JPH086275B2 - 厚さ調整部材の形状制御方法 - Google Patents

厚さ調整部材の形状制御方法

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JPH086275B2
JPH086275B2 JP61011826A JP1182686A JPH086275B2 JP H086275 B2 JPH086275 B2 JP H086275B2 JP 61011826 A JP61011826 A JP 61011826A JP 1182686 A JP1182686 A JP 1182686A JP H086275 B2 JPH086275 B2 JP H086275B2
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thickness
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ガーカン、アラル
ラメシユ、バラクリシナン
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メジユアレツクス、コ−ポレ−シヨン
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    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21DTREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/02Methods of beating; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/06Bed plates
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F7/00Other details of machines for making continuous webs of paper
    • D21F7/06Indicating or regulating the thickness of the layer; Signal devices
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    • D21FPAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/02Head boxes of Fourdrinier machines
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    • D21F1/02Head boxes of Fourdrinier machines
    • D21F1/028Details of the nozzle section

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は紙のようなシート状物質の厚さを制御する厚
さ調整部材の形状制御方法に関するものである。
〔従来の技術〕
流動状態の材料をコンベヤ等の上に制御しつつ流すこ
とにより、各種のシート状物質が製造される。たとえ
ば、加熱したプラスチックを型を通じてコンベヤベルト
の上に押し出すことにより、シートプラスチックがしば
しば製造される。同様に、紙パルプのスラリーを、動い
ているワイヤの上に、ヘッドボックスを通じて流すこと
により紙がしばしば製造される。シート状物質の製造に
おいては、シート状物質の製造に際しては、そのシート
状物質の進む方向およびその方向に直角な方向における
シートの厚さをほぼ一様にするために、厚さ調整部材が
通常使用される。紙の場合には、その厚さ調整部材はス
ライス・リップと呼ばれ、プラスチックの場合には厚さ
調整部材を型と呼ぶことができる。いずれの場合にも、
厚さ調整部材の位置はアクチュエータにより制御され
る。紙製造の場合にはそのアクチュエータはスライス・
ロッドを含む。
米国特許第3,413,192号明細書には、シート製品の製
造に使用する厚さ調整部材を制御する装置が開示されて
いる。その米国特許によれば、繊維状の製紙原料の水ス
ラリーがヘッドボックスの中に送りこまれ、送りこまれ
たスラリーは、ヘッドボックスから離れる向きに常に動
いて長網の上に、スライス・リップ開口スロットを通じ
て連続紙匹状に付着させられる。スライス・リップの位
置は、そのスライス・リップおよびヘッドボックスに連
結されて、スライス・リップの長手方向に沿って互いに
隔離されている複数のアクチュエータにより制御される
更に、その米国特許によれば、紙スラリーは長網に沿っ
て移動する間に乾燥し、その後で余分の水分を除去する
ために紙匹はプレスロールの間に送りこまれる。それか
ら紙匹は乾燥部を通って送られ、完成した紙匹は乾燥部
から出る。乾燥された紙が乾燥部から出た後で、紙匹の
幅方向の厚さを測定するために、中性子放射源を含む従
来の秤量測定装置を用いて紙匹の幅方向の厚さを測定す
る。その測定位置からの情報が制御装置へ送られ、その
制御装置はスライス・アクチュエータを制御して製造さ
れている紙の厚さを所定の計画に従って維持する。
前記米国特許に開示されている装置の1つの欠点は、
スライス・リップおよびアクチュエータの物理的特性が
はっきりと考慮されていないことである。そのためにそ
の装置の運転にある種の不正確が生ずるものと信ぜられ
る。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、シート状物質の製造を制御する装置
を使用する前に、厚さ調整部材の物理的特性を考慮に入
れ、厚さ調整部材の形状を制御する方法を提供すること
である。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。
第1図に示すように、本発明の一実施例は紙パルプを
含むためのヘッドボックス10を有する。このヘッドボッ
クス10は複数の制御部材12を含み、それらの制御部材は
スライス・リップ14へ連結される。そのスライス・リッ
プ14の下側にスライス開口部16が配置される。動いてい
る長網20の上に紙パルスがそのスライス開口部を通って
送り出される。通常の製紙法に従って、紙シート22が乾
燥機24の内部で処理されてから、出荷のためにリール26
に巻取る。リール26の近くで、紙シート22を横切って走
査器30が位置させられる。この走査器は通常のものであ
るから、それについての説明は省略する。この走査器は
秤量測定器32と水分計34との2種類の測定器を有する。
秤量測定器と水分計は動いている紙シートを横切って前
後に動きつつ紙シートの秤量と湿度を測定する。秤量測
定器32と水分計34はそれぞれ測定した測定値に対応する
電気信号を発生し、それらの電気信号を制御器36へ送
る。その制御器36は秤量測定器32と水分計34から受けた
情報を処理するコンピュータと、制御部材12に連結され
て制御部材12の動作を制御する手段とを含む。
第2図は制御部材12の詳細を示す。各制御部材12は支
持管40を含む。この支持管は取付ブラケット42によりヘ
ッドボックス10の側面に連結される。支持管40の上端部
にねじジャッキ44が連結され、このねじジャッキ44の上
端部につまみ46が結合される。ねじジャッキ44の下端部
に、加熱要素(図示せず)を含むスライス・ロッドすな
わちアクチュエータ45が結合される。スライス・ロッド
45は中空で、加熱要素がそのスライス・ロッドの中空内
部をほぼ全長にわたって延びる。加熱要素は一対の絶縁
ワイヤで構成され、電流がそのワイヤに流されると発熱
してスライス・ロッド45を加熱するようになっている。
ワイヤ対51が加熱要素へ接続され、電源へ接続するため
に支持管40から引き出される。
スライス・ロッド45を受けるために各コネクタ50にね
じ穴が形成され、スライス・ロッド45をコネクタ50へね
じこめるように、スライス・ロッド45の下端部がそのね
じ穴にねじこまれる。各コネクタ50の下端部に、スライ
ス・リップ14に組合わされる取付部材54が形成される。
ワイヤ51に電流が流されると、加熱要素が発熱してス
ライス・ロッド45を加熱するから、そのスライス・ロッ
ド45は膨張して長くなりスライス・リップ14を下側へ押
す。一方、ワイヤ51へ電流が流されないと、加熱要素が
冷えてスライス・ロッド45は収縮する。制御部材12の詳
細については「製紙機のヘッドボックスのリップを精密
調整する装置(Apparatus for Effecting the Fine AdJ
ustment of the Lip of a Headbox of a Paper Making
Machine)」という名称の米国特許第4,406,740号明細書
を参照されたい。
スライス・リップ14はヘッドボックスの長手方向に伸
び、ヘッドボックス10の前部壁にきっちりはめこまれる
ほぼ平らな側を有する。スライス・リップ14の反対側は
わん曲しており、コネクタ50が垂直方向に動くと、スラ
イス・リップのうちコネクタ50が連結されている部分が
それに対応して動くように、取付部材54に組合わされる
切れ目56を有する。パルプがヘッドボックス10から形成
ボード60の上に流れ出ることができるようにするため
に、スライス・リップ14の背後において、ヘッドボック
ス10の前面にスライス開口部16が設けられる。したがっ
て、スライス・リップ14の下側縁部の形がスライス開口
部16からのパルプの流れの形状を決定することがわか
る。すなわち、スライス・リップ14の一部が持ちあげら
れたとすると、より多くのパルプがスライス開口部16を
通って流れ出ることができ、スライス・リップ14の一部
が形成ボード60へ向って下げられると、スライス開口部
の高さがそれに対応して低くなるから、スライス開口部
を通るパルスの量が制限される。したがって、秤量測定
器32により測定される紙の秤量を制御するために、スラ
イス・ロッドすなわちアクチュエータ45の操作を使用で
きる。
アクチュエータすなわちスライス・ロッド45の制御
は、この装置の運転前に予め定められているある情報を
基にすると有利であることを本願の発明者らは見出し
た。
この装置の運転前下記の2つのマトリックスが決定さ
れる。
〔A〕=〔Pa〕〔Da n=スライス・リップに結合されているアクチュエータ
の数 である。
上記の各マトリックスは、スライス・リップを、弾性
支持体により支持される弾性ビームとしてモデル化する
ことは誘導され、アクチュエータにロードされる。その
装置は機械工学および土木工学の分野において良く解析
されており、種々の近似は良く知られている。ヘッドボ
ックス・スライス・リップ制御の特定の用途として、ス
ライス・リップを細長い弾性ビームと考え、それの曲が
りがそのビームの他の寸法し比較して小さいという近似
を選択した。このように近似することにより、ビームの
任意の点における曲率半径をl/R=y″(y″は変位)
と近似でき、かつモーメントMと曲率の関係をM=EI
y″と表すことができる。ここに、Eは弾性率、Iは慣
性モーメンテである。実際には、スライス・ロッド45は
比較的細く、かつしなやかである。そのために、スライ
ス・ロッドは力のみを加え、スライス・ロッドにより加
えられるトルクは無視できるとの適度な仮定を行うこと
ができる。スライス・リップのうち隣接する2つのアク
チュエータの間の部分の挙動は、その部分の2つの端部
に作用するモーメントで表すことができる。2つの隣接
する部分の近接する端部はスライス・リップの連続性を
確保せねばならず、したがって、それらの近接する端部
における位置と傾きは互いに等しくなければならない。
このようにして(n−1)の関係を下記の式として表す
ことができる。ここに、(n)はスライス・リップに沿
うロッドの数、lはロッドの間の距離である。
liMi+2(li+li+1)Mi+1+li+1Mi+2 =(6EI/li+li+1)(li+1yi −(li+li+1+li)yi+1+li+yi+2) モーメントはロッドに加えられた力から主として生
じ、次式のように(n−1)式で表される。
Mi−Mi-1=l1F1+l2F2+……+li-1Fi-1 平衡をとるためには、スライス・リップに作用する全
ての力を次式で表されているように、例になるまで加え
合わせなければならない。
F1+F2+……+Fn=0 ロッドに加わる荷重のために生ずる力がそれらを実際
上、弾性的に変形させる。
Fi=Ki(zi−yi) それにの式の集合を解いてロッドの必要な変位(z)
を表し、スライス・リップの形(y)を得ることができ
る。
したがって、マトリックスR,A,P,Dはロッドの間隔が
全て等しいこと、スライス・リップに加えられる全ての
力はロッドに作用すること、および全てのロッドは等し
いことという仮定を基にしていることがわかる。それら
の仮定のいずれか、または全てが満されない時は、異な
るマトリックスを計算できる。しかし、実際の問題とし
て、上記のマトリックスはほとんど実際的なケースに応
用できる。
マトリックスAとRaがひとたび決定されると、装置の
ある物理的パラメータも決定せねばならない。とくに、
物理的な実験、または装置の製造者からの情報を基にし
て下記事項を決定せねばならない。
E:スライス・リップの弾性率、 I:スライス・リップの横断面の慣性モーメント、K:スラ
イス・ロッド45のばね定数、 l:スライス・ロッドの間の距離。
この情報が決定または計算されると、その情報は制御
器36のコンピュータへ与えられる。そうすると、この装
置は現場に据えつけることができ、次式に従って運転で
きる。
この式においては、はスライス・ロッドの求められ
ている運動ベクトルを表し、Yは各アクチュエータにお
ける厚さ調整部材の求められている変位ベクトルを表
し、Jは恒等マトリックスまたは前記したその他の変数
である。より一般的には、スライス・ロッドの求められ
ている運動は求められている変位および装置の物理的パ
ラメータの関数である。
=f(,E,I,K,l) ある状況においては、ハードウェアの製造者により提
供されるデータを基にしてパラメータE,I,Kを決定する
ことが便利でないことがある。その場合には、現場のオ
ペレータはパラメータcの発生させるために次の手続を
利用できる。そのパラメータcは上記パラメータの代り
に使用できる。とくに、1本のスライス・ロッド、たと
えばスライス・ロッド10が1つの向きに動かされる時
に、ロッドの数とスライス・リップの変位の関係を示す
グラフが示されている第3図を参照する。パラメータc
がある値たとえばC1であり、スライス・ロッド10がある
距離X1だけ移動させられたとすると、スライス・ロッド
10に近接する領域にあるスライス・リップがカーブC1に
示すように変位させられる。同様に、スライス・ロッド
が距離X2だけ動かされたとすると、スライス・ロッド10
に近接するスライス・リップはカーブC2に従って移動さ
せられ、パラメータcの値がC3であり、スライス・ロッ
ド10が距離X3だけ動かれたとすると、スライス・リップ
はカーブC3に従って移動させられる。パラメータcが決
定されると、装置を運転させるために次式を使用でき
る。
Z=〔A〕-1c〔Ra〕+〔J〕 この明細書においてはある特定の種類のアクチュエー
タについて説明したが、本発明は他の種類のアクチュエ
ータにも同様に応用できることを理解すべきである。た
とえば、この明細書で述べたような種類のアクチュエー
タ、または油圧あるいは電動機で駆動されるアクチュエ
ータを用いるプラスチック押出し機またはその他のシー
ト状物質製造装置は、本発明の用途として適切である。
本願発明にかかる方法は、アクチュエータのバネ定
数、厚さ調整部材の弾性率、厚さ調整部材の横断面慣性
モーメントに基づかない少なくとも1つのマトリクスを
使用して厚さ調整部材の形状を決定するので、オペレー
タが厚さ調整部材を調整するために行わなければならな
い測定の数が減少し、計算を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による製紙機械の略図、第2
図は第1図に示されている装置の一部の拡大図、第3図
は本発明の実施例の1つの運転モードを示すグラフであ
る。 10……ヘッドボックス、12……制御部材、14……スライ
ス・リップ、30……走査器、45……スライス・ロッド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−21593(JP,A) 特開 昭53−134906(JP,A) 特開 昭56−107094(JP,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のアクチュエータに接続された厚さ調
    整部材の形状制御方法であって、 (a) 厚さ調整部材の所望の構成を決定する過程と、 (b) 式 ここで =アクチュエータの求められている動き、 =各アクチュエータにおける厚さ調整部材の求められ
    ている変位、 E=厚さ調整部材の弾性率、 I=厚さ調整部材の横断面慣性モーメント k=アクチュエータのばね定数 l=アクチュエータの間の距離、 〔A〕=第1の所定のマトリックス、 〔J〕=恒等マトリックス、 〔Ra〕=第2の所定のマトリックス、 であり、前記第1および第2の所定のマトリクスは、厚
    さ調整部材およびアクチュエータ系をアクチュエータの
    バネ定数、厚さ調整部材の弾性率、厚さ調整部材の横断
    面慣性モーメントに基づくことなく弾性系としてモデル
    化することにより決定される、 にしたがって、厚さ調整部材の所望の形状を実質的に得
    るために必要なアクチュエータの動きを決定する過程
    と、 (c) 求められている動きに基づいてアクチュエータ
    を制御する過程とを備えた方法。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の方法であっ
    て、 n=アクチュエータの数 として、〔A〕=〔Pa〕〔Da〕であることを特徴とする
    方法。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項記載の方法であっ
    て、 であることを特徴とする方法。
  4. 【請求項4】複数のアクチュエータに接続された厚さ調
    整部材の形状制御方法であって、 (a) 厚さ調整部材およびアクチュエータ系をアクチ
    ュエータのバネ定数、厚さ調整部材の弾性率、厚さ調整
    部材の横断面慣性モーメントに基づくことなく弾性系と
    してモデル化することにより少なくとも1つのマトリク
    スを決定する過程と、 (b) 厚さ調整部材の所望の構成を決定する過程と、 (c) 所定の少なくとも1つのマトリックスにしたが
    って、厚さ調整部材の所望の形状を実質的に得るために
    必要なアクチュエータの動きを決定する過程と、 (d) 求められている動きに基づいてアクチュエータ
    を制御する過程とを備えた方法。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第4項記載の方法であっ
    て、厚さ調整部材はスライス・リップであることを特徴
    とする方法。
JP61011826A 1985-01-22 1986-01-22 厚さ調整部材の形状制御方法 Expired - Lifetime JPH086275B2 (ja)

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US69392085A 1985-01-22 1985-01-22
US693920 1985-01-22

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JPS61225392A JPS61225392A (ja) 1986-10-07
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DE (1) DE3670659D1 (ja)
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FI860272A (fi) 1986-07-23
JPS61225392A (ja) 1986-10-07
FI860272A0 (fi) 1986-01-21
KR860005932A (ko) 1986-08-16
IE57152B1 (en) 1992-05-06
CA1303706C (en) 1992-06-16
EP0189311B1 (en) 1990-04-25
KR930003326B1 (ko) 1993-04-26
IE860181L (en) 1986-07-22
DE3670659D1 (de) 1990-05-31
FI88941C (fi) 1993-07-26
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