JPH09268489A - 抄紙機の坪量プロファイル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 坪量プロファイルの安定した位置に過剰な制
御を行わず、坪量プロファイルの良好な紙を製造するた
めの抄紙機の坪量プロファイル制御装置を提供する。 【解決手段】 プロファイルの任意の坪量調整機構が指
定でき、指定された調整機構は駆動制御の対象とせず、
かつ、指定された坪量調整機構に対応する坪量の値を基
準に目標とする坪量プロファイルを算出し、この目標と
する坪量プロファイルになるように指定されなかった坪
量調整機構を駆動制御すること、を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紙の幅方向の坪量
を調整し、坪量プロファイルの良好な紙を製造するため
の抄紙機の坪量プロファイル制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】抄紙機における坪量プロファイルの調整
装置は、ヘッドボックスから抄紙原料をワイヤー上に噴
き出すスライスリップの開き具合を幅方向で調整する機
構を持つ装置（以下、リップ開度調整装置と呼ぶ）が一
般的に行われている。

【０００３】最近では、ヘッドボックス内の原料濃度を
幅方向の各位置毎に変える坪量調整装置を持つヘッドボ
ックスも知られている。（ＩＨＩ「ＩＨＩ−ＶＯＩＴＨ
新型ヘッドボックスの紹介」紙パルプ技術協会、平成６
年度年次大会要旨集、1994,p35-p42）

【０００４】前記リップ開度調整装置による方法を中心
に説明すると、従来の抄紙機の坪量プロファイル制御装
置は、検出された坪量プロファイルからヘッドボックス
の調整機構に対応するようにマップされた坪量プロファ
イルを算出する演算手段と、このマップされた坪量プロ
ファイルが目標坪量プロファイルになるように坪量調整
装置を駆動制御する制御手段と、を備えるものである。

【０００５】すなわち、各坪量調整機構（リップ）にマ
ップされた坪量プロファイルの値が目標値より大きい場
合は坪量を小さくするためにリップを閉じる操作を行
い、同様に坪量プロファイルの値が目標値より小さい場
合は坪量を大きくするためにリップを開く操作を行う。

【０００６】ここでマップとは、検出される坪量プロフ
ァイルの幅方向の位置とその位置の坪量に影響を与える
坪量調整装置の各坪量調整機構（リップ）との位置対応
をとることをいう。これはリップ位置から各工程を経て
検出されるまでの間に、ワイヤー上での水流の移動や特
に乾燥工程における幅方向の収縮により対応位置が変わ
る事に対して補正するためである。「坪量調整機構に対
応する．．．」とは、このマップにより、検出段階での
坪量の測定値や出来上がり目標とする各位置の坪量を、
坪量調整装置の段階での各坪量調整機構毎の値に直した
値であることを意味する。

【０００７】また目標坪量プロファイルとは、坪量プロ
ファイル制御によって作りたいプロファイルの目標値で
あり、プロファイル形状をいう。この目標坪量プロファ
イルは任意に決められるものが一般的である。例えば次
のような形が用いられる。平ら、つまり幅方向で均一な
坪量。耳下がり、紙の両端のみ坪量が若干少ない。耳上
げ、紙の両端のみ坪量が若干大きい、等。この目標プロ
ファイル機能がない場合と、目標とするプロファイルと
して、平ら、を設定することは同じことを意味する。

【０００８】ここで、目標坪量プロファイルになるよう
にリップを駆動制御するまでの処理は、以下の方法が一
般的である。目標坪量プロファイルはユーザが任意に指
定する目標坪量偏差プロファイルから演算により算出さ
れる。目標坪量偏差プロファイルはその平均値からの偏
差で与える。つまり、平均値０に対する偏差で表す。目
標坪量偏差プロファイルもマップされ坪量調整機構に対
応した値にする。一方、測定された坪量プロファイル
は、マップされ、幅方向の平均値が求められる。目標坪
量プロファイルは目標坪量偏差プロファイルに測定され
た坪量プロファイルの平均値を加算して求められる。こ
こで重要なのは、プロファイル制御は幅方向のプロファ
イル形状のみを制御するものであり、坪量の絶対値（こ
こでいう坪量プロファイルの平均値）は別の方法により
制御されるということである。一般的には、目標坪量偏
差プロファイルを目標坪量プロファイルと呼ぶこともあ
るが、内容の違いを明確にするため、ここでは絶対値を
目標坪量プロファイルと呼ぶこととする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、各坪量調整機
構（リップ）の操作量に対する各坪量の変化量や変化す
るまでの時間が一定でなかったり、測定された坪量の値
自身がバラツキを持つために、各制御の際に坪量調整機
構（リップ）を開く総量と閉じる総量が等しくなるとは
限らない。この結果、開く総量の方が大きい場合、また
は、閉じる総量の方が大きい場合が連続して起こると、
仮にプロファイルのバラツキは小さくなっても、坪量調
整機構（リップ）全体がこのために開いてしまう、また
は、閉じてしまう場合がある。この結果、長期間の自動
制御運転において坪量調整機構（リップ）全体が初期設
定から大きく変わってしまうおそれがある。従来技術で
これを避ける方法としては、各制御出力の際にリップを
開く総量と閉じる総量が等しくなるようにリップ開度を
決める手段が知られている。

【００１０】もうひとつの問題として、目標坪量プロフ
ァイルを維持するために起こる次の問題がある。実際の
抄紙機では坪量調整装置以外にも坪量プロファイルに影
響する要因があり、これらの変化により坪量プロファイ
ルの形状が変化することがある。例えば、坪量プロファ
イルの両端のみが小さくなった場合には、両端のリップ
のみを開くことが望まれるが、両端の値に引きずられて
坪量プロファイルの平均値が下がるため、両端部分を開
くために、特に操作すべきでない安定した中央部分を閉
じる操作が行われてしまう。

【００１１】さらに、坪量調整装置の紙の幅方向の調整
機構のうち、ある位置の調整機構が故障等で使用不能な
場合、この位置の坪量は調整することができない。この
ため、坪量プロファイルがこの位置のために悪くなって
も、これを改善する方法がない。本発明の目的は、坪量
プロファイルの良い紙を製造できる、安定した抄紙機の
坪量プロファイル制御装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、紙の幅
方向の複数個所の坪量を検出する検出装置と、紙の幅方
向に複数の坪量調整機構を持つ坪量調整装置と、を有す
る抄紙機の坪量プロファイル制御装置において、任意の
１つ以上の坪量調整機構を指定する設定手段と、該指定
された坪量調整機構に対応する坪量の値から目標坪量プ
ロファイルを算出する演算手段と、該指定された調整機
構は駆動制御の対象とせず、かつ、該指定されなかった
坪量調整機構を該目標坪量プロファイルになるように駆
動制御する制御手段を備えること、を特徴とする抄紙機
の坪量プロファイル制御装置が提供される。

【００１３】演算手段は例えば、任意に指定した目標坪
量偏差プロファイルを持ち、該指定された坪量調整機構
に対応する坪量の値の平均値から、該指定された坪量調
整機構に対応する該目標坪量偏差プロファイルの値の平
均値を差分した値を仮の平均値とし、該仮の平均値を目
標坪量偏差プロファイルの各値に加算して目標坪量プロ
ファイルを算出する手段を備えたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】図面を使って、本発明の実施の形
態を説明する。図１は本発明による抄紙機の坪量プロフ
ァイル制御装置を示す構成図である。図２は、本発明に
よる抄紙機の坪量プロファイル制御装置の一実施例を示
す詳細図である。図２に示した抄紙機の紙を作る工程を
行う部分は、ヘッドボックス１、ワイヤー装置２、プレ
ス装置３、ドライヤ装置４ａ、４ｂと続き、原料液はこ
れら各装置へ順番に搬送されて加工される。ヘッドボッ
クス１は、パルプ等を含む原料液を網状のワイヤー装置
２上に供給する。

【００１５】図３ａは、ヘッドボックスによる坪量調整
装置の仕組みを示す断面図であり、図３ｂはヘッドボッ
クスによる坪量調整装置の仕組みを示す正面図である。
このヘッドボックス１は供給される原料液の流れの幅方
向（紙の幅方向）の各位置で上下動作（開閉動作）可能
なスライスリップ１２を有する。スライスリップ１２
は、ステッピングモータ１３に接続されており、このス
テッピングモータ１３により上下方向に移動可能であ
る。スライスリップ１２と下リップ１１との間の供給口
１４の開度は、スライスリップ１２が上下方向に移動す
ることにより変化する。このように供給口１４の開度を
変化することにより、原料液の供給量を調整することが
できる。坪量調整装置４８は、各ステッピングモータ１
３毎に坪量調整が可能であり、これが坪量調整機構であ
る。

【００１６】ワイヤー装置２は、供給された原料液を脱
水する。プレス装置３は、紙９を毛布、加圧ローラによ
りさらに脱水する。ドライヤ装置４ａは、熱により紙９
を乾燥する。

【００１７】検出装置４７ａ、ではこのように脱水・乾
燥された紙９の幅方向の坪量等の物性を検出する。

【００１８】図４に検出装置４７ａ（または４７ｂ）の
斜視図を示す。検出装置４７ａ（または４７ｂ）は、例
えば紙９を挟んで対向させたβ線発信器３８および受信
器３９からなるＢ／Ｍセンサで構成することができる。
この場合、紙９を通過したβ線を受信器３９で受信し、
その減衰量により坪量が検出される。

【００１９】検出装置４７ａ（または４７ｂ）は２つの
コラム３６、３６とこれらコラム３６、３６間に挟持さ
れた上ビーム３７と下ビーム３５を有する。上ビーム３
７には受信器３９が、下ビーム３５には発信器３８がそ
れぞれ設けられている。これら発信器３８、受信器３９
は水平方向に同時に同期して移動可能である。

【００２０】制御手段４１には検出装置４７ａ（または
４７ｂ）の受信器３９と坪量調整装置４８のステッピン
グモータ１３が接続されている。この制御手段４１は、
制御部、演算部およびレジスタ部を有するＣＰＵ、プロ
グラムや各種データを記憶するＲＡＭあるいはＲＯＭ等
のメモリ、入出力インターフェース等により構成される
が、機能的にはプロファイル検出手段４２、目標プロフ
ァイル演算手段４３、坪量調整装置駆動制御手段４４、
を有する。

【００２１】これら各手段４２〜４４の機能は、図５の
フローチャートの説明の際に述べる。検出装置４７ａで
物性を検出された後、紙９は図２に示す抄紙機の後半工
程部分へ搬送される。この後半工程は、サイズプレス装
置５、ドライヤ装置４ｂ、カレンダ装置６、検出装置４
７ｂおよび巻き取り装置７からなる。

【００２２】サイズプレス装置５は、紙９へ塗液を塗
り、ドライヤ装置４ｂは塗液を塗られた紙９を乾燥す
る。カレンダ装置６は紙９のつや出しを行ない、検出装
置４７ｂは紙９の坪量等の物性を検出する。この検出装
置４７ｂは、検出装置４７ａと同様の構成とすることが
できる。巻き取り装置７は、このようにして製造された
紙９を円筒状に巻き上げる。

【００２３】図５は図２に示した制御手段４１の行なう
処理のフローチャートである。

【００２４】ステップ１において、検出装置４７ａ（ま
たは４７ｂ）により検出された坪量プロファイルは、ス
ムージング、等の処理を行われＹ１（Ｘ）となる。

【００２５】ここでＹ（Ｘ）のＸは幅方向の位置を表
す。Ｙ１（Ｘ）は、位置Ｘの坪量Ｙを表す。

【００２６】ここでスムージングとは、検出された値を
これより前に検出された同位置の値と演算し、ノイズを
減少させる手法で、現在市販されている検出装置で一般
的に行われている。

【００２７】次いで、ステップ２において、検出された
坪量プロファイルＹ１（Ｘ）は、マッピング等の処理を
行われ坪量調整機構に対応する坪量プロファイルＹ
（Ｎ）に演算される。

【００２８】ここでＹ（Ｎ）のＮはリップの幅方向の番
号を表す。Ｙ（Ｎ）は、Ｎ番目のリップに対応した坪量
Ｙの値を表す。

【００２９】ここでマッピングとは、検出された時点で
の紙の幅方向の位置を、その位置が坪量調整装置（ヘッ
ドボックス１）の対応する坪量調整機構（リップ）の値
に変換することである。これにより、検出された坪量を
坪量調整装置の調整機構に対応させることができる。一
般的に、マッピングは事前に行われた試験により作成さ
れた坪量調整機構（リップ）の位置と検出位置の対応表
から参照される。さらに、調整機構の数は一般に検出デ
ータ数より少ない。このため、例えば、検出された坪量
プロファイルＹ（Ｘ）が紙の幅方向１０ｍｍ毎（Ｘが１
０ｍｍ毎）に検出されるとして、ヘッドボックスのリッ
プ操作端が１００ｍｍ毎にしか操作できない場合に、こ
のリップに対応した１００ｍｍ間の検出値１０点の平均
値を求める様な演算を行う。一般にはこの平均値のみが
ステップ３で利用される。実際には、マッピングで示し
た様に同一リップに対する検出幅も各リップで異なる
（一般に端になるほど狭い）し、リップの幅も均等では
ない。さらに、リップに対応した坪量の求め方について
は、ここで述べたリップ幅での単純平均の他にも位置毎
に重み付けを行う等の方法がある。

【００３０】次いで、ステップ３において、目標坪量偏
差プロファイルＴ＿ｄ１（Ｘ）を読みだす。この値は任
意に設定されたもので、平均値からの偏差で表される。

【００３１】次いで、ステップ４において、目標坪量偏
差プロファイルＴ＿ｄ１（Ｘ）は、マッピング等の処理
を行われ、坪量調整機構に対応した目標坪量偏差プロフ
ァイルＴ＿ｄ（Ｎ）に演算される。

【００３２】ステップ３、ステップ４は、目標坪量偏差
プロファイルＴ＿ｄ１（Ｘ）とマッピングの対応が変わ
らなければ毎回行う必要はない。

【００３３】次いで、ステップ５において、任意に指定
された坪量調整機構、つまり指定されたＮ、についての
Ｙ（Ｎ）の平均値、Ｙbase、を算出する。坪量調整機構
の指定は別途行われ記録されているものとする。Ｙbase
は具体例として次のように求める。坪量調整機構の１２
番と２３番が指定されているとした場合、次式の数１で
求める。

【００３４】

【数１】Ｙbase＝｛Ｙ（１２）＋Ｙ（２３）｝／２

【００３５】次いで、ステップ６において、坪量調整機
構に対応した目標坪量プロファイルＴ（Ｎ）を次式の数
２により算出する。

【００３６】

【数２】Ｔ（Ｎ）＝Ｔ＿ｄ（Ｎ）＋Ｙｂａｓｅ

【００３７】次いで、ステップ７において、坪量調整機
構に対応した坪量偏差プロファイルＺ＿ｄ（Ｎ）を次式
の数３により算出する。

【００３８】

【数３】Ｚ＿ｄ（Ｎ）＝Ｙ（Ｎ）−Ｔ（Ｎ）

【００３９】ステップ８では、ステップ７で得た坪量偏
差プロファイルＺ＿ｄ（Ｎ）により坪量調整装置を駆動
制御する。但し、指定されたＮの坪量調整機構について
は駆動制御しない。

【００４０】ここまでのステップ１、２、３、４、及び
６、７は、従来行われている抄紙機の坪量プロファイル
制御装置にほぼ等しい。これらステップでは知られてい
る多くの手法を利用することができる。

【００４１】従来行われている抄紙機の坪量プロファイ
ル制御装置では、ステップ５は全てのＮ（但し、坪量の
データが存在する範囲、つまり紙の範囲のＮ）の平均値
としてＹｂａｓｅを算出し、ステップ６でもこのＹbase
を用いて目標坪量プロファイルＴ（Ｎ）が算出される。
また、ステップ８においては全ての坪量調整機構が駆動
制御される。

【００４２】目標坪量プロファイルの設定（目標坪量偏
差プロファイルの設定）が存在しないプロファイル制御
装置の場合は、ステップ３が存在せず、ステップ４に記
述した目標坪量偏差プロファイルＴ＿ｄ（Ｎ）の各値が
全て０の場合に相当する。

【００４３】ステップ５において、本発明では、Ｙbase
として任意に指定された坪量調整機構、つまり指定され
たＮ、についてのＹ（Ｎ）の平均値を算出する方法を用
いるが、この他にも以下いくつかの方法がある。例え
ば、Ｙbaseとして最大値を用いる、最少値を用いる、中
央値を用いる、最大値と最大値を除いて平均値を算出す
る、等がある。

【００４４】

【実施例】本発明の実施例を示す。４１箇所の坪量調整
機構をもつ坪量調整装置、つまりＮは１から４１、にお
いて坪量調整機構Ｎ＝２０、２１、２２を指定して制御
を行った。製造している紙幅から有効な値を持つ坪量調
整機構はＮ＝６から３５の３０箇所であった。当初、目
標坪量プロファイルと一致していたが、Ｎ＝３４，３５
が目標から＋３（ｇ／ｍ＾２）変化した。本制御では、
Ｎ＝３４、３５番の坪量調整機構のみに駆動制御命令が
出された。

【００４５】同じ条件で従来の制御を行うと平均値が６
／３０＝０．２増えるため、Ｎ＝３４、３５番の坪量調
整機構に−２．８に相当する駆動制御命令が出されると
共に、その他の坪量調整機構にも＋０．２に相当する駆
動制御命令が出される。

【００４６】この様に、本発明によれば、一般的に不安
定であるプロファイルの両端部の影響が安定している中
央部に及ばないことが解る。さらに、指定した坪量調整
機構は駆動制御されないことから、指定されなかった残
りの坪量調整機構は指定した坪量調整機構の位置（出
力）に対する相対的な位置（出力）となり、全体の位置
（出力）がどんどん大きくなる（小さくなる）ことがな
い。これは全体の坪量を制御している別の制御との干渉
を避けることができる。以上本発明を実施例に基づいて
説明したが、本発明はこの実施例には限定されず、種々
変形可能である。

【００４７】

【発明の効果】坪量調整装置の各調整機構のうち、坪量
プロファイルが安定している位置の調整機構を指定して
基準とすることで、この基準の位置の調整機構は操作さ
れることなく、当初の設定値（リップ開度）を保つ。目
標とすべき値（リップ開度）で安定している範囲はこれ
によりあまり操作されることがなくなる。そして、坪量
プロファイル制御によりリップが操作される位置をほと
んど外乱による変化に限定することができ、安定した制
御が可能となる。また、この指定した坪量調整機構（リ
ップ）を基準として駆動制御が行われるために、設定値
（リップ開度）が全体にどんどん大きくなる（小さくな
る）という問題が起こらない。

【００４８】さらに、坪量調整装置の紙の幅方向の調整
機構のうち、ある位置の調整機構が故障等で使用不能な
場合に、この位置を基準とすることにより、坪量プロフ
ァイル全体としてのバラツキを押さえ、坪量プロファイ
ルの良い紙が製造でき、安定した抄紙機の坪量プロファ
イル制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】抄紙機の坪量プロファイル制御装置を示す構成
図。

【図２】抄紙機の坪量プロファイル制御装置の一実施例
を示す詳細図。

【図３】ａはヘッドボックスによる坪量調整装置の仕組
みを示す断面図。ｂはヘッドボックスによる坪量調整装
置の仕組みを示す正面図。

【図４】検出装置の斜視図。

【図５】図１に示した制御手段の行う処理のフローチャ
ート。

【符号の説明】

１ ヘッドボックス ２ ワイヤー装置 ３ プレス装置 ４ａ ドライヤ装置 ４ｂ ドライヤ装置 ５ サイズプレス装置 ６ カレンダ装置 ７ ワインダ装置 ９ 紙 １１ 下リップ １２ スライスリップ １３ ステッピングモータ １４ リップ開口 ２１ エアーノズル ２９ アーチ ３５ 下ビーム ３６ コラム ３７ 上ビーム ３８ β線発信器 ３９ 受信器 ４１ 坪量プロファイル制御部 ４２ プロファイル検出手段 ４３ 目標坪量プロファイル演算手段 ４４ 坪量調整装置駆動制御手段 ４７ 検出装置 ４８ 坪量調整装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紙の幅方向の複数個所の坪量を検出する
   検出装置と、紙の幅方向に複数の坪量調整機構を持つ坪
   量調整装置と、を有する抄紙機の坪量プロファイル制御
   装置において、任意の１つ以上の坪量調整機構を指定す
   る設定手段と、該指定された坪量調整機構に対応する坪
   量の値から目標坪量プロファイルを算出する演算手段
   と、該指定された調整機構は駆動制御の対象とせず、か
   つ、該指定されなかった坪量調整機構を該目標坪量プロ
   ファイルになるように駆動制御する制御手段を備えるこ
   と、を特徴とする抄紙機の坪量プロファイル制御装置。
2. 【請求項２】 該演算手段が、任意に指定した目標坪量
   偏差プロファイルを持ち、該指定された坪量調整機構に
   対応する坪量の値の平均値から、該指定された坪量調整
   機構に対応する該目標坪量偏差プロファイルの値の平均
   値を差分した値を、仮の平均値とし、該仮の平均値を目
   標坪量偏差プロファイルの各値に加算して目標坪量プロ
   ファイルを算出する、ことを特徴とする請求項１記載の
   抄紙機の坪量プロファイル制御装置。