JPH0798604B2 - 張力検出装置及び張力制御装置 - Google Patents

張力検出装置及び張力制御装置

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JPH0798604B2
JPH0798604B2 JP63151156A JP15115688A JPH0798604B2 JP H0798604 B2 JPH0798604 B2 JP H0798604B2 JP 63151156 A JP63151156 A JP 63151156A JP 15115688 A JP15115688 A JP 15115688A JP H0798604 B2 JPH0798604 B2 JP H0798604B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、被検体であるウエブに作用する張力ウエブ
に非接触で検出する張力検出装置及び該張力検出装置に
より検出された張力値から適宜の信号によりウエブの張
力調整装置を制御する調力制御装置に関する。例えば、
被検体であるウエブとしては、輪転機の給紙部・折畳部
間を案内部材に沿って走行する料紙がある。
〔従来の技術〕
従来の技術にる輪転機の案内部材に沿って走行する料紙
の張力検出装置としては、例えば実開昭63−17159号公
報に開示されているように案内ローラーに取付けられた
差動変圧器により検出するもの及び案内ローラーの一つ
であるフローティングローラーの変位量を変位支軸の回
動量として検出するものがある。又、同公報には、それ
らの張力検出装置を使用した料紙の張力制御装置も開示
されている。
従来の技術による被検体の張力検出装置の別の例として
は、被検体から僅かに離隔して開口した空室に、その背
後から加圧ガスが供給され、開口の縁側の、且つ被検体
近傍のガス圧が前記開口を包囲して設けられた環状開口
及び環状開口に連通する空室を介して測定されることに
より、被検体の張力の測定が行われる張力検出装置があ
る（米国特許4711133号明細書参照）。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記の従来の技術による張力検出装置には、夫々問題点
がある。
先ず実開昭63−17159号公報の案内ローラーに取付けら
れた差動変圧器により検出するものは、張力検出のため
のローラーを３本設置しなければならず、そのための設
置空間の確保の必要は、設計上の障害となる。更に、差
動変圧器を検出ローラーの両側支持部に設けることによ
り料紙の幅方向の張力の不均衡がある程度は検出され得
るが、料紙が検出ローラーの左右いずれかに偏った状態
で掛け渡されている場合には、前記の不均衡の検出は困
難となる。
フローティングローラーの変位量を変位支軸の回動量と
して検出するものは、上記のもののような張力検出部の
必要はなく、設計上の制限を排除しているが、変位支軸
の回動量が両側で変えられず、料紙の幅方向の張力の不
均衡を検出することができない。
米国特許第4711133明細書のものでは、実開昭63−17159
号公報の上記の２列における問題点が解消されている
が、検出ヘッドが固定部材、固定部材に対して摺動変位
する摺動部材及びそれら２部材間に介在する付勢部材等
より構成されていると共に、摺動部材の一側に開口した
空室とこの開口の縁側で、且つ被検体近傍のガス圧を測
定するために前記開口を包囲して設けられた環状開口及
び環状開口に連通する空室とを区分して別個に設けなけ
ればならないため、複雑な機構となり、それは高価格や
保守管理の面倒にも繋がる。
〔課題を解決するための手段〕
この発明による張力検出装置は、上流側に設けられたオ
リフィスを有する流入口に流体供給源が連結され、且つ
最下流側には、先端が被検体の一面に対し所定間隔だけ
離間して対向している噴出口が設けられている中空体
と、流入口より下流側の中空体中間部に設けられた内圧
検圧口に連結された圧力検出部を少なくとも備えた張力
検知ユニットとから構成され、更に、上流側に設けられ
た上流口に流体供給源が連結され、且つ下流側に前記中
空体の噴出口に対向していると共に被検体の他面に対し
間隔をおいて対向する放出口が設けられた被検体支え用
の別の中空体が付加されて構成されている。
そうして、この発明による張力制御装置は、被検体取扱
い装置において、上記の張力検出装置の中空体が被検体
に応じた適宜個所に設置されると共に、同張力検出装置
の張力検知ユニットが圧力検出部とそれに接続された処
理部とを備え、処理部が走行被検体の張力を調整する張
力調整装置に制御信号発信部を介して接続されて構成さ
れている。
〔作用〕
張力検出装置において、流体供給源からの流体、例えば
加圧空気は、中空体内へ流入口を介して供給される。そ
うして、中空体内へ流入した加圧空気は、噴出口から被
検体に向けて噴出される。
この場合、噴出される加圧空気は、高さが噴出口の先端
と被検体との間隔であり、直径が噴出口の内径である仮
想円柱の外周面に相当する部分から放散されると考えら
れる。従って、噴出量は、放散が容易である程、即ち間
隔が大きい程、仮想円柱の外周面面積が大きくなるので
多量となる。そうして、噴出量が多量である程、中空体
の内圧は低下するので、圧力検出部の検出圧力は低下す
る。
被検体は、加圧空気の噴出による力を受けて、噴出によ
る力と、被検体に作用する張力及び被検体自体の特性で
定まる被検体の剛性とが均衡するまで後退変位する。
ここで、被検体毎の特性は、略一定の値で得られるか
ら、被検体の剛性は、それに作用する張力によって変化
する。即ち、剛性は張力の関数として求められる。
そこで、上記のように加圧空気の噴出量、延いては中空
体の内圧は剛性により変化するので、中空体の内圧を測
定すれば、被検体の張力を求めることができる。
そして、その中空体内への上流口を介し加圧空気が供給
され、そうして、中空体内へ流入した加圧空気は、先の
中空体の噴出口からの噴出流に対向して放出口から被検
体の反対側面に向って放出される。かくして、先の中空
体の噴出口からの噴出流による被検体の無用の変位が防
止されながら、上記と同様の作動により被検体の張力が
検出される。
この作動において、放出口からの加圧空気の放出は、被
検体に作動している張力に影響しない程度に行うことは
勿論のことである。
そうして、被検体取扱い装置における張力制御装置は、
被検体取扱い装置で走行する被検体に作用する張力の値
が各圧力検出部で求められ、それが制御信号発信部に対
し入力される。制御信号発信部からは入力された張力値
に応じ張力を所定の適正値に補正するように張力調整装
置に作動信号が送られる。かくして、張力調整装置は、
調整作動信号を受けて調整作動し、各検出個所における
被検体の張力が前記適正値になるように作動する。それ
に応じて検出される検出張力値と前記適正張力値との差
がなくなまで前記張力調整装置の調整作動が続くので、
各検出個所における被検体の張力は、前記適正値に維持
される。
〔実 施 例〕
この発明の実施例を図面に従って説明する。
この発明の実施例における張力検出装置SAは、第１図及
び第２図に示されている。
張力検出装置SAは、中空体１と、中空体１の上流側に設
けた流入口11を介して中空体１に連結された流体供給源
２と、中空体１において流入口11より下流側の中間部に
設けられた内圧検圧口12を介して中空体１に連結された
張力検出ユニット３とから構成されている。中空体１の
最下流側には、先端が被検体、例えば料紙WPの一面に対
し所定間隔ｃだけ離間して対向している内径ｄの円筒状
の噴出口13が設けられていると共に、流入口11には、狭
小口（オリフィス）14が設けられている。
張力検知ユニット３は、圧力検出部31と、圧力検出部31
に連結され、その検出データを処理する処理部32と、必
要に応じて処理部32に連結されている入力部33及び表示
部34とから構成されている。
張力検出装置SAにおいて、検出ヘッドである中空体１は
１個、又は複数個が圧力検出部31とセットとなって備え
られている。
そして、張力検出装置SAは、更に料紙WPを挟んで中空体
１と対向して流体放出装置４が付加されている。
流体放出装置４は、上流側に前記流体供給源２、又は他
の流体供給源（図示しない）が連結された上流口41と、
下流側に被検体、例えば料紙WPの他面に対し間隔をおい
て対向し、且つ円周等配の放出口42,42…が設けられた
中空体40で構成されている。放出口42,42…配列の中心
軸線は、中空体１の噴出口13の中空軸線と同一軸線関係
にある。中空体１が複数の場合には、夫々と対となって
同数の中空体40が備えられている。
この発明の実施例における張力制御装置は、第３図に示
されている。即ち、第１図及び第２図に示されている張
力検出装置SAを備えた張力制御装置が装備されている輪
転機PMが図示されている。
張力制御装置は、輪転機PMにおいて料紙WPの各位相に応
じての適宜個所に検出ヘッドである中空体１が設置され
た張力検出装置SA1を料紙ブレーキ装置６、走行する料
紙WPの左右の張りの不均衡を調整する不均衡調整ローラ
ー装置７、料紙WPの所定区間の引き率を調整する引き率
調整ローラー装置８等の各張力調整装置に制御信号発信
部５を介して連結した構成である。
そうして、検出ヘッドである中空体１は、料紙WPの各位
相に応じての設置個所において必要に応じて料紙WPの幅
方向にも適宜数、並設される。
次に上記の張力検出装置及びそれを備えた輪転機の張力
制御装置の作用について説明する。
先ず、第１図に示された張力検出装置SAにおいては、流
体供給源２からの流体、例えば加圧空気は、図示されな
い圧力調整器により一定圧にされた上、中空体１内へ流
入口11介して供給される。その際、加圧空気は、流入口
11の狭小口14により流量制限を受て中空体１内へ流入す
る。
そうして、中空体１内へ流入した加圧空気は、噴出口13
から料紙WPに向けて噴出される。
この場合、噴出される加圧空気は、高さが噴出口13の先
端と料紙WPとの間隔ｃであり、直径が噴出口13の内径ｄ
である仮想円柱の外周面に相当する部分から放散される
と考えられる（第４図参照）。従っえ、噴出量は、放散
が容易である程、即ち間隔ｃが大きい程、仮想円柱の外
周面面積πdcが大きくなるので多量となる。そうして、
噴出量が多量である程、中空体１の内圧は低下するの
で、圧力検出部31の検出圧力は低下する。
この関係は、P1:流体供給圧（レギュレーター設定
圧）、P2:中空体の内圧、a1:狭小口（オリフィス）の断
面積、a2:噴出部（仮想円柱外周面部）の面積、C1:狭小
口（オリフィス）の流量係数、C2:噴出口の流量係数と
すると、 P2＝P1/｛１＋（C2a2/C1a1）２｝ ……（１） となる。
料紙WPは、加圧空気の噴出による力を受けて、噴出によ
る力と、料紙WPに作用する張力及び料紙WPを構成する繊
維の密度、バインダー、厚さ等の料紙WP毎の特性によっ
て定まる料紙WPの剛性とが均衡するまで後退変位する。
この関係は、δ：後退変位量 F:料紙WPが加圧空気の噴
出によって受ける力 K:料紙WPの剛性とすると、 δ＝F/K ……（２） となる。
そうして、料紙WPが加圧空気の噴出によって受ける力Ｆ
は、ρ：空気の密度 w:噴出口の空気の流速 とすると、 Ｆ＝πd2ρw2/4 ……（３） 更に、料紙WPが加圧空気の噴出により上記のようにδだ
け後退変位した場合の噴出部（仮想円柱の外周面）の面
積a2は、 a2＝πｄ（ｃ＋δ） ……（４） となるから、前記（１）式は、 P2＝P1/［１＋｛C2πｄ（ｃ＋δ）/C1a1｝２］ ……
（１′） となる。
他方、（２）式・（３）式より であるから、（１′）式・（２′）式より となる。
ここで、前記料紙WP毎の特性は、料紙WPの種類、例えば
銘柄、品番等が定まれば特性値（例えば空気透過率の値
等）として略一定の値で得られるから、剛性Ｋは料紙WP
の張力Ｔによって変化する。即ち、剛性Ｋは張力Ｔの関
数ｆ（Ｔ）として求められるので、（５）式は、 となる。
この式の右辺は、中空体１の内圧P2の関数であるから、
噴出口13から料紙WPに向けて加圧空気を噴出している状
態において、内圧検圧口12に接続された圧力検出部31に
より中空体１の内圧を測定し、料紙WPの張力を求めるこ
とができる。
この際、処理部32は、圧力検出部31の検出した圧力値を
入力部33から予め処理部に入力されている料紙WPの特性
値と関連づけて処理し、表示部34に適宜出力する。
そして、上記の張力検出において、流体供給源２、又は
他の図示しない流体供給源からの流体、例えば加圧空気
は、前記中空体１の流入口11への流体供給路中における
圧力調整器とは別の図示されない圧力調整器により一定
圧にされた上、中空体40内へ上流口41を介して供給され
る。そうして、中空体40内へ流入した加圧空気は、中空
体１の噴出口13からの噴出流に対向して放出口42,42…
から料紙WPの反対側面に向って放出される。かくして、
中空体１の噴出口13からの噴出流による料紙WPの無用の
変位が防止されながら、前記張力検出装置SA1と同様の
作動により料紙WPの張力が検出される。
この作動において、放出口42,42……からの加圧空気の
放出は、料紙WPに作動している張力に影響しない程度に
行うことは勿論のことであるが、矢張、料紙WPの剛性Ｋ
は、放出口42,42……からの放出空気の放出強さ（放出
量、放出圧力等）や放出空気が包囲する料紙WP上の領域
の大きさの影響を受ける。しかし、放出空気の放出強さ
や放出空気が包囲する料紙WP上の領域の大きさを一定に
定めれば、これらが料紙WPの剛性に及ぼす影響は一定に
なるので、前記（５′）式に示す関係は張力検出装置SA
1同様に成立する。実験によれば、張力検出装置SA2は、
料紙WPに作用する張力が低い範囲において、良好な制度
を呈し、有効である。
第３図に示された前記張力検出装置SAを備えた輪転機の
張力制御装置においては、輪転機PMを走行する料紙WPの
各位相における料紙WPに使用する張力が各圧力検出部31
で求められ、張力検出装置SA1の処理部32に連結された
制御信号発信部５に対し入力される。制御信号発信部５
においては、予めプリセットされている前記各位相にお
ける料紙WPの適正張力値と処理部32から入力された検出
張力値とが比較され、前記各位相における料紙WPの張力
値が適正でない場合は、その差に基づいて各相部の張力
調整装置、例えば料紙ブレーキ装置６、不均衡調整ロー
ラー装置７、引き率調整ローラー装置８等に対し調整作
動信号が出力される。前記各張力調整装置は、調整作動
信号を受けて調整作動し、各位相における料紙WPの張力
が前記適正値になるように作動する。それに応じて検出
される検出張力値と前記適正張力値との差がなくなまで
前記各張力調整装置の調整作動が続くので、各位相にお
ける料紙WPの張力は、前記適正値に維持される。
中空体１が料紙WPの幅方向に並設されている場合、料紙
WPの幅方向における張力状態も把握できるので、張力調
整装置のうち不均衡調整ローラー装置７による料紙WPの
幅方向の張力不均衡調整が有効に行われ得る。
なお、張力検知ユニット３において、処理部32及び入力
部33は、必ずしも必要とせず、被検体である料紙WP及び
流体放出装置４からの放出流体の放出強さや放出流体が
包囲する料紙WP上の領域の大きさが常時一定であるとき
には、圧力検出部31の検出圧力値を料紙WPの張力値とし
て直接読み取り得るよう換算処理した数値により作成し
た目盛を備える表示部34を圧力検出部31に連結するか又
併合するかして設ける構成にしてもよい。
〔発明の効果〕
この発明による張力検出装置においては、検出ヘッド
は、小形である上、機構が簡単で保守管理が容易な中空
体から構成されているので、被検体取扱い装置への装着
が設計的に有利であり、被検体の全面各部での張力を個
別に検出し得て、更には被検体取扱い装置上における被
検体の張力分布の詳細な調査も可能である。
その上、流体放出装置の付加設置により張力検知側の中
空体の噴出口からの噴出流による被検体の必要以上の変
位が防止されながら、被検体の張力が検出されるので、
張力の検出の精度が向上する。
そうして、上記の張力検出装置を用いた張力制御装置に
よれば、被検体取扱い装置において、上記の張力検出装
置の利点を生かして被検体各部の張力を高精度に制御し
て、被検体を全面的に適正な張力をもって取扱うことが
容易である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施例における張力検出装置の概
略構成図、 第２図は、第１図II−IIにおける矢視図、 第３図は、この発明の実施例における張力制御装置の概
略構成図（流体放出装置への配管は、図面の煩雑を避け
て省略）、 第４図は、この発明の実施例における張力検出装置の加
圧空気の放散状況の説明図である。 1:中空体、11:流入口、12:内圧検圧口 13:噴出口、14:狭小口、2:流体供給源 3:張力検知ユニット、31:圧力検出部 32:処理部、33:入力部、34:表示部 4:流体放出装置、40:中空体、41:上流口 42:放出口、5:制御信号発信部 6:料紙ブレーキ装置 7:不均衡調整ローラー装置 8:引き率調整ローラー装置 SA:張力検出装置、PM:輪転機 WA:料紙、c:噴出口端と料紙との離隔間隔 d:噴出口内径、δ：料紙の変位量

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】上流側に設けられたオリフィスを有する流
    入口に流体供給源が連結され、且つ最下流側には、先端
    が被検体の一面に対し所定間隔だけ離隔して対向する噴
    出口が設けられている中空体と、流入口より下流側の中
    空体中間部に設けられた内圧検圧口に連結された圧力検
    出部を少なくとも備えた張力検知ユニットと、上流側に
    設けられた上流口に流体供給源が連結され、且つ下流側
    に前記中空体の噴出口に対向していると共に被検体の他
    面に対し間隔をおいて対向する放出口が設けられた被検
    体支え用の別の中空体とから構成されている張力検出装
    置。
  2. 【請求項２】被検体取扱い装置において、請求項第１項
    に記載の張力検出装置の中空体が被検体に応じた適宜個
    所に設置されると共に、同張力検出装置の張力検知ユニ
    ットが圧力検出部とそれに接続された処理部とを備え、
    処理部が走行被検体の張力を調整する張力調整装置に制
    御信号発信部を介して接続されて構成されている張力制
    御装置。
JP63151156A 1988-06-21 1988-06-21 張力検出装置及び張力制御装置 Expired - Fee Related JPH0798604B2 (ja)

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