JPS6348994B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、抄紙機の制御装置において絶乾坪量
（水分を除いた１m²当りの重さでｇ／cm²で表わさ
れる）のプロフイルを、スライスリツプの開度を
操作して希望するプロフイルに一致するように制
御するための装置に関する。

＜従来技術＞ 第６図乃至第１１図により抄紙制御装置の構成
とその問題点につき説明する。第６図は全体構成
図であり、１は種箱、２は種口弁、３はフアンポ
ンプ、４はストツクインレツト、５はスライスリ
ツプ、６はワイヤーパート、７はサクシヨンボツ
クス、８はスプレーパート、９はドライヤ、１０
はカレンダ、１１はリール、１２はリールに巻取
られる製品となる紙、１３は白水を集めるサイロ
である。１４は製品１２を幅方向に走査してその
坪量及び水分率を測定する坪量センサで、例えば
β線坪量計と近赤外水分計とを組合せたもので実
現される。１５は制御装置であり、センサよりの
情報を処理して製品の幅方向の絶乾坪量のプロフ
イルを計算し、希望するプロフイルのパターンと
偏差に応じて種口弁２、スライスリツプへ操作信
号を発信する。又水分率を管理するためドライヤ
９へも操作信号を発信する。

第７図はストツクインレツト４、スライスリツ
プ５、ワイヤーパート６の部分の斜視図、第８図
はスライスリツプ５の部分拡大図であり、スライ
スリツプ５は一定のピツチ（100〜150mm）で並ん
で取付けられた複数のスライススクリユー群１６
_１，１６₂，……１６_oの夫々の繰出し量の操作に
よりスライスリツプ５による間隙１７の開度パタ
ーンが微調整可能となつている。１８，１９はス
ライスリツプ端部よりの吐出紙料がワイヤーパー
ト外部に放出されないように設けたノーデツケル
である。

第９図は基本的な動作説明図で、横軸は紙幅ｌ
を、縦軸は絶乾坪量BDを表わす。S₁，S₂，……
S_oはスライススクリユー群１６₁，１６₂，……１
６_oの夫々に対応する位置を示す。E_Pはセンサよ
りの情報に基づいて計算で求められた絶乾坪量の
測定プロフイル、_pはその平均値、S_pは希望す
る絶乾坪量の設定プロフイルである。_pとS_pと
の偏差に基づく操作信号により種口弁２の開度が
制御されて、_pがS_pと一致した状態において、
希望するプロフイルと測定プロフイルとの偏差
ε₁、ε₂、……ε_oに基づいてスライスリツプの開度
が各スライススクリユー群を介して操作される。
スライススクリユーの調節により、その部分のス
ライスリツプに変形を生じ紙料の吐出量が変化す
るため、絶乾坪量が変化する。従つて複数のスラ
イススクリユー群を各スクリユー位置における偏
差に基づいて調節することにより希望するプロフ
イルに正確に一致せしめる制御が可能である。

しかしながらスライススクリユーによる開度調
節には次の問題点がある。第１は、スライスリツ
プの操作は当該部分に変形を生じさせるものであ
り、操作位置のスライスリツプを中心として隣接
しているスライスリツプに対応する部分の紙厚に
影響を与える点である。従つて各スクリユーへの
操作信号は個々に独立して決定できず、隣接する
スライススクリユーへの操作量間の相互干渉を考
慮する必要がある。例えば第１０図に示すごと
く、ｋ番目のスライススクリユー位置S_kの偏差ε_k
に基づく操作信号u_kにより位置S_kのスライスリツ
プを押え込むと、隣接するS_k+1及びS_k-1番目位置
のスライスリツプに対応する部分へ紙料が流れる
ので、絶乾プロフイルのパターンが図に示すよう
に変化してしまう。従つて各スクリユーに対する
操作信号はこのような相互干渉を考慮して演算す
る必要があり、演算アルゴリズムが複雑となる。

次に第２番目の問題として、スライススクリユ
ーによるスライスリツプの操作は、スライスリツ
プの剛体特性により隣り合う位置の間では操作で
きる量に制限がある。例えば第１１図Ａのごとく
隣り合う位置の操作信号の大きさが交互に変化す
る場合では操作可能な量は小さく、第１１図Ｂの
ごとく単調変化の場合はＡよりも制限がゆるやか
である。従つて各スクリユーの操作信号がこのよ
うなスライスリツプの特性に起因する制限を越え
た場合はスライスリツプに無理な力が加わり、精
度の高い制御が困難となる。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 本発明の目的は、上記問題点の第２を解決し、
各スクリユーへの操作量が制限を越えないように
操作信号を演算する手段を提供し、このことによ
り第１の相互干渉の問題点も副次的に解決するこ
とができる制御装置を提供することにある。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明の構成上の特徴は、ストツクインレツト
よりワイヤーパート上に放出する紙料をスライス
リツプの複数個所でのスライススクリユーによる
開度操作により調節して絶乾坪量を希望するプロ
フイルに制御する抄紙機制御装置において、絶乾
坪量の測定手段と、絶乾坪量の測定プロフイルと
希望するプロフイルとの偏差プロフイルに基づい
て上記スライススクリユーの位置操作信号を演算
する操作信号演算手段と、上記位置操作信号の隣
り合う信号差が同一極性の場合は上記信号差を第
１設定値と比較し異極性の場合は上記信号差を第
２設定値と比較する比較手段と、この比較手段の
出力が少く共１個発生した場合には上記偏差プロ
フイル又は測定プロフイルに対してスムージング
処理をす施すスムージング手段と、このスムージ
ング手段の修正偏差プロフイル出力に基づき上記
操作信号演算手段及び比較手段の実行を上記比較
手段の出力が発生しなくなるまで反復する反復実
行手段と、上記比較手段の出力が発生しない場合
の上記操作信号演算手段の出力を上記スライスス
クリユーに対して位置操作信号として供給する出
力手段とを具備せしめた点にある。

＜作用＞ 坪量センサー走査バツチによる測定で計算され
る絶乾坪量の測定プロフイルと希望する設定プロ
フイルとの偏差プロフイルが計算され、保持され
る。この偏差プロフイルに基づき各スライススク
リユーの位置操作信号が演算される。次に位置操
作信号の互いに隣り合う信号差の極性が比較され
同極性ならばその操作信号の差が第１の設定値と
比較され異極性ならば第２の設定値（第１の設定
値よりは小さく選定されている）と比較される。
比較の結果１個でも信号差が設定値を越えた場合
は上記偏差プロフイル又は測定プロフイルに対し
て移動平均処理等によりスムージング処理が実行
され、その結果得られる修正偏差プロフイルに対
して上記と同様の位置操作信号演算と比較が実行
され、依然として設定値を越えるものが１個でも
発生すれば更に続けて修正偏差に対してスムージ
ング処理を実行して上記処理を繰返す。そして設
定値を越えるものが無くなつた段階における位置
操作信号の演算出力をスライススクリユーへの操
作信号として発信する。

＜実施例＞ 第１図は本発明装置の各手段をソフトウエア的
に処理する場合の機能ブロツク図であり、Ｆがス
ライスリツプ５を有する抄紙機Ｍ、プロセス１２
坪量センサ１４の領域、Ｒが制御装置１５の領域
である。領域Ｒにおいて、１５１は坪量センサ１
４の情報に基づいて絶乾坪量E_pを計算する絶乾
坪量の測定手段、１５２はE_pのプロフイルを希
望する設定プロフイルS_pとの偏差プロフイルε_pを
計算し、走査バツチ信号e_bに同期して１走査バツ
チの偏差プロフイルを保持する偏差保持手段、１
５３は偏差プロフイルε_pに基づき、各スライスス
クリユーの位置操作信号ｕを演算する操作信号演
算手段、１５４は操作信号の隣り合う信号差を比
較しその極性が同極性の場合は信号差の絶対値を
第１設定値L_ssと比較し異極性の場合は第２設定
値L_ds（L_ds＜L_ss）と比較する比較手段で、１個で
も設定値を越える差が発生したときは比較出力
e_c1が発生し、設定値を越える差が発生しない場
合は比較出力e_c2を発生する。１５５はスムージ
ング手段で、比較出力e_c1を受けた場合に偏差プ
ロフイルε_pにスムージング処理を施し、修正偏差
プロフイルε_p′を出力し、操作信号演算手段１５
３に与える。操作信号演算手段１５３はε_p′に基
づいて再度各スライススクリユーの位置操作信号
u′を演算する。比較手段１５４はこの信号u′につ
いてｕと同様な比較作業を実行する。この結果比
較出力e_c1が発生すれば修正偏差プロフイルε_p′に
更にスムージング処理が実行されて上記処理が繰
返される。この反復処理は比較出力e_c2が発生す
るまで実行される。１５６はこの反復処理を実行
するための反復制御手段を示す。１５７は出力手
段で、操作信号演算手段の出力ｕ，u′……を保持
し、比較出力e_c2を受信した場合にその時点での
保持出力を操作信号出力u₀として抄紙機のスライ
ススクリユーに発信する。

次に各手段の具体的信号処理の態様例につき説
明する。操作信号処理手段１５３において、ｋ番
目のスライススクリユーに対応する偏差をε_kとす
ると、このε_kを打ち消すべく次式の比例、積分動
作によりスライススクリユーの位置操作信号u_kを
計算する。

u_k＝K_p（ε_k＋１／T〓Σεⁱ _k） (1) ここでK_p、T〓は比例及び積分利得、Σεⁱ _kは偏
差を過去から現在まで加算したもので、積分動作
に相当する。

次に比較手段１５４では第２図に示すように、
操作信号u_k，u_k+1，u_k+2に対して隣り合う操作信
号の差Δu_k、Δu_k+1が次式で計算される。

Δu_k＝u_k+1−u_k、Δu_k+1 ＝u_k+2−u_k+1 (2) (1) 条件−１ Δu_k＊Δu_k+1＞０の場合、即ち両操作信号が
同方向に変化している場合は、 Δu_k+1≦L_ss (3) であること、 (2) 条件−２ Δu_k＊Δu_k+1＜０の場合、即ち両操作信号差
が反対方向に変化している場合は、 Δu_k+1≦L_ds (4) であること、 が各操作信号について全点チエツクされる。そし
てもし１点でも上記条件を満足しない場合は比較
出力e_c1が出力され、偏差プロフイルε_pに対して
スムージング処理が実行される。

スムージング処理手段１５５におけるスムージ
ングの一例を第３図により説明する。Ａは偏差プ
ロフイルε_pの一例を示し、位置S_k-1、S_k、S_k+1に
おける偏差をε_k-1、ε_k、ε_k+1で表わす。(B)は(A)の
プロフイルに対して移動平均処理した修正偏差プ
ロフイルε_p′を示す。ε_kに着目したときのその移
動平均値ε_k′は、 ε_k′＝１／2j＋１ｉ_j 〓^i=-j ε_k+i (5) で与えられる。ここでｊは例えば１とか２に選択
される。ｊ＝１のときが３点の移動平均となり、 ε_k′＝１／３（ε_k+1＋ε_k＋ε_k-1） (6) となる。

このような移動平均をすべての偏差について実
行して得られる修正偏差プロフイルε_p′は、第３
図ＡとＢの比較でも明らかなように、変化が滑ら
かとなり、隣り合う偏差信号の差が小さくなる。
従つてこの修正プロフイルε_p′に基づいて計算さ
れる各点の位値操作信号の隣り合う値の差も小さ
くなり、上記条件１、２が満足される可能性がス
ムージング処理以前の場合に比較して増大する。
このようなスムージング処理は、処理回数を重ね
るに従つて偏差プロフイルは順次滑らかとなり、
大まかな変化傾向だけが残ることとなり、隣り合
うスライススクリユーに対する位置操作信号の差
も小さくなるので、同方向、逆方向操作に対する
制限値の範囲に抑え込むことが可能となる。

スムージング処理の反復により、上記条件１、
２が満足されると比較手段１５４より比較出力
e_c2が発信されるので、出力手段１５７はこのと
きの操作信号プロフイルを操作出力u₀として抄紙
機の各スライススクリユーの操作部に供給する。

尚スムージング処理は上記のごとく偏差プロフ
イルに対して実行する他測定プロフイルE_pに対
して実行しても等価であり、同一効果が得られ
る。

第４図は上記各手段の有する機能をソフト的に
実現する場合における処理手順を示すフローチヤ
ートであり、偏差ε_kを代表して示したものであ
る。このフローチヤートでは、スムージング処理
の回数が一定回数（ｎ）以上であれば異常として
エラー１出力を発生させ、又操作信号u_kの大きさ
も最大許容値L_naxを超えた場合は再計算を実行さ
せ、この回数が一定回数（ｍ）以上であれば異常
としてエラー２出力を発生させる付加機能を持た
せている。

＜効果＞ 本発明はスライスリツプに無理な歪を発生させ
る原因となる操作信号の急激な変化パターンを
避、偏差プロフイルの大きなうねりより次第に偏
差を小さくする改善を実行することにより、測定
プロフイルを希望する設定プロフイルに段階的に
近ずけてスムーズに一致させることができる。第
５図はコンピユータによるシミユレーシヨンによ
るデータで、測定プロフイルE_pが設定プロフイ
ルS_pに実線→一点鎖線→点線で示すごとき変化で
段階的に一致していく様子を示したものである。

このような操作信号の急変パターンを避ける制
御を実行する結果、隣り合うスライススクリユー
への位置操作信号の差は一定の範囲に制限される
ために、問題点の第１として上述した相互干渉に
ついても大幅に改善され、特別な補償アルゴリズ
ムによる処理を施さないでも良好な制御結果を得
ることが確認された。

以上説明したように、本発明によれば、従来相
互干渉や操作量の制限により高精度の制御が比較
的困難とされていたスライススクリユーの制御を
シンプルなものとし良好な制御結果を得ることが
容易となるので、より高品質の坪量管理が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す機能ブロツク
図、第２、第３図は比較手段、スムージング手段
の動作説明図、第４図は信号処理手順を示すフロ
ーチヤート、第５図はコンピユータシミユレーシ
ヨンによる測定プロフアイルの変化説明図、第６
図は抄紙機制御の全体構成図、第７図はその部分
構成を示す斜視図、第８図はスライスリツプの部
分拡大図、第９図は基本制御動作説明図、第１０
図は相互干渉に関する説明図、第１１図は操作量
の制限に関する説明図である。 ５……スライスリツプ、１２……紙、１４……
坪量センサ、１５……制御装置、１５１……測定
手段、１５２……偏差保持手段、１５３……操作
信号演算手段、１５４……比較手段、１５５……
スムージング手段、１５６……反復制御手段、１
５７……出力手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ストツクインレツトよりワイヤーパート上に
   放出する紙料をスライスリツプの複数個所でのス
   ライススクリユーによる開度操作により調節して
   絶乾坪量を希望するプロフイルに制御する抄紙機
   制御装置において、絶乾坪量の測定手段と、絶乾
   坪量の測定プロフイルと希望するプロフイルとの
   偏差プロフイルに基づいて上記スライススクリユ
   ーの位置操作信号を演算する操作信号演算手段
   と、上記位置操作信号の隣り合う信号差が同一極
   性の場合は上記信号差を第１設定値と比較し異極
   性の場合は上記信号差を第２設定値と比較する比
   較手段と、この比較手段の出力が少く共１個発生
   した場合には上記偏差プロフイル又は測定プロフ
   イルに対してスムージング処理を施すスムージン
   グ手段と、このスムージング手段の修正偏差プロ
   フイル出力に基づき上記操作信号演算手段及び比
   較手段の実行を上記比較手段の出力が発生しなく
   なるまで反復する反復制御手段と、上記比較手段
   の出力が発生しない場合における上記操作信号演
   算手段の出力を上記スライススクリユーに対して
   位置操作信号として供給する出力手段とを具備し
   た坪量プロフイル制御装置。