JPS63106556A - シ−ト材料の強度決定装置及びその方法 - 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） 本発明はシート材料の強度を決定する装置及びその方法
に関する。

（従来の技術とその問題点） 製造用と使用者の両方にとって重要な紙その他シート材
料の特性は強度である。過去において多くの色々な強度
測定方法が提案されてきたが、これらは殆んどすべて大
きな欠点、すなわちテストが破壊的であり且つオンライ
ンで使用できない欠点がある。紙を売ったり買ったりす
る仕様書の基礎を作るため多数の標準、テストが考えら
れたが、これらのテストは勝手気ままであるが、それに
もかかわらず各種の紙の強度を比較するための何効な強
度表示を提供している。不幸なことに、これらのすべて
のものは破壊的であり且つオンラインで使用できな（島
。

経度のオンラインテストを困難にする二つの問題は紙の
強度が作る紙の幅を横切る方向で変動することと、機械
方向とシートの横方向とて異なることとから生ずる。製
紙業は高速連続作業であるから、強度を後で測定して確
かめても、その前に多瓜の紙が作られている。

紙の強度の仕様は通常経験的破壊テストの名称で与えら
れ、一層普通の名称は標準的引張力テスト、所謂“ＳＴ
Ｆ　Ｉ″圧縮テスト、及び“破壊圧力”テストまたは”
Ｍｕｌｌｅｎ″テストである。

標準の引張力テストにおいて、紙片が２個のクランプの
間に保持され且つ予定の比率で張力が加えられる。破壊
の６ｆ重を紙の引張強度とする。このテストを行うため
採用された多数の標準的手順、例えば、ＴＡＰＰＩ標準
Ｔ４０４０Ｓ−７６とＡ　Ｓ　Ｔ　Ｍ標桑Ｄ８２８があ
る。

大型紙に対する“ＳＴＦ　Ｉ”圧縮テストは、鑑定人に
よって５ｃａｎ　　Ｐ　４６　　Ｃｏｌｕｍｎ８３に明
記されたスエーデンＴｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｆｏｒｅｓｔ
協会にて手順を作成した標準テストである。このテスト
において、テスト用の紙片が１対のクランプの間に保持
され、このクランプは圧縮力を監視しながら一定の割合
で動かされる。圧縮力がピークを過ぎて降下し始めると
き″破断“が生ずる。このテストのその他の標準使用は
、例えばＴＡＰＰ　１７８１８０Ｓ−７６とＡＳＴＭＤ
１１６４である。

−１−述のテストで測定される紙の強度は、テスト片を
機械方向に切るか横方向に切るかによって異なる二つの
値を有する。

“Ｍｕｌｌｅｎ”テストすなわち破壊圧力テストは特定
の標準内径を持った２個の円形締付はリングの間に紙の
サンプルを挾んで、紙が破壊するまで（ゴム膜や液体圧
力を使用して）紙の片面に圧力をかけて行う。紙を破壊
するに要する圧力は“破壊圧力”と称され、必要強度を
示すためにしばしば使用される数字である。通常の破壊
圧力仕様書はＴＡＰＰ　１４０３０Ｓ−７６とＡＳＴＭ
Ｄ７７４である。

勿論、これらのテストは紙の強度の連続ぶす定に使用さ
れない。しかしながらこれらテストは人気が拡がってい
るので、紙の強度の測定に使用する任意の方法が認めら
れているこれら標準テストの一つに相互関連し、た結果
をもたらすことが望ましい。

（問題点を解決するための手段） 紙やその他のシート材料の強度測定はその性質上破抽的
である。しかしながら、幸運にも非破壊的ｆ８段によっ
て連続的に測定できるファクターに強度が関連している
ことを発見した。本発明の目的は製造中に、すなわちオ
ンラインにおいて紙やその類似のシート材料の強度を非
破壊的に決定する装置ｇを提供下ることである。

紙の強度に影響する主要なファクター、例えば基本重す
・１トびに厚さはシートの弾性係数及び曲げ強さにも影
響を与える。これら後者のファクターはシートの強度を
センサーのアウトプットから計算によって決定できるよ
うにするため、シートを引張った状態で検出できること
が分った。使用する強度センサーは、弾性に関係がある
ので弾性係数と称されている紙の特性を検出するが、実
際にシートそのものの弾性係数を測定するのではない。

弾性係数に関連しているが実際は曲げ強さのような別の
特性によっても変ってくる経験的に決めたファクターで
あることを示すために“弾性係数″と引用符号を付しで
ある。任意の製紙設ｆ１−において、ウェブの速度を変
えることは製品の強度にも影響する。

移動中の紙ウェブやその他のシート材料の弾性係数を直
接測定することは不可能ではないが困難である。しかし
ながら、この明細書は弾性係数に関連するシートの物理
的特性を検出することかできかつその他のファクター、
例えばシートの基礎重量、厚さ、シートの張力、速度の
中の１個以上のファクターと一緒に考えるときシートの
強度を連続的且つ非破壊的に決定するために使用できる
アウトプットを提供できるセンサーのことを説明してい
る。このセンサーは広く知られている”Ｍｕｌｌｅｎ”
テストにうまく相互関連して強度決定を行わせることが
できる測定値を提供する。

Ｍｕｌｌｅｎの決定を可能ならしめるばかりでなく、機
械方向と横方向の引張強さ及び圧縮強さを別々に決定で
きるセンサーについて記載している。

本発明のこの実施例における“弾性係数“センサーは、
それぞれが円の凡そ９０度の部分を占める４個のセグメ
ントに分割されているシート（又は“ウェブ）接触装置
すなわち支持リングを使用している。各セグメントは１
対の板スプリングと、例えばロードセルのような検出装
置に支持されていて、前記リングの中央においてシート
に作用する第１装置、例えば自由回転ホイールがシート
を撓わませて４個の各ロードセルからアウトプットを作
り出し、このアウトプットの量は１部分シートの特性に
よって変る。４個のセグメントの中の２個のセグメント
はシートの機械方向の特性を感知し、また別の二つのセ
グメントは横方向の特性を感知する。支持リングの中心
においてシートを押圧している自由回転ホイールは各ロ
ードセルに伝達される力を提供する。

コンピュータが各ロードセルのアウトプットを受け入れ
、且つ基礎重量とシート厚さと速度と引張力と成る修正
ファクターとを感知する別のセンサーからもアウトプッ
トを受け入れる。このコンピューターが、作り上げた一
定の経験的方程式によってこれらのシグナル、すなわち
信号を使用して強度を計算する。

特定の標■型テストについて参照したが、これはｌｉｔ
なる例示であり、決して限定的なものでないことを理解
すべきである。本発明は広範囲の引張力、圧縮力、破裂
圧力の標準テストにうまく関連した決定値を提供するた
めに使用できる。また本発明は任意の既存の標準型シス
テムに関係なく製品間の強度の比較を行える任意の強度
指数を作るために使用できる。

添付図面を参照した本発明の好適な実施例の次の詳細な
説明から本発明を明瞭に理解することができる。

（実施例） 紙やその他のシート状材料は通常高速度機械でしばしば
数百フィートの長さの連続状シートに作られている。紙
を作る方法は木材バルブの湿ったかたまりを移動中のワ
イヤーファブリックベルトに載せる工程と、このかたま
りを乾燥する工程と、該シートを最後につや出しして必
要な表面仕上げを行う工程を含んでいる。本発明は最終
のつや出し作業後であって、且つ紙を最後のリールに巻
き取る前に、紙の強度を監視するために最も効果的に使
用される。巻取りモーターがカレンダーと再巻きリール
の間でシートに一定の張力を保持する。

でき上る紙の強さはシートの幅や長さに沿って変化する
ので、本発明はなるべく走査システムを使用して、カレ
ンダーから出て再巻きシステムに送られている紙の幅を
横切ってセンサーで走査する。

このようにして紙の側部から側部への強さの変化と、長
さに沿った区画ごとの紙の強さの変化が決められる。

第１図はなるべく最終カレンダーロールの後で再巻きシ
ステムの前に配置されている上述の走査ステーション１
０を示している。走査ステーション１０の上部と下部の
ゲージ支持部材２３．２４を取付けている２個の横ビー
ム２１．２２の間を紙ウェブ１１が通過している。第１
図の紙ウェブ１１はゲージ支持部材の間の関係を分り易
くするため切り欠かれている。走査ステーションの中の
モータごがゲージ支持部材２３．２４に連結されていて
、この両部材を連続走査運動中に紙の幅を横切って前後
に移動させて常に整列させておく。

前記ゲージ支持部材は紙の強度を計算するために使用で
きるデーターを提供するため４個以上のセンサーを備え
ている。使用される４個のファクターは基本重量、厚さ
、“弾性係数”、紙速度である。基本重量、厚さ紙速度
を決める装置は当業者には公知であり、そのため図示せ
ずまた個々に説明しない。厚さと紙速度は測定が割合簡
単であり、多くの方法が当業者に知られている。基本重
量は一層複雑な事項であるが、Ｂｏｓｓｃｎ等の米国特
許第３，７５７，１２２号に適当な方法が示されている
。

第４センサーが紙の“弾性係数”に関するデーターを提
供する。シートの強度または紙の強度に関連しているシ
ートの物理的特性を検出するのに使用する“弾性係数″
センサーを第２図に示す。

図面に示す特別のセンサーの実施例において、前記物理
的特性はシートを予定量撓わませるために必要な力を検
出するか、または予定の力を受けたときのシートの撓み
を検出することによって調べることができる。この両方
法は本発明の範囲に入っている。

“弾性係数”センサーはゲージ支持部材２３゜２４に設
けられている。第２図はこのセンサーの１部分を断面に
した側面図である。上面をなるべく紙ウェブ１１と整合
させている分割状水平リング２６Ａ−２６Ｄを前記ゲー
ジ支持部材２４が支持している。例えばリング２６のよ
うなリングは好適な支持方法であるが、中央の不支持部
分の近くで紙に接触するようになった別型式の接触構造
体を使用することもできる。

リング２６のような接触装置のないセンサーを使用する
ことは本発明の広い範囲内にある。例えば、これはシー
トが処理装置によって支持されている場所、例えばシー
トの移動が割合安定する位置になるよう１対のロールと
センサーを配置した場所で可能である。特定の場合の本
発明のこのような実施例において、監視しているシート
の特定のセグメントに与えられる張力変化を修正するた
めの張力修正シグナルが必要に応じ使用される。

（このような実施例は第６図のものに大体似ているが、
リング２６′の存在しないセンサーを使用する。センサ
ー３９は入れても良く省略しても良い。）このような実
施例に関係なく、第２図に示す強度センサーはシート材
料の強度に直接関連した安定シグナルのような特定の効
果を提供する。

また、このようなセンサーは横方向と機械方向の別々の
強度決定を容易にし、且つ成る環境では張力修正シグナ
ルの必要性を極減する。

上部ゲージ支持部材２３はブラケット３１とホイール２
９とからなる圧力ホイール組立体のような第１装置を備
えている。ビン３２によってホイール２９の上下動を可
能にし、また軸３０のベアリングによってホイール２９
は自由に回転できる。

ホイール２９の上下運動は空気シリンダー３３によって
制御される。空気シリンダー３３が延出した位置におい
て、ホイール２９の周囲の下部をリング２６の上面の下
方の一定距離に配置し、且つシートとリング２６は協働
関係にある。例えば若しホイール２つとリング２６の直
径が約５インチ（１２７ｍｍ）であれば、ホイール２９
の最下位置に対する満足な位置はリング２６の上面より
１／４インチ（６，４ｍｍ）下方となる。また、第２図
の部品を逆転して、リング２６をシートの上に置き、ホ
イール２９をシートの下にしても良い。本発明の実施例
において、部品がそのように配置されている。

ホイール２９の周囲は円筒形でなく、なるべく球形であ
る。すなわち第４図に示す半径Ｒは大体ホイールの直径
の半分に等しい。シリンダー３３が引込むとホイール２
９が外れて、紙ウェブ１１が最初の調整時に容易に走査
ステニションの中に送り込まれる。作動中に空気シリン
ダー３３が延出させられ、シートは正常な通路から強度
センサーの撓んだ通路に入るよう作動させられる。紙を
撓わませるために自由回転ホイールがリング２６の上面
以下となるよう図示しているが、同じ目的を達成するた
め、その他の構造物を使用しても良いことは当業者に容
易に理解できる。

第３図は分割式リング２６を支持している下部ゲージ部
材の１部分の平面図である。第２図と第３図を参照すれ
ば、リング２６は１対の相隔たった板スプリング２７．
２８によってそれぞれ支持されている４個のセグメント
２６Ａ−２６Ｄから成ることが分る。板スプリング２７
．２８はセグメント２６Ａ−２６Ｄを抑制して垂直な直
線運動するようにしている。連結ピン４Ｄが各セグメン
トをロードセル４１Ａ−４１Ｄに連結する。該ロードセ
ルがリングセグメントに対する紙の力の作用となる出力
を提供する。各セグメント２６に及ぼず力はシートの張
力と紙の弾性係数と、紙の曲げ剛性と計測部品の物理的
・」°法の函数である。弾性係数と紙の曲げ剛性は横方
向に比較して機械方向において異なっており、そのため
ロードセル４１Ａ、４１Ｃに与えられる力はロードセル
４１Ｂ、４１．Ｄに与えられる力と必ずしも同じでない
。機械方向と横方向の間の張力の差が力の差を発生する
。

ロードセル４１Ａ、４１Ｃに与えられる力と紙の機械方
向の強度との間に相互関係があり、またロードセル４１
Ｂ、４１Ｄに与えられる力と紙の横方向の強度との間に
相互関係があることを発見した。

強度の決定のためセル、すなわちトランスデユーサ−４
１Ａ〜４１Ｄのアウトプットがコンピューター５０（第
５図）に送られる。このコンピューターもまた上述の別
のセンサーからシグナルを受け入れる。該コンピュータ
ーは計算を繰り返すことによって紙の強度をその製造時
に連続的に決定する。非方向性の標準破壊圧力、または
“Ｍｕｌｌｅｎ”テストと同じように標準機械方向及び
横方向の強度テストとうまく相互関連する経験的方程式
を作った。

でき上った基本方程式の正確さは紙ウェブ１１が走査ス
テーション１０に送り込まれる時でも、ここを出る時で
も該紙ウェブとリング２６の上面との整列の状況により
変る。若し入ってくる紙ウェブ１１がリング２６の上面
より高いか低い場合には、紙強度の正確な決定を行うた
めに基本方程式に修正を行わねばならない。トランスデ
ユーサ−４１Ａ、４１Ｃに与えられる力の差の函数であ
る付加的なファクターを使用して満足な修正を行えるこ
とが判明した。

紙の方向性強度を決定するための完全な経験的方程式は
次のようである。

５ＩＩｌｄは紙の機械方向強度である。

Ｓｃｄは紙の横方向強度である。

Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈは定数である。

Ｌａ−Ｌｄはトランスデユーサ−４１Ａ〜４Ｄに与えら
れる瞬間的力である。

Ｌ、〜Ｌｄは紙の幅を横切ってトランスデユーサ−４１
Ａ〜４１Ｄに与えられる平均的力である。

Ｗは紙の基本重量である。

Ｔは紙の厚さである。

■はカレンダーを去る紙の速度である。

上述の方程は標準張力と紙強度の標準５ＴＦＩテスト（
この両者とも普通使用されている）の両方とうまく相互
関連していることが判明した。定数Ａ−Ｈはまねている
テストによって変る。上記各方程式の最後の付加的なフ
ァクターは紙ウェブの不整列に対する修正を示す。

方程式（１）、　　（２）を修正することによって前記
システムを紙の“Ｍｕｌｌｃｎ″強度の決定に使用でき
るようにする。

Ｓ　は“Ｍｕｌｌｅｒ＋１強度である。

ｆｌｕ その他のすべてのファクターは方程式（１）。

（２）のものと同一である。

上述の方程式は製造中の広範囲の紙に利用できることか
分った。定数Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆは製造中の特定の
紙とまねているテストによって幾分変るが、一般に次の
範囲に入る（基本重量は１０００平方フィート当りのポ
ンド、厚さはミル、速度は１分間のフィートである）。

Ａ・・・２０〜２２ Ｂ・・・０．５〜５ Ｃ・・・０〜０．０７ Ｄ・・・０．５〜５ Ｅ・・・１〜２ Ｆ・・・−１〜＋１ 定数Ｇ、Ｈは特定のセットアツプによって大きく変るの
で経験的に決めねばならない。

Ｌ　乃至Ｌｄを含む上述の方程式の言葉はτ　乃至τ、
に関する比率の形である。これは“弾性係数”が主とし
て紙の幅を横切って変る強度の状態を示すものであり、
一方平均強度は主として基本重量と厚さとウェブ速度の
函数として決められることを示している。

測定精度を維持するため機械の剛性は重要なファクター
である。特にホイール２９の周縁の最下位置がリング２
６の上面から一定距離下方に維持されることが大切であ
る。構造物の機械的剛性が間隔を維持できない程度の剛
性であれば、ホイール２９とリング２６の相対的位置を
検出し且つ変化を考慮するため前記強度方程式を修正す
るよう感知装置を容易に適応させることができる。この
目的のための通常のセンサーを第２図に番号３９で示す
。変位センサー３つのアウトプット“Ｚ”がホイール２
９とリング２６の正しい位置に対する相対位置のずれに
応じたシグナルを提供し、且つ強度方程式を修正するた
めに使用される。例えば、若し方程式（１）を使用すれ
ば前記方程式の最初の項は Ｌ　　＋Ｌ ａ　　　　　Ｃ ｆ　（Ｚ）はセンサー３９のアウトプットの経験的函数
である。

また、ロードセル４１Ａ〜４１Ｄのアウトプットを適当
に組合わせることによって、標準“Ｍｕｌｌｅｎ”テス
トを正確に相互関連する決定をオンラインで行えること
が判明した。このような決定を行うためロードセル４１
Ａ〜４１Ｄのアウトプットが変位センサー３９のアウト
プット（Ｚ）と共にコンピューター５０に送られる。コ
ンピューター５０が“Ｍｕｌ！ｅｎ”強度を計算する。

強度決定のために使用されている現在の好適な方程式は
次のようである。

Ｓ　は紙の“Ｍｕｌｌｅｎ”強度である。

ｕ Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ，Ｊは定数である。

Ｌ、、Ｌｂ、Ｌｏ、Ｌｄはそれぞれロードセル４１Ａ〜
４１Ｄから出るアウトプットシグナルである。

Ｔｃはウェブの中の張力を示す数である。

Ｚは変位センサー３９のアウトプットである。

前記ゲージ支持部材が適当な剛性で保持され、その結果
部材２３．−２４の間の相対的運動が非常に小さい場合
、センサー３９は必要となくなり、Ｃ十Ｚ及びＤ＋Ｚを
定数に置き代えることができる。同様にウェブの中の張
力が大きく変らなければＴｅ十Ｆ及びＴｃ　＋ｃが定数
に置き代えられる。

故に、特定の場合に剛性の欠乏の変動と張力の変動が非
常に小さければ方程式（４）は次の形式となる。

方程式（４）、（４ａ）の中の定数の値は勿論特定の設
備と環境によって変る。これらは経験的に決められ、且
つ一般的にｈ°程式（４）の中と方程式（４ａ）の中で
違っている。指数Ｈ，Ｊの使用は必ずしも１以外の値を
示すとは限らない。成る場合には、設備及び環境に応じ
てこれらの指数の一方または両方とも１であるかも知れ
ない。更に、若しプロセスの変動か割合小さく、すなわ
ち単一クラスの紙の製造時に通常生じている範囲内にあ
れば、前記定数は本当に一定（必要な測定精度内）であ
るかも知れない。一つまたはそれ以上のプロセス変数に
おける異常に大きな変動は、方程式の一つの定数または
それ以上の″定数”の調整を必要とするかも知れない。

ウェブの張力の函数であるシグナル、すなわち信号をコ
ンピューター５０に与えるために従来から多くの方法が
ある。このようなシステムを第８図に略示する。ウェブ
１１が３個のローラー４５゜４６．４７の周りを移動す
る。ローラー４５゜４６は製紙機械に対し固定され且つ
ローラー４７はカドランスデューサー４８によって垂直
方向の移動を阻止されている。カドランスジューサー４
８のアウトプットはウェブ１１の張力の函数であり、ｆ
Ａ　Ｔ　ｅを提供するために使用できる。

上述の方程式は“Ｍｕｌｌｃｎ強度”と相互関連する強
度の値を提供するが、たとえ“Ｍｕｌｌｃｎ”強度に相
互関連していなくても別の方程式に関連してセンサーア
ウトプットを使用して強度を示す別の数値を得ることが
できることは当業者に明らかである。

例えば、若し機械方向並びに（または）横方向の引張り
強度を決定したい場合に次の形の方程式を使用できる。

５ｆｆｌｄとＳ。、はそれぞれ機械方向と横方向の引張
り強度である。その他の言葉は前に述べたものと同じで
ある。

定数を適当に選ぶことにより、方程式（５）。

（６）は標準張力テストにうまく相互関連した結果を提
供する。定数を示すために方程式４，４ａ。

５．６に同じ文字（Ａ、Ｂ、Ｃ等）を使用しているが、
これらの方程式に使用されている定数は必ず同じ値を有
すると考えるべきでない。上述のように、定数の実際の
値は特定の設備と環境により変る。剛性と張力の作用を
考慮した方程式（４）の修正に関する上記コメントは方
程式（５）（６）にも使用することができ、且つ剛性並
びに（または）張力の変動が非常に小さければ類似の簡
単な方程式を使用することができる。すなわち、方程式
の最初の項の分母の数字を定数に変えることができる。

本発明のシステムに使用するに適する第２型式のセンサ
ーの断面図を第６図に示す。第６図のセンサーと第２図
及び第３図に示すセンサーの間の主要な差は僅かに１個
のロードセル４２を使用していることであり、このロー
ドセル４２がシート１１とリング２６の各セグメントの
間の力でなくて、ホイール２９とシート１１の間の力を
示すアウトプットを提供する。第６図の実施例において
、前記リングの媒介を必要としないので、ゲージキャリ
ヤー２４′に非分割式リング２６′を固定して使用して
いる。ブラケット３１′はブラケット３１に類似してい
るが、ロードセル４２を入れるため切り欠かれ、且つ薄
い可撓性部分３６を残してスロット３４と孔３５によっ
て変形自在に作られている。シート１１とホイール２９
の間に作用する力は連結ピン４３を通じてロードセル４
２によって検出される。

第６図のセンサーを使用すれば、Ｍｕｌｌｅｎ“テスト
に相互関連できる強度決定を次の方程式を使用して得る
ことができる。

Ｌ　はロードセル４２のロードであり、その他の言葉は
前述のものと同じである。

方程式（７）に類似の方程式を第２図のセンサーに関連
して使用することができ、この場合Ｌ　は１個のトラン
スデユーサ−４１のロードであり又は２個以上のトラン
スデユーサ−のアウトプットの平均または合計である。

若し機械剛性並びに（又は）張力の変動が必要精度に対
して充分少なければ項（Ｃ＋Ｚ）並びに（又は）項（Ｆ
　　＋Ｆ）を定数に置きかえることができ、その結果次
の方程式とする。

Ｓはシートの強度の測定値であり、 Ｌは使用するロードセルのロードであり、Ａ、Ｃ，Ｅ、
Ｈは定数である。

成る環境下で最適の精度を出すためには方程式（４）−
（７）によって決まる強度の値を修正する必要のあるこ
とが分った。特に、基本重量とシート密度の変動は不正
確な結果の基となり、且つ一層正確な結果を得るために
使用される修正方程式の一つの型式は次のようである。

Ｓ　　　−Ｋ（Ｉ　ｎ　（ＢＷ）＋　Ｍ（ｄ−ｄｏ）　
Ｎ＋　Ｓ　　　・・・（８）ｅｏｒｒ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｍｅａ
ｓＳ　　は方程式（４）　＝（７）によって決定される
強ｅａｓ 度である。

Ｓ　　は修正した強度の値である。

ｅｏｒｒ Ｉｎ（Ｂν）はシートの基本重量の自然対数である。

ｄ及びｄＯはシートの実際の密度及び公証密度である。

Ｋ、Ｍ、Ｎは定数である。

前の方程式はロードセル型のセンサーを使用している本
発明の実施例に関係している。前述のようにシート材料
の物理的強度に相互関連している物理特性を示すシグナ
ルを提供するその他の関連のセンサーを使用することは
本発明の範囲内に在る。比較的一定の力（例えばホイー
ル２９の重量）を受けるシート材料の撓みを検出するこ
とはこのようなシグナルを提供する。前述の本発明の実
施例においてシート材料が予定量変形されて、それに要
する力が測定される。このシステムのセンサー構造にお
いて、割合一定の力がシート材料に加えられ、その結果
のシートの撓みが測定され且つ処理されて強度が決めら
れる。例えば、前記センサーは部品４２を省略した第６
図のセンサーに実質的に類似である。ホイールの重量（
そのまま、または付加的重量と共に）はシート材料を撓
わませる一定の力を提供する。その結果生じた撓みをセ
ンサー３９で測定する。その他の力作用装置、例えばス
プリングや電子制御のアクチュエーターを使用すること
ができる。只今述べた実施例によるセンサーの側面図を
第７図に示す。ホイール２９の重量の外に、スプリング
４９がシートに下向きの力を与える。割合一定のシート
張力を帯びるシート材料の強度は次の方程式で決められ
る。

５−ＡＺ１１＋Ｅ　　　　　　　　　　・・・・・・（
８）Ａ、Ｅ、Ｈは定数であり、Ｚは関連の撓みである。

撓みセンサーを使用するとき、リング２６を有するセン
サーまたはこのリングのないセンサーを使用することが
できる。張力の変動と機械の剛性を考慮した修正を、前
記第１センサー実施例について説明したように行うこと
ができる。

力のセンサーと撓みセンサーの両方を使用することも本
発明の範囲内に入る。このようにしてできた強度の決定
値を結合するか又は平均することができ、または前記両
センサーから得たシグナルを修正した方程式に使用する
ことができる。

以−Ｌ説明したものは例えば紙のようなシート材料の強
度を決定する装置４Ｌびに方法であり、これは非破壊的
であり且つ“オンライン“で使用して製造中の紙やその
他のシートを要求の強度の明細の確実に合致させること
ができる。当業者によって本発明の色々の応用と修正を
行うことができるが、このような応用並びに修正は特許
請求の範囲によってカバーされるものと考えている。例
えば、本発明の好適な実施例は４個のセグメントを含む
分割式セグメントと４個のロードセルを含んでいるが、
これはシートの支持区域における唯一の可能な数量では
ない。前記セグメントの中の１個のセグメントに連結し
た１個のロードセルによってさえも意味深長な情報を得
ることができる。容易に分ることであるが、上述の説明
の中で多くの組合せが可能であり、そのため本発明の範
囲を特許請求の範囲のみによってのみ限定すべきでない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は製紙機械に装着した本発明の装置の検出部分の
斜視図、第２図は紙の弾性係数を検出するためのセンサ
ーの断面図、第３図は検出リングの部分における下部ゲ
ージ支持部材の１部分の平面図、第４図は検出ホイール
の部分断面図、第５図は本発明の電子部分の実施例のブ
ロック線図、第６図は“弾性係数″センサーの第２実施
例の部分断面図、第７図は“弾性係数″センサーの第３
実施例の部分断面図、第８図はウェブ張力に応答するシ
グナルを提供する装置の側面図である。 １０・・・走査ステーション、１１・・・紙ウェブ、２
１．２２・・・横ビーム、２３．２４・・・ゲージ支持
部材、２７．２８・・・板スプリング、２つ・・・ホイ
ール、３１・・・ブラケット、３３・・・空気シリンダ
ー、４０・・・連結ピン、４１Ａ〜４１Ｄ・・・ロード
セル、４５．４６．４７・・・ローラー、４８・・・ト
ランスデユーサ−１５０・・・コンピューター。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 Ｎ　似　墜毫−Ｓη　３Ｓ 玉　雪−一 五〇８ 手続辛市正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和６２年特許願第１７９８７８号 ２、発明の名称 シート材料の強度決定装置及びその方法３６補正をする
者 事件との関係　　特許出願人 メジニアレックス、コーポレーション ４６代　理　人　（郵便番号１００） 昭和６２年１０月７日 （発送日　昭和６２年１０月２７日） ６、補正の対象 願書の特許出願人の欄、委任状、図面。 ７、補正の内容

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シート材料の強度をオンラインで非破壊的に決定す
   る装置において； 前記シートに協働して一定範囲の撓み地区を作る接触装
   置と、前記シートと前記接触装置を協働させて前記シー
   トを撓わませるため前記シートの一定範囲地区に作用す
   る第１装置と、前記シートの強度に関連する物理的特性
   を検出する１個以上の検出装置を備え、前記第１装置が
   前記シートに作用し且つ前記接触装置と前記シートが協
   働状態にあるとき前記物理的特性が検出作用を受け、前
   記検出装置が前記物理的特性に関連したシグナルを提供
   するようにした強度センサーと； 前記シート材料の強度を計算するため前記検出装置から
   くるシグナルを使用するコンピュータ装置と； を包含することを特徴とするシート材料の強度決定装置
   。 ２、前記シートの機械方向における強度に関連する物理
   的特性を検出するための少なくとも１個の検出装置と、
   前記シートの横方向における強度に関連する物理的特性
   を検出するための少なくとも１個の検出装置と一緒に、
   複数個の検出装置を使用する特許請求の範囲第１項記載
   のシート材料の強度決定装置。 ３、前記シート材料が移動中であり且つ前記接触装置が
   前記接触装置の周りに大体均等にへだたった前記シート
   の少なくとも４個所の地域と協働し、その中の２個所の
   地域が前記シートの移動方向に大体平行な第１方向に整
   列され且つ別の２個所の地域が前記第１方向に大体垂直
   な方向に整列され、且つ前記検出装置が前記４個所の地
   域のそれぞれに加えられる力を検出するためのロードセ
   ルを包含する特許請求の範囲第１項記載のシート材料の
   強度決定装置。 ４、前記第１装置が自由回転ホイールを含む特許請求の
   範囲第１項記載のシート材料の強度決定装置。 ５、前記接触装置が前記一定範囲地区を囲撓するリング
   状構造体を含む特許請求の範囲第１項記載のシート材料
   の強度決定装置。 ６、前記接触装置と前記第１装置の間の相対的間隔の変
   動に感応する電気シグナルを提供する装置と、前記変動
   を補償するため前記コンピュータ装置を換えるための装
   置とを包含する特許請求の範囲第１項記載のシート材料
   の強度決定装置。 ７、引張り状態にある移動中の紙シート材料の強度を決
   定する装置において； 一定範囲地区を形成するため１個所以上の部分で前記シ
   ートに協働する接触装置と、前記シートを前記範囲地区
   内で撓わませるよう前記シートの前記範囲地区に作用す
   る第１装置と、前記シートの撓みを検出し且つそれに応
   答する電気シグナルを提供するための１個以上の検出装
   置とを含むセンサーと； 前記電気シグナルを使用して前記シートの強度を計算す
   る計算装置と； を包含するシート材料の強度決定装置。 ８、前記接触装置が４個のセグメントを有する分割式リ
   ング構造体から成り、前記検出装置の中の１個が前記各
   セグメントに対するシートの撓みにより生ずる力に応答
   する電気信号を前記コンピューターに提供する特許請求
   の範囲第７項記載のシート材料の強度決定装置。 ９、前記１個以上の検出装置が、前記変動を補償するた
   め前記コンピューター装置の計算を換えるため前記接触
   装置と前記第１装置の間の相対的間隔の変動に応答する
   電気信号を提供するための装置を包含する特許請求の範
   囲第７項記載のシート材料の強度決定装置。 １０、ａ）移動するシート材料に張力を与 える工程と、 ｂ）センサーを使用して前記シート材料の 物理的特性に応じた電気信号を提供する工程と、前記セ
   ンサーが ｉ）前記シートをその未支持地区の１個所 以上の部分で撓わませるための装置と、 ｉｉ）前記シートの撓みに感応する電気信号を提供する
   １個以上の検出装置と、 を含み； ｃ）前記電気信号に応じて強度の値を計算 する工程と； を包含するシート材料の強度決定方法。 １１、前記シートの撓み量の変動に応じて前記計算を修
   正する工程を含む特許請求の範囲第１０項記載のシート
   材料の強度決定方法。 １２、前記張力の変動に応じて前記計算を修正する工程
   を含む請求の範囲第１１項記載のシート材料の強度決定
   方法。 １３、前記検出装置が前記未支持地区を囲撓する分割式
   リング構造物を含み、且つ前記１個以上の検出装置が前
   記分割式リング構造物のセグメントに加わるロードに感
   応して電気信号を提供し、前記計算工程が前記セグメン
   トの一つに作用するロードに感応して前記検出装置の少
   なくとも一つからくるシグナルを使用する特許請求の範
   囲第１０項記載のシート材料の強度決定方法。 １４、前記リング構造物が二つのセグメントを含み、そ
   の中の一方のセグメントが前記未支持地区に対し前記張
   力の方向に整合し、且つもう一方のセグメントが前記未
   支持地区に対し前記張力方向に垂直に整合し、且つ前記
   計算工程がこれら２個のセグメントに協働する前記検出
   装置からくるシグナルを使用する特許請求の範囲第１３
   項記載のシート材料の強度決定方法。 １５、前記シートの撓み量の変動に応じて前記計算を修
   正する工程を含む特許請求の範囲第１４項記載のシート
   材料の強度決定方法。 １６、前記張力の変動に応じて前記計算を修正する工程
   を含む特許請求の範囲第１５項記載のシート材料の強度
   決定方法。 １７、引張状態にある移動中のシート材料の物理的特性
   を検出するセンサーにおいて、 ａ）中心点の周りに対称的に配置された複 数個の場所において前記シートを支持する支持装置と、 ｂ）前記シートを前記支持装置に載せる装 置と、 ｃ）前記場所の一つに前記シートが及ぼし た力を検出し且つ検出力に応じて力のシグナルを作るた
   めの少なくとも１個のロードセルと、ｄ）力のシグナル
   を受け入れ且つ前記力の シグナルに基づいてシート強度を計算するための計算装
   置と、 を包含するセンサー。 １８、前記少なくとも１個のロードセルが前記シート移
   動方向において前記中心点に大体整合する部分における
   前記支持装置の力を検出し、且つ前記シートの移動方向
   に垂直な方向において前記中心点に大体整合する前記支
   持装置の部分に前記シートが及ぼす力を検出するための
   第２ロードセルを更に含む特許請求の範囲第１項記載の
   センサー。 １９、ａ）前記シートの基礎重量を決定す る装置、 ｂ）前記シートの厚さを決定する装置、 ｃ）前記シートの物理的特性を検出する装 置、 前記検出装置は、 ｉ）中心地区の周りの複数個の地域で前記 シートを支持する支持装置、 ｉｉ）前記支持装置に前記シートを押しつける装置、 ｉｉｉ）前記地域の中の一つに前記シートが及ぼす力を
   それぞれ検出する複数個のロードセル、を備え、 ｄ）前記基礎重量と前記厚さと前記物理的 特性の函数として前記移動シートの強度を決定するコン
   ピューター装置、 を包含するシート材料の強度決定装置。 ２０、前記シート材料が紙であり且つ前記紙シートの移
   動速度を検出する装置を更に包含し、前記移動中の紙シ
   ートの強度決定のための函数が前記紙シートの移動速度
   を含む特許請求の範囲第１９項記載のシート材料の強度
   決定装置。 ２１、ａ）前記支持装置と前記シートを前 記支持装置に押しつける装置との間の相対的ずれを検出
   する装置、 ｂ）前記相対的ずれを検出するための装置 の出力に感応して前記コンピューター装置の出力を変え
   るための装置、 を更に包含する特許請求の範囲第１９項又は第２０項に
   記載のシート材料の強度決定装置。 ２２、前記支持装置の表面に対する前記シートの不整合
   に感応して前記コンピューターの出力を変えるための装
   置を更に包含する特許請求の範囲第１９項記載のシート
   材料の強度決定装置。 ２３、前記シートの移動方向における前記中心地区の両
   側に在る前記地域の中の二つの地域に作用するロードの
   差を検出することによって前記不整合を検出する特許請
   求の範囲第２２項記載のシート材料の強度決定装置。