(57)【要約】【課題】  供給されたパルプシートの態様に応じて、シート供給速度を可変することができるパルプシート裁刻機を提供する。【解決手段】  パルプシートを１シートごと繰り出す給紙部と、シートをストリーム搬送する第１の搬送部と、第１の搬送部の上方からシート表面へ水分付与する加湿部と、シートを再びストリーム搬送する第２の搬送部と、裁刻刃を有しシートを小片裁刻する裁刻部を備えたパルプシート裁刻機であって、第２の搬送部の近傍に配置され、搬送されるパルプシートの態様を検出する態様検出装置と、態様検出装置の検出値とあらかじめ設定した基準値を比較する比較判定装置と、その結果によって第１の搬送部の搬送速度を可変する搬送速度制御装置を備えるパルプシート裁刻機とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプシートを１シートごと繰り出す給紙部と、前記給紙部からパルプシートをストリーム搬送する第１の搬送部と、前記第１の搬送部にて搬送されたパルプシートの表面へ水分を付与する加湿部と、前記加湿部にて加湿されたパルプシートを再びストリーム搬送する第２の搬送部と、前記第２の搬送部の下流にあって、裁刻刃を有しパルプシートを小片に裁刻する裁刻部を少なくとも備えたパルプシート裁刻機であって、前記第２の搬送部の近傍に配置され、ストリーム搬送されるパルプシートの態様を適宜検出する態様検出装置と、前記態様検出装置から得た検出値とあらかじめ任意に設定した基準値を比較する比較判定装置と、前記比較判定装置の結果によって前記第１の搬送部の搬送速度を可変する搬送速度制御装置とを備えていることを特徴とするパルプシート裁刻機。
【請求項２】
前記態様検出装置は、パルプシートの厚み、凹凸状態又は剥れ状態のうち、いずれか一つ以上の態様を検出することを特徴とする請求項１に記載のパルプシート裁刻機。
【請求項３】
前記態様検出装置は、ＩＲエリアカメラ、ＣＣＤエリアカメラ、ＣＭＯＳエリアカメラ又は変位センサのいずれか一種又は複数種を組み合わせて構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のパルプシート裁刻機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製紙用パルプシートを小片化させるパルプシート裁刻機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、パルプシート裁刻機は、図４に示すように積層されたパルプシート（１０）をサッカー仕組（図示せず）によって１シートごと繰り出す給紙部（１１）と、給紙部（１１）からパルプシート（１０）をストリーム搬送する第１の搬送部（１２）と、第１の搬送部（１２）にて搬送されたパルプシート（１０）の表面へ水分を付与する加湿部（１３）と、加湿されたパルプシート（１０）を再びストリーム搬送する第２の搬送部（１４）と、裁刻刃（１６）を有しパルプシート（１０）を小片に裁刻する裁刻部（１５）とから構成される。そして、小片化されたパルプシート（１０’）は繊維をほぐすため、パルパーと称する離解機（図示せず）へ供給され、次に叩解工程（図示せず）にて繊維の切断、フィブリル化が行われ、最終的に抄紙機（図示せず）にてシート（用紙）が製造される。
【０００３】
従来のパルプシート裁刻機においては、ストリーム搬送されたパルプシートは途中に配置される加湿部にて十分に水分付与がなされて、ある程度軟らかくなった状態にて裁刻部にある裁刻刃へシートの一部が複数枚重なった状態で供給され、適宜小片化される。そして、シートの重なり枚数については、搬送速度を変更することにより調整することができ、シートの搬送速度が速ければ重なる枚数が多くなり一度に裁刻される厚みが増すことになる。ここで、裁刻刃は一般にロータリーカッターを使用しており、裁刻刃の刃先における摩滅損耗状態やパルプシートの裁刻状態などから判断し必要となればカッターの交換を行っている。また、パルプシート裁刻機には機械稼動制御装置が付設されており、第１の搬送部及び第２の搬送部の搬送速度を変更する場合、機械稼動制御装置がインバーターを制御しモーター速度を変更することになる。
【０００４】
その後、小片化されたパルプシートは、離解工程、叩解工程にて更なる繊維の切断等を行うことになり、繊維未切断によるシートの坪量や厚みのあばれ等といった不具合がなく均質性を阻害しない良質なシートが連続製造される。
【０００５】
しかし、従来のパルプシート裁刻機にあっては、そもそも供給するパルプシートの厚み、坪量又は繊維の方向といったシート特性がある程度均質の場合は有効活用できるが、市販のパルプシートは一様に均質ではない。また、在庫としてパルプシートを長期間倉庫にて保管した場合、温度や湿度等といった雰囲気の影響を受けることになり、パルプシートの特性は時に大きくばらつくこともある。
【０００６】
従来のパルプシート裁刻機を用いてパルプシートの裁刻を行う場合、供給されるパルプシートは加湿されており、パルプシート自体に厚みの違いが発生し、更にシート自体に歪みが生じ、シート間の搬送間隔が一定とならないため、裁刻刃の付近では、パルプシートの厚みに高低差等が生じて適切に裁刻することが困難となる場合がある。
【０００７】
具体的には、シートの一部分が重なる状態にて搬送（ストリーム搬送）される態様であるので、重なるパルプシートの厚みが大きい場合、裁刻刃へ負荷が掛かり、裁刻ムラが発生することになる。他方、パルプシートの重なる部分を小さくなるようにシートの搬送速度を遅く設計すれば、裁刻ムラの解消はある程度解消できるものの、その場合、生産性が低下することになる。
【０００８】
上述の理由により、現状、パルプシート裁刻機を操作等するオペレータは予めパルプシートの形状及び品質を確認し、パルプシート裁刻機稼動時における搬送速度を適宜調整することや、時にパルプシート裁刻機自体を停止させ、パルプシートの厚みを人為的に調整するなどの措置を施す場合もあった。この作業はオペレータにとって面倒かつ厄介なものであり、加えて、生産性を損なうなど、汎用のパルプシート裁刻機は稼動に少なからず改善の余地があった。
【０００９】
パルプシート裁刻機に関する先行技術としては、裁刻機の周辺に噴霧器を備え、パルプシート積載群の側面及び背面に水分を噴霧し、含水膨張させることでくさびを使用しなくてもパルプシート積載群における最上部の形状を整えるとともに吸引不良による給紙ミスや二枚差しを防止するパルプシート裁刻機が既知である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１５−１５５５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１記載の技術は、給紙部から供給されるパルプシートの安定供給を実現させる技術であって、決して供給されるパルプシートの重なりを一様化するものではないため、搬送時におけるパルプシートの高さが均一になることはなく、係る問題を解消することは困難である。
【００１２】
本発明は、上述した課題の解決を目的とするものであり、パルプシートの搬送速度をパルプシートの態様に応じて適宜速度調整できるパルプシート裁刻機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のパルプシート裁刻機は、パルプシートを１シートごと繰り出す給紙部と、給紙部からパルプシートをストリーム搬送する第１の搬送部と、第１の搬送部にて搬送されたパルプシートの表面へ水分を付与する加湿部と、加湿部にて加湿されたパルプシートを再びストリーム搬送する第２の搬送部と、第２の搬送部の下流にあって、裁刻刃を有しパルプシートを小片に裁刻する裁刻部を少なくとも備えており、第２の搬送部の近傍に配置され、ストリーム搬送されるパルプシートの態様を適宜検出する態様検出装置と、態様検出装置から得た検出値とあらかじめ任意に設定した基準値を比較する比較判定装置と、比較判定装置の結果によって第１の搬送部の搬送速度を可変する搬送速度制御装置とを備えている。
【００１４】
また、本発明のパルプシート裁刻機における態様検出装置は、パルプシートの厚み、凹凸状態又は剥れ状態のうち、いずれか一つ以上の態様を検出するものである。
【００１５】
さらに、本発明のパルプシート裁刻機における態様検出装置は、ＩＲエリアカメラ、ＣＣＤエリアカメラ、ＣＭＯＳエリアカメラ又は変位センサのいずれか一種又は複数種を組み合わせて構成されるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のパルプシート裁刻機は、第１の搬送部の搬送速度を任意に可変することで加湿部を経由したパルプシートの重なり状態をある程度コントロールできることから、その下流に位置する裁刻部へ投入するパルプシートの厚みが一定の範囲内で収められる。このことから裁刻刃への過剰な負荷が減少し、これまで頻繁に発生していた、一部が未切断であるパルプシートの発生や裁刻刃の部分欠損といった裁刻部でのトラブルの発生が大幅に減少する。
【００１７】
また、トラブルの発生が抑制できることによる不稼働時間の低減、生産性の向上など、生産コストが低廉化できる。
【００１８】
さらに、裁刻刃にかかる負荷が一様に分散化でき、従前、稀ではあるが発生していた裁刻刃の部分欠損がなくなることから、欠損破片が異物となって次工程へ流送されるといった品質トラブルの発生懸念が払拭できる。加えて、裁刻刃の破損に伴う裁刻刃の交換作業など、オペレータの作業負荷が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のパルプシート裁刻機の概略図である。
【図２】本発明の態様検出装置の模式図である。
【図３】本発明の第１の搬送部における搬送速度可変のブロック図である。
【図４】一般的なパルプシート裁刻機の概略図である。
【図５】搬送されるパルプシートの階調値の変化を示す図である。
【図６】パルプシート間隔と裁刻時のパルプシート厚みを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。しかしながら、本発明は以下に述べる実施するための形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載される技術的思想の範囲内であれば、その他の様々な実施の形態が含まれる。
【００２１】
最初に、一般的なパルプシート裁刻機について図４を用いて簡単に説明する。図４に示すように給紙部（１１）には積層されたパルプシート（１０）が載置されており、図示しないサッカー仕組によって１シートごと第１の搬送部へ指向しシート供給される。第１の搬送部（１２）では金属又はゴム製の搬送ベルト（図示せず）がシームレスに回転しており、その搬送ベルト上をパルプシート（１０）の一部分が重なった状態にて順次移送される。なお、本明細書において、重なった状態にて搬送される状態のことを「ストリーム搬送」と称する。
【００２２】
ストリーム搬送されるパルプシート（１０）は、第１の搬送部（１２）の近傍に配置される加湿部（１３）にある加湿器（１３’）にて、パルプシート（１０）の表面へ水分が付与される。加湿されたパルプシート（１０）は第２の搬送部（１４）にて下流側へ再びストリーム搬送される。ここで、第１の搬送部（１２）及び第２の搬送部（１４）の搬送速度は、パルプシート裁刻機に付設された機械稼動制御装置（２０）にてそれぞれを個別に制御される。
【００２３】
次に、第２の搬送部（１４）の下流には裁刻部（１５）があり、そこでは、例えば、ロータリーカッターが回転しており、供給されるパルプシート（１０）が適宜小片化される。説明のとおり、一般的なパルプシート裁刻機は、給紙部（１１）、加湿部（１３）、２つの搬送部（１２、１４）及び裁刻部（１５）によって構成され、そこに制御装置を付設し稼動を制御している。
【００２４】
一方、本発明のパルプシート裁刻機は、図１に示すように給紙部（１１）から供給されたパルプシート（１０）は、第１の搬送部（１２）にて加湿され、第１の搬送部（１２）の下流にある第２の搬送部（１４）において、その上方１０ｍｍ〜６０ｍｍの位置にパルプシート（１０）の態様を撮像する撮像装置（８）を配置している。この撮像装置（８）にて撮像されたデータは撮像装置（８）に連接された撮像データ格納装置（７）に数値データとして変換され一旦格納される。ここで、撮像装置（８）と撮像データ格納装置（７）を組み合わせたものを態様検出装置（１７）と称している。
【００２５】
態様検出装置（１７）にあるデータ、詳細には撮像データ格納装置（７）にあるデータは、態様検出装置（１７）に連接された比較判定装置（１８）において、同じく比較判定装置（１８）に連接されたデータ入力装置（９）に入力された基準値と比較することになる。この比較判定装置（１８）の比較判定結果をもとに、比較判定装置（１８）に連接された搬送速度制御装置（１９）が第１の搬送部（１２）の搬送速度を適宜指令・制御する。なお、第２の搬送部（１４）の搬送速度は一般に付設される機械稼動制御装置（２０）にて設定した速度にて稼動する。
【００２６】
また、図２に示すように撮像装置（８）は、ＩＲエリアカメラ（１）、ＣＣＤエリアカメラ（２）、ＣＭＯＳエリアカメラ（３）及び変位センサ（４）を備えており、パルプシート（１０）に対してほぼ鉛直方向に配置されている。なお、適宜使用するカメラは１種であってもよいし、複数種選択して使用してもよく、特に限定されるものではない。
【実施例】
【００２７】
本発明における実施の例示について、図３に示す第１の搬送部（１２）における搬送速度可変のブロック図を参酌しながら説明する。なお、これらの実施例によって本発明の実施形態が制限されるものではない。
【００２８】
パルプシート（１０）として、横幅５００ｍｍ、縦幅３５０ｍｍの長方体のアバカパルプシート（１０）を４，０００枚準備し、給紙部（１１）へ積層させ、パルプシート裁刻機を３，５００枚／時間の速度にて設定した。給紙部から供給されたアバカパルプシート（１０）は、第１の搬送部（１２）において、稼動開始時、およそ１５０ｍｍの重なりを有したストリーム搬送であった。また、態様検出装置（１７）における撮像装置（８）としては、株式会社アルゴ製ＳＶ５Ｃ１０のみを使用し、レンズは株式会社タムロン製２３ＦＭ１６ＳＰを使用した。
【００２９】
また、ＣＭＯＳエリアカメラ（３）のグローバルスタートのローリングシャッタ機能を使用し、照明はＣＣＳ株式会社製ＬＥＤバー照明（ＬＤＬ−３００×２７ＳＷ−ＮＪＤＣと電源ＰＤ３−５０２４−４−ＰＩ）を使用し、パルス点灯させた。そして、カメラはパルプシート（１０）の鉛直方向、カメラの向きはパルプシート搬送方向の下流側が画像の上になるように設置した。
【００３０】
さらに、ＬＥＤバー照明はＣＭＯＳエリアカメラ（３）に対して搬送方向の上流側に１台設置し、パルプシートの給紙方向の下流側に対し、斜め４５度の角度から白色光を照射した。この斜めからの光照射により、パルプシート（１０）のオーバーラップ部に影が生じることになる。また、撮像はマイクロチップ株式会社製マイコンＰＩＣ１６Ｆ８８からトリガー信号を出力し、カメラとＬＥＤ照明を同期させた。トリガー間隔は４秒に設定した。なお、マイコンは内部にてトリガー信号を発生させており、裁刻機のタイミングとは連動させていない。
【００３１】
撮像した画像は２５６階調のモノクロ画像であり、横方向に投影処理を行い１次元の波形を得ている。ここで、図５に搬送されるパルプシート（１０）の階調値の変化を示す。撮像した画像ではパルプシート（１０）は階調値が高く、パルプシート（１０）の影の部分の階調値は低くなっていることが解かる。横方向の投影処理を行うことでパルプシート（１０）の部分は値が高く、影の部分は値が低い一次元の波形を得ることができる。
【００３２】
この波形において閾値（本実施例の階調値で１００）以下の連続した領域をパルプシート（１０）の１つの影の領域として処理する。１つの影の領域のうち最も値が低い部分をパルプシート（１０）の端として算出する。本実施例では３つの影の領域があることから、３箇所のパルプシート（１０）の端（１次元波形のＸ座標）を算出している。また、３つの搬送方向の座標のそれぞれ隣り合う座標間の差分（２箇所）を算出し、この座標間の差分値がパルプシート（１０）間の距離となる。
【００３３】
本実施例では３箇所のパルプシートの端（搬送方向の座標）からそれぞれの距離（２箇所）を算出しており、２つの距離の平均値にてパルプシートの間隔とした。なお、前述のパルプシートの端の算出方法は画像処理によるエッジ検出後の画像においても演算することができる。また、パルプシートの紙癖により搬送にばらつきが生じる場合は１枚の画像から算出したパルプシートの間隔を対象画像の前に撮像した３枚の画像のパルプシートの間隔を利用し（合計４枚）、パルプシートの間隔の平均（移動平均）として使用することもできる。
【００３４】
上述した条件にてパルプシート裁刻機を稼動した。なお、第１の搬送部のおける搬送速度の可変については、［ＳＴＥＰ１］撮像装置（８）として使用したＣＣＤエリアカメラ（２）にてアバカパルプシート（１０）の態様を撮像、そして、その撮像データを数値化し、撮像データ格納装置（７）へ保存する。
【００３５】
次に、［ＳＴＥＰ２］撮像データ格納装置（７）の数値とデータ入力装置（９）の数値を比較判定装置（１８）にて照合する。ここで、データ入力装置（９）には基準値として任意の数値を入力している。比較判定装置（１８）ではパルプシートの間隔と裁刻時のパルプシートの厚みの関係を示した関係式を保持しており、その関係式から裁刻時のパルプシートの厚みを算出し比較判定を行う。
【００３６】
また、図６はパルプシートの間隔と裁刻時のパルプシートの厚みを示したものである。図６の横軸はパルプシートの間隔を示しており、縦軸は裁刻時のパルプシートの厚みを示している。図６からパルプシート間隔が広くなると裁刻時の厚みが薄くなり、パルプシート間隔が狭くなると裁刻時の厚みが増すことが解かる。関係式はｙ＝ａｘ＋ｂの線形で表すことが可能であり、ｘはパルプシート間隔、ｙは裁刻時のパルプシートの厚みを示す。なお、１枚のパルプシートの厚みは加湿後の厚みを平均化したものを用い関係式を計算する。そのため、１枚のパルプシートの平均厚みに応じて関係式は適宜変更される。
【００３７】
例えば、１枚のパルプシートの平均厚みが１０％増加した場合、関係式におけるｙ軸を１０％増加させることにより対応可能である。この平均厚みは、給紙部への積載前にあらかじめパルプシートの厚みを測定しておき、パルプシート供給前に設定値の変更を行うことで達成する。
【００３８】
次に、［ＳＴＥＰ３］前記比較判定結果をもとに搬送速度制御装置（１９）によりインバーターの周波数を変更することで駆動速度を任意に可変し、第１の搬送部（１２）の搬送速度を任意に可変するフローである。
【００３９】
パルプシート裁刻機における第１の搬送部（１２）及び第２の搬送部（１４）を目視確認したところ、第２の搬送部（１４）におけるアバカパルプシート（１０）の態様に応じて、適宜、第１の搬送部（１２）の搬送速度が可変していることを確認している。また、アバカパルプシート（１０）の重なりは、最大１００ｍｍ程度にまで広がっていたことを確認している。この条件にて連続してパルプシート裁刻機を稼動させたが、裁刻部（１５）における不具合もなく、安定してパルプの小片化ができていたことを確認している。
【００４０】
また、別の実施例として形状及び品質の異なるパルプシートについても、第１の搬送部（１２）における速度可変ができており、一様の効果があることを確認している。これらの例示については上述の例示とおよそ同様であるので、その説明については省略する。
【符号の説明】
【００４１】
１        ＩＲエリアカメラ
２        ＣＣＤエリアカメラ
３        ＣＭＯＳエリアカメラ
４        変位センサ
６        駆動装置
７        撮像データ格納装置
８        撮像装置
９        データ入力装置
１０        パルプシート
１０’      パルプシート（小片）
１１        給紙部
１２        第１の搬送部
１３        加湿部
１３’      加湿器
１４        第２の搬送部
１５        裁刻部
１６        裁刻刃
１７        態様検出装置
１８        比較判定装置
１９        搬送速度制御装置
２０        機械稼動制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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