(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
抄紙工程において、少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整・制御するための制御装置であって、
少なくとも１個の制御弁（１７）（４４）を駆動・制御して、少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調節する制御・調節器（２０）と、
抄紙機で生産された紙ウエブの第１の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルの第１測定信号を検出して、制御・調節器（２０）に送る少なくとも１個の第１のセンサ（３０、１３０）と、
第１の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調節する少なくとも１個の制御弁（１７）（４４）を、駆動・制御する制御・調節器（２０）用の他の測定信号を検出する少なくとも１個の他のセンサ（３１、１００）とを有するものにおいて、
前記第１のセンサ（３０，１３０）の少なくとも１個が、紙ウエブを横断移動することができるようになっていて、
前記少なくとも１個の他のセンサ（３１、１００）が、第１のセンサ（３０，１３０）とは別の品質的特徴を測定するようになっていて、
前記第１測定信号と前記他の測定信号が、制御・調節器（２０）内で縦方向信号成分と横方向信号成分とに分割されるようになっている、抄紙工程において、少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整・制御するための制御装置であって、
１．前記他のセンサ（３１，１００）の少なくとも１個が、抄紙機のウェットパート内に配置されていて、抄紙機のウェットパート内で、他の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを測定するセンサであること、
２．前記他のセンサ（３１，１００）の少なくとも１個が固定位置に配設されていて、抄紙機のウェットパートにおける固定位置で、前記他の品質的特徴を測定するようになっていること、および
３．横方向成分制御弁（１７）が、稠度制御式ヘッドストック（２）であることを特徴とする、抄紙工程において少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整・制御するための制御装置。
【請求項２】
縦方向信号成分が縦成分制御器（４０）に送られ、横方向信号成分が横成分制御器（１９）に送られるようになっていることを特徴とする、請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
縦成分制御器（４０）が、少なくとも１個の縦方向成分制御弁（４４）に応答し、横成分制御器が、少なくとも１個の横方向成分制御弁（１７）に応答するようになっていることを特徴とする請求項２記載の制御装置。
【請求項４】
第１のセンサ（３０，１３０）の少なくとも２つが、逆の方向への運動を可能とする手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記他のセンサ（３１，１００）の少なくとも１個が、供給管（１１）の少なくとも１個又は共通の供給管（１０）の中に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
品質的特徴が、紙の地合を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項７】
品質的特徴が、灰分を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
品質的特徴が、紙厚を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項９】
品質的特徴が、紙ウエブの水分を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
品質的特徴が、紙ウエブの不透明度を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１１】
品質的特徴が、紙ウエブの粗さを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１２】
品質的特徴が、紙ウエブの機械的特性を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１３】
品質的特徴が、紙ウエブの坪量分布を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１４】
品質的特徴が、紙ウエブの繊維配向を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１５】
前記他のセンサ（３１，１００）の少なくとも１個（１００）が、紙稠度センサであることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の制御装置。
【請求項１６】
前記他のセンサ（３１，１００）の少なくとも１個（１００）が坪量センサであることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の制御装置。
【請求項１７】
前記他のセンサ（３１，１００）の少なくとも１個（１００）が、膜厚センサであることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の制御装置。
【請求項１８】
前記他のセンサ（３１，１００）の少なくとも１個（１００）が、放射測定式の単位面積比質量流量センサであることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の制御装置。
【請求項１９】
抄紙工程において、少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整・制御するための方法であって、
調整・制御するための装置が、少なくとも１個の制御弁（１７）（４４）を駆動・制御して、少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調節する制御・調節器（２０）と、抄紙機で生産された紙ウエブの第１の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルの第１測定信号を検出して、制御・調節器（２０）に送る少なくとも１個の第１のセンサ（３０、１３０）と、第１の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調節する少なくとも１個の制御弁（１７）（４４）を、駆動・制御する制御・調節器（２０）用の他の測定信号を検出する少なくとも１個の他のセンサ（３１、１００）とを有するものにおいて、前記第１のセンサ（３０，１３０）の少なくとも１個が、紙ウエブを横断移動することができるようになっていて、前記他のセンサ（３１，１００）の少なくとも１個が、第１のセンサ（３０，１３０）とは別の品質的特徴を測定するようになっていて、前記第１測定信号と前記他の測定信号が、制御・調節器（２０）内で縦方向信号成分と横方向信号成分とに分割されるようになっている、抄紙工程において、少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整・制御するための制御装置であって、
（イ）前記他のセンサ（３１，１００）少なくとも１個（１００）が、抄紙機のウェットパート内に配置されていて、抄紙機のウェットパート内で、他の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを測定するセンサであること、
（ロ）前記他のセンサ（３１，１００）の少なくとも１個（１００）が固定位置に配設されていて、抄紙機のウェットパートにおける固定位置で、前記他の品質的特徴を測定するようになっていること、および
（ハ）横方向成分制御弁（１７）が、稠度制御式ヘッドストック（２）であることを特徴とする調整・制御するための制御装置を使用して、
Ａ．前記第１のセンサ（３０，１３０）少なくとも１個で、抄紙機（１）のウエットパートにおける少なくとも１点で少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを測定することと、
Ｂ．少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルの測定した信号を、制御・調節器（２０）に送ることと、
Ｃ．少なくとも１点で取り出された、抄紙工程で抄紙機のウエットパート内で製造された紙ウエブ（３）の１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルに加えて、少なくとも１個の他の測定信抄紙機（１）のウエットパートにおける固定位置に配設された少なくとも１個の他のセンサ（１００）による品質的特徴とは異なる横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルの特性である少なくとも１個の他の測定信号を取り出すことと、
Ｄ．第１のセンサ（３０，１３０）の少なくとも１個をウエブの幅方向を横断させることと、
Ｅ.これらの信号をコンピュータで処理して、少なくとも１個の純粋な品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを計算することと、
Ｆ．少なくとも１個の制御・調節器（１９，４０）で少なくとも１個の制御弁（１７，４４）で駆動して、抄紙工程における少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整することにおいて、横方向プロファイルを調整する制御弁（１７）が稠度制御式ヘッドストック（２）であることを特徴とする抄紙工程において少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整・制御する方法。
【請求項２０】
縦方向信号成分が縦方向成分制御器（４０）に送られ、横方向信号成分が横方向成分制御器（１９）に送られるようになっていることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
稠度制御式ヘッドストック（２）が、ヘッドストック（２）のパルプスラリを供給する供給管（１１）に開弁する制御弁（１７）を各希釈剤供給管（１５）の中に備えていることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、抄紙工程において、１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整・制御するための制御装置、及び抄紙工程において、これらの分布を調整・制御するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
抄紙工程において、１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルについての従来利用されている制御系では、例えば坪量が品質的特徴として制御される。そのため、移動する紙ウエブの坪量が、抄紙機の領域で、例えば横断移動するセンサによって測定され、この測定量は、横分布を制御する制御器に読み込まれる。次に制御器が、制御プログラムに基づいて、坪量横分布を調節する制御弁を駆動する。
【０００３】
坪量及び繊維配向の横分布を制御するこのような制御器及び方法は、ドイツ国特許公報第４，２３９，８４５号により公知であり、その開示内容の全体は本明細書において参考となる。ドイツ国特許公報第４，２３９，８４５号に記載の先行技術では、ヘッドストックの少なくとも一部が、区分式に構成されており、パルプスラリが、各区分において、例えば希釈水を添加することにより稠度及び繊維配向を調節され、こうして坪量の横分布が制御される。
【０００４】
区分式ヘッドストックは、ドイツ国特許公報第４，０１９，５９３号又はドイツ国公開特許公報第４，３１６，０５４号により公知であり、それらの開示内容の全体は、本明細書において参考となる。
【０００５】
このような横分布制御系によって達成可能な品質的特徴、この場合坪量、の横分布品質は、特に、抄紙操作の間に紙ウエブの品質的特徴の縦分布に現れる変動によって制限されていた。坪量横分布を検討する場合、縦変動の主原因は、紙料噴流の体積流量の変動と稠度の変動である。
【０００６】
紙ウエブの品質的特徴に関する測定信号を検出するために、ドイツ国特許公報第４，２３９，８４５号の先行技術におけるような、横断して点状に作動するセンサを利用する場合、このような測定器では、品質的特徴の横分布を厳密に求めることはできない。むしろ、横分布成分と縦分布成分とで構成される信号を算定することが可能であるにすぎない。
これは、紙ウエブを抄紙機に通す速度に起因している。この速度は、一般に１０００ｍ／分より大きな値である。
【０００７】
横成分と縦成分とを混合したこのような信号は、紙ウエブの一定の長さ方向の部分にわたって、「平均化した」横分布信号と見做す場合、制御・調整を行う制御器に使用することができる。
【０００８】
しかし、紙の一定の部分にわたるこのような平均化は、強い雑音のある横分布測定信号をもたらす。この雑音のある横分布測定信号から、フィルタによって実横分布が抽出され、この実横分布が制御に利用される。
横分布測定信号の強いフィルタリングの結果、横分布制御系の制御介入は、稀にしか行うことはできないか、又はきわめて小さな振幅でしか行うことはできない。
【０００９】
先行技術によれば、制御介入は、測定とは時間的にきわめて大きくずらして、例えば測定信号の検出から５分後に、はじめて行われる。これは、１５００ｍ／分以上の速度のとき、制御介入が行われるよりも前に、紙ウエブが既に７５００ｍの路程を進んだことを意味する。これにより生じる問題は、例えば、制御系の過渡な応答が著しくゆっくりとなり、達成可能な横分布が、横分布の縦変動に基づく偶然成分によって制限されることである。
【００１０】
このような問題を解決するために、ドイツ国特許公開第２，０１９，９７５号公報は、シートの厚さ測定に関して、定置式センサとシート幅にわたって横断するセンサとを使用し、通過するシートの厚さ分布を両方のセンサで検出することを提案している。
【００１１】
定置式センサは、シートの１箇所で縦方向の厚さ分布を測定し、横断するセンサは、シート上を斜めに延びる路程上で厚さ分布を測定する。斜めに延びる分布は、純横分布の成分も純縦分布の成分も含んでいる。斜め分布から縦分布を減算することによって、純横分布が求められる。
【００１２】
この方法又はこの装置を、抄紙機で利用すると、横分布を完全に測定するのに過度に時間を要し、また、抄紙機の末端で、はじめて紙ウエブの厚さを測定することができ、そのため、制御系の反応時間が、過度に長くなり、緩慢となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、先行技術による前記欠点を克服することのできる制御装置、及びそのための適切な方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、請求項１項に記載された制御装置、および請求項１９に記載された方法によって解決される。これらは次の如くである。
【００１５】
請求項１に記載された装置は、抄紙工程において、少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整・制御するための制御装置であって、
少なくとも１個の制御弁（１７）（４４）を駆動・制御して、少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調節する制御・調節器（２０）と、
抄紙機で生産された紙ウエブの第１の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルの第１測定信号を検出して、制御・調節器（２０）に送る少なくとも１個の第１のセンサ（３０、１３０）と、
第１の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調節する少なくとも１個の制御弁（１７）（４４）を、駆動・制御する制御・調節器（２０）用の他の測定信号を検出する少なくとも１個の他のセンサ（３１、１００）とを有するものにおいて、
前記第１のセンサ（３０，１３０）の少なくとも１個が、紙ウエブを横断移動することができるようになっていて、
前記少なくとも１個の他のセンサ（３１、１００）が、第１のセンサ（３０，１３０）とは別の品質的特徴を測定するようになっていて、
前記第１測定信号と前記他の測定信号が、制御・調節器（２０）内で縦方向信号成分と横方向信号成分とに分割されるようになっている、抄紙工程において、少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整・制御するための制御装置であって、
１．前記他のセンサ（３１，１００）の少なくとも１個が、抄紙機のウェットパート内に配置されていて、抄紙機のウェットパート内で、他の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを測定するセンサであること、
２．前記他のセンサ（３１，１００）の少なくとも１個が固定位置に配設されていて、抄紙機のウェットパートにおける固定位置で、前記他の品質的特徴を測定するようになっていること、および
３．横方向成分制御弁（１７）が、稠度制御式ヘッドストック（２）であることを特徴とする、抄紙工程において少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整・制御するための制御装置である。
【００１６】
請求項１９に記載された方法は、抄紙工程において、少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整・制御するための方法であって、
調整・制御するための装置が、少なくとも１個の制御弁（１７）（４４）を駆動・制御して、少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調節する制御・調節器（２０）と、抄紙機で生産された紙ウエブの第１の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルの第１測定信号を検出して、制御・調節器（２０）に送る少なくとも１個の第１のセンサ（３０、１３０）と、第１の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調節する少なくとも１個の制御弁（１７）（４４）を、駆動・制御する制御・調節器（２０）用の他の測定信号を検出する少なくとも１個の他のセンサ（３１、１００）とを有するものにおいて、前記第１のセンサ（３０，１３０）の少なくとも１個が、紙ウエブを横断移動することができるようになっていて、前記他のセンサ（３１，１００）の少なくとも１個が、第１のセンサ（３０，１３０）とは別の品質的特徴を測定するようになっていて、前記第１測定信号と前記他の測定信号が、制御・調節器（２０）内で縦方向信号成分と横方向信号成分とに分割されるようになっている、抄紙工程において、少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整・制御するための制御装置であって、
（イ）前記他のセンサ（３１，１００）少なくとも１個（１００）が、抄紙機のウェットパート内に配置されていて、抄紙機のウェットパート内で、他の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを測定するセンサであること、
（ロ）前記他のセンサ（３１，１００）の少なくとも１個（１００）が固定位置に配設されていて、抄紙機のウェットパートにおける固定位置で、前記他の品質的特徴を測定するようになっていること、および
（ハ）横方向成分制御弁（１７）が、稠度制御式ヘッドストック（２）であることを特徴とする調整・制御するための制御装置を使用して、
Ａ．前記第１のセンサ（３０，１３０）少なくとも１個で、抄紙機（１）のウエットパートにおける少なくとも１点で少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを測定することと、
Ｂ．少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルの測定した信号を、制御・調節器（２０）に送ることと、
Ｃ．少なくとも１点で取り出された、抄紙工程で抄紙機のウエットパート内で製造された紙ウエブ（３）の１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルに加えて、少なくとも１個の他の測定信抄紙機（１）のウエットパートにおける固定位置に配設された少なくとも１個の他のセンサ（１００）による品質的特徴とは異なる横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルの特性である少なくとも１個の他の測定信号を取り出すことと、
Ｄ．第１のセンサ（３０，１３０）の少なくとも１個をウエブの幅方向を横断させることと、
Ｅ.これらの信号をコンピュータで処理して、少なくとも１個の純粋な品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを計算することと、
Ｆ．少なくとも１個の制御・調節器（１９，４０）で少なくとも１個の制御弁（１７，４４）で駆動して、抄紙工程における少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整することにおいて、横方向プロファイルを調整する制御弁（１７）が稠度制御式ヘッドストック（２）であることを特徴とする抄紙工程において少なくとも１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整・制御する方法である。
【００１７】
本発明により、複数のセンサで複数の品質的特徴を測定することによって、ヘッドストックの近傍で分布の検出を行い、これにより、縦分布変動に一層迅速に反応することが可能となる。
【００１８】
また、抄紙操作中に、１個の品質的特徴、例えば坪量の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを制御するのに、複数の横断するセンサを使用することによって、雑音のある分布データから、横分布を一層迅速に求めることが可能となる。この場合、横分布制御系は頻繁に介入し、迅速に分布変動に反応することができる。
【００１９】
更に他の利点として、制御系の過渡応答が本質的に短縮される。このことは、特に、品種変更後又は操作障害の後に決定的に有利である。なお、より繁雑に構成された制御装置内で、２個を超える数のセンサを利用することも、勿論可能である。
【００２０】
本発明による装置及び本発明による方法によって、抄紙工程において、さまざまな品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを制御することができる。
【００２１】
抄紙操作中に、下記の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルの制御を無制限に行うことが可能である。
−紙ウエブの地合。
−移動する紙ウエブの厚さ。
−移動する紙ウエブの水分と不透明度。
−紙ウエブの粗さ、及び例えば弾性率又は裂断長比等の機械的板紙特性。
【００２２】
紙ウエブの坪量及び繊維配向の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルの制御が特に好ましい。特に有利な一実施態様では、坪量横分布又は繊維配向横分布用制御弁として、稠度制御式ヘッドストックが使用される。
【００２３】
このようなヘッドストックは区分されており、パルプスラリーの稠度及び繊維配向は、各区分において調節することができる。これは、例えば、各区分に至る供給管の領域に、希釈管を配置して供給管に連通させ、これらの希釈管に、各１個の制御弁を備えることによって可能となる。この場合、希釈管を介して、個々の区分内で稠度も繊維配向も調節することができる。
【００２４】
このようなヘッドストックは、前に触れた刊行物、ドイツ国特許公報第４，０１９，５９３号若しくはドイツ国特許公開第４，３１６，０５４号公報に開示されている。
【００２５】
本発明の一実施態様では、ヘッドストックに至る共通の流入部、又は共通の還流部に配置される制御弁が、縦分布制御用制御弁として設けられている。
【００２６】
２つの測定センサの少なくとも２つの測定信号がコンピュータに送られると、特に有利である。横分布成分も縦分布成分も含む測定信号は、検出された測定信号から、横分布成分、縦分布成分、及び偶然的障害を表す残留成分が抽出されるように、このコンピュータによって処理することができる。
【００２７】
こうして得られた縦成分測定信号は、縦分布制御用制御器に送られ、横方向成分信号は横分布制御器に送られる。横分布制御器若しくは縦分布制御器は、この場合、やはりその制御アルゴリズムに従って各制御弁に応答する。
【００２８】
先に触れたように、坪量の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを制御する場合、有利な一実施態様では、稠度制御式ヘッドストックが使用される。一方、共通の流入部若しくは出口部に配置されて、縦分布制御器によって応答する制御弁を、縦分布用制御弁として設けておくことができる。
【００２９】
本発明の特別な一実施態様では、他の測定信号を含む単一の縦分布成分として、紙稠度がヘッドストック自体内で測定される。紙稠度は、ヘッドストックに至る共通の供給部、又は個々の供給管内のいずれかで測定することができる。
【００３０】
別の実施態様として、抄紙機のウェットパート内に配置される前記他の１個のセンサを、他の測定信号として使用することが考えられる。このようなセンサは、抄紙機のヘッドストックに続くワイヤ部で、スラリーの高さを測定することができる。ワイヤ部でのスラリーの高さの変動は、体積流量の変動の結果であり、紙稠度が一定の場合、シート幅の当該領域内で坪量の変化がもたらされる。
【００３１】
これに追加して、ヘッドストックに至る供給管内に紙稠度センサを設けることができる。このセンサにより、スラリーの高さ測定と合わせて、当該領域内で吐き出される紙料の量について、確実な決定を行うことができる。
【００３２】
特にガンマ線領域の放射測定によって抄紙機のウェットパート内で質量流量を算定し、この質量流量測定量を他の測定量として、本発明による方法及び装置において、坪量の縦分布及び横分布を算定するのに利用することも可能である。
【００３３】
抄紙機のウェットパート内で測定し、若しくはヘッドストック自体内で紙稠度を算定する特別の利点と見做すことができるのは、このような配置によって、きわめて迅速な制御系を達成することができる点である。というのは、ヘッドストック内での偏差は、このように配置したセンサによって、従来よりも迅速に求められ、制御系が介入することになるからである。これは、このような配置が、一層短い死時間と一層短い制御区間を有することを意味する。
【００３４】
特別安価かつ単純な実施態様では、第１センサと同一構造としておくことができるセンサを、ヘッドストックの外側に配置しておくことができる。
【００３５】
多数のセンサに関する２つの特別有利な変更実施態様が考えられる。
【００３６】
２つの実施態様の一つでは、両方のセンサが一定の時間的ずれで横断移動する。即ちセンサは、同じ時点に紙ウエブ上の異なる位置にあり、各１個の測定信号を検出する。
【００３７】
簡素化したある実施態様では、一方のセンサは点状に固定されたままであるのに対して、他方のセンサは紙ウエブ上を移動する。
【００３８】
本発明は、装置の他に、抄紙時に品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整・制御する方法をも提供する。
【００３９】
この方法は、本発明によれば、一方の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルに係わる第１測定信号を捕捉して、他の品質的特徴の他の測定信号が検出されることを特徴としている。
【００４０】
また、本発明の方法では、純縦分布及び横分布を得て、測定された品質的特徴の１個を調節する少なくとも１個の制御器の少なくとも１個の制御弁を適切に駆動するために、少なくとも１個の品質的特徴の縦成分も横成分も含む２つの分布が評価される。
【００４１】
本発明のその他の構成は、請求項１に対する従属請求項と、図面に関する以下の説明とに示されている。
【００４２】
本発明の前記特徴、及び以下に説明する特徴は、前記した組合せによるだけでなく、本発明の枠から逸脱することなく、他の組合せや単独によっても、勿論適用することができる。
【００４３】
本発明のその他の特徴及び利点は、図面を参考にして行う、好ましい実施例についての以下の説明から明らかとなると思う。
【００４４】
本発明方法の諸展開は、従属請求項に記載してある。
【００４５】
【実施例】
以下、実施例と図面とに基づいて、本発明を詳しく説明する。なお、以下の説明において、第１のセンサ（３０，１３０）及び他のセンサ（３１，１００）に関しては、「第１のセンサ」或いは「他のセンサ」という呼称を省略し、番号（３０，１３０、３１，１００のみで記載するか、或いはそれぞれの機能を付して記載することがある。
【００４６】
図１は、本発明により、抄紙工程において、１個の品質的特徴の横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを調整・制御するために、抄紙機１に取付けられた制御装置を示す。本発明による調整・制御を、以下本発明の解釈に対する制限とすることなく、紙ウエブの坪量縦分布又は横分布に基づいて例示的に説明する。
【００４７】
本発明の基本的思想は、抄紙工程において、１個の品質的特徴の分布について、少なくとも２つの測定信号が検出されることにあると見做すことができる。
【００４８】
測定信号、品質的特徴分布は、紙ウエブが移動し、センサが横断するとき、横分布成分と縦分布成分と偶然成分又は残留成分とから構成され、固定式センサ若しくは場所を固定されたセンサの場合、縦分布成分のみからなっている。
【００４９】
抄紙操作を制御するのに利用することができる品質的特徴として、坪量分布の他に考えられのは、紙ウエブの繊維配向、地合、灰分、厚さ、水分、不透明度、粗さであり、又は例えば弾性率等の機械的板紙特性が考えられる。
【００５０】
坪量縦分布又は横分布又は繊維配向を、測定信号として使用する制御系の場合、例えば横分布成分に関しては、区分式ヘッドストックを、また縦成分に関しては、ヘッドストック供給管内に配置される制御弁を、制御弁として利用することができる。
【００５１】
このような配置に関して、抄紙機のうちヘッドストック２と、脱水ワイヤ上を移動する紙ウエブ３の初端部分が図示されている。ヘッドストック２は、供給されるべきパルプスラリー用の共通の供給管１０を含み、この紙懸濁液は、個々の供給管１１内で、ヘッドストック２の各区分に分配される。各供給管１１は乱流発生器１２に至り、この乱流発生器２に、ヘッドストックのノズル１３が続いている。このノズル１３から、パルプスラリーが流出してワイヤに達し、ワイヤ上に紙ウエブ３が形成される。
【００５２】
発生する紙料噴流と移動するワイヤとの速度差も、移動する紙ウエブ中の繊維配向にとって決定的である。速度差が存在すると、紙ウエブの機械移動方向で繊維の好ましい配向が得られる。横流が存在し、かつ発生する紙料噴流とワイヤとの間に速度差が存在しないとき、横速度成分に基づいて、板紙中に機械移動方向から、角度ａだけ相違する繊維配向を実現することができる。
本発明による制御装置により、上記関係に基づいて、横分布用制御弁として、以下に述べるように、区分式ヘッドストックの適切な駆動によって、坪量の他に、繊維配向を抄紙操作の品質的特徴として制御することが可能となる。
【００５３】
ヘッドストックの各供給管１１に希釈剤供給管１５が接続され、その中に、各１個の制御弁１７が取付けられている。
【００５４】
図１には、ヘッドストックの２つの第１希釈剤供給管１５についてのみ制御弁が図示されている。図示されてはいないが、他の導管にも、勿論類似の要素が設けられている。
【００５５】
希釈剤供給管１５を介して、ヘッドストックの個々の区分に、希釈剤例えば希釈水を、又は希釈パルプスラリーを、導入することができ、ヘッドストックの個々の区分内で稠度も繊維配向も変更することができる。これらの変更は、例えば、パルプスラリーの塗布によって後続のワイヤ上に形成される紙ウエブの坪量横分布に影響する。区分式稠度制御式ヘッドストックによって、坪量横分布も繊維配向も適切に調整することができる。
【００５６】
各供給管ごとに、制御弁１７の形の制御弁を適切に開閉することによって制御は行われる。制御弁１７の操作は、制御器１９の制御パルスによって行われる。このパルスは、制御コンピュータ２０によって応答される。
【００５７】
制御コンピュータの役目については、後で詳しく説明する。
本発明によれば、坪量横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを求める測定信号を、少なくとも２つのセンサ３０、３１が検出する。図示の実施態様では、これら両方のセンサ３０、３１が、紙ウエブより上で測定ブリッジ上に配置される２つの点状測定箇所３０若しくは３１の形で実施されている。
【００５８】
センサは、測定ブリッジ３２上で紙ウエブの移動方向を横切り、この測定ブリッジを超えて移動することができ、移動する紙ウエブ３の横分布を点状に検出する。しかしこの場合、移動する紙ウエブに基づいて、時間にわたって純横分布ではなく、図２に示すように、横分布成分と縦分布成分から構成される分布が、測定信号として得られる。
【００５９】
２つの横断移動するセンサの横運動に関して、多数の可能性が考えられる。両方の点状センサ３０若しくは３１は、相互に移動するように、一定の相互間隔で、同一方向に紙ウエブを超えて移動させてもよく、又は正確に時間的に同期させておくこともできる。
【００６０】
測定センサは、例えば電動機３３、３４により、駆動することができる。測定センサによって検出された値は、測定線３５、３６を介して制御コンピュータ２０に伝えられる。
【００６１】
少なくとも２つのセンサ３０若しくは３１の測定信号は、これらの信号から、横分布成分若しくは縦分布成分が残留成分に至るまで抽出されるように、制御コンピュータ内で処理される。こうして求められた横分布成分若しくは縦分布成分は、各目標分布データと比較され、次に横分布成分若しくは縦分布成分用の各制御器が制御線３７、３８を介して応答される。
【００６２】
制御器１９は、横分布調整のために、ヘッドストックの各区分の個々の制御弁１７を駆動する。このために、制御器１９から各制御弁へと個々の制御線３９が通じている。
【００６３】
稠度制御式ヘッドストックによって坪量横分布及び繊維配向横分布を調節する方法に関しては、ドイツ国特許公報第４，０１９，５９３号を参照されたい。
【００６４】
縦分布を制御する制御器４０は、制御線４２を介して制御弁４４を駆動する。この実施態様の場合、制御弁４４は、共通の供給管１０の入口側に配置されており、共通の流入口内でパルプスラリーの量を制御するのに役立つ。こうして、坪量分布の縦分布変動、又は繊維配向分布の縦分布変動は、ヘッドストック内での稠度変動の結果であるので、縦分布を調節することができる。
【００６５】
図２、図３に示す実施態様では、各区分ごとに、この区分内にパルプスラリーの総量を制御する弁４４が供給管１１内に設けられている。この弁に対する制御弁は、制御線４２を介して、縦分布を制御する制御器４０により駆動される。
【００６６】
供給管内の稠度は、各区分の希釈剤供給管１５内の弁１７によって調整される。各供給管１１内の主スラリー流よりも一般に低い濃度Ｃ１ を供給箇所に有する希釈流を、希釈剤供給管１５を介して、供給管１１内の濃度Ｃ１ の主スラリー流と一緒にすることによって、各区分内にパルプスラリー稠度
Ｃges  ＝ａi −ｃi ＋ａj −ｃj が得られる。
ａi 、ａj はその都度の総区分流に対する部分流の割合である。好ましくは主スラリー流は量的割合が８５％、つまりａi ＝０．８５であり、希釈剤流は割合が１５％、つまりａj ＝０．１５である。
【００６７】
１区分について、抄紙機内の稠度制御式ヘッドストックが、図３に断面図で示されている。このヘッドストックの構造は、ドイツ国特許公報第４，２３９，８４５号により公知である。図２と同じ部材には、同じ符号が付けられている。供給管内の弁４４と希釈剤供給管１５内の弁１７を明確に認めることができる。略示された抄紙機の他の進行方向に、箇所Ｓ、Ｓ1 、Ｓ2 が示されている。これらの箇所で、好ましくはセンサによって、坪量若しくは坪量に関係した測定量を検出することができる。
【００６８】
図４に示した他の変更態様では、希釈剤供給箇所７０の前で供給管１１内に、弁４４が配置されている。
【００６９】
希釈剤供給管１５内の弁１７は、やはり導線３９を介して、横分布制御器１９により駆動され、個々の供給管１１内の弁４４は、縦分布制御器４０によって駆動される。
【００７０】
紙ウエブ移動方向を横切って横断する点状測定箇所において、紙ウエブのどの点が検出されるかが、図５に示されている。図５は、書き込まれた矢印方向に移動する紙ウエブ３を示す。紙ウエブ３上に書き込まれた実線５０は、２つの横断する測定センサが移動する紙ウエブを横切って移動する所定の速度で、所定のシート速度においてこれらのセンサの１個によって走査される箇所を示す。
【００７１】
この図から理解することができるように、移動する紙ウエブにおいて、坪量横分布が測定量として検出されるのでなく、坪量横分布と縦分布との混合物が検出される。そのため、縦分布変動が現れると、坪量横分布は、この場合Ｉa とした一定の送り区間にわたる一種の平均値として測定することができるだけとなる。
【００７２】
この場合、縦変動が現れると、雑音のある横分布が得られる。この分布の雑音は、第２の点状センサが第１センサとは逆方向に横断するとき、避けることができる。この場合、第２センサ３１用測点は１点鎖線で書き込んだ第２軌道５２となる。図面からわかるように、両方のセンサが逆方向に横断するときの紙ウエブの２つの測点の間の距離は、１個のみのセンサで検出するときに比べて半分となる。この区間が図５にＩbで示されている。Ｉb＝０．５×Ｉa である。
【００７３】
実際の坪量横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを求めるのに、２個を超える数のセンサを利用して、分解能をなお一層高めうることは、勿論可能である。
【００７４】
しかし、１個の代わりに２個のセンサを使用するだけでも、抄紙工程において、品質的特徴を代表するものとして、坪量横方向プロファイル及び／又は縦方向プロファイルを従来よりもかなり正確に検出することができるようになる。また、この配置により、横分布成分と縦分布成分とに分割することによって、例えば差信号を利用して、縦変動を逆推論して、坪量横分布測定からこれらの縦変動を取り除くことが可能となる。
【００７５】
従って、横分布は、一層迅速に求めることができるだけでなく、本質的に少ない雑音で求めることができる。横分布制御系は、先行技術よりも一層頻繁に、また一層大きな振幅でも介入することができる。こうして、分布変動に、従来よりも一層迅速に反応することができ、一層繊細な制御が可能である。センサ交換後又はその他の障害後の制御系の応答時間も、本質的に促進される。
【００７６】
２つの横断するセンサを有する図示の実施態様の他に、２つの独立した坪量横分布測定又は坪量縦分布測定の代わりに、例えば単に１個の坪量横分布測定又は坪量縦分布測定を行い、抄紙工程において、他の測定量を求め、こうして抄紙工程において縦変動を調節し若しくは考慮することも可能である。
【００７７】
例えば、他の独立した測定量として、パルプスラリーの稠度を求める可能性がある。これは、例えばヘッドストックに至る共通の流入部内で、又はヘッドストックに至る個々の供給管自体の中で、行うことができる。
【００７８】
図６は、ヘッドストックでのこのような配置を示している。図１と同様に、稠度制御式区分式ヘッドストック２を有する抄紙機が示されている。
【００７９】
２つの横断するセンサの代わりに、図６の配置では、単に１個の横断するセンサ１３０を有し、このセンサは、移動する紙ウエブ３の横分布と縦分布との混合分布を検出し、この測定信号を、測定線１３５を介して制御コンピュータ２０へ送る。区分式ヘッドストックは、図１で述べたように構成されており、吸込側１１１と吐出し側１１２とを有する共通の供給管１０と、ヘッドストックの各区分に至る供給管１１とを含んでいる。各供給管に付属して希釈剤供給管１５が設けられており、それぞれ制御弁１７を備えている。
【００８０】
横分布制御は、図１で述べたように制御器１９によって行われる。図１とは異なり、第２測定量として、紙稠度がセンサ１００によって算定され、このセンサは、この実施例では共通の供給管の入口側に配置されている。センサ１００によって算定される紙稠度は、導線１１３を介して制御コンピュータ２０へ送られる。
【００８１】
この信号は、既に先に説明したように、品質的特徴の純縦分布信号、つまりこの実施例では、坪量であり、制御コンピュータ内では横断する測定センサ１３０に由来する信号のみを、紙稠度センサの第２測定信号によって、横成分と縦成分とに分割しなければならない。
【００８２】
図１と同様に、縦方向信号成分は、導線３７を介して縦成分制御器４０に送られ、この制御器は、図１と同様に、供給管内に配置される制御弁４４に応答する。
【００８３】
勿論このヘッドストックに関しても、図２、図３、図４に示したのと同様の配置が考えられる。
【００８４】
共通の供給管内で信号を検出し、又はウェットパート内の任意箇所でも信号を検出する利点は、本質的に迅速な制御介入が可能となることにある。
【００８５】
ヘッドストック内で紙稠度を正確に測定する代わりに、抄紙操作にとって特徴的な他の品質的特徴を検出するか、若しくは坪量横分布又は坪量縦分布を捕捉して、これらの品質的特徴を算定することも勿論可能である。この品質的特徴に関しては、冒頭に行ったところを参照されたい。
【００８６】
図示したすべての実施態様により、先行技術に比べて、紙ウエブのヘッドストックを制御するとき、本質的に良好な結果が得られ、この装置により紙の品質を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による制御装置と２つの横断するセンサとを有する抄紙機の概略を示す平面図である。
【図２】  本発明による制御装置と２つの横断するセンサとを有する抄紙機の概略を示す平面図である。
【図３】  本発明による制御装置と２つの横断するセンサとを有する抄紙機の概略を示す側面図である。
【図４】  本発明による制御装置と２つの横断するセンサとを有する抄紙機の概略を示す平面図である。
【図５】  紙ウエブと、２つの横断する測定センサの路程を示す平面図である。
【図６】  本発明による制御装置と、ヘッドストック内のセンサとを有する抄紙機の概略を示す平面図である。
【符号の説明】
１  抄紙機
２  ヘッドストック
３  紙ウエブ
１０  供給管
１１  供給管
１２  乱流発生器
１３  ノズル
１５  希釈剤供給管
１７  制御弁
１９  制御器
２０  制御コンピュータ
３０、１３０  第１のセンサ
３１，１００  他のセンサ
３２  測定ブリッジ
３３、３４  電動機
３５、３６  測定線
３７、３８  制御器導線
３９  制御線
４０  縦分布制御器
４２  制御線
４４  制御弁
５０  線
５２  第２軌道
７０  供給箇所
１１１  吸込側
１１２  吐出し側
１１３  導線
１３５  測定線
Ｉa   第１センサの送り区間
Ｉb 他のセンサの送り区間
【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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