JPH04503976A - 多層不織ファブリックからなるウエブの製造の間に発生する位置の誤差を検出し、補正する方法 - 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】 多層不織ファブリツタからなるウェブの製造の間に発生する位置の誤差を検出し 、補正する方法 技術分！ この発明は、置き並べ機械によって多層不織ファブリックからなるウェブの製造 の間に発生する位置の誤差を検出し、補正する方法に関し、この方法において、 単層不織ファブリツタからなるウェブがコンベヤベルト（以下、供給ベルトとい う）へ、前記ベルトの動き方向を横断する方向に供給され、往復運動によって前 記ベルトに置き並べられ、多層ウェブが形成され、そして、単位領域当りの多層 不織ファブリックの厚さ及び／または質量が継続して測定される。

該方法は、置き並べ機械によって実施されるもので、この機械は、単層不織ファ ブリツタからなるウェブを供給し、置き並ベローラとして後記するローラまわり に先端が位置するコンベヤベルト、コンベヤベルトを駆動するモータ、コンベヤ ベルトの動き方向にそって置き並ベローラを往復移動させるトラバースドライブ 、置き並ベローラの下位に位置し、コンベヤベルトに直交する供給ベルト、供給 ベルトを駆動するモータならびに多層不織ウェブの単位領域当りの厚さ及び／あ るいは質量を測定する装置を備えている。

このような置き並べ機械においては、単層不織ファブリツタからなるウェブは、 コンベヤベルトにより、コンベヤベルトの下位にあって、これと直交する供給ベ ルトへ供給される。コンベヤベルトの前端は、トラバース運動、即ち、往復運動 を行い、置き並ベローラの各逆転運動の後に単層不織ファブリツタが、供給ベル ト上に置き並べられ、その態様は、ウェブの一部が置き並ベローラのりバーサル 運動の前に置き並べられた不織ファブリックの層に部分的に重なり合うものであ る。重なりの度合いは、供給され、並び置かれる単層不織ファプリツタからなる ウェブの速度、供給ベルトの動き速度、供給される不織ファブリツタの幅、多層 に置き並べられる不織ファブリツタの幅に依存する。後者の幅は、往復運動の間 の置き並ベローラの移動距離により決定される。供給ベルトは、コンベヤベルト に対し、そして、置き並ベローラに対し、横断するように移動するから、ウェブ は、互いに斜めに重なるようにして多層に供給ベルトの上に置き重ねられる。結 果としての多層不織ウェブの層の数と幅は、供給される不織ウェブの幅、ウェブ の置き並べられる速度、供給速度そして置き並ベローラの偏向を変化させること で任意に変えることができる。不適なセツティングは、層がギャップなしに隣接 しなかったり、コントロールされた所定の間隔をもって置き並べられないような 結果を生ずる。供給ベルトが過剰な相対速度で移動すると、′下重なり”の状態 が生じ、それぞれの層の間にギャップが発生する。他方、供給ベルトの不十分な 相対速度は、隣り合う暦が互いに重なり置かれて、”重なり合い”を結果する。

均一な厚さで、均一な密度の多層ウェブが望ましい場合、重なり合いや下重なり 信、許容されず、また、置き並べ機械も、単層不織ファブリックにより形成され る不織ファブリックが正確に当接するような設定で操作されなければならない。

織物バッキングの上の多層不織ファブリツタからなるウェブは、製紙プレスセク シ式ンのロールのカバーとして、製紙機械と製紙機械の乾燥セクシ経ンに必要な ものである。均一な厚さと均一な密度の不織ファブリックまたはフェルトでロー ルをカバーしないと、均一な紙ウェブが作れない。厚さと密度が均一でない不織 ファブリックまたはフェルトを使用しない製紙機械の操作から多大のロスが発生 する。この理由のため、製紙業者は、不織ファブリックまたはフェルトの品、　 質に関して厳密な条件を課し、原則として、不織ファブリックまたはフェルトの サプライヤーとの間で欠陥不織ファブリックまたはフェルトが供給された場合、 多額のペナルティを支払うことで合意が成立している。

この理由で、不織ファブリツタの製造業者は、不織ファブリックの厚さと密度と をどのようにモニターできるかという問題に直面している。

従来技術 ＤＥ−３００１９８０Ｃ２からエンドレスの製紙機械フェルトの単位当りの厚さ と重量が自動的に測定でき、チェックされ、測定値が例えば、スクリーン上に表 示され、または、プリントアウトされ、または、プロッターでグラフィック表示 されることが知られている。置き並べ機械のオペレータは、ついでそのようなデ ータから置き並べ機械の推定最適設定を予測し、置き並べ機械における必要な再 調整を行うように努める。このような手順を繰り返し、その結果、反復される再 調整と、その後のチェックによって機械の最適設定に徐々に近づくことができる 。このような作業は、多くの経験と多大の時間を要するにも拘らず、所望した結 果が間違えのない多層不織ファブリツタの製造に一致することを保証しない。

発期虫！約 多層不織ファブリツタからなるウェブの製造の間に発生する位置の誤差を検出し 、補正することを自動化し、低額の費用で間違えのない不織ファブリツタの製造 に信頼性を結果する方法を提供することが、この発明の目的である。

この目的は、請求の範囲１に述べた特徴をもつ方法によって達成できる。この発 明による方法を実施するに特に適した置き並べ機械は、請求の範囲７の主題であ る。この発明の望ましい特徴は、付随の請求の範囲の主題である。

この発明は、位置の誤差がある周期をもって発生する事実を利用する。多層不織 ファブリツタの単位領域当りの厚さ及び／または質量が測定装置で継続的にモニ ターされれば、均質で厚さと密度が均一な不織ファブリツタのための理想的な測 定値信号はコンスタントな振幅をもつ信号である。重なり合い、または、下重な りは、測定値信号の対応周期的変化に起因する。しかし、不織ファブリックは、 実際には、均質でないから、測定値信号は、特に単位領域当りの変動、これは、 単層不織ファブリツタからなるウェブによってすでに示されている変動の結果と してややノイジイなものである。この理由で、置き並べ機械のオペレータは多層 不織ファブリツタの品質に関する直接の結論に継続して得られた測定値を使用す ることができない。しかし、この発明によれば、測定値信号に含まれる周期的妨 害を決定でき、測定値信号を機械、特にコンピュータを利用の分析器により分析 することで実用化される。決定された周期的妨害は、ついで自動制御により減少 されるもので、この制御においては、フィードバックコントロールシステムにお けるコントロールされた変数として、それらが使用され、このシステムでは、操 作される変数がコンベヤベルトの速度及び／または単層不織ウェブの供給される 速度及び／または供給される単層不織ウェブの幅及び／またはコンベヤベルトに 置かれる単層不織ウェブの幅からなる。このようなプラクティスは、置き並べ機 械のオペレータの経験と技量に依存しない方法で多層不織ファブリックの単位領 域当りの厚さと質量を自動的にコントロールする。

測定値信号が周波数のターム、特にフーリエ変換によるもので分析できれば、測 定値信号における周期的妨害を認識することは、特に単純であり、その結果時間 と継続した信号の代わりにスペクトルが得られ、これは、コンピュータにより処 理されるフーリエ変換の場合、ラインスペクトルからなる。そのようなラインス ペクトルにおいては、位置の誤差による信号部分が検出でき、これは、位置誤差 の周期性に関する周波数において、スペクトルは、該スペクトルのノイズ部分か ら際立って突出する振幅を持ったスペクトルラインを含む。この発明によるプロ セスにおいては、置き並べ機械を設定するパラメータは、スペクトルによって特 に強く表示される前記周波数を減少するように自動的にコントロールされるもの である。

スペクトルにおける位置の誤差の検出は、高周波をフーリエ変換の前にローパス フィルターによって測定値信号からフィルターすることで行われる。その結果、 測定値信号のノイズ部分が実質的に抑制され、これは、高周波がノイズ部分で顕 著であり、低周波が置き並べ機械の正しくない設定による測定値信号の部分で顕 著であるからである。

ローパスフィルターによるフィルイタ−操作は、測定値信号がフーリエ変換され ない場合育利に使用される。トランスフオームされない測定値信号であっても、 位置の誤差による周期的妨害は、ローパスフィルターのフィルター操作の後でも 顕著なものであり、その結果、自動コントロールによってそれは、減少される。

原則として、引かれるウェブを継続的にモニターする測定装置によって多層不織 ファブリックの単位領域当りの厚さ及び／または密度を検出するだけで充分であ る。しかし、モニター操作と置き並べ機械の自動制御の信頼性は、多数の測定装 置の使用で改善され、これらは、不織ファブリックの厚さを測定し、不織ファブ リツタの進行方向に関して並設された複数の位置で不織ファブリフタをモニター するように配置されている。そして、自動制御が測定された信号それぞれにおい て位置の誤差に基づく顕著な周波数における振幅を減少させるように努力す光阻 Ω尖雄側 この発明の二つの好ましい図示された実施例が添付の略図的図面を参照しながら 以下に説明される。

第１図は、置き並べ機械の供給ベルトと供給ベルトに直交し、不織ファブリツタ を供給するコンベヤベルトとがどのように互いに関連しているかを示す斜視図で ある。

第２図は、第１図のアレンジメントを示す上面図である。

第３図は、第２図に類似した図面で、位置の誤差の発生を示すもの。

第４図は、供給ベルトと、供給ベルトの上の多層不織ファブリックの単位領域当 りの厚さ及び／または質量を測定する、供給ベルトの上位の測定装置とを示す立 面図である。

第４ａ図は、前記測定装置で発生したノイジイの測定値信号を示す。

第４　ｂ図は、ローパスフィルターでフィルターした後の測定値信号の理想的形 態を示す。

第４ｃ図は、フーリエ変換した後の第４図の測定した値の信号を示す。

第５図は、この発明による方法の図示された実施例に対するフィードバックコン トロールシステムを示すブロックダイアグラムであって、該システムにおいては 、厚さ測定装置のアナログ出力信号がローパスフィルターによるフィルター操作 の後でアナログ評価されるもの。

第６図は、この発明による方法の実施例に対するフィードバックコントロールシ ステムを示すブロックダイアグラムであって、該システムにおいてハ、厚す測定 装置のアナログ出力信号がデジタル化され、フーリエ変換されたもの。

第７図は、置き並べ機械の設定誤りが自動制御によって補正されない前のフーリ エ変換によって得られたスペクトルの例を示す。

第８図は、自動制御によって位置誤差が補正されて、置き並べ機械の最適設定が 結果されたスペクトルを示す。

第１図と第２図は、エンドレスコンベヤベルトからなる水平の供給ベルト１を示 し、このベルトは、一方が駆動される二つのローラ２，３のまわりを駆動される 。供給ベルト１の上面は、矢印４に示す方向に動く。エンドレスコンベヤベルト ５が供給ベルト１の上に配置されており、二つの水平なローラ６．７まわりを駆 動される。該コンベヤベルト５の上面の動きの方向は、矢印８により示されてい る。このコンベヤベルトの動きの方向は、横断する方向で、図示の例においては 、供給ベルト１の動きの方向に対し直角になっている。コンベヤベルト５に関連 の前側ローラ６は、被駆動のもので、置き並ベローラと記載される；これは、供 給ベルト１の上に配置され、コンベヤベルト５の動きの方向８と平行な方向に前 進、後退する。このような位置の移動は、例えば、液体作動のシリンダー、スク リュウドライブ、または、ラックアンドピニオン機構の手段により行われる。置 き並ベローラ６は、後記するストロークとして記載される選択可能な距離分、前 進または後退する往復運動可能なものである。

コンベヤベルト５は、単一層の不織ファブリックからなるウェブ９を供給するも ので、これは、供給ベルト１に置かれる。この置き操作の間、置き並ベローラ６ は、前進、後退し、ウェブ９を供給ベルトの上に斜めに重なり合うように置く。

この重なり合う角度は、ウェブ９の幅ｂ１、ウェブ９の供給速度ｖ１、置き並ベ ローラ６０ストローク速度および供給ベルト１の回転速度ｖ２に依存する。

置き並ベローラ６のストロークは、供給された不織ファブリックからなる多層ウ ェブ１０の幅ｂ２を決定する。

二重になった層が４層（個々の層が８層）からなる不織ファブリックについての 最適な置き方は、次のような数値で達成できる：ｖｌ＝４０　ｍ／ｍ１ｎ ｂｌ＝　２　ｍ ｂ２＝　７．５ｍ ｖ２＝　１．３３ｍ／ｍｉｎ ウェブ１０の単位領域当りの厚さおよび／あるいは質量をモニターするために、 測定装置が供給ベルト１の上位に設けられ、これは、レール１２にそって供給ベ ルトの動き方向４を横断する方向に移動可能になっている。置かれた材料が低い 密度のものであれば、密度測定が採用される。しかし置かれた材料が高い密度を 持つものであれば、厚さ測定が採用される。密度測定には、放射線が材料に透過 され、吸収度合いが検知される。

速度ｖｌ、ｖ２が最適状態にマツチングし、調節されるとき、供給されるウェブ ９の幅ｂ１と置き並ベローラ６のストロークとが達成され、供給ベルト１におけ る重合するストリップは、正確に突き当たり、均一な厚さの多層ウェブ１０が得 られる。これは、Ａ−Ａ線にそう断面で示される２層のウェブ１０を例として第 ３図に図示されている。最適なセツティングの場合、第３ａ図に示される結果が 得られ、誤ったセツティングは、一部が上に重なる（第３ｂ図）または一部が下 に重なり入る（第３ｃ図）の結果となる。一部が上に重なる状態は、供給ベルト の速度ｖ２を早めることで減少できる。一部が下に重なり入る状態は、供給ベル トの速度Ｖ２を遅くすることで阻止できる。或は、単一層のウェブ９の速度を遅 くして一部が上に重なる現象を無くしたり、または、速度を早めて一部が下に重 なり入る現象を無くすこともできる。測定装置１１は、多層ウェブ１０が所望の 幅をもつか否かを検知するように移動される。また或は、置き並ベローラ６のス トロークもそれにしたがって変化される。

最も簡単な場合においては、測定装置１１は、固定される。このような場合層１ ０のみが測定装置の下を通過し、複数のサイクルがめられる。他方、測定装置が 供給ベルト１の移動方向４を横断するように動けば、測定され請求められるサイ クルの数は、ウェブ１０の層の数を越えない。さらに、レール１２に複数の並列 された測定装置１１を設け、複数の位置で同時に多層ウェブ１ｏをスキャンする ことができる。

１１定装置１１は、アナログまたはディジタル出力信号を供給し、該信号は、位 置誤差を含むのみならす、ウェブ９のスターティングマテリアルにより既に示さ れている密度の変動及び／または厚さの変動を表す。この理由で、出力信号は、 ややノイジイである。このような出力信号の例が第４ａ図に示されていて、ここ においては、出力信号の振幅Ａが時間ｔについてプロットされている。このよう な信号を評価するには、機械で校正され、ロウバスフィルターによりフィルター されて、位置誤差によらない高周波信号部分を抑え、位置誤差に基づく低周波信 号部分をより一層顕著なものにする。このようにフィルターされた信号の理想の 形態は、第４ｂ図から明らかである。実際には、フィルターされた信号は、さほ どスムーズなものではない。フィルターされた信号の振幅は、周期的インターバ ルをおいて明確に落ち込むことが分かる。このような落ち込みは、位置誤差に基 づく。特に好ましい他の方法は、出力信号がフーリエ変換されることで、この結 果、例えば、第４ｃ図に示されるような形のスペクトルが得られ、スペクトルパ ワー密度ＳＬＤが周波数に対しプロットされる。

第４ｂ図に示されたフィルターされた出力信号は、第５図に示すようなフィード バックコントロールシステムにおいて評価される。フィードバックコントロール システムは、次のような要素を含む：測定装置１１、これは、多層ウェブ１０の 単位領域当りの厚さまたは質量を測定し、対応するアナログ出力信号を、択一的 にデジタルフィルターからなることもできるローパスフィルター１３に供給する ものである。二重層が４層からなる不織ファブリツタの上記した数値的例におい て、ＩＨ２のカットオフ周波数をもつローパスフィルターを使用することができ 、これは、不織ファブリックをモニターして得られる出力信号が約０．０９Ｈｚ の基本周波数を示すからである。ローパスフィルターにより供給され、高周波部 分が除去された出力信号は、ダイレクトチャンネルと積分器からなるチャンネル で比較器へ供給され、そこで信号振幅の平均値が出される。比較器により信号の 実際の振幅と振幅の平均値とが比較され、その差がコントロールされた変数とし てコントローラ１６に供給される。その差があるスレシロールド値以下であると 、コントローラ１６は、操作された変数として信号をモーター１７へ送り、これ は、供給ベルト１の前方ローラ２を駆動する。コントローラ１θによって、操作 された変数が選択され、実際の振幅と平均値との差が減少される。その結果とし て、第４ｂ図の点線以下でない値への振幅の低下は、コントローラ１６では補正 されない。

第６図は、測定装置１１の出力信号がフーリエ変換される特別の場合に使用され るフィードバックコントロールシステムの例を示す。このようなフィードバック コントロールシステムは、次のような要素をもつ：測定装置１１のアナログ出力 信号は、まず最初ローパスフィルター１３へ供給され、そこで高周波部分が信号 から除去される。該ローパスフィルターは、望ましいものであるが、必須のもの ではない。ローパスフィルター１３の出力信号は、アナログ・デジタル・コンバ ータ１８に供給され、これによって該信号は、デジタル化され、マイクロコンピ ュータ１９へ供給される。マイクロコンピュータ１９において、該信号は、高速 フーリエ変換（ＦＦＴ）され、その結果、第７図のグラフによって示されるよう な線スペクトルが得られ、そのグラフにおいては、スペクトルパワー密度が周波 数に対する関係ユニットにおいてプロットされており、即ち、ある周波数がどの 程度強く該信号に含まれているかを示す。周期をもって発生する位置誤差は、該 スペクトルのノイズ部分から際立っていることが明らかである。スペクトルパワ ー密度は、コントロールされた変数としてデジタルコントローラへ供給され、こ れは、アナログ・デジタルコンバータ２０ａ、２０ｂまたは２０ｃによりアナロ グ信号に変換され、増幅器２１２ａ、２１ｂまたは２１ｃにより増幅され、つい で供給ベルトの前方ローラ２を駆動するためにモータ１７へ送られるか、または 、置き並ベローラ６を駆動するためにモータ２２へ送られるか、または、置き並 ベローラ６を移動するためにドライブ２３へ送られる。さもなくば、デジタルア ウトプットが、例えば、デジタルセットポイントインプットを有するＡＣサーボ コントローラが使用されるときに、デジタルアウトプットが発生される。コント ローラ１６は、スペクトルパワー密度がゼロ周波数の場合を除いて最低になるよ うな操作された変数を選ぶ。

第８図は、成功のコントロールの後に置き機械を最適にセットするためのスペク トルを示す。コントローラ１６は、好ましくは、供給ベルト１の速度ｖ２をコン トロールし、特に、不織ファブリックが供給ベルトに置かれるときの幅ｂ２を補 正する必要があるときに、コンベヤベルト５の速度ｖ１の補助コントロールのみ を行う。

このようなデジタルコントローラは、置き操作を決定するパラメータのほとんど オンラインのオートマチックコントロールのために使用されるもので、これは、 高速フーリエ変換のマイクロコンピュータ１９による時間がマイクロセカンドの オーダーであるからである。

多層不織ウェブ１０の高度の均一性がこの発明による方法の使用によって低摩の 費用で達成できることが判明している。これは、多数の経済的有利性を結果する もので、何故ならば、不織ファブリツタの製造と製紙における廃物の発生を防ぐ からである。さらに、置き操作を決定するパラメータに置き機械を調整し、そし て再調整するにこれまで必要であった操作者は、最早必要としない。

さらにを利な点は、測定の結果が記録でき、評価されて、全体の生産のコースの 記録を得ることができ、これを不織ファブリックと共に品質保証としてバイヤー に渡すことができることである。

補正書の（翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８） 平成３年６月２１日

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．信号の振幅とコンベヤベルトの速度及び／または単一層不織ウエブが供給さ れる速度及び／または単一層不織ウエブが供給ベルトに置かれる幅の変動を周期 的に発生させることからなるエラーに対し、機械により測定された値の信号を分 析することを特徴とする単一層の不織ファブリックからなるウエブがコンベヤベ ルト（以下、供給ベルトという）へ、前記ベルトの移送方向を横断するように供 給され、往復運動によって多層ウエブを形成するように前記ベルトへ置かれ、該 多層不織ファブリック及び／またはその単位領域当りの質量が継続的に測定され る、置き機械による多層不織ファブリックからなるウエブの製造の間に発生する 位置の誤差を検知し、補正する方法。
2. ２．同期的妨害を決定するために測定された値の信号が周波数で分析されること を特徴とする請求の範囲１による方法。
3. ３．測定された値の信号がフーリエ変換され、かくして得られた周波数スペクト ルが強く顕著に示される周波数のために分析され、このような周波数の発生が自 動的制御によって低減化れることを特徴とする請求の範囲２による方法。
4. ４．測定された値の信号の低周波部分のみが分析され、前記部分が前記周期的妨 害を含むものであることを特徴とする先行する請求の範囲のいずれかによる方法 。
5. ５．分析される前に測定された値の信号から濾波によって除去されることを特徴 とする請求の範囲４による方法。
6. ６．不織ファブリックの移送方向に関して並列された複数の位置における単位領 域当りの不織ファブリックの厚さ及び／または質量が同時に測定され、評価され ることを特徴とする先行する請求の範囲いずれかによる方法。
7. ７．単一層不織ファブリックからなるウエブ（９）を供給し、置き並べローラと して後記されるローラ（６）まわりに先端部が位置するコンベヤベルト（５）、 コンベヤベルト（５）を駆動するモータ（２２）、コンベヤベルト（５）の移動 方向（８）にそって置き並べローラ（８）を往復移動するトラバース駆動体（２ ３）、置き並べローラ（６）の下位にあって、コンベヤベルト（５）を横切るよ うに延びている供給ベルト（１）、 供給ベルト（１）を駆動するモータ（１７）、及び多層不織ウエブ（１０）の単 位領域当りの厚さ及び／または質量を測定する測定装置（１０）、 を備え、 測定装置（１１）の出力信号が供給され、該出力信号に含まれる周期的に発生の 信号部分のために出力信号を分析する分析器（１３から１５及び／または１９） とコンベヤベルト（５）を駆動するモータ（２２）からなる最終制御要素に、及 び／または置き並べローラ（６）のトラバースドライブ（２３）に、及び／また は供給ベルト（１）の駆動モータ（１７）に接続され、振幅が低減されるべき周 期的に発生する信号部分の振幅からなる制御可能な変数が分析器（１３から１５ ；１９）から送られるコントローラ（１６）が設けられていることを特徴とする 、先行する請求の範囲のいずれかによる方法において位置の誤差を検出し、補正 する装置を備えた置き並べ機械。
8. ８．測定装置（１２）にローバスフィルター（１３）が後続していることを特徴 とする請求の範囲７による置き並べ機械。
9. ９．分析器（１９）が周波数分析器であることを特徴とする請求の範囲７または ８による置き並べ機械。
10. １０．周波数分析器（１９）がコンピュータであることを特徴とする請求の範囲 ９による置き並べ機械。
11. １１．測定装置（１１）がアナログ出力信号を発生するものであって、アナログ ・デジタルコンバータ（１８）が測定装置と周波数分析器（１９）との間に設け られていることを特徴とする請求の範囲９による置き並べ機械。