(57)【要約】繊維ウェブの製造若しくは仕上げ処理を該処理の遷移段階で制御する方法及びシステム。本方法では、補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）は、誤差プロフィール（ＰＤ）により形成される。少なくとも１つの制御信号（ＣＡＫ）が、補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）により、繊維ウェブの製造若しくは仕上げ処理のアクチュエータ用に決定される。
2010510404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維ウェブの製造若しくは仕上げ処理を該処理の遷移段階で制御する方法であって、
誤差プロフィール（ＰＤ）は、製造若しくは仕上げ処理のアクチュエータ用の少なくとも１つの制御信号（ＣＡＫ）を決定するために使用され、
前記誤差プロフィール（ＰＤ）により、補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）が、決定され、前記制御信号（ＣＡＫ）を形成するために使用される、方法。
【請求項２】
遷移段階前に決定された誤差プロフィール若しくはゼロプロフィールが、前記誤差プロフィール（ＰＤ）として使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）は、前記誤差プロフィール（ＰＤ）及び補正プロフィール（ＰＡＫ）により決定される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記補正プロフィール（ＰＡＫ）は、先行の対応する遷移段階で使用された補正プロフィール、若しくは、試験的に決定された補正プロフィールである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
新たな制御信号（ＣＡＫ）は、前記補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）と、前記処理の遷移段階前に使用された制御信号又は前記処理の遷移段階前に前記アクチュエータからの最後に得られたアクチュエータプロフィールとに基づいて形成される、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記アクチュエータプロフィールは、前記処理に影響する少なくとも１つのアクチュエータの位置に基づき決定された前記ウェブ（Ｗ）のクロス方向のプロフィールである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記処理の遷移段階前に使用された最後の制御信号、及び、前記アクチュエータから受信されるアクチュエータプロフィールは、補正プロフィールシリーズ（ＰＡ）の補正プロフィール（ＰＡＫ）と同様、記憶手段（１０）に記憶される、請求項１、３及び５のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記処理の遷移段階前に使用された最後の制御信号、及び、前記アクチュエータから得られるアクチュエータプロフィールの少なくともいずれか一方は、前記制御信号（ＣＡＫ）を決定するために使用される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
（ａ）前記ウェブ（Ｗ）の少なくとも１つの特性は、測定手段（３）による前記ウェブ（Ｗ）のクロス方向に連続的に測定され、測定結果が取得され、
（ｂ）前記測定結果は、該特性の所定の目標値と比較され、誤差プロフィール（ＰＤ）が決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記補正された誤差プロフィールは、同様の遷移段階で以前に使用された誤差プロフィール（ＰＤ）及び補正プロフィール（ＰＡＫ）により決定される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前の計算で使用された制御信号（ＣＡＫ−１）は、前記記憶手段（１０）から取り出され、少なくとも１つの新たな制御信号（ＣＡＫ）は、前の計算で決定された制御信号（ＣＡＫ−１）及び前記補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）に基づいて形成される、請求項１、９及び１０のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
同様の遷移段階で以前に使用された補正プロフィールシリーズ（ＰＡ）は、前記記憶手段（１０）から選択され、その中の古い補正プロフィール（ＰＡＫ）は、前記補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）を決定するために使用される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）を決定するために使用される補正プロフィール（ＰＡＫ）は、当該計算段階に対応する計算段階で決定される補正プロフィールである、請求項１０又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前の計算で使用された補正プロフィール（ＰＡＫ−１）は、前記記憶手段（１０）から取り出され、前記誤差プロフィール（ＰＤ）により更新され、更新された補正プロフィール（ＰＡＫ−１）は、前記記憶手段（１０）に記憶される、請求項１、１２及び１３のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記新たな制御信号（ＣＡＫ）は、前記記憶手段（１０）に記憶される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記誤差プロフィール（ＰＤ）は、前記ウェブ（Ｗ）の特性の新たな計測結果及び所定の目標値に基づいて各計算時に再び決定される、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記誤差プロフィール（ＰＤ）、前記補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）、前記補正プロフィール（ＰＡＫ）、前の計算で使用された補正プロフィール（ＰＡＫ−１）、前記制御信号（ＣＡＫ）、及び、前の計算で使用された制御信号（ＣＡＫ−１）は、前記ウェブ（Ｗ）のクロス方向のプロフィールである、請求項１、３及び１０のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記ウェブ特性の所定の目標値は、前記ウェブ（Ｗ）のクロス方向で決定される、請求項９に記載の方法。
【請求項１９】
前記ウェブ特性のクロス方向のプロフィールは、前記測定結果（Ｍ）に基づいて決定され、前記ウェブ特性の目標プロフィールは、前記所定の目標値に基づいて決定され、これらのプロフィールは、比較され、誤差プロフィール（ＰＤ）が、該比較に基づいて決定される、請求項９に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも１つの制御信号（ＣＡＫ）は、カレンダ（８）の起動、停止及び減速、並びに、カレンダ処理の開始のうちの少なくとも１つの遷移段階に関連して、カレンダ処理を制御するために形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
繊維ウェブの製造若しくは仕上げ処理を該処理の遷移段階で制御するシステムであって、
前記処理に影響しウェブ（Ｗ）の特性を制御する少なくとも１つのアクチュエータ（６）と、
前記処理を制御するための制御ユニットであって、少なくとも１つのアクチュエータ（６）用の少なくとも１つの制御信号（ＣＡＫ）を形成するように構成された制御手段（５）を含む制御ユニット（２）とを含み、
前記制御ユニット（２）は、補正された誤差プロフィールを決定する手段（７）を更に含み、該手段は、誤差プロフィール（ＰＤ）により前記補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）を決定するように構成され、前記制御手段は、前記補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）に基づいて新たな制御信号（ＣＡＫ）を形成するように構成される、システム。
【請求項２２】
前記補正されたプロフィールを決定する手段（７）は、遷移段階前に決定された誤差プロフィール若しくはゼロプロフィールを、前記誤差プロフィール（ＰＤ）として使用するように構成される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記補正されたプロフィールを決定する手段は、前記誤差プロフィール（ＰＤ）及び補正プロフィール（ＰＡＫ）に基づいて、前記補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）を決定するように構成される、請求項２０又は２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記補正されたプロフィールを決定する手段（７）は、先行の対応する遷移段階で使用された補正プロフィール、若しくは、試験的に決定された補正プロフィールを、補正プロフィール（ＰＡＫ）として使用するように構成される、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記制御手段（５）は、前記補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）と、前記処理の遷移段階前に使用された制御信号又は前記処理の遷移段階前に前記アクチュエータからの最後に得られたアクチュエータプロフィールとに基づいて、新たな制御信号（ＣＡＫ）を決定するように構成される、請求項２１〜２４のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２６】
前記制御ユニット（２）は、前記処理の遷移段階前に使用された最後の制御信号、及び、前記アクチュエータから受信されるクロス方向のアクチュエータプロフィールを記憶する記憶手段（１０）を含み、該記憶手段は、補正プロフィールシリーズ（ＰＡ）に前記補正プロフィール（ＰＡＫ）を記憶する、請求項２１、２３及び２５のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２７】
前記制御手段（５）は、前記処理の遷移段階前に使用された最後の制御信号、及び、前記アクチュエータから得られるアクチュエータプロフィールの少なくともいずれか一方を使用して、前記制御信号（ＣＡＫ）を決定する、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記ウェブ（Ｗ）のクロス方向に連続的に前記ウェブ（Ｗ）の少なくとも１つの特性を測定する測定手段（３）と、
繊維ウェブのクロス方向の特性の測定値と該処理特性の目標値とに基づいて誤差プロフィール（ＰＤ）を決定するよう構成された比較手段（４）とを含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２９】
前記補正されたプロフィールを決定する手段（７）は、同様の遷移段階で以前に使用された補正プロフィール（ＰＡＫ）及び誤差プロフィール（ＰＤ）に基づいて、前記補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）を決定するように構成される、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
前記制御ユニット（２）は、前記記憶手段（１０）から取り出される制御信号（ＣＡＫ−１）であって、前の計算で使用された制御信号（ＣＡＫ−１）と、前記補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）とに基づいて少なくとも１つの新たな制御信号（ＣＡＫ）を形成するように構成される、請求項２０、２６及び２７のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３１】
前記補正されたプロフィールを決定する手段（７）は、前記記憶手段（１０）から同様の遷移段階で以前に使用された補正プロフィールシリーズ（ＰＡ）を選択し、その中の古い補正プロフィール（ＰＡＫ）を使用して、前記補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）を決定するように構成される、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３２】
前記補正されたプロフィールを決定する手段（７）は、前記補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）を決定するための計算段階に対応する計算段階で決定された古い補正プロフィール（ＰＡＫ）である補正プロフィール（ＰＡＫ）を使用するように構成される、請求項２９又は３１に記載のシステム。
【請求項３３】
前の計算で使用された補正プロフィール（ＰＡＫ−１）を前記記憶手段（１０）から取り出し、当該取り出した補正プロフィール（ＰＡＫ−１）を、前記誤差プロフィール（ＰＤ）により更新し、当該更新した補正プロフィール（ＰＡＫ−１）を、前記記憶手段（１０）に記憶のために送るように構成された手段（９）を含む、請求項２１、３１及び３２のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３４】
前記記憶手段（１０）は、前記新たな制御信号（ＣＡＫ）を記憶するように構成される、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３５】
前記比較手段（４）は、前記ウェブ（Ｗ）の特性の新たな計測結果及び所定の目標値に基づいて各計算時に再び誤差プロフィール（ＰＤ）を決定するように構成される、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３６】
前記誤差プロフィール（ＰＤ）、前記補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）、前記補正プロフィール（ＰＡＫ）、前の計算で使用された補正プロフィール（ＰＡＫ−１）、前記制御信号（ＣＡＫ）、及び、前の計算で使用された制御信号（ＣＡＫ−１）は、前記ウェブ（Ｗ）のクロス方向のプロフィールである、請求項２１、２３及び２９のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３７】
前記ウェブ特性の所定の目標値は、前記ウェブ（Ｗ）のクロス方向で決定される、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３８】
前記比較手段（４）は、前記測定手段（３）から得られる測定結果（Ｍ）に基づいて前記ウェブ特性のクロス方向のプロフィールを決定し、前記所定の目標値に基づいて前記ウェブ特性の目標プロフィールを決定し、これらのプロフィールを比較し、該比較に基づいて誤差プロフィール（ＰＤ）を決定するように構成される、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３９】
前記制御ユニット（２）は、カレンダ（８）の起動、停止及び減速、並びに、カレンダ処理の開始のうちの少なくとも１つの遷移段階に関連して、カレンダ処理を制御するために少なくとも１つの制御信号（ＣＡＫ）を形成するように構成される、請求項２１に記載のシステム。
【請求項４０】
繊維ウェブの製造若しくは仕上げ処理を該処理の遷移段階で制御するために制御信号（ＣＡＫ）を形成するという、誤差プロフィール（ＰＤ）により形成された補正された誤差プロフィール（ＰＤ’Ｋ）の用途。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維ウェブの製造若しくは仕上げ処理を該処理の遷移段階で制御する方法であって、誤差プロフィールが、製造若しくは仕上げ処理のアクチュエータ用の少なくとも１つの制御信号を決定するために使用される方法に関する。また、本発明は、繊維ウェブの製造若しくは仕上げ処理を該処理の遷移段階で制御するシステムであって、前記処理に影響しウェブ（Ｗ）の特性を制御する少なくとも１つのアクチュエータと、前記処理を制御するための制御ユニットであって、少なくとも１つのアクチュエータ用の少なくとも１つの制御信号を形成するように構成され、新たな補正プロフィールにより新たな制御信号を形成するように構成された制御ユニットとを含むシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維ウェブの製造若しくは仕上げ処理、例えば、紙若しくは板紙ウェブの製造若しくは仕上げ処理では、紙の特性は、オンラインの測定により常時監視される。測定は、紙のクロス方向で実行され、紙のクロス方向における測定された特性のプロフィールが生成される。典型的には、測定は、測定装置により実行され、この場合、移動する繊維ウェブは、そのクロス方向で前後に移動する測定センサにより測定される。測定される特性は、例えば、ウェブの湿気、厚さ、基本重量、灰分、色、不透明度、明るさ、艶若しくは平滑度である。
【０００３】
測定センサから得られる結果は、紙の特性を監視するためにだけでなく、紙の製造装置及び仕上げ装置を制御するためにも使用される。測定結果は、制御ユニットに送信され、制御ユニットでは、測定結果は、紙ウェブのクロス方向で紙の特性に影響する、紙の製造若しくは仕上げ処理に属するプロファイリング装置用の制御信号を決定するために使用される。これらのプロファイリング装置のそれぞれは、紙ウェブのクロス方向のそれらの位置に対応するポイントに影響を与える１つ若しくは複数のアクチュエータを含む。プロファイリング装置の制御プロフィールは、典型的には、関連するアクチュエータの制御信号を含む。
【０００４】
クロス方向の特性を制御するとき、信号の処理は、典型的には、プロフィール形式の情報を処理することによって実行される。測定されるべき各変数に対して、測定結果に基づいて形成されるプロフィールと変数に対する目標プロフィールセットとの間の差分である誤差プロフィールが決定され、当該誤差プロフィールは、調整の誤差を表す。制御の目的は、処理用に決定された目標に準拠する状態に可能な限り正確に処理を維持することである。誤差プロフィールにより、制御ユニットは、処理に影響する１つ若しくは複数のプロファイリング装置若しくはアクチュエータに対する制御コマンドを形成し、制御コマンドに準拠する変化をもたらす。上述の繊維ウェブの製造若しくは仕上げ処理の先行技術の制御は、図１に非常に簡易化された態様で示される。処理１は、図１で破線にてマークされた制御ユニット２により制御される。処理時、移動する繊維ウェブの少なくとも１つの特性は、少なくとも１つの測定装置３によりクロス方向で常時測定される。測定装置は、ウェブの全幅に亘って、ウェブのクロス方向で前後移動する１つ若しくは複数のセンサからなってよい。測定装置として、測定領域がウェブの略全幅をカバーするようにウェブのクロス方向に配置された１つ若しくは複数の固定の測定装置を使用することも可能である。測定装置により生成された測定結果Ｍは、制御ユニット２に送信され、制御ユニット２は、測定結果Ｍを処理し制御信号を形成する手段を含む。制御ユニットは、測定結果が入力される比較手段４を含む。処理特性の目標値は、また、比較手段に入力される。比較手段は、処理の測定値を当該処理特性の目標値と比較し、比較に基づいて誤差プロフィールＰＤを形成し、当該誤差プロフィールＰＤは、制御ユニットの制御手段５に送られる。制御手段５は、誤差プロフィールＰＤに基づいて制御信号Ｃを形成する制御アルゴリズムを含み、当該制御信号は、ウェブの当該特性に影響する１つ以上のアクチュエータ６に送られる。アクチュエータは、ウェブの全幅に亘って配置され、従って、それぞれは、ウェブのクロス方向において影響する別の領域を有する。制御信号Ｃは、アクチュエータ６の動作に必要な変化を起こし、従って、製造されているウェブの特性のみならず繊維ウェブの製造若しくは仕上げ処理にも影響する。制御ユニットは、例えば所与の測定周期若しくは制御間隔に従って常時、誤差プロフィールＰＤを更新し、典型的には最後の誤差プロフィールに基づいて制御コマンドＣを生成する。誤差プロフィールＰＤは、例えばウェブの幅に亘る２回の測定走査の間隔で算出されることができる。制御ユニットの機能及びそれに関連する手段は、当業者に知られているので、ここではこれ以上詳細に説明しない。
【０００５】
繊維ウェブの製造若しくは仕上げ処理における１つの問題は、動作段階での規則的に生ずる外乱、即ち正常な運転から逸脱する遷移段階である。外乱は、典型的には、同様の状況で同様であり、製造されているウェブに欠陥を生成する。欠陥の結果、ウェブの目標品質は達成されず、この処理で製造された製品は顧客に搬送できず、不合格品として扱われる。これはコスト効率が良くない。
【０００６】
上述の回帰性誤差が生ずる遷移段階は、例えば、処理の外乱、処理に関連する設定値の変化、処理若しくはその一部の起動、若しくは処理の停止前の減速を含む。例えば中断の後、処理が再開されるとき、製品の品質は、典型的には、製品用の目標値に対応せず、目標値は、製造を開始してからしばらく後にのみ達成される。処理の制御ユニット、自動化システム及びアクチュエータは、全体としての遷移段階中に処理を制御するが、許容可能な製品品質に到達するまで時間がかかる。例えば処理を手動で運転するといったような種々の方法で目標品質に到達するための経過時間を短縮する試みがなされている。手動の運転では、操作者は、自動制御の機能から逸脱する方法でアクチュエータの位置を変化させることによって製品の品質を補正することができる。
【０００７】
特許文献１は、紙ウェブの特性のクロス方向のプロフィールを制御する方法を開示する。特許文献１では、ヘッドボックスのスライスのサイズを制御するアクチュエータの位置が、紙から測定されたクロス方向のプロフィールにより調整される。紙のある特性のクロス方向のプロフィールが測定され、目標プロフィールと比較される。当該比較に基づいて、誤差プロフィールが形成され、誤差プロフィールは、アクチュエータ用の制御コマンドを決定するために更に使用される。
【０００８】
特許文献２は、ウェブの製造処理を制御する方法を開示し、この方法では、製造されている紙のある特性のクロス方向のプロフィールが判断され、目標プロフィールと比較され、誤差プロフィールが該比較に基づいて形成される。処理制御では、処理モデルの集合が使用され、各モデルは、処理のアクチュエータ用の制御動作を決定するために誤差プロフィールと共に使用される。
【０００９】
特許文献３は、カレンダにおけるウェブのクロス方向の特性を制御する方法を開示する。この方法では、ウェブの特性の少なくとも１つのクロス方向のプロフィールが測定され、目標プロフィールと比較され、誤差プロフィールが形成される。制御処理は、また、カレンダ処理における紙の特性の変化へのプロファイリング部材の影響を予測するモデルであって、測定される特性に影響を与えるアクチュエータへの制御信号を誤差プロフィールにより形成するモデルを利用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許４，８７４，４６７号
【特許文献２】フィンランド特許公報ＦＩ１１５３２５
【特許文献３】フィンランド特許公報ＦＩ１１６４０３（ＷＯ０２／２２９４９に対応）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述の各文献に開示される方法の欠点は、利用されるフィードバック情報に関する制約である。この制約は、ウェブのクロス方向の測定センサの移動時間により生ずる遅れである。従って、上述の種の遷移段階では制御ユニットは、十分に高速に反応することができない。
【００１２】
繊維ウェブの１つの仕上げ方法はカレンダ処理であり、この方法では、ウェブは、２つの表面間、典型的には、互いに対して回転するロール表面間に形成される１つ以上のニップに通される。カレンダ処理の目的は、例えば紙を加圧して、密度を増加させたり、厚さの変動を平衡化したり、表面特性、例えば表面の平滑度及び艶を向上させたりすることである。典型的には、カレンダリングニップを形成するロールの１つは、硬質な表面の加熱された熱ロールであり、他方のロールは、プロフィールの調整が可能な軟質な表面のロール若しくはポリマーロールである。プロフィールの調整が可能なロールは、例えば、内部に１つ以上のプロファイリング部材、例えばロールの軸方向で径方向にロールのシェルに影響するローディング部材、を含む可変クラウンカレンダロールであってよい。ローディング部材は、典型的には、荷重、即ちニップへ更にはカレンダ処理される紙ウェブへとロールを介して伝達されるニップ荷重に対する所望のプロフィールを形成するために、ロールのシェルに対して押圧される油圧ピストンである。従って、ロールの歪により生ずるプロフィールに変化を補償することも同時に可能である。ローディング部材の数は、ロールの全幅に依存し、ローディング部材は、典型的には、ロールの軸方向で１０から２０ｃｍの間隔で配置される。ローディング部材は、別々に制御されることができる。制御は、制御システムによりローディング部材の油圧を制御することによって生ずる。
【００１３】
カレンダ処理の開始及びカレンダの始動は、迅速に発展する外乱が繊維ウェブのクロス方向の厚さプロフィールで生ずる遷移段階の一例といえる。図２は、カレンダ処理の開始後数分で測定された、ウェブの典型的なＣＤ厚さプロフィールを示すグラフである。グラフが示すように、カレンダの中央部分により形成されるカレンダプロフィールに比較されたときに、ウェブの厚さプロフィールにおける強い逸脱が、カレンダの縁部領域の双方で生じている。この変動は、主に、カレンダロール内の熱エネルギの分布及び流れにおいて生ずる不規則な変化から生まれる。ロール内の熱エネルギの流れ及びロールの温度は、時間の経過と共に運転状態に対応する平衡状態で安定化され、制御システムの機能及び製品の品質は、許容可能なレベルに改善する。これは、例えば約１５分要する場合がある。この後、完全な安定な運転に到達するのにしばらくかかる。また、カレンダを用いる場合、処理の自動制御をオフしプロファイリングアクチュエータを手動で制御することによって処理の回復を早める試みがなされている。手動の制御では、カレンダリングニップの線形的な荷重プロフィールは、典型的には、カレンダリングニップを形成する可変クラウンロールにおける油圧アクチュエータの位置をウェブのクロス方向の厚さプロフィールが可能な限り均一になるように変更することによって影響を受ける。
【００１４】
遷移段階にて手動でプロファイリングアクチュエータを制御することによって、外乱の影響をある程度低減することは可能である。しかし、手動の方法は、常に、操作者の技術や経験に大きく依存する。実際に、誤差の発展の方向が変化するまで製造段階中に自動制御をオフした状態に維持することによって、生産の回復のための動作段階の後に経過した時間は、約３０％短縮されることが発見されている。動作段階前後の誤差を予測することによって、更に良好な結果を得ることは可能である。しかし、この結果は、経済的に完全に不十分である。
【００１５】
本発明の目的は、上述の問題を回避し、不良品として扱われる製品の量を最小化することを可能とする態様で処理の制御を可能とする、繊維ウェブの製造若しくは仕上げ処理を該処理の遷移段階で制御する方法及びシステムを導入することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明による方法は、主に、独立項１の特徴部分に示されるものを特徴とする。
【００１７】
本発明によるシステムは、主に、独立項２１の特徴部分に示されるものを特徴とする。
【００１８】
他の従属項は、本発明の好ましい幾つかの実施例を示す。
【００１９】
本発明は、次の考えに基づく。補正プロフィールのような経験的な情報は、繊維ウェブの製造若しくは仕上げ処理の遷移段階にてアクチュエータに送られる制御信号を形成するために利用され、当該補正プロフィールは、制御ユニットで形成されるウェブの特性の誤差プロフィールにより更新されることができる。
【００２０】
補正プロフィールは、アクチュエータ用の新たな制御信号を計算する制御ユニットにおいて決定される。決定された補正プロフィールは、制御ユニットの記憶手段に記憶され、従って、これらは、補正プロフィールシリーズを形成する。１つの補正プロフィールシリーズは、処理の１つの遷移段階中に決定された連続した補正プロフィールを含む。一連の補正プロフィールの各１つは、遷移段階の進展、即ち１回若しくは複数回の制御信号の計算に関連する。
【００２１】
前の対応する遷移段階で決定され記憶手段に記憶された補正プロフィールシリーズ及び制御信号は、新たな制御信号を生成するために利用される。処理から得られる測定値及び処理の目標値により決定される誤差プロフィールも利用される。遷移段階が開始するとき、前の対応する遷移段階で決定された補正プロフィールシリーズの１つが選択され、計算に使用される。選択された補正プロフィールシリーズの個々の補正プロフィールは、制御信号を形成するために使用され、従って、シリーズから選択された個々の古い補正プロフィール及び決定された誤差プロフィールに基づいて、補正された誤差プロフィールが形成され、補正された誤差プロフィールが、制御信号を形成するために使用される。また、補正された誤差プロフィールは、前の計算で使用された補正プロフィールを更新するために利用され、記憶手段に記憶される。従って、各補正プロフィールは、制御信号の次の計算周期に対する経験的情報を含み、これにより、制御ユニットは、制御信号の計算時に事前に外乱の影響を補償する必要な補正を実行することができる。
【００２２】
制御信号を形成するための本発明による解決策は、従って、経験的学習に基づく解決策であり、遷移段階はそれ自体同様の作用で繰り返すという事実に基づく解決策である。これは、学習及び予測的解決策であり、処理をモデル化することや、既にモデル化された処理若しくは他のメンテナンスタスクのモデルを更新することを必要としない。本発明によるシステム及び方法は、コントローラを構成せず、コントローラと関連して使用される別の制御解決策であり、容易に利用に取り込むことができる。当然ながら、本発明によるシステムは、処理を制御するコントローラ内に組み込まれることができる。本発明は、現在使用されている制御システムで実現されることができる。
【００２３】
本発明のその他の効果は、処理がその遷移段階でより良好に制御されるので、製造若しくは仕上げ処理の結果として目標品質まで達する最大量の製品が得られることである。処理を稼働する方法において操作者により引き起こされる変化が削減され、これにより、手動の調整から生まれる誤差が低減されるだろう。従って、製品品質の目標レベルはより迅速に得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】先行技術の処理制御を示す概略ブロック図。
【図２】カレンダ後に測定されたウェブの厚さのＣＤプロフィールを示す図。
【図３】補正された誤差プロフィールが使用された処理制御を示す概略ブロック図。
【図４】遷移の開始時に制御信号を決定する動作を示す概略ブロック図。
【図５】遷移の過程で制御信号を決定する動作を示す概略ブロック図。
【図６】カレンダリング処理及びその制御を概略的に示す図。
【図７】カレンダの制御を示す概略ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、本発明は、添付図面を参照して詳細に説明される。
【００２６】
この説明及び請求項において、処理の遷移段階の概念は、処理の通常の運転から逸脱する認識可能な動作段階を称する。この段階では、処理は、稼働しており、処理中に規則的に生ずる誤差が、ウェブのある特性のＣＤプロフィールで検出される。かかる遷移段階は、例えば、処理若しくはその一部の始動若しくは処理の停止前の処理の機能の減速を含む。誤差は、例えば、アクチュエータの構造上の特性若しくは処理の部分、例えば紙若しくは板紙の製造若しくは仕上げラインで使用されるフェルトやワイヤにより引き起こされうる。規則的に生ずる誤差の概念は、規則的な間隔で若しくは全体としての動作段階中に生ずる誤差を称し、当該誤差は、ウェブから測定されたウェブの特性のＣＤプロフィールで分かる。更に、この説明及び請求項において、用語“紙”は、板紙も称する。繊維ウェブＷの概念は、木の繊維のような、少なくとも部分的に天然の繊維材料を含有する繊維ウェブを称する。また、例えば遷移材料としてわらやバガスを使用することも可能である。
【００２７】
図３は、本発明による繊維ウェブの製造若しくは仕上げ処理１の制御を示す。処理１は、制御ユニット２により制御される。制御ユニット２は、計算処理を制御し、処理を制御するために必要な制御コマンドを生成する必要な手段を含む。
【００２８】
処理時に移動する繊維ウェブは、そのクロス方向で測定装置３により連続的に若しくは設定された条件に従って測定される。測定装置は、１つ以上の測定センサからなってよく、ウェブの全幅に亘って、ウェブのクロス方向で前後に移動される。測定装置は、測定されるべきウェブの特性に従って選択され、例えば放射性測定装置及び光測定装置であってよい。測定結果は、制御ユニット２に送られ、制御ユニット２は、測定結果Ｍを処理し制御信号Ｃを形成する手段４，５，７，９，１０を含む。
【００２９】
制御ユニット２は、比較手段４を含み、比較手段４は、比較手段４に供給される処理特性の目標値に対して、測定された処理値を比較する。目標値は、また、記憶手段１０に記憶されることができ、記憶手段１０から比較の目的のために取り出されることができる。比較に基づいて、比較手段４は、補正された誤差プロフィールを決定するための手段７に送信される誤差プロフィールＰＤを形成する。望ましい場合は、処理特性のＣＤ目標プロフィールも、比較手段に供給されることができる。従って、測定装置若しくは制御手段のいずれかにおいて、比較手段４に供給される特性プロフィールである、計測結果Ｍに基づく測定されたウェブの特性のＣＤ特性プロフィールを形成する特性プロフィールを決定する手段を含む。比較手段は、また、測定結果Ｍに基づいて測定されたウェブ特性のＣＤ特性プロフィールを形成するように構成されてもよい。また、比較手段に目標値を、当該ウェブ特性のＣＤ目標プロフィールとして供給することも可能である。従って、比較手段は、供給されたウェブ特性の目標プロフィールとＣＤ特性を比較し、比較に基づいて誤差プロフィールＰＤを形成する。
【００３０】
制御ユニット２は、制御手段５に送信される補正された誤差プロフィールＰＤ’を形成する、補正された誤差プロフィールを決定する手段７を含む。補正された誤差プロフィールＰＤ’及び前の計算で使用され記憶手段から取り出された制御信号ＣＡＫ−１を使用することによって、制御手段５は、新たな制御信号ＣＡＫを形成し、当該新たな制御信号ＣＡＫは、ウェブのクロス方向でウェブの当該特性に影響する１つ以上のアクチュエータ６に送信される。形成された新たな制御信号ＣＡＫは、記憶手段１０に記憶される。制御ユニットは、ある測定周期に従って常時誤差プロフィールＰＤを更新し、最新の決定された誤差プロフィールに常に基づく制御信号を生成する。誤差プロフィールＰＤは、例えばウェブの全幅に亘る２回の測定周期で算出されることができる。
【００３１】
上述の説明が示すように、制御ユニット２は、記憶手段１０を含み、記憶手段１０には、制御ユニット６により形成された新たな制御信号、及び、更新手段９により決定される、更新された若しくは新たな補正プロフィールが記憶され、若しくは、記憶手段１０から、それらが取り出され若しくは送信される。また、処理特性の目標プロフィール及び／又は目標値を記憶手段に記憶することも可能である。制御ユニット２は、また、制御プロフィールを更新する手段９を含み、この機能は以下で説明される。
【００３２】
補正された誤差プロフィール及び新たな制御コマンドＣＡＫを決定する方法は、図４及び５のブロック図で示される。補正された誤差プロフィールは、遷移段階中に固定された周期で実行される測定に従って決定される。各遷移段階中に使用される補正プロフィールは、記憶手段１０に記憶されており、従って、これらは、補正プロフィールシリーズを形成する。即ち、文字Ａでマークされる遷移段階では、補正プロフィールシリーズは、補正プロフィールＰＡＫ、即ちＰＡ１、ＰＡ２、ＰＡ３．．．ＰＡｎからなる。添え字ｋは、各遷移段階で制御信号が決定された回数を示し、１回目の遷移段階の計算では、ＰＡ１が使用され、補正された誤差プロフィールＰＤ’１及び制御信号ＣＡ１が決定される。遷移段階は、任意の記号でマークされることができ、任意の数が存在してもよい。前述の例では、文字Ａは、シリーズの識別子として機能し、時間や順番を指示するものでない。
【００３３】
遷移段階が開始するとき、計算時に利用されることになる、記憶された補正プロフィールシリーズのシリーズが選択される。幾つかの補正プロフィールシリーズは、ある動作状況、例えば処理の稼動に対してメモリに記憶され、各状況に適したシリーズがそこから選択される。選択基準は、例えば、遷移段階に先行する処理における手段の持続時間であってよい。次の例では、計算のために選択された補正プロフィールシリーズは、文字ＰＡＫでマークされ、決定されるべき、補正された誤差プロフィールは、文字ＰＤ’Ｋでマークされる。
【００３４】
遷移がまさに開始する状態にあるとき、即ち補正された誤差プロフィールＰＤ’Ｋが最初に決定されるとき、第１の補正された誤差プロフィールＰＤ’Ｋ及び新たな制御信号ＣＡＫは、図４に示す段階に従って決定される。これは、遷移段階の最初の計算であるので、ｋ＝１である。従って、制御ユニットは、測定手段３において利用可能な測定結果を有さない。第１の補正された誤差プロフィールＰＤ’Ｋ、即ちＰＤ’１は、記憶手段１０から得られる補正プロフィールＰＡ１により補正された誤差プロフィールを決定する手段７において決定される。望ましい場合は、補正された誤差プロフィールＰＤ’Ｋを決定するために記憶手段１０から得られる誤差プロフィールＰＤを使用することも可能である。誤差プロフィールＰＤとして、十分に典型的である場合は遷移段階前に決定された誤差プロフィール、若しくは、いわゆるゼロプロフィールを使用することは可能である。補正プロフィールＰＡ１は、前の対応する遷移段階で使用された補正プロフィールであり、補正プロフィールＰＡ１は、また、当該補正プロフィールシリーズＰＡの第１の補正プロフィールとして、更新され制御ユニットのメモリに記憶されている。補正プロフィールＰＡ１は、また、試験的に決定された補正プロフィールであってもよい。上述の態様で決定された第１の補正された誤差プロフィールＰＤ’１は、制御ユニット５において制御信号ＣＡＫ、即ちＣＡ１を決定するために使用される。望ましい場合は、制御信号ＣＡ１を決定するために、アクチュエータから得られるアクチュエータプロフィール若しくは処理の遷移段階前に使用された最後の制御信号を使用することは可能である。最後の制御信号及び／又はアクチュエータプロフィールは、遷移段階の開始前に制御手段２の記憶手段１０に記憶されることができ、若しくは、アクチュエータ６は、遷移段階の開始前に使用された最後の制御信号及び／又はアクチュエータプロフィールを記憶する記憶手段を備えている。新たな制御信号ＣＡ１は、処理１を制御するためにアクチュエータ６に送信される。
【００３５】
処理の遷移段階が継続するとき、処理は、稼働しており、測定装置３は、ウェブを常時測定する。測定結果Ｍは、制御ユニット２にある周期で送信される。比較手段４は、測定結果と目標値に基づいて再び誤差プロフィールＰＤを決定する。望ましい場合は、目標値は、また、記憶手段１０に記憶されている場合に、記憶手段１０から取り出されることができる。
【００３６】
次に、新たな制御信号ＣＡＫの形成が説明される。これは、また、図５に示される。これは遷移段階の第２の計算であるので、ｋ＝２である。測定結果及び目標値に基づき決定された誤差プロフィールＰＤは、補正された誤差プロフィールを決定する手段７に送信される。補正された誤差プロフィールを決定する手段７には、記憶手段１０から事前に選択された補正プロフィールシリーズＰＡの対応する計算段階で決定された更新された補正プロフィールＰＡ２も送信される。補正プロフィールＰＡ２の更新は、後に説明する。計算時に補正プロフィールシリーズＰＡの補正プロフィールＰＡ２を使用することによって、変化の将来的な発展を事前に考慮することが可能である。補正された誤差プロフィールを決定する手段７は、誤差プロフィールＰＤと補正プロフィールＰＡ２とに基づいて、補正された誤差プロフィールＰＤ’Ｋ、即ちＰＤ’２を形成する。かくして形成された、補正された誤差プロフィールＰＤ’２は、制御手段５に送信される。前の計算で形成された新たな制御信号ＣＡＫ−１、即ちＣＡ１も、記憶手段１０から制御手段５に送信される。制御手段は、補正された誤差プロフィールＰＤ’２と制御信号ＣＡ１に基づいて新たな制御信号ＣＡ２を形成する。新たな制御信号ＣＡ２は、アクチュエータ６に送信され、記憶手段１０に記憶される。
【００３７】
遷移段階が更に進行すると、比較手段は、新たな測定結果を取得し、新たな制御信号の計算が繰り返され、従って、次の計算では、補正された誤差プロフィールを決定する手段７は、新たな測定結果に基づき決定された誤差プロフィールＰＤと、補正プロフィールＰＡ３とにより、補正された誤差プロフィールＰＤ’３を形成する。従って、誤差プロフィールＰＤは、各計算に対して再び決定される。制御手段は、補正された誤差プロフィールＰＤ’３と、前の計算で形成された新たな制御信号ＣＡ２とに基づいて、新たな制御信号ＣＡ３を形成する。これは、遷移段階が終了するまで継続する。
【００３８】
制御手段により形成される制御信号は、個々のアクチュエータへの個々の制御信号からなってもよいし、若しくは、各個々のアクチュエータに対する制御信号を含むアクチュエータプロフィールであってもよい。
【００３９】
制御ユニット２は、また、制御プロフィールを更新する手段９も含み、当該手段９は、使用時に補正プロフィールシリーズの使用された補正プロフィールを更新する。現在の計算で比較手段４により形成された誤差プロフィールＰＤは、更新時に使用される。前の誤差プロフィールＰＡＫ−１は、記憶手段１０から取り出され、比較手段４により形成された誤差プロフィールＰＤにより更新される。更新された誤差プロフィールＰＡＫ−１は、記憶手段１０に記憶される。当該補正プロフィールシリーズが使用時に取り込まれる次のとき、全ての補正プロフィールは、それら自身の計算に後続する計算の誤差プロフィールＰＤで更新されている。
【００４０】
上述の如く、制御ユニットは、ウェブの製造若しくは仕上げ処理を制御する手段を含む。上述の手段に加えて、制御ユニットは、他の手段を含んでもよい。上述の制御方法のステップは、プログラム、例えばマイクロプロセッサにより形成されることができる。手段は、１つ以上のマイクロプロセッサ及びそれに含まれるアプリケーションソフトウェアからなってもよい。手段は、また、手段間の情報及び信号の送信用の手段を含んでもよい。この例では、ステップを実行する幾つかの手段が存在するが、本方法の異なるステップは、単一の手段で実行されることもできる。補正された誤差プロフィールを決定する手段は、図３の例に示すように、制御ユニットの独立した部分として構成されることができ、若しくは、制御手段５の部分として統合されることができる。補正された誤差プロフィールを決定する手段は、また、制御ユニットの外部の別のプログラムユニットして構成されることもできる。従って、制御ユニット及び補正された誤差プロフィールを決定する手段は、それらの間で情報を送信する手段を備えている。
【００４１】
測定装置により測定される測定結果は、導体を介して若しくは無線で制御ユニットに送信されることができる。測定値が制御ユニットに無線で送信される場合、測定手段は、測定結果を送信する送信機を備え、制御ユニットは、測定結果を受信する受信機を備える。制御ユニットにより生成される制御コマンドは、また、アクチュエータに導体を介して若しくは無線で供給されることができる。制御コマンドがアクチュエータに無線で送信される場合、制御ユニットは、制御コマンドを送信する送信機を備え、アクチュエータは、制御コマンドを受信する受信機を備える。
【００４２】
補正された誤差プロフィールを決定する手段は、当該遷移段階中のみ使用されるものである。処理がその通常の動作段階に復帰したとき、補正プロフィールはもはや計算時に使用されない。即ち、誤差プロフィールは、変化しない形態で計算時に使用される。
【００４３】
上述では、本発明によるシステムが閉じた制御回路内の２つの異なる段階間に配置される状況が説明された。望ましい場合は、本発明は、制御回路の幾つかの位置に配置されることもでき、若しくは、制御回路内に完全に組み込まれることもできる。
【００４４】
本発明は、例えばカレンダリング処理の中断後にカレンダ処理を開始する処理、若しくは、カレンダを停止する前にカレンダを減速させる処理に適用されることができる。図６は、概略図で繊維ウェブのカレンダリング処理を示す。カレンダ処理されるウェブＷは、矢印Ａの方向でカレンダ８に至らされる。カレンダリングニップを形成するロールの一方は、そのプロフィールが調整可能なロール８ａであり、例えば、可変クラウンロールであり、これにより、カレンダリングニップＮにおいて支配的な線形荷重プロフィールを調整することが可能である。図に示すカレンダは、ワンニップカレンダであるが、本発明は、マルチニップカレンダにも適用されることができる。ウェブの走行方向では、カレンダ８の後には、ウェブＷの少なくとも１つの特性をクロス方向で測定する測定装置３が存在する。測定装置３は、カレンダの前に配置されてもよく、これは、図の破線で示される。測定装置から得られる測定結果Ｍは、カレンダの油圧アクチュエータへの制御コマンドＣＡＫを形成する制御ユニット２に送信される。
【００４５】
カレンダを減速することに関連した若しくは中断後のカレンダの制御は、図７に詳細に示される。カレンダ８は、互いに対して回転する２つのロールを含み、その一方は、可変クラウンロール８ａであり、他方は、加熱された熱ロール８ｂである。ロール８ａ、８ｂは、カレンダリングニップＮがそれらの間に形成されるように、互いに対して配置される。可変クラウンロール８ａ内には、ロールの軸方向で径方向にロールのシェルに対して加圧される油圧アクチュエータの列、即ちピストンの列が存在する。アクチュエータ６内の支配する油圧は、油圧制御ユニット１１により調整されることができ、従って、カレンダリングニップＮにおいて所望の線形圧力プロフィールが得られる。
【００４６】
カレンダの通常の運転中、カレンダリングニップＮにおいて支配的な線形的な圧力プロフィールは、ウェブＷから得られるＣＤ厚さ測定値Ｍにより制御される。ウェブの厚さ測定値は、制御ユニット２に送信される。制御ユニット２は、補正された誤差プロフィール及び制御信号を形成すると共に補正プロフィールを更新するための図３乃至図５の説明で開示された全ての手段を含む。明瞭性の目的のため、当該手段は、図７には示されていない。ウェブの厚さのＣＤ目標プロフィール及びプロファイリング若しくは線形荷重の可能な制限も制御ユニット２に送信される。制御ユニットは、厚さの測定結果に基づいて、ウェブの厚さのプロフィールを形成し、それをＣＤ目標プロフィールと比較し、比較に基づいて誤差プロフィールＰＤを形成する。誤差プロフィールＰＤは、ある測定周期に従って常時更新される。制御ユニットは、誤差プロフィールＰＤに基づいて、アクチュエータの油圧を制御する制御コマンドを形成し、個々のアクチュエータ６に更に送信する。
【００４７】
カレンダリング処理において急な変化が生じたとき若しくは通常の運転から逸脱した遷移段階にドリフトしたとき、補正された誤差プロフィールを決定する手段が使用される。通常の運転から逸脱する遷移段階は、例えば、カレンダの停止若しくはウェブの破断に後続するカレンダのならし運転であってよい。ある動作段階におけるカレンダの運転速度の顕著な減少も、かかる遷移段階を構成する。本質的な側面は、遷移段階ではカレンダは常時動作状態であることである。
【００４８】
遷移段階にて、補正された誤差プロフィールを決定する手段７が使用される。遷移段階の開始時、制御ユニット２は、望ましい場合、制御ユニット２の記憶手段１０から得られる、補正プロフィールＰＡ１及び誤差プロフィールＰＤを、補正された誤差プロフィールを決定する手段に送信する。補正された誤差プロフィールを決定する手段７は、これらに基づいて、第１の補正された誤差プロフィールＰＤ’１を形成し、これは、制御ユニット２に送信される。第１の補正された誤差プロフィールＰＤ’１により、制御ユニット２は、新たな制御信号ＣＡ１を形成し、これは、油圧制御ユニット１１に送信される。油圧制御ユニット１１は、制御信号に従って可変クラウンロール８ａのアクチュエータ６に通される油圧を制御する。マシーン制御１２により制御される油圧マシーンユニット１４は、油圧媒体の必要な流れ及び圧力を生成する。制御信号を決定する処理では、油圧制御ユニット１１から得られるアクチュエータプロフィールを利用することも可能である。
【００４９】
遷移段階が進むとき、制御ユニットは、測定結果により誤差プロフィールを更新する。更新された誤差プロフィールは、補正された誤差プロフィールを決定する手段７に送信され、補正された誤差プロフィールを決定する手段７は、記憶手段１０から事前に選択された補正プロフィールシリーズＰＡの補正プロフィールＰＡＫと誤差プロフィールＰＤとに基づいて、補正された誤差プロフィールＰＤ’Ｋを決定する。補正された誤差プロフィールＰＤ’Ｋは、前の計算で形成された制御信号ＣＡＫ−１と補正された誤差プロフィールＰＤ’Ｋにより新たな制御信号ＣＡＫを形成する制御ユニット２に送信され、当該新たな制御信号ＣＡＫは、更に、油圧制御ユニット１１に送信される。決定された補正プロフィールの更新は、上述した方法で制御ユニットにおいて生ずる。
【００５０】
図７に示すように、例えばプロファイリング及び線形荷重の可能な制限も制御信号の形成に考慮される。
【００５１】
操作者は、ユーザインターフェース１３によりカレンダリング処理を監視し制御することができる。ユーザインターフェースは、制御ユニット２及びマシーン制御手段１２に接続される。ユーザインターフェース１３は、ディスプレイ１３ａ及び１つ以上の入力装置１３ｂを含む。ディスプレイ装置１３ａは、ブラウン管、フラットパネルディスプレイ、基板上へ投影される画像、若しくはこの用途に適したその他のデバイスに基づくディスプレイであってよい。入力装置１３ｂは、従来のキーボード、マウス、若しくは、本分野で知られるその他のデータ入力デバイスであってよい。
【００５２】
本発明は、上記の例として示された実施例に限定されることは意図されず、本発明は、添付のクレームで規定された発明的な考えの範囲内で広く適用されることが意図される。本方法は、カレンダリングを制御するのみならず、繊維ウェブの他の製造若しくは仕上げ処理、例えば次のＣＤプロフィール、即ち、基本重量、湿気、色、トーン、地合、繊維方向、平滑度／粗さ、厚さ（密度及び嵩）、ロール硬度、コーティング物質、灰分、乾燥事項及び添加剤プロフィールをも制御するためにも使用されることができる。本方法は、また、蒸気ボックス及び再加湿器のプロフィール制御や、測定値に生ずるＣＤ外乱を補正するために利用されることもできる。更に、本方法は、ウェブのＭＤ方向に生ずる次の外乱、測定値に生ずる外乱、製品を変化することにより生ずる外乱、運転値の変化により生ずる外乱を例えば補正するために利用されることもできる。本方法は、乾燥効率を制御するためにマシーン方向（ＭＤ）で使用されることもできる。本方法は、全てのフィードバック制御される制御回路と関連して典型的に使用されることもできる。
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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