JPH026003B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、抄紙機、コータ等製紙機械のサーフ
エスリールのリールドラム上に順次交換して装着
され、該リールドラムとの圧接触により回転せし
められて、連続して製造される帯状連続体の紙シ
ートを巻取るスプールロールの回転回数を検出し
て、前記紙シートのシート厚を測定するところ
の、製紙機械の前記サーフエスリールに装着され
る巻取紙シート厚の測定装置に関するものであ
り、運転中、走行して順次別のスプールロールに
巻取られている帯状連続体の紙シートの厚さを、
走行中の紙シートに直接接触することなく測定す
る装置を得ることを目的とする。

従来の紙シートの厚さ測定装置としては、例え
ば抄紙機において、連続的に走行する帯状体であ
る紙の厚さの測定器と称するものにβ線厚み計が
あるが、これは走行通過中の紙によるβ線の減衰
量を測定するものであり、単位面積当りの重量す
なわち米坪量により表示されるもので（ｇ／m²等
の単位で表わされる。）、水分の影響もあり、実際
の厚さとは異なるものを計測している。紙の厚さ
は米坪量に左右されるのは勿論であるが、製紙原
料の諸性質、特にその濾水度、ドライパートにお
ける乾燥度、カレンダパートにおける加圧荷重、
リールパートにおける接触圧等に左右されるとこ
ろが大であり、直接厚さを測定することは抄紙操
業上から望まれていた。また直接走行中の紙の厚
さを測定するものとして、走行中の紙をその上下
に設けられたターゲツトで狭み、その厚さを測る
ものであるが、ターゲツトは走行中の紙に接触し
ているため、紙表面から僅かづつ剥離する紙粉が
ターゲツトに体積し、紙厚測定に誤差を生じた
り、紙切れの原因となつて生産低下を生起したり
するため必ずしも好ましいものではなかつた。

更に別の紙厚測定方法として抄紙機のリールに
おける測定方法がある。

第１図は抄紙機の巻取装置たるリール装置のう
ち、サーフエスリール装置３を示している。サー
フエスリール装置３はリールドラム４とスプール
ロール支持押付装置（図示例ではアーム５）とよ
りなり、前記リールドラム４は矢印Ｂ方向に走行
して来る紙シート１の走行速度と等しい周速で矢
印Ｃ方向に回転駆動され、前記アーム５は、高速
で走行される紙シート１の巻取作業中、スプール
ロール６を回転自在に支持しながら、該スプール
ロール６を前記リールドラム４の表面（サーフエ
ス）に押付けて回転駆動せしめる。前記スプール
ロール６は、巻付けられた紙シート１を介して、
前記リールドラム４と等しい周速で該リールドラ
ム４により回転せしめられつつ紙シート１を巻取
り巻取紙７を形成して、所定の長さに達するごと
に、次々と交換される。すなわち、第１図は抄紙
機の最終工程を示すものであり、液状のパルプそ
の他の製紙原料がワイヤパート、プレスパートに
おいて脱水され、シート状にされ、ドライパート
において乾燥され、ドライパートを出た紙シート
１は図示のごとく矢印Ａ方向に走行し、カレンダ
パート２において加圧され、紙厚調整後、矢印Ｂ
方向に走行してサーフエスリール装置３において
巻取られる。サーフエスリール装置３における巻
取作業は、矢印Ｃ方向に回転駆動されるリールド
ラム４の表面にアーム５を介して所定の接触圧で
押付けられ、回転させられているスプールロール
６の表面に紙シート１が巻付けられ、巻取紙７の
ごとく形成されるものである。前記アーム５は、
図示例では詳細には図示されていないが、水平面
上に移動可能なスプールロール６をリールドラム
４の表面へ所定の接触圧で押付けつつ、アーム軸
８の周りに回動可能とされている。

巻取作業の進行と共に巻取紙７の巻径は増大し
て巻取紙９となり、スプールロール６は移動して
スプールロール１０の位置に移り、この間アーム
５は時計方向へ回動し、スプールロール６からス
プールロール１０に至るまでの間の巻取られる紙
シート１の走行速度が一定すると、巻取紙径の増
大に従い、スプールロールの回転速度は漸減され
る。巻取紙９の巻長さが所定の長さに達すると、
紙シート１はリールドラム４上で切断され、巻取
紙９の巻付けられたスプールロール１０はサーフ
エスリール装置３から取外され、代りに予めリー
ルドラム４上で回転せしめられている別のスプー
ルロール６に前述の切断された紙シート１の先端
が瞬時に自動的に巻付けられ、図示位置まで移動
されて次の巻取作業に移る。前述のスプールロー
ル６の交換は常に高速で回転するリールドラム４
上で行なわれ、抄紙運転を中断することなく行な
われ、前述の交換作業中紙シート１の損失は生じ
ない。ただし、高速運転中のスプールロール６へ
の紙シート１の巻始めの巻付に際し、また巻取運
転途中の断紙による再巻付に際しては、巻始めの
紙シート１の巻付け不均一、皺発生時に基づき、
巻取紙７の外周面には、軸方向の部分的な径の不
同、偏心等を生じ、巻取紙７はスプールロール６
の両端をアーム５によりリールドラム４の表面に
押付けられて回転せしめられているので、スプー
ルロール６の回転むら、リールドラム表面に対す
るスプールロール６の両軸端の軸端振動等を生じ
易い。また紙シート１の走行方向の紙厚の変動、
特に幅方向の僅かな紙厚の差が巻取中に重畳され
て、巻取紙巻径の幅方向の変動を生じ、このため
スプールロール６の回転むらや前述のスプールロ
ール６の両軸端の軸端振動を生ずる。

巻取作業中の或る瞬間における巻取紙７の巻径
をd₁とし、或る時間後における巻径をd₂、この間
のスプールロール６の回転回数をＣとすれば、１
枚当りの紙シート１の厚さは d₂−d₁／2Cにより求められる。

このシート厚測定方法は、一枚当りの紙シート
１の厚さが簿い場合、巻径の正確な測定が難し
く、次々に交換されるスプールロール６に巻付け
られる巻取紙７に偏りが生じている場合等には、
スプールロール６の回転回数が数回転に過ぎない
範囲では巻径の正確な測定が難しい場合もあり、
従つて操業中の各瞬間における紙シート厚測定の
精度は低いものであり、また、精度を上げるため
に前記回転回数Ｃを増加せしめれば、Ｃ回分の平
均の紙シート厚が測定されるため各瞬間の紙シー
ト厚は測定できない。

従つて上述の従来例の欠点のない紙シート厚測
定装置が望まれていた。

本発明は、それらの要望に応えるものであり、
その構成を以下図面に示す実施例により説明す
る。

本発明は第１図に示すごとく抄紙機のリール３
付近の巻取工程における紙シート１の厚みを測定
するものであるが、カレンダロール１１、リール
ドラム４、スプールロール６等の回転部分におけ
る回転発信器からのパルス信号を利用して演算に
よつて略各時点における巻取紙７の巻径変化およ
び紙シートの厚さを測定する装置であり、巻径の
測定を行なうことなく紙シート厚を測定しうるも
のである。

次にその演算基礎を説明する。前述の通り、サ
ーフエスリール装置３における巻取紙の回転速
度、すなわちスプールロールの回転速度には微小
の回転むらがあり、またスプールロールの両軸端
の軸端振動が不可避であり、従つて巻取紙が複数
回回転する間の巻取紙の平均半径を演算基礎とせ
ざるを得ない。従つて巻取紙の半径の算出に当つ
ては、巻取紙がｎ回回転する間の平均値を求める
ことを特長とするものである。

或る巻半径を有する巻取紙７がｎ回回転する間
に紙シート１が長さｌだけ走行したとすると、巻
取紙７の平均半径ｒは、 ｒ＝ｌ／2πn ……(1) で与えられる。

今巻取紙の平均半径がr₁からr₂（r₁＜r₂）になつ
たと仮定し、それぞれの場合n₁回、n₂回回転する
間に紙シートの長さがl₁，l₂だけ走行したとする
と、(1)式より、 r₁＝l₁／2πn₁ ……(2) r₂＝l₂／2πn₂ ……(3) 紙シート１の厚さをＴとすると、巻取紙半径の
増加分をその間の巻取紙の回転回数Ｎで除したも
のがＴとなるから、Ｔは次式で与えられる。すな
わち、 Ｔ＝r₂−r₁／Ｎ (2)，(3)式を代入すると、 Ｔ＝（l₂／n₂−l₁／n₁）／2πN ……(4) 紙シート１の走行した長さｌは、紙シート１が
接触して回転するリールドラム４の回転回数ｍを
計測して求められる。すなわち、リールドラム４
の半径をＲとすれば、 ｌ＝2πR・ｍ ……(5) 走行長l₁のリールドラム４の回転回数をm₁、走
行長l₂のリールドラム４の回転回数をm₂とすれ
ば、(5)式より l₁＝2πR・m₁ ……(6) l₂＝2πR・m₂ ……(7) (6)，(7)式を(4)式に代入して、 Ｔ＝Ｒ／Ｎ（m₂／n₂−m₁／n₁） ……(8) ここでＲは一定であるからm₁，m₂，n₁，n₂，
Ｎを測定することにより各測定時のＴが求められ
る。

ここで、n₁＝n₂＝ｎの一定回転回数で測ること
とすれば、 Ｔ＝Ｒ／nN（m₂−m₁） ……(9) ここでＲ／nNは定数であり、そのうちｎ，Ｎは任 意に設定できるものである。

しかし、この測定方式によれば、巻取紙７がＮ
回転する毎のいわば間欠的なデータしか得られな
い。

連続的にデータを得るには、次のごとくする。
すなわち、巻取紙７がｎ回転する毎のリールドラ
ム４の回転回数ｍに相当する回転パルス数m′（リ
ールドラム１回転毎にＱパルスを生ずるものと
し、m′＝Qmとする。）を順次測定し、m₀′，m₁′，
m₂′，m₃′，……というデータを得て（巻取紙７
の径が順次増大するので、m₀′＜m₁′＜m₂′＜
m₃′＜……となる）、これらの数値を記憶装置ま
たはシフトレジスタに保存する。

なお前記(9)式より Ｔ＝Ｒ／nNQ（m₂′−m₁′） ……(9′) が得られる。

今例えばＮ＝100，ｎ＝10すなわちＮ／ｎ＝10
とすると、m₁₀′が得られた時点で巻取紙の回転回
数はｎ×10＝Ｎとなり、この時点でm₁₀′と保存さ
れているm₀′とを前記(9′)式に代入すると、m₁₀′が
得られた時点でのシート厚さＴが求められる。次
にm₁₁′が得られた時点ではm₁₁′と保存されている
m₁′とにより(9′)式によりその時点での厚さＴが求
められる。

このように記憶装置またはシフトレジスタを用
いることにより、保存されたデータを用いて、順
次移動差を求めるようにして行けば、前記Ｎ回転
の時間遅れをもつて、前記ｎの一定回転回数の時
間間隔毎の連続的に近い時間間隔での紙シート厚
データが順次に得られる。

前述の演算基礎に基づき、本発明は第２図にも
示すごとく以下のごとく構成されている。すなわ
ち、スプールロール６に付設されている巻取紙回
転パルス検出器１２、リールドラム４に付設され
ているリールドラム回転パルス発信器１３、予め
選択可能とされている巻取紙７の回転回数ｎに該
当する選択巻取回転パルス数で作動するプリセツ
トカウンタ１４、前記選択巻取回転回数ｎに該当
するパルス間隔毎にリールドラム回転パルス発信
器１３よりのパルス数m′を計測するパルスカウ
ンタ１５、該パルスカウンタ１５よりの計測パル
ス数m′［（m_i′，m′_i+1……m_j′，……）のごとく順
次変化する］を順次記憶保存する記憶装置（また
はシフトレジスタ）１６、電算装置１７、予め設
定されたＲ／nNQに相当する定数信号を前記電
算装置１７に送る定数設定器１８よりなり、予め
定められた時間毎に或は希望する時に、前記記憶
装置１６に記憶保存されている計測パルス数
m′（m_i′，m′_i+1，……m_j′，……）（ここにｊ＝ｉ
＋Ｎ／ｎである。）を電算装置１７に呼出して該
電算装置１７により減算（m_j′−m_i′）等を行な
い、次いで定数設定器１８よりの定数を前記減算
値にかけて掛算 Ｒ／nNQ（m_j′−m_i′）を行なつて、前記(9)式に従 い計測パルス数m_i′，m′_i+1，……，m_j′の間の紙
シート厚Ｔを算出し、出力するものである。

前述のごとく本発明による紙シート厚Ｔの出
力、表示までには、少なくとも前記m_i′のパルス
発生当初からm_j′のパルス発生終了までの時間遅
れを生ずることおよびその間の平均紙シート厚を
測定するものであるという制約は存するが、実際
の測定には不必要な、特にスプールロールの回転
むら等に基づく細かいリツプルを検知することが
ないから、紙シートの幅方向の平均値としての紙
シート厚を、安定した高い精度で測定し得るもの
である。

従つて前述の出力された紙シート厚Ｔの値を別
の自動制御機器に入力することにより、原料の配
合、供給量の制御、濾水度の制御、ドライパート
における乾燥度の制御、カレンダパートにおける
加圧荷重の制御等各種の自動制御に役立てること
も可能である。また、第１図に示される実施例に
おいては紙シート１の走行した長さｌは、紙シー
ト１が接触して回転するリールドラム４の回転回
数ｍに相当する回転パルス数m′を計測して求め
られているが、リールドラム４に代え、紙シート
１が接触して回転する一定半径の紙シート接触ロ
ールの回転回数に相当する回転パルス数によつて
もよい。

さらに一般に紙シートは張力を加えることによ
り引延ばされ、それだけ厚さが減少するが、巻取
の際リールドラムとの接触加圧力を増減すること
により巻取紙径はより著しく減増する。

前述の実施例においてもカレンダパート２とリ
ール３との間の紙シート１に加えられる張力およ
び巻取紙７をリールドラム４に押付ける接触加圧
力如何により巻取紙７の巻き固さが変り、巻取紙
径の変化量に差を生じ、得られる紙の厚さが異な
る。

従つて場合により前記張力、接触加圧力等の外
力による補正を必要とすることがある。

前記紙シート１に加えられる張力は、カレンダ
パート２のカレンダロール１１の表面速度と、リ
ール３のリールドラム４の表面速度との速度差
（これをドローと称する。）により求められる。前
記カレンダロール１１の径とリールドラム４の径
とはそれぞれ一定であるから、同一時間における
カレンダロール１１の回転回数とリールドラム４
の回転回数と求めることにより表面速度の速度差
すなわちドローを求めることができる。

リールドラム４の回転回数は、リールドラム回
転パルス検出器１３により得られ、カレンダロー
ル１１の回転回数は同ロール１１に付設されるカ
レンダ回転パルス発信器１９により得られる。第
２図に示すごとくカレンダ回転パルス発信器１９
よりのパルスとリールドラム回転数パルス発信器
１３よりのパルスとを電算装置１７に加え、カレ
ンダロール１１とリールドラム４との周速の速度
差を算出することにより、ドローＤが求められ
る。また巻取紙７をリールドラム４に押付ける接
触加圧力はアーム５のスプールロール６への加圧
力Ｐを検出すればよく、この力Ｐはアーム５に付
設される加圧力検出器２０により検出可能であ
り、或はアーム５に回動加圧力を与える流体圧シ
リンダの流体圧の測定によつても得られる。

前記ドローＤおよび加圧力Ｐの値を電算装置１
７に加え、予め定められた電算装置に記憶されて
いる補正式により補正されたシート厚T′を算出、
出力させ得る。

補正式としては、いろいろな形式のものが考え
られるが、例えば次のごとき形式のものが用いら
れうる。

T′＝K₁（α₁Ｄ／D₀＋β₁） （α₂ｐ／P₀＋β₂）Ｔ＋K₂ ……(10) ただし、 T′……補正紙シート厚 Ｔ……補正前紙シート厚 Ｄ……ドロー D₀……ドロー基準値 Ｐ……加圧力 P₀……加圧力基準値 K₁，K₂，α₁，α₂，β₁，β₂……定数 D₀，P₀は操業基準により定められる値であり、
K₁，K₂，α₁，α₂，β₁，β₂は多数の操業データか
ら予め求められるもので、抄紙機の種別、生産さ
れる紙の種類、製紙原料別．抄速その他の操業条
件等によりそれぞれ異なる値を取り、これらの定
数は予め電算装置に記憶させておく。

この補正された紙シート厚の値T′の出力を、
前述のごとく自動制御機器の入力データとするこ
とも勿論可能である。

前述の実施例は第１図に示すごときサーフエス
ワインデイング方式のリールについて述べたもの
である。

なお、前述の電算装置１７としては、別設の電
算機によることもできるが、付設された電子回路
で構成することもできる。

前述の実施例は抄紙機に適用するものについて
述べてあるが、コータのごとき塗布巻取紙シート
状物の連続生産装置のいずれについても適用する
ことができる。

本発明は、特許請求の範囲に記載された構成を
なすものであるから、紙シートの走行長に相当す
るパルスと巻取の回転回数に相当するパルスを検
出、データを記憶、演算することにより、破れ易
い紙シートの厚さを直接測定することなく、紙シ
ート厚を単位面積当りの重量すなわち米坪量およ
び含有水分の如何に拘らず、紙シートの幅方向の
平均値として、安定した高い精度で測定すること
ができ、自動操業化にも役立ち長期間の測定にお
いても誤差を生ずることがなく、生産を阻害する
原因ともならない優れた発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は抄紙機カレンダおよびサーフエスリー
ルパート略示側面図、第２図は紙シート厚測定工
程ブロツク線図である。 １：紙シート、６：スプールロール、７：巻取
紙、１２：巻取紙回転パルス検出器、１３：リー
ルドラム回転パルス発信器、１４：プリセツトカ
ウンタ、１５：パルスカウンタ、１６：記憶装
置、１７：電算装置、１８：定数設定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 製紙機械のサーフエスリールのリールドラム
   上に順次交換して装着され、該リールドラムとの
   圧接触により回転せしめられて、連続して製造さ
   れる帯状連続体の紙シートを巻取るスプールロー
   ルの回転回数を検出して、前記紙シートのシート
   厚を測定するところの、前記製紙機械のサーフエ
   スリールに装着される巻取紙シート厚の測定装置
   であつて、前記各スプールロールの回転回数を検
   出する巻取紙回転パルス検出器、リールドラムの
   回転回数を検出するリールドラム回転パルス発信
   器、予め選択可能とされている巻取紙の回転回数
   に該当する選択巻取紙回転パルス数で作動するプ
   リセツトカウンタ、該プリセツトカウンタよりの
   選択巻取紙回転パルス間隔毎にリールドラム回転
   パルス発信器よりのパルス数を計測するパルスカ
   ウンタ、該パルスカウンタにより計測された計測
   パルス数を順次記憶保存する記憶装置、電算装
   置、および選択可能な設定定数信号を前記電算装
   置に送る定数設定器よりなり、前記電算装置は前
   記記憶装置に記憶保存されている計測パルス数を
   呼出し、減算し、次いで前記定数設定器よりの設
   定定数信号により掛算を行ない、更に巻取紙とリ
   ールドラムとの接触加圧力による補正を行ない、
   紙シート厚を巻取作業中に順次算出出力せしめる
   ものであることを特徴とする製紙機械のサーフエ
   スリールドラム上の巻取紙シート厚測定装置。