(57)【要約】固定された本体と；本体に対して相対移動するように当該本体に関連付けられたキャリッジと；固定本体に連結され、ワークピースに係合するように適合させられた第１プレートと；キャリッジと共に移動するように当該キャリッジに連結された第２プレートとを含む、シミュレーションプレスが提供される。第２プレートも、また、ワークピースに係合するように適合される。キャリッジを本体に対して相対移動させる１つ又は複数のモータ装置が、固定本体及びキャリッジに連結される。モータ装置には、１つ若しくは複数のフィードバックセンサからのフィードバックに応答して当該モータ装置の動作を制御して、第２プレートを第１プレートに対して相対移動させて、第１プレート及び第２プレートがワークピースに係合し、ワークピース上にリングロール操作をシミュレートするようにする、駆動制御装置が連結される。
2006507131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定された本体と、
前記本体に対して相対移動するように前記本体に関連付けられたキャリッジと、
前記固定本体に連結され、ワークピースに係合するように適合させられた第１プレートと、
前記キャリッジと共に移動するように前記キャリッジに連結され、前記ワークピースに係合するように適合させられた第２プレートと、
前記固定本体及び前記キャリッジに連結され、前記キャリッジを前記本体に対して相対移動させる少なくとも１つのモータ装置と、
前記少なくとも１つのモータ装置に接続された駆動制御装置であって、少なくとも１つのフィードバックセンサからのフィードバックに応答して前記少なくとも１つのモータ装置の動作を制御し、前記第１プレート及び第２プレートが前記ワークピースに係合し前記ワークピース上にリングロール操作をシミュレートするように、前記第２プレートを前記第１プレートに対して相対移動させる駆動制御装置と、
を備えたことを特徴とする、シミュレーションプレス。
【請求項２】
前記少なくとも１つのモータ装置は、少なくとも１つのサーボリニアモータを有する、
請求項１に記載のシミュレーションプレス。
【請求項３】
前記少なくとも１つのモータ装置は、さらに、前記駆動制御装置及び前記少なくとも１つのサーボリニアモータに接続された少なくとも１つの増幅器を有する、
請求項２に記載のシミュレーションプレス。
【請求項４】
前記キャリッジは、前記固定本体に対して直線的に往復移動する、
請求項１に記載のシミュレーションプレス。
【請求項５】
前記第１プレートは連結機構を介して前記固定本体に連結されており、前記連結機構は、前記第１プレート及び第２プレートが前記ワークピースに係合する間に発生する力を感知する少なくとも１つの荷重センサを有し、前記制御装置は、前記少なくとも１つの荷重センサによって感知された力に応答して、前記少なくとも１つのモータ装置によって発生される力を増大させ、前記少なくとも１つの荷重センサが前記少なくとも１つのフィードバックセンサを構成することを特徴とする、
請求項１に記載のシミュレーションプレス。
【請求項６】
前記少なくとも１つの荷重センサは、少なくとも１つのロードセルを有する、
請求項５に記載のシミュレーションプレス。
【請求項７】
前記少なくとも１つのフィードバックセンサは、前記固定本体に連結されたリニアエンコーダ読み取りヘッドと、前記キャリッジに連結されたセンサストリップと、をさらに有することを特徴とし、前記読み取りヘッドは、前記センサストリップから位置の値を読み取り、対応する信号を前記制御装置へと発生する、
請求項６に記載のシミュレーションプレス。
【請求項８】
予め定められた個々の時間間隔及び対応するキャリッジ位置が前記制御装置に与えられ、前記制御装置は、前記制御装置に与えられたキャリッジ位置に基づくとともに前記読み取りヘッド及び前記少なくとも１つのロードセルによって発生される信号に応答し、前記少なくとも１つのモータ装置の動作を制御して前記キャリッジの移動を制御する、
請求項７に記載のシミュレーションプレス。
【請求項９】
前記キャリッジ位置の少なくとも一部分は、次の等式によって決定され、
【数１】
2006507131.tif 000052
式中、
ＥＭは、その動作がシミュレートされる第１ロール及び第２ロール上の第１の歯群および第２の歯群の最大係合深さに等しく、
Ｄｉは、第１ロール及び第２ロールの直径に等しく、
ｔは、加工時間に等しく、０〜２Ｔの値を有しており、
Ｔは、ワークピース上の所与の点が第１ロール及び第２ロール上の第１の歯群及び第２の歯群によって係合される合計時間の半分に等しい、
請求項８に記載のシミュレーションプレス。
【請求項１０】
ワークピース上にリングロール操作をシミュレートする方法であって、
第１の歯群を有する第１プレートを準備する工程と、
第２の歯群を有する第２プレートを準備する工程と、
前記第１プレート及び第２プレートがワークピースに係合し、前記ワークピース上にリングロール操作をシミュレートするように、略放物線形を有する位置対時間曲線に従って前記第２プレートを前記第１プレートに対して相対移動させる工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
当該技術分野では、ＰＣＴ国際公開特許出願ＷＯ９９／５６６８５で論じられているような、低歪み起動操作をシミュレートするためのプレスの使用が知られている。そのプレスは、第１の歯群を有する固定式の第１プレートと、第２の歯群を有する第２プレートと、第２プレートがそれに連結した可動ラム（ram）と、ラムに連結した回転式サーボモータと、第２プレートが第１プレートに向かって移動してワークピースが第１プレート及び第２プレートの歯群によって係合されるように、回転式サーボモータの動作を制御する制御装置とで構成された。そのプレスには、ラム、プレート、若しくはモータに関する位置又は力の情報のようなフィードバック情報を制御装置へと提供する、いかなる種類のセンサも含まれなかった。また、そのプレスは、リングロール操作をシミュレートするためにも使用されなかった。
【０００２】
ゆえに、リングロール操作をシミュレートするプレスが必要とされている。
【発明の開示】
【課題を解決しようとする手段】
【０００３】
固定された本体と、本体に対して相対移動するように当該本体に関連付けられたキャリッジと、固定本体に連結され、ワークピースに係合するように適合させられた第１プレートと、キャリッジと共に移動するように当該キャリッジに連結された第２プレートとを備える、シミュレーションプレスが提供される。第２プレートも、また、ワークピースに係合するように適合される。キャリッジを本体に対して相対移動させる１つ又は複数のモータ装置が、固定本体及びキャリッジに連結される。モータ装置には、１つ若しくは複数のフィードバックセンサからのフィードバックに応答して当該モータ装置の動作を制御して、第２プレートを第１プレートに対して相対移動させて、第１プレート及び第２プレートがワークピースに係合し、ワークピース上にリングロール操作をシミュレートするようにする、駆動制御装置が連結される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
本発明によって構築される装置１０が、図１に示されており、当該装置は、ウェブ材料が１対のリングロールロールによって画定されるニップを通過するときに当該ロールによってウェブ材料上に実施される仕事を再現する働きをし、これらのロールは、通常、係合する歯群を有する。装置１０は、第１の歯群１０２が設けられた、ほぼ平面的で一般に固定式の第１プレート１００（図１、図５、図１２Ａ、及び図１２Ｂ参照）と、第２の歯群２０２を有する、ほぼ平面的で直線的に移動可能な第２プレート２００（図１、図２Ａ、図１２Ａ、及び図１２Ｂ参照）を備える。当該技術分野では、回転する第１ロール及び第２ロールを含み、第１ロールＲ１上の第１の歯群ＴＡが第２ロールＲ２上の第２の歯群ＴＢと係合する（図８、図８Ａ、及び図９参照）リングロール加工は、フィルム、不織繊維を含むウェブや、フィルム、不織ウェブ、若しくは類似材料の積層体のようなウェブ材料ＷＭを伸張させ、又はそのようなウェブ材料の外観を審美的目的で修正することで知られている。第１の歯群ＴＡ及び第２の歯群ＴＢは、ロールＲ１及びＲ２の軸に対して円周状又はほぼ平行な場合がある。本発明の装置１０によって、エンジニア／技術者は、実際に第１及び第２リングロールロールを設置して当該第１及び第２ロールによって画定されるニップにウェブ材料を通過させることなく、迅速及び比較的安価にウェブ材料を試験して、所与のウェブ材料に対するリングロール加工の効果を決定できるようになる。
【０００５】
装置１０は、下側部分２２と、下側部分２２に固定して連結された上側部分２４とを含む、固定された本体２０を含む（図１、図２Ａ、及び図２Ｂ参照）。装置１０は、さらに、本体２０の下側部分２２及び上側部分２４によって画定されるキャビティ２６内に位置決めされた本体部分３４を含め、直線的に往復移動するキャリッジ３０を含む（図２Ａ、図２Ｃ（図２Ｃでは、キャリッジ３０を示すために下側部分２２から上側部分２４が取り除かれている）、並びに図２Ｄ〜図２Ｇ（図２Ｄ〜図２Ｇでは、本体部分３４だけが図示されている）参照）。
【０００６】
キャリッジ３０は、キャリッジ本体部分３４の一部を成す１対のウィング３４ｃに取り付けられた従来型のリニアベアリング３２によって、第１レール２８ａ及び第２レール２８ｂに沿って移動する（図２Ａ、図２Ｃ、図２Ｄ、図３Ａ、及び図３Ｂ参照）。キャリッジ３０の往復移動は、すべて連動して動作する別個の８つのサーボリニアモータ４０によって達成され、これらのモータ４０は、ロックウェル・インターナショナル・コーポレーション（Rockwell International Corporation）から製品名「ＬＥＣ−Ｓ−４Ｐ」として市販されている。各サーボモータ４０は、金属製のＵ字形要素４２ａを含む略Ｕ字形の第１部材４２を含んでおり、このＵ字形要素４２ａが、そのＵ字形キャビティ内に取り付けられた、Ｕ字形キャビティのほぼ全長を延びる複数の磁石４２ｂを有しており（図２Ａ及び図４参照）、各サーボモータ４０は、さらに、金属製の支持プレートを含む可動の第２部材４３を含んでおり、この金属製の支持プレートが、支持プレートの周りに巻かれた、支持プレートの長さに沿って延びる複数のコイルを有する（図２Ｈ及び図２Ｉ参照）。第１部材４２のうち４つは、本体２０の上側部分２４の内側表面２４ａに固定して連結されており（図２Ａ参照）、残り４つの第１部材（図示せず）は、キャリッジ３０のすぐ下で本体２０の下側部分２２の上側表面（図示せず）に固定して連結されている。第２部材４３のうち４つは、キャリッジ本体部分３４の主プレート３４ｄの上側部分３４ａに固定して連結されており、残り４つの第２部材（図示せず）は、キャリッジ本体部分３４の主プレート３４ｄの下側部分３４ｂに固定して連結されている。主プレート３４ｄの上側部分３４ａに、４つのポリマー製支持プレート４４が取り付けられており（図２Ａ参照）、主プレート３４ｄの下側部分３４ｂに、４つのポリマー製支持プレート（図示せず）が取り付けられている。モータの第２部材４３は、キャリッジ本体部分３４の主プレート３４ｄの上側部分３４ａ及び下側部分３４ｂに固定して連結され、ポリマー製のプレート４４に直列に取り付けられる。モータ４０を作動させると、各第２部材４３がその対応する第１部材４２に対して相対移動し、その結果、キャリッジ３０が固定本体２０に対して直線的に相対移動する。図示した実施形態では、モータ４０は、最高で±３ｍ／ｓｅｃの速度、及び最高で±１９６ｍ／ｓ２の加速率で、キャリッジ３０を移動させることが可能であり、キャリッジ３０に、最大で約±２０，０００ニュートンの負荷の力、すなわち第２プレート２００からウェブ材料試料及び第１プレート１００へと加わる力を発生させる。
【０００７】
モータ４０の動作を制御するための駆動制御装置３００が設けられており（図１参照）、駆動制御装置の１つは、デルタ・タウ・コーポレーション（Delta Tau Corporation）から製品名「ターボＰＭＡＣ  ２−ＰＣ（Turbo PMAC 2-PC）」として市販されている。駆動制御装置３００は、駆動信号を発生し、その信号が第１増幅器３６０ａ及び第２増幅器３６０ｂによって受け取られる。増幅器３６０ａ及び３６０ｂは、デルタ・タウ・コーポレーション（Delta Tau Corporation）から製品名「クアド・アンプ（Quad Amp）」として市販されている。各増幅器３６０ａ、３６０ｂは、４つのサーボモータ４０に接続される。制御装置３００から駆動信号を受け取るのに応答して、各増幅器３６０ａ、３６０ｂは、対応する４つのモータ４０へとほぼ同一の駆動制御信号を発生する。
【０００８】
固定本体２０に対するキャリッジ３０の位置は、固定本体２０の上側部分２４に連結された、キャリッジ３０と共に移動するようにキャリッジ３０に取り付けられた対応するセンサストリップ４１２から位置の値を読み取る、リニアエンコーダ読み取りヘッド４１０によって感知される（図２Ａ参照）。
【０００９】
キャリッジ３０は、さらに、冷却プレート３６と加熱プレート３８とを備える（図２Ａ及び図３Ａ参照）。第２プレート２００は、ボルト（図示せず）などによって、加熱プレート３８に直接取り付けられる。プレート３８は、１対の抵抗加熱器３８ａによって加熱される（図２Ａ及び図３Ａ参照）。プレート３８の温度は、熱電対３８ｂによって検出され、この熱電対が、温度信号を加熱器制御装置３２０へと発生する（図２Ａ及び図１１Ａ参照）。加熱器制御装置３２０は、抵抗加熱器３８ａの起動を制御して、プレート３８を所望の温度で維持する。冷却プレート３６は、当該プレート３６内を循環する空気によって冷却される。フィッティング３６ａを介してプレート３６に連結された１対の送気ラインを通じて、空気がプレート３６に供給される（図３Ａ参照）。冷却プレート３６は、エネルギーが加熱プレート３８からキャリッジ本体部分３４へと熱の形態で移動するのを防ぐ。
【００１０】
キャリッジ３０が第１プレート１００から離れる方向に進むのを制限するために、ばね偏倚された１対のリアバンパー５０が設けられている（図１参照）。
【００１１】
再び図１を参照すると、本体２０の下側部分２２は、外側支持部材２２ａを有する。図示した実施形態では、支持部材２２ａを貫通して４つのねじ山付きボア（図示せず）が延びており、そのボアそれぞれに、対応するねじ山付きロッド６０が設けられている（図６及び図７参照）。外側支持部材２２ａには、Ｌ字形をした１対の位置制限部材２２ｂ及び２２ｃが固定して連結されている。ばね荷重付加（spring-loading）プレート７０が、部材２２ｂと２２ｃとの間で受けられ、ねじ山付きロッド６０に接している。また、ばね負荷（spring-loaded）ベースプレート７２が、部材２２ｂと２２ｃとの間で受けられ、複数の圧縮ばね７４によって、制限部材２２ｂ及び２２ｃのアーム部分２２ｄに当てて偏倚されている（図５〜７及び図６Ａ参照）。１対の位置合わせロッド７２ａが、プレート７２から延び、ばね荷重付加プレート７０に設けられたリニアベアリング７０ａを通過し、さらに支持部材２２ａに設けられたリニアベアリング（図示せず）を通過する（図７参照）。ばね７４は、ばね負荷プレート７２から延びる対応するロッド上に取り付けられる。ばね荷重付加プレート７０には、ばね７４に取り付けられたロッドを受ける、ボアが設けられている。ばね荷重付加プレート７０の位置は、ねじ山付きロッド６０の位置を調節して、ばね７４からプレート７２に加わる偏倚力を調節することによって、変化させることができる。図示した実施形態では、ばね負荷プレート７２に約７０００ポンド（３１，０００Ｎ）の力を加える、約１２個のばね７４が設けられている。
【００１２】
冷却プレート８０は、ボルト（図示せず）を介してばね負荷プレート７２に固定して連結される（図５〜図７及び図６Ａ参照）。加熱プレート８２は、プリロードねじによって冷却プレート８０に固定して取り付けられる。冷却プレート８０と加熱プレート８２との間には、複数（図示した実施形態では４つ）の圧電ロードセル８４が位置決めされており（図６Ａ及び図７参照）、これらのロードセルは、加熱プレート８２を冷却プレート８０に接合させるプリロードねじとともに、キスラー・インスツルメント・コーポレーション（Kistler Instrument Corporation）から製品表記「ロードワッシャ及びプリロードねじ、型番９０３１（Load Washer and Preload Screw,Model No.9031）」として市販されている。ロードセル８４によって発生される信号は、加算デバイス８４ａに与えられ（図１１参照）、この加算デバイスは、キスラー・コーポレーション（Kistler Corporation）から製品表記「４連コネクタ、型番１０７Ｂ（4-Gang Connector,Model No.107B）」として市販されている。加算デバイス８４ａは、４つのロードセル８４によって発生される信号を組み合わせ、単一の力信号を増幅器８４ｂへと発生する働きをする。増幅器８４ｂは、キスラー・コーポレーション（Kistler Corporation）から製品表記「デュアルチャージ増幅器、型番５０１０Ｂ（Dual Charge Amplifier,Model No.5010B）」として市販されている。増幅器８４ｂによって、増幅された力信号が制御装置３００へと発生され、この増幅された力信号は、第１プレート１００及び第２プレート２００がウェブ材料試料Ｓに係合した結果として、冷却プレート８０からロードセル８４に直接加わる複合力を表す。加熱プレート８２をプレート８０へと連結させるプリロードねじは、ロードセル８４内の中心ボアを通って延びる。
【００１３】
図５に示した第１プレート１００（図６、図７、及び図６Ａには図示せず）は、ボルト（図示せず）などによって加熱プレート８２に直接取り付けられる。プレート８２は、１対の抵抗加熱器８２ａによって加熱される（図５、図６、及び図６Ａ参照）。プレート８２の温度は、熱電対８２ｂによって検出され、この熱電対が、温度信号を制御装置３２０へと発生する（図６、図６Ａ、及び図１１Ａ参照）。加熱器制御装置３２０は、抵抗加熱器８２ａの起動を制御して、プレート８０を所望の温度で維持する。冷却プレート８０は、当該プレート８０内を循環する空気によって冷却される。フィッティング８０ａを介してプレート８０に連結された１対の送気ラインを通じて、空気がプレート８０に供給される。冷却プレート８０は、エネルギーが加熱プレート８２からばね負荷プレート７２へと熱の形態で移動するのを防ぐ。
【００１４】
キャリッジ３０が第１プレート１００に向かって過度に進むことが原因で第１プレート１００及び第２プレート２００が損傷するのを防ぐために、本体２０の下側部分２２にセンサ９０が取り付けられており、キャリッジ３０の本体部分３４にフラグ９２が取り付けられている（図２Ａ、図３Ａ、及び図５参照）。センサ９０は、制御装置３００に連結される（図１１参照）。キャリッジ３０が第１プレート１００の方向に移動しすぎると、キャリッジ３０上のフラグ９２がセンサ９０を作動させ、センサ９０が対応する信号を制御装置３００へと発生する。それに応答して、制御装置３００は、キャリッジ３０を駆動するモータ４０への電力供給を打ち切る。また、第１プレート１００及び第２プレート２００の損傷を防ぐ第２のセンサ構成も設けられている。それは、制限部材２２ｃに取り付けられたマイクロスイッチ９４と、ばね負荷プレート７２に固定して取り付けられた作動装置９６とを含む（図６及び図７参照）。マイクロスイッチ９４は、制御装置３００に連結される（図１１参照）。係合アーム９９（図２Ａ及び図２Ｄ〜図２Ｇには図示せず）は、キャリッジ３０の本体部分３４に取り付けられ（図５及び図６参照）、第１プレート１００上の第１の歯群１０２と第２プレート２００上の第２の歯群２０２とが完全に係合する前に、すなわち第２の歯群２０２が第１の歯群１０２の間で第１プレート１００上の底面部分に係合する前に、ばね負荷プレート７２に係合するように適合されている。係合アーム９９によってばね負荷プレート７２に加わる力が、圧縮ばね７４によってプレート７２に加わる偏倚力を上回ると、プレート７２がばね荷重付加プレート７０の方向に移動して、作動装置９６にスイッチ９４を作動させ、次にはそれが対応する信号を制御装置３００へと発生する。それに応答して、制御装置３００は、キャリッジ３０を駆動するモータ４０への電力供給を停止する。
【００１５】
リングロール操作中には、第１ロールＲ１上の第１の歯群ＴＡが、第２ロールＲ２上の第２の歯群ＴＢと係合する（図８参照）。ウェブ速度Ｖｗで移動するウェブ材料ＷＭ上の所与の点は、第１ロールＲ１及び第２ロールＲ２によって画定されるニップＮ内を移動するときに、期間２Ｔにわたり、第１の歯群ＴＡ及び第２の歯群ＴＢによって係合される。ウェブ材料上の所与の点が第１の歯群ＴＡ及び第２の歯群ＴＢによって係合される合計係合時間の半分は、次の等式によって決定することができ、
【数１】
2006507131.tif 000003
式中：
ＥＭは、第１の歯群ＴＡと第２の歯群ＴＢとの最大係合深さに等しく、
Ｄｉは、第１ロールＲ１及び第２ロールＲ２の直径に等しく（ロールＲ１及びＲ２は同一の直径を有すると見なされる）、
Ｖｗは、ウェブ速度に等しい。
【００１６】
時間の関数としての、ウェブ材料ＷＭ上の所与の点に係合する第１の歯群ＴＡ及び第２の歯群ＴＢの係合深さは、次の等式によって定義され、
【数２】
2006507131.tif 000004
ＥＭは、第１の歯群ＴＡと第２の歯群ＴＢとの最大係合深さに等しく、
Ｄｉは、第１ロールＲ１及び第２ロールＲ２の直径に等しく（ロールＲ１及びＲ２は同一の直径を有すると見なされる）、
ｔは、加工時間に等しく、０〜２Ｔの値を有し、及び
Ｔは、ウェブ材料ＷＭ上の所与の点が第１ロールＲ１及び第２ロールＲ２上の歯群ＴＡ及びＴＢによって係合される合計時間の半分に等しい（前述の等式参照）。
【００１７】
係合率の変化若しくは歯の先端の速度Ｖｅは、次の等式によって決定され、
【数３】
2006507131.tif 000005
式中：
ＥＭは、第１の歯群ＴＡと第２の歯群ＴＢとの最大係合深さに等しく（図１０参照）、
ｔは、加工時間に等しく、０〜２Ｔの値を有しており、
Ｔは、ウェブ材料ＷＭ上の所与の点が第１ロールＲ１及び第２ロールＲ２上の歯群ＴＡ及びＴＢによって係合される合計時間の半分に等しく（前述の等式参照）、
Ｄｉは、第１ロールＲ１及び第２ロールＲ２の直径に等しい（ロールＲ１及びＲ２は同一の直径を有すると見なされる）。
【００１８】
歯の先端の加速度Ａｅは、次の等式によって決定され、
【数４】
2006507131.tif 000006
式中：
ＥＭは、第１の歯群ＴＡと第２の歯群ＴＢとの最大係合深さに等しく、
ｔは、加工時間に等しく、０〜２Ｔの値を有しており、
Ｔは、ウェブ材料ＷＭ上の所与の点が第１ロールＲ１及び第２ロールＲ２上の歯群ＴＡ及びＴＢによって係合される合計時間の半分に等しく（前述の等式参照）、
Ｄｉは、第１ロールＲ１及び第２ロールＲ２の直径に等しい（ロールＲ１及びＲ２は同一の直径を有すると見なされる）。
【００１９】
リングロール加工は、本発明の装置１０によって、以下の方式でシミュレートされる。
【００２０】
シミュレーションを実行する前に、エンジニア／技術者は、シミュレートすべきリングロール操作に関する次のパラメータを規定する、所望のウェブ速度Ｖｗ、すなわち、１対のリングロールロールＲ１及びＲ２の間を通過する場合にウェブ材料ＷＭが進む速度、リングロールロールＲ１及びＲ２上の第１の歯群ＴＡと第２の歯群ＴＢとの最大係合深さＥＭ、第１ロールＲ１及び第２ロールＲ２上の第１の歯群ＴＡ及び第２の歯群ＴＢのピッチｐ、並びに、第１ロールＲ１及び第２ロールＲ２の直径Ｄｉ。
【００２１】
第１プレート１００には、第１ピッチｐ１で離隔された第１の歯群１０２が設けられており、第２プレート２００には、第２ピッチｐ２で離隔された第２の歯群２０２が設けられている（図１２Ａ及び図１２Ｂ参照）。図示した実施形態では、第１ピッチｐ１及び第２ピッチｐ２は、互いに等しい。また、第１ピッチｐ１及び第２ピッチｐ２は、それらの動作がシミュレートされることになるリングロールロールＲ１及びＲ２上の第１の歯群ＴＡ及び第２の歯群ＴＢのピッチにも等しい。第１の歯１０２は、それぞれ、第１リングロールロールＲ１上の第１の歯群ＴＡの半径に相当する第１半径ＲＴ１を有する外側先端部分１０２ａを有し、第２の外側先端部分２０２ａは、それぞれ、第２リングロールロールＲ２上の第２の歯群ＴＢの半径に相当する第２半径ＲＴ２を有する（図９参照）。第１半径ＲＴ１及び第２半径ＲＴ２は、互いに等しいと見なされる。
【００２２】
試験すべきウェブ材料ＷＭのほぼ長方形の試料Ｓが、ホルダ１１０内に、好ましくは予め規定された張力で取り付けられる（図１３Ａ〜１３Ｂ参照）。ホルダ１１０は、固定式の取り付け部材１１２と、可動の取り付け部材１１４とを含む。試料Ｓが取り付け部材１１２及び１１４に取り付けられ、又はそれらによって把持されたら、可動部材１１４をねじ１１６若しくは他の機構によって動かして、試料Ｓに所望の張力をかけることができる。ホルダ１１０は、第１及び第２受け取り部材１１８内に取り付けられ、次にはそれが固定本体２０の下側部分２２に固定して取り付けられる。
【００２３】
ウェブ材料試料Ｓをプレート１００及び２００と係合させる前に、第２プレート２００上の第２の歯群２０２がウェブ材料試料Ｓにすぐ隣接したところに位置決めされるような位置にキャリッジ３０を移動させることによって、試料Ｓを予め規定された温度に加熱してよい。前述のように、加熱器制御装置３２０は、加熱プレート３８及び８２を予め規定された温度で維持する。第１プレート１００と第２プレート２００との間の試料Ｓを、予め規定された期間にわたり、予め定められた温度に制御された加熱プレート３８及び８２と共に維持することによって、当該試料Ｓを所望の温度に加熱することができる。
【００２４】
駆動制御装置３００は、ロードセル８４及びリニアエンコーダ読み取りヘッド４１０によって発生されたフィードバックに従って、サーボリニアモータ４０の動作を制御する（図１１参照）。制御装置３００は、モータ４０に、キャリッジ３０をホームポジションから第１プレート１００に向かって進めさせ、それによって第１プレート１００及び第２プレート２００が試料Ｓに係合し、またさらに第２プレート２００上の第２の歯群２０２が第１プレート１００上の第１の歯群１０２に対して所望の係合深さまで移動するようにする。第２の歯群２０２が第１の歯群１０２に対して所望の係合深さまで移動されたときには、第１の歯群１０２及び第２の歯群２０２は、互いにほぼ平行で、相互に噛み合っている。次いで、制御装置３００は、モータ４０にキャリッジ３０を第１プレート１００から離れる方向に進めさせ、それによって第２プレート２００の歯群２０２がウェブ材料試料Ｓから離脱し、またさらにキャリッジ３０がそのホームポジションへと戻るようにする。図示した実施形態では、キャリッジ３０の、そのホームポジションから、第２プレート２００上の歯群２０２が第１プレート１００上の歯群１０２に対して所望の深さに位置決めされた位置への移動は、別個の４つのセグメント、すなわち、前方加速セグメント、前方直進セグメント、前方遷移セグメント、及び係合セグメントに分けられる。さらに、キャリッジ３０の、第２プレート２００上の歯群２０２が第１プレート１００上の歯群１０２に対して所望の深さに位置決めされた位置から、そのホームポジションへと戻る移動は、別個の４つのセグメント、すなわち、離脱セグメント、逆遷移セグメント、逆直進セグメント、及び逆加速セグメントに分けられる。
【００２５】
８つのセグメントは、それぞれ、例えば３００μｓｅｃの、複数の均等な個々の時間間隔を含む。例えば、８つのセグメントの実行に必要な合計時間が決定され、次いでこの合計時間が、リングロールシミュレーション操作の間に駆動制御装置３００が処理可能な制御点の予め規定された数、例えば７９９０で割られて、個々の時間間隔の期間が決定される。個々の時間間隔について計算された期間が、予め規定された値、例えば３００μｓｅｃよりも短い場合、予め規定された値が使用される。
【００２６】
後述する、８つのセグメントに対応する等式を使用して、プロセッサ／メモリ・ユニット３４０が、各セグメント内の個々の時間間隔それぞれについて、キャリッジ３０の対応する位置を決定する。時間間隔及び対応するキャリッジ位置は、駆動制御装置３００に与えられる。前方加速セグメント、前方直進セグメント、前方遷移セグメント、逆遷移セグメント、逆直進セグメント、及び逆加速セグメントの間、駆動制御装置３００は、予め規定された対応するキャリッジ位置に基づくとともに、リニアエンコーダ読み取りヘッド４１０からのキャリッジ位置信号に応答して、キャリッジ３０の移動を制御するための適切な駆動信号を増幅器３６０ａ、３６０ｂへと発生する。係合セグメント及び離脱セグメントの間、駆動制御装置３００は、予め規定された対応するキャリッジ位置に基づくとともに、リニアエンコーダ読み取りヘッド４１０からのキャリッジ位置信号及び増幅器８４ｂからの力信号に応答して、キャリッジ３０の移動を制御するための適切な駆動信号を、増幅器３６０ａ、３６０ｂへと発生する。
【００２７】
係合セグメントは、キャリッジ３０が、その「０位置」、すなわち、ちょうど第２の歯群２０２が第１の歯群１０２と第２の歯群２０２とを隔てる平面に交わるときのキャリッジ３０の位置に達した直後から、第２プレート２００上の歯群２０２が第１プレート１００上の第１の歯群１０２に対して所望の深さＥＭに位置決めされるまで起こるものとして定義される。離脱セグメントは、キャリッジ３０がその方向を逆転して第２プレート２００が第１プレート１００から離れる方向に移動するときから、キャリッジがその「０位置」に達するまで起こるものとして定義される。プロセッサ／メモリ・ユニット３４０は、以下のように、係合セグメント及び離脱セグメントの間に起こる複数の均等な個々の時間間隔それぞれについて、キャリッジ位置、歯の先端の速度Ｖｅ、及び歯の先端の加速度Ａｅを計算する。
【００２８】
上記で示した合計係合時間の半分Ｔについての等式と、シミュレートすべきリングロール加工に関する予め規定された値とを使用して、プロセッサ／メモリ・ユニット３４０は、係合セグメントについての期間に等しく、また離脱セグメントについての期間にも等しい、係合時間Ｔを決定する。次いで、係合セグメント及び離脱セグメントそれぞれについての時間Ｔが、前述のように計算される期間をそれぞれが有する、複数の均等な個々の時間間隔に分けられる。各時間間隔について、係合深さＥが、プロセッサ／メモリ・ユニット３４０によって、上記でＥ（ｔ）について示した等式を使用して計算される。プロセッサ／メモリ・ユニット３４０は、計算された係合深さＥそれぞれから、対応するキャリッジ位置を決定する。プロセッサ／メモリ・ユニット３４０は、また、上記でＶｅ及びＡｅについて示した等式を使用して、係合セグメントについて歯の先端の初期速度及び歯の先端の初期加速度を決定する。それは、さらに、上記でＶｅ及びＡｅについて示した等式を使用して、離脱セグメントについて歯の先端の最終速度及び歯の先端の最終加速度を決定する。次いで、それは、個々の時間間隔及び対応するキャリッジ位置をモータ制御装置３００に与える。このモータ制御装置３００は、情報をメモリに格納する。
【００２９】
キャリッジ３０がその「０位置」に達したら、制御装置３００は、サーボリニアモータ４０に、継続してキャリッジ３０を第１プレート１００に向かって進めさせ、それによって第１プレート１００及び第２プレート２００が試料Ｓに係合し、またさらに第２プレート２００上の第２の歯群２０２が第１プレート１００上の第１の歯群１０２に対して所望の係合深さＥＭまで移動するようにする。適切な駆動信号を増幅器３６０ａ、３６０ｂへと発生する際、制御装置３００は、リニアエンコーダ読み取りヘッド４１０からの位置のフィードバック情報を考慮に入れて、読み取りヘッド４１０によって与えられた位置情報から決定されるキャリッジ３０の実際の位置と、予め規定された所望の位置とを比較する。制御装置３００は、また、適切な駆動信号を増幅器３６０ａ、３６０ｂへと発生する際に、ロードセル８４によって発生された力情報も考慮に入れる。
【００３０】
プレート１００と２００との間にウェブ試料Ｓが設置されておらず、及び第２プレート２００が移動されてその歯群２０２が第１の歯群１０２に対して所望の深さに位置決めされたときには、ロードセル８４からの力のフィードバック情報を必要とせずに、キャリッジ位置を約±１０μｍの許容誤差で精確に制御できることが判明した。これは、第２の歯群２０２が第１の歯群１０２に対して所望の係合深さＥＭまで移動しても、第２の歯群２０２が第１の歯群１０２に決して接触しないので、係合セグメント及び離脱セグメント中に第２プレート２００から第１プレート１００に加わる力が存在しないからである。ウェブ材料試料Ｓが設置されるときには、ウェブ材料試料Ｓが第１の歯群１０２及び第２の歯群２０２によって係合される間に負荷が発生する。この負荷は、約±１０μｍ〜約±３５μｍのような小さな許容誤差までの精確なキャリッジ位置制御を達成するために、モータ４０によって相殺されるべきである。ゆえに、制御装置３００は、モータ４０によってキャリッジ３０へと発生する力が、ロードセル８４によって感知される力の大きさにほぼ等しい量だけ増大するように、増幅器３６０ａ、３６０ｂに与えられる駆動信号を増大させる。
【００３１】
個々の時間間隔及び対応する係合深さＥに従って第２プレート２００が第１プレート１００に対して直線移動すると、１対のリングロールロールＲ１及びＲ２を試料Ｓが通過したときに当該試料Ｓに成される仕事をシミュレートした仕事が、試料Ｓに成されることになる。制御装置３００によって制御されてキャリッジ３０が移動すると、通常、第２の歯群２０２の外側先端部分２０２ａが、図１４Ａに示したような位置対時間曲線に従うことになる。ゼロ位置０は、ちょうど、第２プレート２００上の第２の歯群２０２が、第１の歯群１０２と第２の歯群２０２との間に画定される平面を通過するときの位置である。
【００３２】
係合セグメント及び離脱セグメントに対応する時間間隔と同一の期間を有する個々の時間間隔それぞれについて、プロセッサ／メモリ・ユニット３４０によってキャリッジ位置（本明細書では「歯の先端の位置」とも呼ぶ）を決定するために使用された等式、並びに他のパラメータは、残りのセグメント、すなわち、前方加速セグメント、前方直進セグメント、前方遷移セグメント、逆遷移セグメント、逆直進セグメント、及び逆加速セグメントに与えられる。ユニット３４０は、これらのセグメントについて、時間間隔及び対応するキャリッジ位置を駆動制御装置３００へと与える。
【００３３】
係合セグメントでは、プロセッサ／メモリ・ユニット３４０は、初めに、上記でＴについて示した等式によって、キャリッジ３０が、その「０位置」から、第２プレート２００上の第２の歯群２０２が第１プレート１００上の第１の歯群１０２に対して所望の最大係合深さＥＭにある位置へと移動するのに必要な時間Ｔを決定する。その後、ユニット３４０は、時間Ｔを、上記で示したように決定される、予め規定された時間間隔の期間で割って、係合セグメントについて複数の個々の時間間隔を決定する。次いで、ユニット３４０は、個々の時間間隔それぞれについて、係合位置若しくは歯の先端の位置Ｅ（キャリッジ「０位置」に対するキャリッジ位置に等しい）、歯の先端の速度Ｖｅ（キャリッジ速度に等しい）、及び歯の先端の加速度Ａｅ（キャリッジ加速度に等しい）を決定する。後述する、合計係合時間Ｔが９．１９ｍｓｅｃに等しい実施例を参照のこと。
【００３４】
前方遷移セグメントについての合計時間は、予め規定された値、例えば３．１ｍｓｅｃに設定され、通常、すべてのリングロール加工シミュレーションの間、このセグメントには同一の期間が使用される。このセグメントについての歯の先端の最終位置（キャリッジ「０位置」に対するキャリッジ最終位置に相当する）、歯の先端の最終速度、及び歯の先端の最終加速度は、すべて、係合セグメントについての歯の先端の初期位置、歯の先端の初期速度、及び歯の先端の初期加速度に等しい（後述する実施例を参照のこと）。さらに、このセグメントの歯の先端の初期加速度は、０でなければならない。これらの所与の値から、ユニット３４０は、このセグメントについて、歯の先端の初期及び中間位置、歯の先端の初期及び中間速度値、並びに歯の先端の初期及び中間加速度値を決定する。
【００３５】
前方直進セグメントの間に、歯の先端の加速度（キャリッジ加速度に相当する）がゼロまで減少して、歯の先端の速度が一定値で維持される。このセグメントは、キャリッジ３０が正の加速度から負の加速度へと変化するときの当該キャリッジ３０のジャーキング動作（jerking motion）を和らげるために使用される。このセグメントについての期間は、予め規定された値、例えば２．０ｍｓｅｃに設定され、通常、すべてのリングロール加工シミュレーションの間、このセグメントには同一の期間が使用される。歯の先端の最終加速度は、ゼロに等しくなければならず、歯の先端の最終速度は、前方遷移セグメントの歯の先端の初期速度に等しくなければならない（後述する実施例を参照のこと）。
【００３６】
前方加速セグメントの間に、キャリッジ３００は、ホームポジションで始まる速度０から最終速度へと一定の割合で加速し、この最終速度は、前方直進セグメントの初期速度に等しい。キャリッジのホームポジションは、エンジニア／技術者によって規定され、キャリッジ「０位置」に対する位置である。通常、それは、キャリッジ３０をその「０位置」から離して位置決めできる最大の距離に等しく、又はほぼ等しい。後述する実施例では、それは、７０ｍｍのところに設定される。このセグメントについての距離は、ホームポジションがキャリッジ「０位置」から離隔された距離から、前方直進セグメント及び前方遷移セグメントの間にキャリッジ３０が移動する距離を引いたものに等しい（実施例では、８．４８５ｍｍ）。このセグメントについての時間は、予め規定されていない。ユニット３４０は、このセグメントについて予め規定された距離内で、キャリッジ３０が、速度０から、前方直進セグメントについての歯の先端の初期速度に等しい速度まで加速されるのに必要な、一定の正の加速度（すなわち、歯の先端の加速度）を決定する。
【００３７】
離脱セグメントでは、プロセッサ／メモリ・ユニット３４０は、初めに、上記でＴについて示した等式によって、キャリッジ３０が、第２プレート２００上の第２の歯群２０２が第１プレート１００上の第１の歯群１０２に対してそれらの最大係合深さＥＭにある位置から、その「０位置」へと移動するのに必要な時間Ｔを決定する。その後、ユニット３４０は、時間Ｔを、上記で示したように決定される、予め規定された時間間隔の期間で割って、離脱セグメントについて複数の個々の時間間隔を決定する。次いで、ユニット３４０は、個々の時間間隔それぞれについて、係合位置若しくは歯の先端の位置Ｅ（「０位置」からのキャリッジ位置に等しい）、歯の先端の速度（キャリッジ速度に等しい）、及び歯の先端の加速度（キャリッジ加速度に等しい）を決定する（後述する、このセグメントについての合計時間Ｔが９．１９ｍｓｅｃに等しい実施例を参照のこと）。
【００３８】
逆遷移セグメントについての合計時間は、予め規定された値、例えば３．１ｍｓｅｃに設定され、通常、すべてのリングロール加工シミュレーションの間、このセグメントには同一の期間が使用される。このセグメントについての歯の先端の初期位置、歯の先端の初期速度、及び歯の先端の初期加速度（実施例、並びに、逆遷移セグメント、逆直進セグメント、逆加速セグメント、及び離脱セグメントでは、正の加速度は、負の値を有し、負の加速度は、正の値を有する）は、すべて、離脱セグメントについての歯の先端の最終位置、歯の先端の最終速度、及び歯の先端の最終加速度に等しい（後述する実施例を参照のこと）。さらに、歯の先端の最終加速度は、逆遷移セグメントの終わりには０でなければならない。これらの所与の値から、ユニット３４０は、このセグメントについて、歯の先端の初期及び中間位置、歯の先端の初期及び中間速度値、並びに歯の先端の初期及び中間加速度値を決定する。
【００３９】
逆直進セグメントの間に、歯の先端の加速度は、ゼロから始まって、歯の先端の一定の減速度値へと変化し、この値は、後述する逆加速セグメントについての歯の先端の一定の減速度値である。このセグメントは、キャリッジ３０が正の加速度から負の加速度へと変化するときの当該キャリッジ３０のジャーキング動作を和らげるために使用される。このセグメントについての期間は、予め規定された値、例えば２．０ｍｓｅｃに設定され、通常、すべてのリングロール加工シミュレーションの間このセグメントに使用されるのと同一の期間である。このセグメントについての歯の先端の初期速度は、逆遷移セグメントについての歯の先端の最終速度に等しくなければならない（後述する実施例を参照のこと）。
【００４０】
逆加速セグメントの間に、キャリッジ３００は、逆直進セグメントの最終速度に等しい初期速度から速度０まで一定の割合で減速し、速度０の時点ではそのホームポジションにある。このセグメントについての距離は、ホームポジションがキャリッジ「０位置」から離隔された距離から、逆直進セグメント及び逆遷移セグメントの間にキャリッジ３０が移動する距離を引いたものに等しい（実施例では、８．４８５ｍｍ）。このセグメントについての期間は、予め規定されていない。ユニット３４０は、このセグメントについて予め規定された距離内で、キャリッジ３０が、逆直進セグメントについての歯の先端の最終速度に等しい速度から速度０まで減速されるのに必要な、一定の割合の減速度（すなわち、歯の先端の減速度）を決定する。
【００４１】
プロセッサ／メモリ・ユニット３４０は、次の等式を使用して、前方加速セグメント、前方直進セグメント、前方遷移セグメント、逆遷移セグメント、逆直進セグメント、及び逆加速セグメントについて、均等な個々の時間間隔それぞれについての歯の先端の位置、すなわちキャリッジ位置、並びに、他のパラメータを決定する、
Ｔｆｌ＝前方直進セグメントにおける時間；予め規定された値、例えば０．００２０秒、
Ｔｆｔ＝前方遷移セグメントにおける時間；予め規定された値、例えば０．００３１秒、
Ｐｉ１＝係合セグメントの開始時間；予め規定された値、例えば０．００、
Ｔｂ１＝逆（後方）直進セグメントにおける時間；予め規定された値、例えば０．００２０秒、
Ｔｂｔ＝逆（後方）遷移セグメントにおける時間；予め規定された値、例えば０．００３１秒、
ＥＭは、第１の歯群１０２と第２の歯群２０２との最大係合深さに等しい、
Ｄｉは、第１ロールＲ１及び第２ロールＲ２の直径に等しい（ロールＲ１及びＲ２は同一の直径を有すると見なされる）、
Ｖｗは、ウェブ速度に等しい、
Ｐｌｉｍ＝キャリッジ「０位置」とキャリッジ・ホームポジションとの間の距離に等しい、
Ｔ＝Ｔｉ＝Ｔｏ、並びに
Ｎｐｔｓ＝全セグメントの間の同一の期間すべての制御点の総数、例えば７９９０。
【００４２】
係合セグメントを完了する時間（ｓｅｃ）
【数５】
2006507131.tif 000007
【００４３】
離脱セグメントを完了する時間（ｓｅｃ）
【数６】
2006507131.tif 000008
【００４４】
初期係合速度（ｍ／ｓｅｃ）
【数７】
2006507131.tif 000009
【００４５】
初期係合加速度（ｍ）
【数８】
2006507131.tif 000010
【００４６】
前方遷移セグメントにおける初期速度（ｍ／ｓｅｃ）
【数９】
2006507131.tif 000011
【００４７】
前方遷移セグメントにおけるジャーキング（jerk）（ｍ／ｓｅｃ３）
【数１０】
2006507131.tif 000012
【００４８】
前方遷移セグメントにおける初期位置（ｍ）
【数１１】
2006507131.tif 000013
【００４９】
前方直進セグメントにおける初期位置（ｍ）
【数１２】
2006507131.tif 000014
【００５０】
前方加速セグメントにおける時間（ｓｅｃ）
【数１３】
2006507131.tif 000015
【００５１】
前方加速セグメントにおける加速度（ｍ／ｓｅｃ２）
【数１４】
2006507131.tif 000016
【００５２】
前方加速セグメント、前方直進セグメント、前方遷移セグメント、及び係合セグメントにおける合計時間（ｓｅｃ）
【数１５】
2006507131.tif 000017
【００５３】
前方加速セグメント及び前方直進セグメントにおける合計時間
【数１６】
2006507131.tif 000018
前方加速セグメント、前方直進セグメント、及び前方遷移セグメントにおける合計時間（ｓｅｃ）
【数１７】
2006507131.tif 000019
【００５４】
最終離脱位置（ｍ）
【数１８】
2006507131.tif 000020
【００５５】
最終離脱速度（ｍ／ｓｅｃ）
【数１９】
2006507131.tif 000021
【００５６】
最終離脱加速度（ｍ／ｓｅｃ２）
【数２０】
2006507131.tif 000022
【００５７】
後方遷移セグメントにおけるジャーキング（jerk）（ｍ／ｓｅｃ３）
【数２１】
2006507131.tif 000023
【００５８】
後方遷移セグメントにおける最終位置（ｍ）
【数２２】
2006507131.tif 000024
【００５９】
後方遷移セグメントにおける最終速度（ｍ）
【数２３】
2006507131.tif 000025
【００６０】
後方直進位置における最終位置（ｍ）
【数２４】
2006507131.tif 000026
【００６１】
後方加速セグメントにおける時間（ｓｅｃ）
【数２５】
2006507131.tif 000027
【００６２】
後方加速セグメントにおける加速度（ｍ／ｓｅｃ２）
【数２６】
2006507131.tif 000028
【００６３】
前進セグメント、係合セグメント、及び離脱セグメントにおける合計時間（ｓｅｃ）
【数２７】
2006507131.tif 000029
【００６４】
前進セグメント、係合セグメントに、離脱セグメント及び後方遷移セグメントを加えた合計時間（ｓｅｃ）
【数２８】
2006507131.tif 000030
【００６５】
前進セグメント、係合セグメントに、離脱セグメント、後方遷移セグメント、及び後方直進セグメントを加えた合計時間（ｓｅｃ）
【数２９】
2006507131.tif 000031
【００６６】
前進セグメント及び後進セグメント、並びに係合セグメント及び離脱セグメントにおける合計時間（ｓｅｃ）
【数３０】
2006507131.tif 000032
【００６７】
個々の時間間隔についての期間（ｓｅｃ）
【数３１】
2006507131.tif 000033
【００６８】
前方加速セグメントにおける位置（ｍ）；ｔ＝０〜Ｔｆａ（ｓｅｃ）
【数３２】
2006507131.tif 000034
【００６９】
前方直進セグメントにおける位置（ｍ）；ｔ＝０〜Ｔｆｌ（ｓｅｃ）
【数３３】
2006507131.tif 000035
【００７０】
前方遷移セグメントにおける位置（ｍ）；ｔ＝０〜Ｔｆｔ（ｓｅｃ）
【数３４】
2006507131.tif 000036
【００７１】
係合セグメントにおける位置（ｍ）；ｔ＝０〜Ｔｉ（ｓｅｃ）
【数３５】
2006507131.tif 000037
【００７２】
離脱セグメントにおける位置（ｍ）；ｔ＝Ｔｏ〜２・Ｔｏ（ｓｅｃ）
【数３６】
2006507131.tif 000038
【００７３】
後方遷移セグメントにおける位置（ｍ）；ｔ＝０〜Ｔｂｔ（ｓｅｃ）
【数３７】
2006507131.tif 000039
【００７４】
後方直進セグメントにおける位置（ｍ）；ｔ＝０〜Ｔｂｌ（ｓｅｃ）
【数３８】
2006507131.tif 000040
【００７５】
後方加速セグメントにおける位置（ｍ）；ｔ＝０〜Ｔｂａ（ｓｅｃ）
【数３９】
2006507131.tif 000041
【００７６】
試験操作を実施する前に、既知の厚さＴを有する較正プレート４００が第１プレート２０に隣接して位置決めされる（図１５参照）。制御装置３００は、較正プレート４００に係合するまで第２プレート２００が第１プレート１００に向かってゆっくり移動するように、第２プレート２００の移動を制御する。係合点では、キャリッジ３０の移動が較正プレート４００によって阻止されるので、サーボリニアモータ４０の位置誤差が増大し、その位置誤差の増大が制御装置３００によって検出される。すなわち、制御装置３００は、リニアエンコーダ読み取りヘッド４１０によって発生された位置信号から、制御装置３００がモータ４０へと電力を供給する駆動信号を発生させているにも関わらずキャリッジ３０の位置が変化していないことを判定する。キャリッジ３０の移動０を感知することに応答して、制御装置３００は、キャリッジ３０が、キャリッジ３０についての「０位置」から、すなわち、ちょうど第２プレート２００上の第２の歯群２０２が第１プレート１００上の歯群１０２と第２プレート２００上の歯群２０２とを隔てる平面に交わるときのキャリッジ３０の位置から、較正プレート４００の厚さに等しい距離だけ離れたところに位置決めされていることを知る（図１５参照）。制御装置３００は、センサストリップ４１２から対応する位置の値を読み取った後で、リニアエンコーダ読み取りヘッド４１０によって発生された位置信号に基づき、キャリッジ３０の現時の位置を、「０位置」から較正プレート４００の厚さに等しい距離だけ離れているものとして確定する。
【００７７】
第１プレート１００及び第２プレート２００による係合の間に試料Ｓが経験する歪み（ｔ）及び歪み速度は、図９及び図１０に即して展開される等式を使用して決定することができる。
【００７８】
図９では、第１プレート１００上の第１の歯１０２及び第２プレート２００上の第２の歯２０２（第１の歯群１０２のピッチ（ｐ）は第２の歯群２０２のピッチ（ｐ）と同一であると見なされる）がウェブ材料ＷＭに係合した状態で示されている。ウェブ材料の一部分ＷＭＰは、第１の歯１０２上の中心点ＣＡと第２の歯２０２上の中心点ＣＢとの間を延びる。歯群１０２及び２０２が係合する深さは、上記でその等式が示された、Ｅ（ｔ）によって画定される（図９及び図１０参照）。歯群１０２及び２０２によって伸張される前のウェブ部分ＷＭＰの初期の長さは、歯１０２及び２０２のピッチｐの半分、すなわちｐ／２に等しい。時間の関数としての、ウェブ材料部分ＷＭＰの加工若しくは伸張された長さ、すなわちＬ（ｔ）（図９及び図１０参照）は、次の等式を使用して決定され、
Ｌ（ｔ）＝Ｏ１（ｔ）＋Ｏ２（ｔ）＋Ｉ（ｔ）
式中、Ｏ１（ｔ）は、歯１０２によって係合された、歯の中心点ＣＡから歯の最終接点Ｃｆ１まで延びるウェブ材料部分ＷＭＰの区間に等しく、
Ｏ２（ｔ）は、歯２０２によって係合された、歯の中心点ＣＢから歯の最終接点Ｃｆ２まで延びるウェブ材料部分ＷＭＰの区間に等しく、
Ｉ（ｔ）は、歯１０２、２０２のいずれにも係合されていない、歯の最終接点Ｃｆ１とＣｆ２との間を延びるウェブ部分ＷＭＰの中間の区間に等しい。
【００７９】
Ｉ（ｔ）は、次の等式によって定義され、
【数４０】
2006507131.tif 000042
式中、
ｐは、歯群１０２及び２０２のピッチに等しく、
ｒは、歯１０２の外側先端部分１０２ａの半径ＲＴ１に等しく、またさらに歯２０２の外側先端部分２０２ａの半径ＲＴ２にも等しく（図９参照）、これは、半径ＲＴ１及びＲＴ２が等しいと見なされるからであり、
Ｅ（ｔ）は、時間の関数としての、歯群１０２及び２０２が互いに係合した深さに等しく、上記で示した等式によって決定される。
【００８０】
Ｏ（ｔ）＝Ｏ１（ｔ）＋Ｏ２（ｔ）。
【００８１】
Ｅ（ｔ）−２ｒ＞０のとき、Ｏ（ｔ）は、次の等式によって定義され、
【数４１】
2006507131.tif 000043
Ｅ（ｔ）−２ｒ＜０のとき、Ｏ（ｔ）は、次の等式によって定義され、
【数４２】
2006507131.tif 000044
式中、
ｐは、歯群１０２及び２０２のピッチに等しく、
ｒは、歯１０２の外側先端部分１０２ａの半径ＲＴ１に等しく、またさらに歯２０２の外側先端部分２０２ａの半径ＲＴ２にも等しく（図９参照）、これは、半径ＲＴ１及びＲＴ２が等しいと見なされるからであり、
Ｅ（ｔ）は、時間の関数としての、歯群１０２及び２０２が互いに係合した深さに等しく、上記で示した等式によって決定される。
【００８２】
Ｅ（ｔ）−２ｒ＞０のとき、Ｓ（ｔ）は、次の等式によって定義され、
【数４３】
2006507131.tif 000045
Ｅ（ｔ）−２ｒ＜０のとき、Ｓ（ｔ）は、次の等式によって定義され、
【数４４】
2006507131.tif 000046
式中、
ｐは、歯群１０２及び２０２のピッチに等しく、
ｒは、歯１０２の外側先端部分１０２ａの半径ＲＴ１に等しく、またさらに歯２０２の外側先端部分２０２ａの半径ＲＴ２にも等しく（図９参照）、これは、半径ＲＴ１及びＲＴ２が等しいと見なされるからであり、
Ｅ（ｔ）は、時間の関数としての、歯群１０２及び２０２が互いに係合した深さに等しく、上記で示した等式によって決定される。
【００８３】
平均歪み速度（１／ｓｅｃ）は、歪み（ｔ）の１次微分を得ることによって決定することができる。歪み（ｔ）の１次微分は、例えば、マスキャド（Mathcad）のような市販の数学処理ソフトウェア・パッケージを使用して導出することができる。
【００８４】
最終歪み（Ｓｆ）は、次の等式によって定義され、
Ｓｆ＝［（Ｌｆ−Ｌ０）／Ｌ０］
式中、Ｌｆは、ウェブ材料部分ＷＭＰの加工後の最終長さであり、
Ｌ０は、同一のウェブ材料部分ＷＭＰの加工前の初期長さである。
【００８５】
Ｓｆは、歪み（ｔ）についての等式をｔ＝Ｔで使用して決定される。
【００８６】
本発明の装置１０の第１プレート１００及び第２プレート２００は、ウェブ材料試料Ｓに係合し、試料Ｓを最高で約２０００／秒の歪み速度で伸張させることができると考えられている。
【００８７】
歯群１０２及び２０２によってウェブ材料試料Ｓに加わる引張り力は、次の等式から決定することができる、
（Ｅ（ｔ）−２＊ｒ）＞０の場合、
【数４５】
2006507131.tif 000047
式中、
ＦＬＣは、ロードセル８４に加わる複合力に等しく、
ｐは、歯群１０２及び２０２のピッチに等しく、
ｒは、歯１０２の外側先端部分１０２ａの半径ＲＴ１に等しく、またさらに歯２０２の外側先端部分２０２ａの半径ＲＴ２にも等しく（図９参照）、これは、半径ＲＴ１及びＲＴ２が等しいと見なされるからであり、
Ｅ（ｔ）は、時間ｔにおける第１の歯群１０２と第２の歯群２０２との係合深さに等しく、ここでｔは、０〜２Ｔの値を有する（上記の等式参照）。
【００８８】
（Ｅ（ｔ）−２＊ｒ）≦０の場合、
【数４６】
2006507131.tif 000048
式中、
ＦＬＣは、ロードセル８４に加わる複合力に等しく、
ｐは、歯群１０２及び２０２のピッチに等しく、
ｒは、歯１０２の外側先端部分１０２ａの半径ＲＴ１に等しく、またさらに歯２０２の外側先端部分２０２ａの半径ＲＴ２にも等しく（図９参照）、これは、半径ＲＴ１及びＲＴ２が等しいと見なされるからであり、
Ｅ（ｔ）は、時間ｔにおける第１の歯群１０２と第２の歯群２０２との係合深さに等しく、ここでｔは、０〜２Ｔの値を有する（上記の等式参照）。
【００８９】
また、エンジニア／技術者が、本発明の装置１０を使用して、リングロール操作の間にウェブ材料が経験する可能性のある所望の歪み及び歪み速度をシミュレートできることも企図される。エンジニア／技術者は、次のパラメータを規定しなければならない：所望の歪み、所望の歪み速度、第１リングロールロールＲ１上の第１の歯群ＴＡ及び第２リングロールロールＲ２上の第２の歯群ＴＢのピッチ、歯群ＴＡ及びＴＢの外側先端部分の半径、並びに第１ロールＲ１及び第２ロールＲ２の直径Ｄｉ。上記で示した合計係合時間の半分Ｔ、時間の関数としての係合Ｅ（ｔ）、及び歪みＳ（ｔ）についての等式から、さらなる等式を展開して、ウェブ速度Ｖｗ、すなわち１対のリングロールロールＲ１及びＲ２の間を通過する場合にウェブ材料ＷＭが進む速度、リングロールロールＲ１上の第１の歯群ＴＡ及びリングロールロールＲ２上の第２の歯群ＴＢの最大係合深さ、並びに、合計係合時間の半分Ｔを決定することができる。次いで、それらの値を使用して、上記で示した前方加速セグメント、前方直進セグメント；前方遷移セグメント、係合セグメント、離脱セグメント、逆遷移セグメント、逆直進セグメント、及び逆加速セグメントに対応する等式を用いて、個々の期間についてのキャリッジの複数の位置を決定し、それにより、所望の歪み速度で歯群に係合することによってウェブ材料が加工されるリングロール操作をシミュレートする。
【００９０】
本発明の装置１０は、また、第１のツール又はキャリッジ３０に取り付けられたワークピースによって、第２のツール又はばね負荷プレート７２に取り付けられたワークピースへと加わる負荷を、時間の関数として変化させることも可能である。さらに、ワークピースをキャリッジ３０とばね負荷プレート７２との間に取り付け、キャリッジ３０がばね負荷プレート７２から離れる方向に移動する結果として、当該ワークピースに張力をかけてもよいことが企図される。ワークピースに加わる引張り力の量の制御は、時間の関数としてのキャリッジ３０の位置、又は時間の関数としてのワークピースの引っ張り荷重に基づくものであってよい。
【００９１】
また、ばね、又はばねを画定する部分を含んだワークピースについてのばね定数を、次のように決定してよいことも企図される。ばね（図示せず）は、ばね負荷プレート７２に取り付けられる。モータ４０に流れる電流は、時間の関数として変化する。予め規定された電流量それぞれについて、ロードセル８４からの読み値と、リニアエンコーダ読み取りヘッド４１０によるキャリッジ位置の読み値とが取得される。ロードセル８４によって発生した力の読み値、並びにキャリッジ位置の読み値から決定されるキャリッジ３０の変位（このキャリッジ変位は、ばねの変位に等しい）から、ばね定数が決定される。
【００９２】
リングロールシミュレーション操作の実施例から得られるデータを以下に示す。図１４Ａに、実施例の位置対時間プロファイルを示し、図１４Ｂに、実施例の速度対時間プロファイルを示し、図１４Ｃに、実施例の加速度対時間プロファイルを示す（１ｇ＝９．８ｍ／ｓ２）。
【００９３】
（実施例からのデータ）
【表１】
2006507131.tif 000049
【表２】
2006507131.tif 000050
【表３】
2006507131.tif 000051
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】１対のリングロールロールによってウェブ材料上に実施される仕事を再現する働きをする、本発明の装置の側面図。
【図２Ａ】第２プレートが設けられた往復移動するキャリッジを示す斜視図であり、当該キャリッジが、装置本体の上側部分及び下側部分によって画定されるキャビティ内に位置決めされている図。
【図２Ｂ】装置本体の上側部分の斜視図。
【図２Ｃ】本体下側部分に取り付けられたキャリッジの側面斜視図であり、本体上側部分及びリニアサーボモータが取り除かれている図。
【図２Ｄ】キャリッジ本体の斜視図。
【図２Ｅ】キャリッジ本体の背面図。
【図２Ｆ】キャリッジ本体の正面図。
【図２Ｇ】キャリッジ本体の側面図。
【図２Ｈ】キャリッジ及びモータ第２部材の斜視図。
【図２Ｉ】キャリッジ及びモータ第２部材の一部分の斜視図。
【図３Ａ】キャリッジ及びキャリッジに取り付けられた第２プレートの一部分の斜視図。
【図３Ｂ】キャリッジの一部分及び本体下側部分の一部分の側面斜視図。
【図４】図１の装置内のサーボリニアモータの１つの、Ｕ字形第１部材の斜視図。
【図５】図１に示した装置の、装置本体の外側支持部材、Ｌ字形の位置制限部材；ばね荷重付加プレート、ばね負荷プレート、加熱プレート、冷却プレート、及び固定式第１プレートの斜視図。
【図６】固定式第１プレートが図示されていない、装置本体の外側支持部材、Ｌ字形の位置制限部材、ばね荷重付加プレート、ばね負荷プレート、加熱プレート、及び冷却プレートの斜視図。
【図６Ａ】固定式第１プレートが図示されていない、Ｌ字形の位置制限部材の一部分；ばね負荷プレート、加熱プレート、及び冷却プレートの斜視図。
【図７】固定式第１プレートが図示されていない、装置本体の外側支持部材、Ｌ字形の位置制限部材、ばね荷重付加プレート、ばね負荷プレート、加熱プレート、及び冷却プレートの斜視図。
【図８】リングロール操作中に係合している第１ロール上の第１の歯群及び第２ロール上の第２の歯群の概略図。
【図８Ａ】リングロールロールの概略側面図。
【図９】ウェブ材料に係合している第１プレート上の第１の歯及び第２プレート上の第２の歯の概略図。
【図１０】図９に示した様々な寸法の概略図。
【図１１】図１の装置のモータを駆動するドライバ制御装置及び増幅器を示すブロック図。
【図１１Ａ】本発明の加熱器制御装置を示すブロック図。
【図１２Ａ】図１の装置の第１、第２プレートの上面図。
【図１２Ｂ】図１の装置の第１、第２プレートの側面図。
【図１３Ａ】ウェブ材料試料ホルダの斜視図。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示した試料ホルダが第１及び第２受け取り部材に取り付けられ、次にそれが下側本体部分に固定して取り付けられた様子を示す斜視図。
【図１４Ａ】実施例の位置対時間プロファイルのプロット。
【図１４Ｂ】実施例の速度対時間プロファイルのプロット。
【図１４Ｃ】実施例の加速度対時間プロファイルのプロット。
【図１５】較正プレートが図１の装置の第１及び第２プレートによって係合されている様子を示す側面図。
【図１】
2006507131.tif 000053
2006507131.tif 000054
2006507131.tif 000055
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2006507131.tif 000058
2006507131.tif 000059
【図４】
2006507131.tif 000060
【図５】
2006507131.tif 000061
【図６】
2006507131.tif 000062
2006507131.tif 000063
【図７】
2006507131.tif 000064
【図８】
2006507131.tif 000065
【図９】
2006507131.tif 000066
【図１０】
2006507131.tif 000067
【図１１】
2006507131.tif 000068
【図１１Ａ】
2006507131.tif 000069
2006507131.tif 000070
2006507131.tif 000071
【図１４Ａ】
2006507131.tif 000072
【図１４Ｂ】
2006507131.tif 000073
【図１４Ｃ】
2006507131.tif 000074
【図１５】
2006507131.tif 000075
【国際調査報告】
2006507131.tif 000076
2006507131.tif 000077
2006507131.tif 000078