(57)【要約】    本明細書において、フィルム試料の物理的特徴を分析するための方法およびシステムが記載される。このシステムは、フィルム試料を保持するように構成された材料保持システムと、フィルム試料を引き裂き、引き裂きの特徴を測定するように構成された引き裂き分析デバイスと、を含む。可動システムは、材料保持システム内のフィルム試料を引き裂き分析デバイスに移動させるように構成される。  【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム試料の物理的特徴を分析するためのシステムであって、
前記フィルム試料を保持するように構成された材料保持システムと、
前記フィルム試料を引き裂き、前記引き裂きの特徴を測定するように構成された引き裂き分析デバイスと、を備え、
可動システムが、前記材料保持システム内の前記フィルム試料を前記引き裂き分析デバイスに移動させるように構成されている、システム。
【請求項２】
前記可動システムが、連結アームロボットアームシステムを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記フィルム試料を複数のフィルム試験片に切断するように構成されたカッターをさらに備え、
前記可動システムが、前記フィルム試料を前記カッターに移動させ、前記複数のフィルム試験片を前記カッターから材料厚さ測定システム、材料画像分析システム、および前記引き裂き分析デバイスのうちの少なくとも１つに移動させるように構成されている、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記材料保持システムが、真空吸引により前記フィルム試料およびフィルム試験片を保持するように構成された真空吸引システムを含む、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記フィルム試料の厚さを測定するように構成された材料厚さ測定システムをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記材料厚さ測定システムが、前記測定中に前記フィルム試料に穴を開けることを回避するために、広い領域にわたって前記フィルム試料の厚さを測定するように構成されたプローブを備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記カッターが、前記フィルム試料を第１の方向に切断するための第１のブレードと接続している第１の直線アクチュエーターと、前記第１の方向に対して横方向の第２の方向に前記フィルム試料を切断するための第２のブレードと接続している第２の直線アクチュエーターと、を備える、請求項３または４に記載のシステム。
【請求項８】
前記カッターが、切断中に前記フィルム試料を保持するように構成されたフィルム支持板と、前記フィルム試料を前記フィルム支持板に押し付けるように構成された圧力板とを備え、前記フィルム支持板および前記圧力板のうちの一方が、１つ以上の舌部を画定し、前記フィルム支持板および前記圧力板のうちの他方が、前記１つ以上の舌部と噛み合う１つ以上の溝を画定し、前記フィルム試料が、切断中、フィルム支持板と前記圧力板との間に保持される、請求項３、４、および７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記引き裂き分析デバイスが、
前記フィルム試料の第１の部分または前記複数のフィルム試験片のうちの１つを保持する固定クランプステーションと、
前記フィルム試料の第２の部分または前記複数のフィルム試験片のうちの１つを保持する可動クランプと、を備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記固定クランプステーションに対して前記可動クランプを移動させるロボットアームをさらに備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記固定クランプステーションおよび前記可動クランプのうちの１つに関連付けられた力センサーをさらに備える、請求項９または１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記フィルム試料またはフィルム試験片にスリットを切断するように構成された少なくとも１つのブレードをさらに備え、前記少なくとも１つのブレードが、前記固定クランプステーションの把持部と前記可動クランプとの間に位置する、請求項９または１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記フィルム試料の欠陥を検出するように構成された材料画像分析システムをさらに備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
フィルム試料の物理的特徴を分析するための方法であって、
可動システムに接続された材料保持システムにより前記フィルム試料を保持することと、
前記可動システムを使用して、前記フィルム試料を引き裂き分析デバイスに移動させることと、
前記引き裂き分析デバイスを使用して、前記フィルム試料の物理的特徴を試験することと、を含む、方法。
【請求項１５】
前記可動システムにより、前記フィルム試料をカッターに移動させることと、
前記カッターを使用して、前記フィルム試料を少なくとも２つのより小さなフィルム試験片に切断することと、をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記フィルム試料の前記物理的特徴を試験することが、
固定クランプを使用して、前記フィルム試料またはフィルム試験片の第１の部分を保持することと、
可動アームを使用して、前記フィルム試料フィルム試験片の第２の部分を保持することと、
前記可動アームを動かして、前記フィルム試料またはフィルム試験片を引き裂くことと、を含む、請求項１４または１５に記載の方法。
【請求項１７】
スリッターブレードを使用して、前記第１の部分と前記第２の部分との間の前記フィルム試料または前記フィルム試験片にスリットを切断することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記可動システムにより、前記フィルム試料を材料厚さ測定システムに移動させることと、
前記材料厚さ測定システムを使用して、前記フィルム試料の厚さを測定することと、をさらに含む、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記可動システムにより、前記フィルム試料を材料画像分析システムに移動させることと、
前記材料画像分析システムを使用して、前記フィルム試料の欠陥を検出することと、をさらに含む、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料のフィルムまたはシートの引き裂き分析のためのシステムに関する。
【０００２】
導入
材料の物理的特性を特徴付けることは、材料の生成に用いられる化学配合物の分析および改善、ならびに材料の製造プロセスの分析および改善に有用である。物理的特性を特徴付けることは、消費者が特定の使用の場合に最適な製品を決定するのに役立ち、かつ研究者が特定の用途向けの新しい解決策を開発するのにも役立つ。
【０００３】
材料の有用な物理的特性のうちの１つは、材料の引き裂き強度を決定することである。引き裂き試験は、材料が引き裂きに耐える能力に関する見識を提供する。例えば、パッケージング用途では薄いフィルムがよく使用されるため、薄いフィルムの引き裂き特性を決定するために引き裂き試験が使用され得る。引き裂き試験は、接着剤、プラーク、カーペット繊維、不織繊維などのポリマー試料、および紙、布、ホイルなどの非ポリマー試料の引き裂き特性を決定するためにも使用され得る。意図された目的のための材料の適性は、材料が引き裂きに耐えるか、または引き裂きに屈する能力に依存し得る。そのような場合、材料の化学的および物理的特徴は、材料の引き裂き抵抗に影響を与え得る。引き裂き試験は、通常、試料の切断を行い、切断に沿って試料を引き裂くことを伴う。引き裂きを伝播するのに必要な力を測定かつ分析して、材料の引き裂き抵抗を決定する。
【０００４】
アメリカ材料試験協会（ＡＳＴＭ）は、材料を特徴付けるための世界中で広く使用されている一連の規格を有する。引き裂き試験は、プラスチック業界全体で頻繁に行われる一般的な試験である。現在、引き裂き試験は、エルメンドルフ引き裂き試験およびトラウザー試験の２つの方法を使用して行われる。両方の方法において、試験片は事前に切断され、引き裂きは事前に切断されたスリットから伝播する。試験では、試験片に引き裂きを伝播するのに必要な平均力を測定する。既知の方法によると、試験片の準備、分析、および廃棄には人間のオペレーターが必要である。例えば、既知の方法によれば、人間のオペレーターにより、試験片を手動で準備し、試験機器に試験片を装填し、かつ取り出し、引き裂かれた試験片を廃棄する必要がある。
【０００５】
したがって、フィルムの引き裂き強度を分析するための自動化システムに対する必要性が残っている。
【発明の概要】
【０００６】
本開示によるフィルムの引き裂き分析システムを使用することにより、プロセスを自動化し、高スループットで操作することができると判断された。
【０００７】
本開示の一実施形態によれば、フィルム試料の物理的特徴を分析するためのシステムは、フィルム試料を保持するように構成された材料保持システムと、フィルム試料を引き裂き、引き裂きの特徴を測定するように構成された引き裂き分析デバイスと、を含み得る。可動システムは、材料保持システム内のフィルム試料を引き裂き分析デバイスに移動させるように構成され得る。
【０００８】
本開示の一実施形態によれば、フィルム試料の物理的特徴を分析するための方法は、可動システムに接続された材料保持システムによりフィルム試料を保持することと、可動システムを使用して、フィルム試料を引き裂き分析デバイスに移動させることと、引き裂き分析デバイスを使用して、フィルム試料の物理的特性を試験することと、を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示、さらに構造の関連要素の操作方法および機能、ならびに部品の組合せ、ならびに製造の経済性は、添付の図面を参照して以下の説明および添付の特許請求の範囲を考慮するとより明らかになり、これらはすべて、本明細書の一部を形成し、同様の参照番号は様々な図の対応する部分を示す。しかしながら、図面は例示および説明のみを目的としており、本発明の制限の定義として意図されていないことを明確に理解されたい。
【００１０】
【図１】本開示の一実施形態による、引き裂き分析システムの概略図を示す。
【図２】本開示の一実施形態による、引き裂き分析システムの三次元斜視図を示す。
【図３】本開示の一実施形態による、ロボットシステムの三次元斜視図を示す。
【図４】本開示の一実施形態による、材料保持システムの三次元斜視図を示す。
【図５】本開示の一実施形態による、厚さ測定システムの構成要素の三次元斜視図を示す。
【図６】本開示の一実施形態による、切断デバイスの構成要素の三次元斜視図を示す。
【図７】本開示の一実施形態による、切断デバイスで切断される前後のフィルム試験片の上面図を示す。
【図８Ａ】本開示の一実施形態による、切断デバイスの構成要素の三次元斜視図を示す。
【図８Ｂ】本開示の一実施形態による、切断デバイスの構成要素の三次元斜視図を示す。
【図９】本開示の一実施形態による、切断デバイスの構成要素の三次元斜視図を示す。
【図１０】本開示の一実施形態による、切断デバイスの構成要素の三次元斜視図を示す。
【図１１】本開示の一実施形態による、画像分析システムの三次元斜視図を示す。
【図１２】本開示の一実施形態による、固定クランプステーションおよびロボットクランプの三次元斜視図を示す。
【図１３Ａ】本開示の一実施形態による、引き裂き分析デバイスの固定クランプステーションの三次元斜視図を示す。
【図１３Ｂ】本開示の一実施形態による、引き裂き分析デバイスの固定クランプステーションの三次元斜視図を示す。
【図１３Ｃ】本開示の一実施形態による、引き裂き分析デバイスの固定クランプステーションの三次元斜視図を示す。
【図１４】本開示の一実施形態による、引き裂き分析デバイスのロボットクランプの三次元斜視図を示す。
【図１５】本開示の一実施形態による、固定クランプステーションから離れた方向にフィルム片を引っ張るロボットクランプの三次元斜視図を示す。
【図１６】本開示の一実施形態による、標準試験片と修正試験片との比較を示す。
【図１７】本開示の一実施形態による、力対変位のプロットを示す。
【図１８】本開示の一実施形態による、力対時間のプロットを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
産業用途では、薄いフィルム試料の引き裂き抵抗を試験するプロセスは自動化され得る。自動化された引き裂き分析デバイスのアイデアは、様々な業界での高スループット（ＨＴＰ）試験の必要性から生じている。試験の速度が高いほど、大量のデータを比較的迅速に収集して傾向を分析できるため、意図する分野でより詳細な調査を実施することができる。ＨＴＰ試験セットアップの開始に必要とされる特徴の１つは、連続（または、ほぼ連続）操作である。システムをノンストップで実行できるようにすることにより、行われる試験の量が増加する。また、このシステムは、手動試験システムと比較して、１回の試験の速度を増加することが可能である。これは、ロボットであれば中断することなく長時間実行できるため、人間の研究者またはオペレーターに取って代わるロボットを使用して達成される。精度を犠牲にすることなくシステムのスループットを増加させるために使用され得る第２の特徴は、複数の試験を並行して行うことである。第３の特徴は、人間による試験システムと比較して、本システムには再現性があり均一であることである。本開示の実施形態は、これらの特徴のうちの１つまたは両方を用いて、試験され得るフィルム試料の数を増加する。
【００１２】
本開示の一実施形態では、並行して運転する２つのロボットを使用することにより、ＨＴＰ試験が達成される。例えば、一実施形態では、選択的コンプライアンスアセンブリロボットアームまたは選択的コンプライアンス連結ロボットアーム（ＳＣＡＲＡ）ロボットが複数の引き裂きステーションに装填されたフィルムを引き裂く間に、６軸ロボットが試験用の試料を準備する。フィルム試験片は、接着剤、プラーク、カーペット繊維、不織繊維などのポリマー試料、または紙、布、ホイルなどの非ポリマー試料を含み得る。
【００１３】
本開示の実施形態は、インフレーションフィルム製作ラインと統合され得る。さらに、実施形態は、既存のインフレーションフィルム研究室に統合され得る。試験を自動的かつ比較的迅速に実施できることにより、研究室は、現在のシステムを使用して試験の未処理をなくすことができるようになる。
【００１４】
図１は、本開示の一実施形態によるシステムの概略図を示す。本開示の一実施形態では、引き裂き分析システム１０は、可動システム、例えば、ロボットシステム１２、材料保持システム１４、厚さ測定システム１６、切断デバイス１８、材料画像分析システム２０、および引き裂き分析デバイス２２を含む。ロボットシステム１２、材料保持システム１４、厚さ測定システム１６、切断デバイス１８、材料画像分析システム２０、および／または引き裂き分析デバイス２２は、作業表面２４または共通の枠組みに提供され得る。ロボットシステム１２、材料保持システム１４、厚さ測定システム１６、切断デバイス１８、材料画像分析システム２０、および／または引き裂き分析デバイス２２は、コンピュータシステム２６を使用して制御され得る。
【００１５】
図２は、本開示による引き裂き分析システム１０の三次元斜視図を示す。図２に見られるように、引き裂き分析デバイスは、以下により詳述されるように、フィルム試験片に対して引き裂き試験を行うための引き裂きロボット９２と、固定クランプステーション９６とを備え得る。引き裂き分析システム１０は、送達システムを含み得る。送達システムは、引き裂き分析システム１０で試験するために試料を作業表面２４に送達するトレイを含み得る。送達システムは、フィルム試料６６（図７）を引き裂き分析システム１０の前の場所に送達し得、ここで、ロボットシステム１２および材料保持システム１４は、トレイからフィルム試料を取り出して、本明細書に記載される試験手順のステップに進み得る。
【００１６】
図３は、本開示の一実施形態による、ロボットシステム１２の三次元斜視図を示す。一実施形態では、ロボットシステム１２は、Ｅｐｓｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより作製されたＥｐｓｏｎ  Ｃ４ロボットなどの６軸ロボットアームシステムである。ロボットシステム１２は、作業表面２４に提供されたステーション間で分析または試験されるフィルム試料またはフィルム試験片（例えば、フィルム）を移動させるように構成される。ロボットシステム１２は、連結部分２８ａ、２８ｂ、２８ｃを備える連結アームを備え得る。連結アーム２８は、材料保持システム１４をすべての平面および方向に、かつ任意の角度で移動することができる。ロボットシステム１２は、連結部２８ａなどの連結部のうちの１つに取り付けられた取り付け板３０をさらに有し得る。ロボットシステム１２は、コンピュータシステム２６上のユーザ入力により操作され得るか、あるいはコンピュータシステム２６上の事前セットプログラムであり得る。
【００１７】
６軸ロボットアームシステム１２が記載されているが、ロボットシステム１２は、材料保持システム１４に接続することができ、作業表面２４の周りの複数の平面でフィルムを移動させることができる任意のシステムであり得る。ロボットシステム１２は、任意の連結アームロボットであり得る。
【００１８】
図４は、本開示の一実施形態による材料保持システム１４の三次元斜視図を示す。材料保持システム１４は、フィルムを保持および移動させるように構成される。材料保持システム１４は、取り付け板３２でロボットシステム１２に取り付けられ得る。取り付け板３２は、例えば、締結具を使用して、ロボットシステム１２の取り付け板３０に取り付けられ得る。取り付けられると、取り付け板３０は、連結運動アーム２８から材料保持システム１４に回転運動、縦運動、および角運動を伝達し得る。一実施形態では、材料保持システムは、真空吸引によりフィルムを保持するように適合された真空吸引システム３４を含む。一実施形態では、真空吸引システム３４は、真空カップ４４の４つのセット３６、３８、４０、および４２を含む。各セットは、４つの真空カップ４４を含み得る。これにより、材料保持システム１４は、寸法６”ｘ６”（１５２ｍｍｘ１５２ｍｍ）の単一フィルム試料、またはサイズ３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）の４つのフィルム試験片のいずれかを処理することができる。当業者は、６”×６”（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料が材料保持システム１４により処理されるとき、１６個の真空カップ４４のすべてがフィルム試料を保持および移動させるために用いられ得ることを認識する。サイズ３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）の４つのフィルム試験片が材料保持システム１４により処理されるとき、真空カップ４４の各セット３６、３８、４０、および４２は、それぞれのフィルム試験片を保持および移動させ得る。すなわち、セット３６を構成する４つの真空カップ４４は、サイズ３”×３”（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の単一のフィルム試験片を保持および移動させ得、セット３８、４０、および４２の各々に関しても同様である。材料保持システム１４は、４つのフィルム試験片を同時に保持および移動させ得る。１６個の真空カップ４４が記載および示されるが、任意の数の真空カップが、試験プロセスを通してフィルム試験片（複数可）を保持および移動させるために使用され得る。材料保持システム１４は、単一の６”ｘ６”（１５２ｍｍｘ１５２ｍｍ）のフィルム試料および４つの３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）のフィルム試験片の操作に関連して記載されたが、多かれ少なかれ異なるサイズおよび形状のフィルム試験片が、材料保持システム１４により保持され得る。つまり、フィルムは、６”ｘ６”（１５２ｍｍｘ１５２ｍｍ）または３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）である必要はないが、試験が必要なサイズ、形状、または数量であり得る。
【００１９】
本明細書では、真空カップがフィルムを保持するために使用されているように記載されるが、材料の種類に応じて、他の機構またはシステムも、フィルムを保持するために使用され得る。例えば、真空カップは、様々なプラスチックおよびポリマー材料など、非多孔質で比較的軽い試料を保持するのに適している場合がある。したがって、例えば、多孔質材料が使用される場合、真空カップは、磁石、クリップ、または他の種類の把持部などの他の保持機構により置き換えられ得る。
【００２０】
図５は、本開示の一実施形態による、厚さ測定システム１６の構成要素の三次元斜視図を示す。厚さ測定システム１６は、ＡＳＴＭ規格Ｄ５９４７に規定されているように、そこから切断される各フィルム試験片の中心でフィルム試験片の厚さを測定し得る。厚さ測定システム１６は、例えば、０．５ミル〜１０ミル（０．０１２７ｍｍ〜０．２５４ｍｍ）の広範囲の厚さでフィルムの厚さを測定するように構成される。厚さ測定システム１６は、接触板およびプローブを使用して、フィルムの厚さを測定するように構成される。接触板およびプローブは一般に平坦であり、それぞれ対向表面４８および４６でフィルムに接触し、フィルムの厚さは、接触板とプローブとの間の距離として測定される。接触板の表面４８およびプローブの表面４６は、測定中にフィルム試料に穴が開くのを避けるのに十分である。例えば、接触表面４６および４８は、可撓性で柔軟である材料に使用されるように構成され得る。接触表面４６および４８は、より硬質の試料の厚さを測定するようにも構成され得る。
【００２１】
図５に見られるように、厚さ測定システム１６は、４つの第１の接触表面４６と、４つの第２の接触表面４８とを備え得る。厚さ測定システム１６は、そこから切断される４つのフィルム試験片の各々に対応する領域の厚さを測定するために４つのセンサー５０を備え得る。センサー５０は、３”（７６ｍｍ）間隔で備え付けられ得、６”ｘ６”（１５２ｍｍｘ１５２ｍｍ）のフィルム試料は、接触表面４６と４８との間に挿入され得る。厚さは、４つの異なるポイントで測定され得る。４つの厚さ測定値の各々は、３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）のフィルム試験片のうちの１つの厚さに対応し得る。あるいは、より多くのまたはより少ない接触表面４６および４８、ならびにセンサー５０が提供され得る。提供される接触表面４６および４８、ならびにセンサー５０の数は、試験されるフィルム試験片の数またはサイズに対応し得る。あるいは、６”ｘ６”（１５２ｍｍｘ１５２ｍｍ）以外のサイズ決めされたフィルム試料および３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）以外にサイズ決めされた切断されたフィルム試験片は、厚さ測定システム１６により試験され得る。
【００２２】
センサー５０は、高精度デジタル接触センサー５０（例えば、Ｋｅｙｅｎｃｅ  ＣｏｍｐａｎｙのＫｅｙｅｎｃｅ  ＧＴ２シリーズ）を備え得る。センサー５０は、フィルムの厚さを１ミクロンの精度で測定するために使用される。センサー５０は、その精度のために選択される。各第１の接触表面４６は、シャフト５４により対応するセンサー５０に機械的に連結され得る。ロボットシステム１２および材料保持システム１４は、フィルム試料を移動させ得、結果として、そこから切断される各フィルム試験片がそれぞれの第１の接触表面４６と第２の接触表面４８との間に位置する。フィルム試料がそれぞれの第１の接触表面４６と第２の接触表面４８との間に配置されると、空気圧システム５２からの加圧空気がシャフト５４に適用され得る。空気圧システム５２は、各第１の接触表面４６に連結されたシャフト５４を延長し得、結果として、フィルム試料がそれぞれの第１の接触表面４６と第２の接触表面４８との間に接触して保持される。センサー５０は、延長された第１の接触表面４６と第２の接触表面４８との間の距離を測定して、フィルム試料の厚さを測定し得る。
【００２３】
機械的タイプの厚さ測定システム１６が記載および使用されるが、他のタイプの厚さ測定システムも用いられ得る。例えば、別の実施形態では、厚さ測定システム１６は、レーザービームを使用して厚さを決定するように適合されたレーザー距離測定センサーを含む。また、共焦点レンズ、デュアルレーザー厚さ分析装置、および容量性測定方法も検討される。
【００２４】
図６は、本開示の一実施形態による、切断デバイス１８の構成要素の三次元斜視図を示す。説明を明確にするために、「フィルム試料」という用語は、切断デバイス１８でフィルム材料が切断される前に引き裂き分析システム１０で試験されるフィルム材料を指し、「フィルム試験片」という用語は、切断デバイス１８によって、より小さなサイズに切断された「フィルム試料」を指す。図７を参照すると、切断デバイス１８は、６”×６”（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）の正方形のフィルム試料６６を、各々のサイズが３”×３”（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の４つのフィルム試験片６８に切断されるように設計され得る。代替の開始および終了サイズおよび形状が可能である。図６に示すように、切断デバイス１８は、互いに垂直に配置された直線モータ６４などの２つの直線アクチュエーターを含み得るが、他の角度関係が提供され得る。各直線モータ６４は、ブレード７０を駆動し得る（図８Ａ、８Ｂを参照されたい）。切断デバイス１８は、フィルム支持板５６および圧力板６２を含み得る。切断デバイス１８は、上部板６０に備え付けられた空気圧シリンダ５８も含み得る。空気圧シリンダ５８の出力は、圧力板６２に固定され得る。したがって、空気圧シリンダ５８は、フィルム支持板５６に対する圧力板６２の上下運動を駆動し得る。切断されていないフィルム試料は、材料保持システム１４により圧力板６２とフィルム支持板５６との間に挿入され得る。圧力板６２上の真空カップ８２（図１０）を作動させて、フィルム試料を圧力板６２の下側に保持し得る。材料保持システム１４上の真空カップ４４は作動停止され、空気圧シリンダ５８を作動させる前に材料保持システム１４が取り外され得る。圧力板６２（空気圧シリンダ５８により操作される）は、６”ｘ６”（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料６６をフィルム支持板５６上に下降させる。一実施形態によれば、直線モータ６４は、ブレード７０をフィルム試料を通して横方向に交互に移動させて、６”×６”（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料６６をサイズ３”×３”（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の４つのフィルム試験片６８に切断する。フィルム試料６６および切断されたフィルム試験片６８を保持する圧力板６２について記載されるが、空気圧シリンダ５８により圧力板６２が下降する前に、代替的に、フィルム支持板５６がフィルム試料６６を保持し得ることを理解されたい。
【００２５】
図８Ａおよび８Ｂを参照すると、ブレード７０は、スレッド７６に取り付けられたブロック７２により直線モータ６４に取り付けられ得る。スレッド７６は、直線モータ６４により作動されるように適合され得、結果として、モータがスレッド７６、ブロック７２、したがってブレード７０を直線方向に移動させる。ブレード７０は、互いに垂直な方向に移動し得る。第１のブレード７０がフィルム試料に沿って延長および後退した後、第２のブレード７０が、同様に、フィルム試料を第１の切断に対して９０度で切断し得る。一実施形態では、直線モータ６４は、ペンシルバニア州ピッツバーグのＡｅｒｏｔｅｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造される。別の実施形態では、直線モータ６４は、ＥＴＥＬ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造される。別の実施形態では、直線モータの代わりに、ブレード７０は、回転アクチュエーター、または油圧もしくは空気圧アクチュエーターにより駆動される。図８Ｂに見られるように、ブレード７０は、ブロック７２に止めネジ（ラベルなし）により固定されて、ブレードが上昇しないようにする。ブレード７０を取り外すために（修理、クリーニング、または交換などのため）、止めネジを取り外すと、ブレード７０がブロック７２から持ち上げられ得る。前面板７４も提供され、移動中にブレード７０の配置を維持するのに役立つ。別の実施形態では、回転可能なテーブルに備え付けられた単一のブレード７０および直線モータ６４が、フィルム試料６６に２つの垂直の切断を行うために使用され得る。一例では、直線モータ６４は、ブレードを１ｍ／秒〜４ｍ／秒（３．３フィート／秒〜１３．１フィート／秒）で移動させる。
【００２６】
図９は、本開示の一実施形態による、切断デバイス１８のフィルム支持板５６および圧力板６２の三次元斜視図を示す。溝７８はフィルム支持板５６にフライス加工され、舌部８０は圧力板６２にパターン化される。舌部８０および溝７８のパターンは、一方向に沿って延長する。したがって、ブレード７０の一方は、舌部８０および溝７８のパターンに平行に切断することができ、ブレード７０の他方は、舌部８０および溝７８のパターンに垂直に切断することができる。舌部８０および溝７８のパターンは、切断中にフィルム試料をぴんと張った状態で定位置に保持するために使用される。舌部８０が下方に移動し、対応する溝７８と噛み合うと、フィルム試料は、溝７８内に押し下げられる。この効果は、フィルム試料が嵌合する舌部および溝にまたがる領域でぴんと張るようになり、ブレード７０による切断中に適所に保持されることである。あるいは、舌部８０および溝７８の場所は、舌部８０がフィルム支持板５６上に位置し、溝７８が圧力板６２上に位置するように逆になり得る。
【００２７】
図１０は、本開示の一実施形態による、切断デバイス１８の圧力板６２の三次元斜視図を示す。圧力板６２は、圧力板６２の下側に位置する真空カップ８２を含み得る。一実施形態によれば、真空カップ８２は、４つのセット８４、８６、８８、および９０に分割され得る。切断後、各カップについて真空カップ８２への真空供給がオンにされ得、切断されたフィルム試験片は、フィルム支持板５６から取り出され得る。次いで、空気圧シリンダ５８が圧力板６２を持ち上げるにつれて、フィルム試験片は、圧力板６２とともに上昇する。代替の切断デバイス１８が使用され得、例えば、フィルム試料は、ナイフまたはハサミでユーザにより切断され得る。フィルム試料は、他の電気もしくは自動カッター、または機械式カッター、例えば、スイングアームペーパーカッターのような様式のものでも切断され得る。
【００２８】
図１１は、本開示の一実施形態による、材料画像分析システム２０の三次元斜視図を示す。切断に続いて、フィルム試験片は、ロボットシステム１２により材料画像分析システム２０に移動され得る。本プロセスは、切断後の材料画像分析とともに記載されるが、順序が変更され得ることが認識される。実施形態によれば、順序は、例えば、システムの効率を促進するために作業表面２４上の構成要素の近接に基づき得る。一実施形態によれば、材料画像分析は、切断に先行し得る。したがって、フィルム試料は、切断デバイス１８で切断される前に、厚さ測定システム１６から材料画像分析システム２０に移動され得る。一実施形態によれば、材料画像分析は、厚さ測定に先行し得る。
【００２９】
実施形態によれば、材料画像分析システム２０は、偏光の原理に基づく。材料画像分析システム２０は、試験されるフィルムの不規則性または欠陥を検出するように構成される。偏光光源は、一切の周囲光を除去しながら、材料画像分析システム２０内のフィルムを照明するために使用される。光は、フィルムを通過した後、偏光フィルターを装備したカメラにより撮影される。完全に形成されたフィルム試験片は、光源からの偏光を散乱させないため、完全に鮮明な画像がもたらされる。しかしながら、フィルム試験片のいずれの欠点／欠陥も、カメラにより検出される光を散乱させる。次いで、マシンビジョンアルゴリズムは、重大な欠陥を有するフィルム試験片を識別してタグ付けする。したがって、材料画像分析システム２０は、フィルムを通過する偏光がある特定の物理的欠陥により影響を受けるときに引き起こされる不規則性の検出に基づく。材料画像分析器は、光の偏光に依存するため、試験される材料が変更されると、偏光も変化する可能性があり、これにより、欠陥がない場合でも欠陥の存在が示される可能性がある。しかしながら、分析の側面の一部として、欠陥または不規則性の分析はデータ解釈に移行され、フィルム試験片からの結果の範囲を注視し、標準偏差および平均からの距離に基づいて外れ値を識別することにより実施される。したがって、欠陥を決定する現在の方法は、材料に依存せず、問題に対するより普遍的な解決策である。
【００３０】
材料画像分析システム２０は、偏光の原理に基づいて本明細書に開示されるが、材料画像分析システム２０は、他の形態を取り得る。例えば、材料画像分析システム２０は、光学制御システム（ＯＣＳ）テスターなどの欠陥の種類を定量化および識別するゲルテスターであり得る。光学透過率分析システムまたは超音波欠陥検出システムなどの代替手段が使用され得る。さらに、フィルム試験片は、材料画像分析システム２０をスキップし、任意の順序で、厚さ測定システム１６、切断デバイス１８、または引き裂き分析デバイス２２などの前述のシステムのいずれかに進み得る。この状況で、または材料画像分析システム２０の使用に加えて、フィルム試験片は、引き裂き分析デバイスで複数回試験されて、欠陥を有し得るフィルム試験片を識別するために使用され得る統計モデルが達成され得る。
【００３１】
材料画像分析システム２０に続いて、フィルム試験片は、ロボットシステム１２により引き裂き分析デバイス２２に移動される。引き裂き分析デバイス２２は、フィルム試験片を所定の速度および加速度で引き裂く。ロードセルは、フィルム試験片の引き裂き全体にわたって力プロファイルを測定する。図１２は、本開示の一実施形態による、引き裂き分析デバイス２２の三次元斜視図を示す。引き裂き分析デバイス２２は、ロボットクランプ９４などの可動クランプに取り付けられた引き裂きロボット９２を含み得る。引き裂き分析デバイス２２は、固定クランプステーション９６を含み得る。引き裂き分析デバイス２２は、第１の固定クランプステーション９６の反対側に位置する第２の固定クランプステーション９６を含み得る。引き裂き分析デバイス２２は、図１２に示される２つ超または２つ未満の固定クランプステーション９６を含み得る。
【００３２】
図１３Ａ〜１３Ｃは、本開示の一実施形態による、固定クランプステーション９６の三次元斜視図を示す。固定クランプステーション９６は、切断デバイス１８により切断された３”×３”（７６ｍｍ×７６ｍｍ）のフィルム試験片のうちの２つなど２つのフィルム試験片を保持することができる。第２の固定クランプステーション９６は、切断デバイス１８により切断された残りの２つの３”×３”（７６ｍｍ×７６ｍｍ）のフィルム試験片などの２つの追加のフィルム試験片を収容するために、固定クランプステーション９６の反対側に提供され得る。各固定クランプステーション９６は、固定クランプ把持部９８、スリッターブレード１００、スリッターブレードアクチュエーター１０２、およびロードセル１０４を含み得る。固定クランプステーション９６は４つの３”×３”（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の試験片に関連して記載されるが、異なる形状およびサイズの試験片が多少なりとも試験され得ることを理解されたい。つまり、試験片は、３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）である必要はないが、任意のサイズ、形状、または数量であり得る。
【００３３】
図１３Ａを参照すると、２つの固定クランプ把持部９８が示される。固定クランプ把持部９８は各々、空気圧で操作される２つの把持部フィンガー１０６を含み得る。固定クランプ把持部９８は、Ｓｃｈｕｎｋ  ＭＰＧ５０把持部であり得る。各固定クランプ把持部９８は、把持部フィンガー１０６の間で単一のフィルム試験片６８（例えば、図７を参照されたい）を把持し得る。下部把持部フィンガー１０６は、ロードセル１０４の上部に備え付けられ得る。一実施形態によれば、ロードセル１０４は、固定クランプ把持部９８と固定クランプステーション９６の残りとの間の唯一の支持点であり得る。そのような配置により、ロードセル１０４は、固定クランプ把持部９８を介して引裂力を正確に測定することができる。
【００３４】
図１３Ｂを参照すると、２つのスリッターブレード１００およびスリッターブレードアクチュエーター１０２が示される。スリッターブレードアクチュエーター１０２は、スリッターブレード１００を駆動して、フィルム試験片を切断し、引き裂きの伝播の開始を可能にする。スリッターブレードアクチュエーター１０２は、後退位置（図示せず）と延長位置（図１３Ｂ）との間にあるスリッターブレード１００を作動し得る。後退位置では、スリッターブレード１００は、下部把持部フィンガー１０６の上表面を越えて延長しない可能性がある。延長位置では、スリッターブレード１００は、下部把持部フィンガー１０６と上部把持部フィンガー１０６との間に把持されたフィルム試験片への切断を開始するように、下部把持部フィンガー１０６の上表面を超えて上向きに延長し得る。スリッターブレードアクチュエーター１０２は、固定クランプステーション９６の垂直軸に沿って直線方向に空気圧で操作され得る。あるいは、スリッターブレードアクチュエーター１０２は、液圧式、電気式、機械式、磁気式、熱式、または他の既知の作動デバイスであり得る。図示されるように、固定クランプステーション９６は、２つのスリッターブレード１００およびスリッターブレードアクチュエーター１０２を有して、２つの３”×３”（７６ｍｍ×７６ｍｍ）のフィルム試験片の初期切断を行うが、他の寸法も可能である。スリッターブレード１００は、固定クランプステーション９６に連結されるとして記載および図示されるが、スリッターブレード１００が、固定クランプ把持部９８の把持部フィンガーの間にスリッターブレードを位置付けする他の構成要素上に提供され得ることを理解されたい。
【００３５】
図１３Ｃを参照すると、２つのロードセル１０４が示される。各ロードセル１０４は、ロードセル１０４の底面が固定クランプステーション９６に備え付けられるように備え付けられ得る。把持部フィンガー１０６は、ロードセル１０４の上面に備え付けられ得る。これにより、フィルム試験片およびロードセル１０４の引き裂き中に、固定クランプ把持部９８がロードセル１０４上に引張り動作を有することができるため、張力が測定される。ロードセル１０４は、６軸ロードセルまたは単軸ロードセルであり得る。例示的な６軸ロードセルは、ＦＴ１７９００、Ｎａｎｏ２５であり得る。例示的な単軸ロードセルは、ＩＣＰ  Ｆｏｒｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒ，２０８Ｃ０２であり得る。ロードセル１０４は記載され、固定クランプステーション９６上に図示されるが、ロードセル１０４は、把持部フィンガー１０８などのロボットクランプ９４の一部に連結され得ることを理解されたい。
【００３６】
図１４は、本開示の一実施形態による、ロボットクランプ９４の三次元斜視図を示す。ロボットクランプ９４は、４軸引き裂きロボット９２（図１２）に備え付けられ得、これは、Ｘ−Ｙ平面内および垂直Ｚ方向に移動し、Ｚ軸の周りを回転し得る。引き裂きロボット９２は、Ｅｐｓｏｎ  ＳＣＡＲＡロボットモデルＧ１０−８５４Ｓであり得る。引き裂きロボット９２は、材料試料の引き裂きに対応するために、少なくともＸ−Ｙ平面内で移動することができる任意のロボットであり得る。ロボットは、多くの方向、例えば、角度、直線、垂直、水平、および円形、または定義された軌道に沿って、フィルム試験片を引き裂くようにプログラムされ得る任意のロボットであり得る。一実施形態では、ロボットは、フィルム試験片を垂直方向に引き裂くようにプログラムされ、ロボットの運動パラメータは、１３２５ｍｍ／秒（４．４フィート／秒）の最大直線速度および１００００ｍｍ／秒２（３２．８フィート／秒２）の加速度に設定される。
【００３７】
ロボットクランプ９４は、引き裂き試験中にフィルム試験片を保持するための２つの把持部フィンガー１０８を含み得る。把持部フィンガー１０８は、空気圧で作動され得る。ロボットクランプ９４は、試験後に引き裂かれたフィルム試験片を収集し分配するための真空カップ１１０を含み得る。２つの真空カップ１１０が示されるが、任意の数の真空カップが、フィルム試験片の収集および分配を行うために使用され得る。
【００３８】
図１５を参照すると、ロボットクランプ９４は、スリットが形成されると引き裂きロボット９２により上向きの垂直運動で移動され得る。この運動は、フィルム試験片が第１の部分および第２の部分で引き裂かれるように、スリットに沿って引き裂きを伝播し得る。第１の部分は、ロボットクランプ９４の把持部フィンガー１０８により把持され得、第２の部分は、固定クランプステーション９６の固定把持部フィンガー１０６により把持され得る。力プロファイルは、ロードセル１０４を用いて引き裂き中に測定され、コンピュータシステム２６により処理／保存される。
【００３９】
図１に戻って参照すると、引き裂き分析システム１０の実施形態の試験手順は、以下：
（ａ）材料保持システム１４を使用して、ロボットシステム１２によりフィルム試料をピックアップするステップと、
（ｂ）厚さ測定システム１６を使用して、フィルム試料の厚さを測定するステップと、
（ｃ）切断デバイス１８を使用して、６”ｘ６”（１５２ｍｍｘ１５２ｍｍ）のフィルム試料を４つの３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）のフィルム試験片に切断するステップと、
（ｄ）４つの３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）のフィルム試験片を引き裂き分析デバイス２２に配置するステップと、
（ｅ）４つの３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）のフィルム試験片を引き裂き、それぞれ、力プロファイルを測定し、試験したフィルム試験片を廃棄するステップと、を含み得、
（ｆ）任意に、試験手順は、材料画像分析システム２０を使用して、フィルム試験片の材料画像欠陥分析を行うステップを含み得る。
【００４０】
ステップ（ａ）に関して、６”ｘ６”（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料は、搬送システムを介して作業表面２４に搬送される。フィルム試料は、（例えば、厚さ測定システム１６、材料画像分析システム２０、および引き裂き分析デバイス２２からの）結果として生じる試験データを試料に関連させる試料識別、例えば、ライブラリＩＤおよび／またはファイルの名前付け規則を有し得る。ロボットシステム１２は、材料保持システム１４を搬送システム上のフィルム試料の近くに移動させる。真空カップ４４（または、他の既知の把持デバイス）が下向きになっている状態で、６”ｘ６”（１５２ｍｍｘ１５２ｍｍ）のフィルム試料は、材料保持システム１４および真空カップ４４がフィルム試料の上に位置するように真空カップ４４で把持される。
【００４１】
ステップ（ｂ）に関して、ロボットシステム１２は、フィルム試料を保持している材料保持システム１４を厚さ測定システム１６に移動し得る。ロボットシステム１２は、厚さ測定システム１６の接触表面４６と４８との間にフィルム試料を位置し得る。接触表面４６に連結されたシャフト５４は、フィルムの厚さを測定するために延長される。
【００４２】
ステップ（ｃ）に関して、把持されたフィルム試料を有するロボットシステム１２は、厚さ測定システム１６から切断デバイス１８に移動される。切断デバイス１８は、フィルム試料をより小さなフィルム試験片に切断する。例えば、６”ｘ”６”（１５２ｍｍｘ１５２ｍｍ）のフィルム試料は、３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）にサイズ決めされた４つのフィルム試験片に切断され得るが、他のサイズおよび数量も可能である。
【００４３】
把持されたフィルム試料は、真空カップ４４および材料保持システム１４がここでフィルム試料の下に位置するように回転し、フィルム試料は、切断デバイス１８のフィルム支持板５６と圧力板６２との間に挿入される。フィルム試料は圧力板６２上の真空カップ８２で把持され、材料保持システム１４の真空カップ４４は解放される。圧力板６２は、フィルム試料が溝７８と舌部８０との間に把持されるように、空気圧シリンダ５８で下降される。第１の直線モータ６４が作動して、ブレード７０を移動させて、フィルム試料を第１の方向に切断する。次いで、第１の直線モータ６４およびブレード７０が後退する。第２の直線モータ６４が作動して、第２のブレード７０を移動させて、フィルム試料を第１の方向に垂直な第２の方向に切断する。次いで、第２の直線モータ６４およびブレード７０が後退した。ここで、６”ｘ６”（１５２ｍｍｘ１５２ｍｍ）のフィルム試料は、３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）にサイズ決めされた４つのフィルム試験片である。圧力板６２は空気圧シリンダ５８で上昇され、ロボットシステム１２は４つのフィルム試験片の下で材料保持システム１４を移動させる。４つのフィルム試験片は、材料保持システム１４の真空カップ４４で把持され、圧力板６２の真空カップ８２が解放される。フィルム試料からフィルム試験片を切断する代替の方法が用いられ得る。
【００４４】
ステップ（ｄ）に関して、ロボットシステム１２は、材料保持システム１４、およびそれにより保持された４つのフィルム試験片を引き裂き分析デバイス２２に移動させる。ロボットシステム１２は、第１の固定クランプステーション９６の把持部フィンガー１０６の間に３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）のフィルム試験片のうちの２つを位置付けする。空気圧式オペレーターが作動されて、把持部フィンガー１０６の間に２つのフィルム試験片を保持する。真空カップ４４は、最初の２つの試験片から解放される。次いで、ロボットシステム１２は、第１の固定クランプステーション９６の反対側に位置する第２の固定クランプステーション９６の把持部フィンガー１０６の間に３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）のフィルム試験片のうちの残りの２つを位置付けする。空気圧式オペレーターが作動されて、把持部フィンガー１０６の間に残りの２つのフィルム試験片を保持する。真空カップ４４は、残りの２つのフィルム試験片から解放される。ロボットシステム１２は、材料保持システム１４を第２固定クランプステーション９６から遠ざける。
【００４５】
この時点で、ロボットシステム１２は、４つすべてのフィルム試験片を引き裂き試験システムに送達している。ここで、ロボットシステム１２は、搬送システムから別の６”×６”（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料を取り出し、ロボットクランプ９４がステップ（ｆ）の第１の４つの３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）のフィルム試験片に対する試験を行いながら、ステップ（ａ）〜（ｅ）を再び開始し得る。ロボットシステム１２およびロボットクランプ９４のこのような同時または実質的に同時の操作により、試験片試験の高いスループットが可能になる。
【００４６】
ステップ（ｅ）に関して、ロボットクランプ９４は移動されて、フィルム試験片がロボットクランプ９４の把持フィンガー１０８および固定クランプステーション９６の把持部フィンガー１０６により把持されるように、４つのうちの第１の３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）のフィルム試験片を把持する。スリッターブレード１００は作動されて、把持部フィンガー１０６と把持部フィンガー１０８との間の第１のフィルム試験片にスリットを切断する。次いで、ロボットクランプ９４は、フィルム試験片が第１の部分および第２の部分に引き裂かれるように、スリットに沿って引き裂きを伝播するために上向きの垂直運動で移動される（図１５）。力プロファイルは、ロードセル１０４を用いて引き裂きに沿って測定される。ロボットクランプ９４の把持部フィンガー１０８で第１のフィルム試験片部分を把持し続けると、ロボットクランプ９４が下降し、真空カップ１１０が作動されて、第２のフィルム試験片部分を把持する。把持部フィンガー１０８は、ロボットクランプ９４および真空カップ１１０が第１および第２のフィルム試験片部分を廃棄場所に移動できるように解放される。真空カップ１１０により保持された第２のフィルム試験片部分は、ブラシまたは空気のパフなどの廃棄機構に対して移動されて、把持部フィンガーまたは真空カップ１１０から第２のフィルム試験片部分を取り除き、廃棄容器に落ちる。ロボットクランプ９４の把持部フィンガー１０８により保持された第１のフィルム試験片部分は、第１のフィルム試験片部分も廃棄容器内に落下するか、廃棄機構がフィルムを取り除くことができるように解放される。
【００４７】
第１の３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）のフィルム試験片の廃棄後、ロボットクランプ９４は、第１の固定クランプステーション９６に戻され、第１の固定クランプステーション９６に保持されている第２の３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）のフィルム試験片に対してステップ（ｆ）を繰り返す。第２の３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）のフィルム試験片の廃棄後、ロボットクランプ９４は、第２の固定クランプステーション９６に移動され、第２の固定クランプステーション９６に保持された第３および第４のフィルム試験片に対してステップ（ｆ）の引き裂き試験および廃棄を繰り返す。
【００４８】
実施形態によれば、ステップ（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）のいずれかの前に、把持された３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）のフィルム試験片は、真空カップ４４および材料保持システム１４がここでフィルム試験片の上に位置付けされるように回転され得る。フィルム試験片は、材料画像分析システム２０に挿入され得る。フィルム試験片は、材料画像分析システム２０を使用して欠陥および不規則性について分析される。実施形態によれば、材料画像分析システム２０は、フィルム試験片の以下の品質のうちの１つ以上を分析し得る：フィルム領域は引き裂き分析の結果に影響を及ぼす全体の欠陥を含まない；フィルム試験片の端はギザギザではない；フィルム試験片は材料保持システム１４で正方形である（つまり、適切に配向され、かつ／または適切に切断されている）。材料画像分析システム２０で分析するステップは省略され得る。
【００４９】
プロセスは上記の順序で記載されるが、順序が変更され得ることが認識される。実施形態によれば、順序は、例えば、システムの効率を促進するために、作業表面２４上の構成要素の近接に基づき得る。
【００５０】
ロボットクランプ９４は、３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）のフィルム試験片の引き裂きを伝播することについて記載および図示されるが、直線モータ、他の種類のロボットシステム、ならびに／または重力落下引き裂きの重荷の自動化ピッキングおよび配置など、他の代替手段も用いられ得る。
【００５１】
ロボットクランプ９４は、上向きの垂直運動を介して引き裂きを伝播するものとして記載されるが、他の代替の軌道が用いられ得る。ロボットクランプ９４（または、他の引き裂き伝播機構）は、直線軌道（垂直および／または水平）、または角、円形、もしくはスプライン軌道であり得る規定の軌道で引き裂きの運動を行うようにプログラムされ得る。さらに、ロボットクランプ９４の加速度、速度、および移動距離がプログラムされ得る。正弦曲線（例えば、振子の加速度曲線）などの可変加速度運動がプログラムされ得る。あるいは、引き裂きロボット９２およびロボットクランプ９４は、フィルム試験片を引き裂くことができる高速直線モータに置き換えられ得る。
【００５２】
さらに、異なる種類のロードセル１０４は、引き裂きに沿った力プロファイルを測定するために使用され得る。選択されるロードセル１０４の種類は、ロードセルの範囲（測定される最大引き裂き強度に依存する）、ロードセルの分解能（測定の所望の精確および精度に基づく）、およびロードセルの力測定の程度（フィルム試験片の詳細な引き裂き分析の要件に依存する）を含むいくつかの要因に依存し得る。６軸のロードセルは、６つの方向（Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚ）の各方向の引き裂き力を測定および分析するために使用され得るか、または６軸のロードセルは、引き裂きの方向の力を測定するために使用され得る。
【００５３】
引き裂き分析システム１０の機器は、異なるフィルム試験片の寸法で使用され得る。図１６を参照すると、引き裂き機器は、ＡＳＴＭ  Ｄ１９２２規格で指定された寸法、または３”ｘ２．５”（７６．２ｍｍｘ６３．５ｍｍ）の長方形もしくは３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）の正方形などの他の寸法に対して使用され得る。引き裂き分析システム１０の機器は、異なる材料とともにも使用され得る。材料は、本明細書に記載のポリマーフィルム、または接着剤、プラーク、カーパー繊維、不織繊維などを含む代替のポリマー試料、または紙、布、ホイルなどの非ポリマー試料であり得る。引き裂き分析システム１０は、最大４８００グラムの強度および最大４ミル（０．１０２ｍｍ）の範囲の厚さを有する材料を試験し得る。しかしながら、より強いフィルムも試験され得る。把持部などの構成要素の変更により、異なる寸法、特性、特徴、または強度を有する異なる材料を試験することも可能にし得る。
【００５４】
一実施形態では、引き裂き分析デバイス２２と通信するコンピュータシステム２６は、厚さ測定システム１６、材料画像分析システム２０、および引き裂き分析デバイス２２からデータを収集または取得するように構成される。コンピュータシステム２６は、ユーザがプラスチックフィルムの識別などの試験パラメータを入力することで、結果を正しい識別にリンクするデータベースに保存できるようにするユーザインターフェイスを含む。ユーザインターフェイスにより、引き裂きの軌跡（距離、速度、加速度）などの試験パラメータを変更することも可能である。コンピュータシステム２６は、ロボットシステム１２およびロボットクランプ９４の両方を制御し得る。ロボットシステム１２は、主制御装置上で実行し、ロボットクランプ９４は、主制御装置にスレーブとして接続され得る。フィルム試験片に関して取得されたデータは、コンピュータシステム２６上のマスターデータベースに保存され得るか、またはコンピュータシステム２６と通信し得る。データは、厚さ測定、画像分析、力プロファイル、引き裂き試験データなどを含み得る。
【００５５】
一実施形態では、３”ｘ３”（７６ｍｍｘ７６ｍｍ）のフィルム試験片は、図１６に見られるように、元のＡＳＴＭ  Ｄ１９２２試験片と同じ引き裂き長さ（１．７”）を有する。一実施形態では、フィルムの引き裂き時間に対して力対時間がプロットされる。このデータから、フィルム試験片を引き裂くのに必要なピーク力が計算される。
【数１】
2020530108.tif 000003
【００５６】
フィルムを引き裂くために行われた作業は、力曲線を変位（ｘ２−ｘ１）にわたって積分することにより計算される。例示的な引き裂き試験は、図１７および１８に図示される。図１７は、試験の力対変位曲線を図示する。図１８は、試験の力対時間曲線を図示する。この例示的な試験では、変位点（ｘ２、ｘ１）は、５０グラムの力閾値で選択されて、試験片が引き裂かれているときに力積分が変位距離を確実に超えるようにするが、他の閾値も可能である。行われた作業が計算される。
【数２】
2020530108.tif 000004
【００５７】
平均力は、フィルムを引き裂くのに必要な計算された行われた作業を、フィルムを引き裂く際に移動した距離で除算することにより計算される。
【数３】
2020530108.tif 000005
【００５８】
ピーク力および平均力は、試料サイズの試験片の各々について計算され、統計パラメータの平均および標準偏差は、試料サイズから計算される。力の各々の正規化された値は、厚さ１ミルあたりの力として計算される。
【００５９】
「コンピュータシステム」という用語は、本明細書では、任意のデータ処理システムまたは処理ユニット（複数可）を包含するために使用される。コンピュータシステムは、１つ以上の処理装置または処理ユニットを含み得る。コンピュータシステムは、分散コンピューティングシステムでもあり得る。コンピュータシステムには、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、携帯用コンピューティングデバイス、例えば、ＰＤＡ、タブレット、スマートフォンなどが含まれ得る。コンピュータプログラム製品（複数可）は、コンピュータシステム上で実行されて、上記の段落で記載された機能または操作を達成し得る。コンピュータプログラム製品は、上記の機能または操作を行うようにコンピュータシステムをプログラムするために使用される保存された指示を有するコンピュータ可読媒体または保存媒体（複数可）を含む。最適な保存媒体（複数可）の例には、フロッピーディスク、光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ  ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気もしくは光学カード、ハードディスク、フラッシュカード（例えば、ＵＳＢフラッシュカード）、ＰＣＭＣＩＡメモリーカード、スマートカード、またはその他の媒体を含む任意の種類のディスクを含む。あるいは、コンピュータプログラム製品の一部または全体は、インターネット、ＡＴＭネットワーク、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、またはローカルエリアネットワークなどのネットワークを介してリモートコンピュータまたはサーバーからダウンロードされ得る。
【００６０】
プログラムは、コンピュータ可読媒体の１つ以上に保存されると、汎用または専用のコンピュータシステムまたは処理装置を制御するためのソフトウェアを含み得る。また、このソフトウェアにより、コンピュータシステムまたは処理装置は、グラフィカルユーザインターフェイス、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）などの出力デバイスを介してユーザとの対話が可能である。このソフトウェアには、デバイスドライバー、オペレーティングシステム、およびユーザアプリケーションが含まれるが、これらに限定されない。あるいは、コンピュータで具体化されるコンピュータプログラム製品（複数可）（例えば、ソフトウェア製品）として上記の方法を実装する代わりに、またはそれに加えて、上記の方法は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）（複数可）が本開示の方法（複数可）、機能、または操作を実装するように設計され得るハードウェアとして実装され得る。
【図１】
2020530108.tif 000006
【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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【図８Ａ】
2020530108.tif 000013
【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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