調節手段８にフィードバックするようにしたものであ
る。

ホ．作用 塗料の消費量を検出するのに、塗料タンク或は塗料槽２
の重量変化を用いるから、塗料液面の波立ち等の影響を
受けることなく略々連続的に塗料の消費量が検出でき、
略々連続的に重量測定ができるので、測定データの平均
化演算により、従来例のように長いサンプリング間隔を
とらなくても統計的なゆらぎの少ない重量測定値がえら
れ、塗布量のフィードバック制御の遅れ時間の縮少と相
まって、応答が速く安定性のよい塗布量制御が可能とな
る。

ヘ．実施例 第１図ａは本発明の一実施例の概要を示すものである。
１はロールコータで塗料槽２にピックアップロール３が
一部浸漬されて回転しており、Ｓが塗布せられるべきシ
ート状連続体である。塗料槽２には塗料タンク４からポ
ンプＰによって塗料液が供給され、塗料槽２から溢れた
塗料液は塗料タンク４に戻る。塗料タンク４は重量検出
手段としてのロードセル５に支承されており、ロードセ
ル５からは塗料タンク４の重量に相当する信号が出力さ
れている。６はデータ処理及び塗布量制御を行う制御装
置で、ロードセル５の出力をサンプリング手段で一定時
間間隔でサンプリングし、後述する平均化の演算を実行
して略々リアルタイムで塗料タンク４の重量を検出して
おり、その重量が下限値ＹＬ以下になったらバルブＶを
開いて新鮮塗料液を塗料タンク４に補給し、塗料タンク
重量が上限値Ｙｈに達する迄バルブＶを開いておきＹｈ
に達してＶを閉じる。かくして塗料タンク４には重量が
Ｙｈになる迄一挙に塗料液が補給され、その後補給なし
でタンク重量は次第に減少して行き、ＹＬに達すると再
び塗料液がタンク重量Ｙｈになる迄補給されると言う動
作が繰り返される。

第１図ｂは本発明の他の実施例であって、塗布装置にお
いてピックアップロール３が浸漬されている塗料槽２を
ロードセル５で支えてその重量を検出するようにし、塗
料槽２への塗料液の補給を第１図ａの実施例と同じ方法
で制御するものである。

第２図は新鮮塗料の補給されていない間の塗料タンク４
或は塗料槽２の重量の変化を示すもので、色々な誤差因
子により上下に細かく変動しながら減少して行く。この
細かな変動を平均化して正確なタンク４或は塗料槽２の
重量を検出するため制御装置６ではその演算手段によっ
てロードセル５からサンプリングしたデータについて次
のような平均化演算を行っている。この平均化法は単純
区間平均と単純移動平均との中間的な平均法で平均を行
う区間の他にもう一つの適当に選択し得るパラメータを
含んでいる所に特徴がある。このような平均化の演算に
よって或時間間隔でその時間間隔内の塗料液の消費量が
求められ、予め制御装置６に入力されているシートＳの
送り速度Ｆとシート幅Ｗとから塗布量が計算される。制
御装置６にはこのようのして算出した塗布量を予め入力
されている目標値と比較し、制御装置の出力部から両者
の差が０となるように制御信号を出力しロールコータ１
における塗布量調節手段を制御する。ロールコータ１に
おける制御点はピックアップロール３の回転速度の調節
手段、ピックアップロール３の付着塗布液かき落としレ
バーの押し付け圧の調節手段８等である。

上述した本発明における平均化法について述べる。第３
図のａで横線は時間軸でその線上の点はデータサンプリ
ング時点を示す。単純区間平均は第３図ｂに示すように
ｎ個のサンプリング点を含む区間Ｂの各データの平均
で、次の平均値は区間Ｂの隣のｎ個のサンプリング点を
含む区間Ｂ′において求められる。この方法では一区間
のサンプリングデータの数を増せば平均値の安定制は増
すが平均が求まる時間間隔が延びて制御動作の即応性が
低下する。単純移動平均は第３図ｃに示すように平均を
取る区間Ｂを一サンプリング間隔ずつずらせて行くもの
で、サンプリング間隔と同じ間隔で平均値が求められる
が、相隣る二つの平均値の間の差は例えば第３図ｃで区
間ＢとＢ′の平均の差を考えると、これはサンプリング
時点ｋとｒにおけるサンプリングデータの差であって、
ｋ，ｒ各時点のデータは共に平均化されていない生のデ
ータであるからその差の変動と言うのはサンプリングデ
ータそのものの変動と同程度であり、単純移動平均によ
るときは区間幅を広くしても平均値の安定性は向上しな
いのである。

これに対して本発明では第３図ｄに示すように平均を求
める区間をサンプリング点ｘ個分ずつずらせて重ねるよ
うにした。こゝでｘが適当に選択できるパラメータであ
って、ｘ＝ｎとすると単純区間平均となり、ｘ＝１とす
ると単純移動平均となる。

これらの平均化法の適否を評価するため次のようにし
た。塗料タンク４或は塗料槽２の重量のサンプリングデ
ータに近似するランダム関数として Ｙ(i)＝0.02774i＋60＋0.2924(RND−0.5) を設定（ＲＮＤは０〜１間の乱数、ｉはサンプリング番
号）し、サンプリング間隔１秒として各平均化法で求め
られた平均値の変動の標準差の大小で平均値の安定性を
評価し、この標準偏差と相隣る平均値間の時間（サンプ
リング点数）との関係のグラフを画いてみた。このグラ
フは例えば単純区間平均の場合、安定性は平均を求める
区間（サンプリング数）を増せば向上（標準偏差が減
少）し、相隣る平均値間の時間は平均を求める区間その
ものであるから、第４図のような傾向を示す。実際の計
算例を第５図に示す。横軸は秒で示してあり、サンプリ
ング間隔が一秒であるから、横軸はサンプリング個数で
もある。計算は平均に用いるサンプル個数として１０〜
１２０まで６段階をとった。単純移動平均では相隣る平
均値間の時間は１秒であり、サンプル個数を変えた場合
の標準偏差は一秒の線上に縦に並ぶ。サンプル個数１２
０個とした場合単純区間平均では相隣る平均値間の時間
幅は１２０秒であり、この場合の標準偏差は2.６×１０
であって第５図上１２０と記入した点で示される。同様
にして他の各サンプル個数の場合の単純区間平均の標準
偏差と相隣る平均値間の時間間隔は夫々のサンプル個数
の数字を記入した点で示され、これらの点を連ねる曲線
Ｕが第４図に模式的に示した単純区間平均の場合の標準
偏差と相隣る平均値の間隔との関係グラフである。そし
て例えばサンプル個数６０の場合本発明におけるパラメ
ータｘは１から６０までの間で選択可能であり、第５図
の計算例では１，２０，４０，６０，８０の５種が示さ
れている。フィードバック制御における測定値としては
安定性と即応性が要求され、即応性は相隣る平均値間の
時間間隔がせまい程高まる。従って第５図の上では左下
隅に近い点程望ましいのであるが、傾向としては右下が
りの帯上に計算点が来る。単純区間平均だけであると、
第５図の曲線Ｕ上で適当な点を選ぶしかない。単純移動
平均では１秒の線上の一定区間でしか選択できない。本
発明では曲線Ｕの下にある幅の選択域が形成されるの
で、実用的な選択の範囲が拡大される。

尚本発明において、塗料タンク４或は塗料槽２の重量の
生の測定データの安定性を向上させることも重要で、第
１図ａの実施例の場合塗料槽２から戻ってくる塗料液の
落下の反動の減少のため戻り管７の開口端をタンク４の
最下液面以下に位置させ、かつ横に向けて戻って来た塗
料液の流れがタンクの底や側壁に直接当たらないように
すること、戻り管７をなるべく太くして塗料液の戻りを
なるべく早くすること、ロードセル５による支持位置を
タンク４の重心に近づけてポンプＰの振動等によるタン
ク４の揺れの最も少ない点で重量を検出すること等の工
夫が望ましい。また第１図ｂの実施例でも塗料槽２は重
心高さ付近でロードセルにより支承するのがよい。この
実施例では塗料液面が上下所定レベルの範囲にある間塗
料液の補給は行われないので、ポンプＰの振動が重量検
出に悪影響を及ぼすことはないが、反面ピックアップロ
ール３が高速で回転しているので、それにより塗料液が
あおられ揺れて、これが重量検出のノイズとなる。これ
を防ぐには塗装装置の機枠に固定され、塗料槽２内の塗
料液中に挿入された液揺れ防止の邪魔板を用いるとよ
い。

ト．効果 本発明によれば、塗料の時間当たりの消費量が略々リア
ルタイムで検出されるので塗布量制御系の応答性が良向
であり、塗布量制御に用いられる被制御量の測定値とし
て生のサンプリングデータに単純区間平均を適当なサン
プル個数分ずつずらせて行う方法で求めた平均値を用い
ているので、測定値の安定性が良く、かつ測定値間の時
間間隔も圧縮できているので、被制御量を常時検出して
いることによるフィードバック系の応答の良さがより有
効に発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の第１の実施例の概要を示すブロック
図、第１図ｂは他の実施例のブロック図、第２図は同実
施例における塗料タンクの重量の経時的な測定結果のグ
ラフ、第３図は平均化法を説明するグラフ、第４図は単
純区間平均化法における平均値の安定性と平均区間との
関係の傾向を示すグラフ、第５図は各平均化法における
平均値の安定性と相隣る平均値との関係の計算例のグラ
フである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塗布装置に塗料を連続的に供給する塗料タ
   ンク４に間欠的に新鮮塗料液を補給する手段（Ｖ），或
   は塗布装置内の塗料槽（２）に間欠的に新鮮塗料液を補
   給する手段（Ｐ）と、上記塗料タンク（４）或は塗料槽
   （２）の重量を常時検出する重量検出手段（５）と、上
   記塗料タンク或は塗料槽に新鮮塗料を供給していない間
   において、上記重量検出手段の出力をサンプリングする
   サンプリング手段、そのサンプリングデータの適宜のサ
   ンプル個数について単純区間平均を求める動作をそのサ
   ンプル個数以下の適宜サンプル個数分ずつずらせて繰返
   す演算手段、同手段により得られる平均値に基いて制御
   信号を出力する出力部よりなる制御装置（６）と、その
   上記出力部よりの出力信号により作動せしめられる塗布
   装置の塗布量調節手段（８）とよりなることを特徴とす
   る塗布量制御装置。