(57)【要約】  【解決手段】  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、本明細書に記載される。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ホルダシステムを含み得る。システムは、フィルム試料を延伸して、フィルム試料の物理的特徴を判定するように構成された引張試験システムを含み得る。システムは、材料ホルダシステムに結合されて、ステーション間で分析または試験される保持されたフィルム試料を移動させるように構成された移動可能なシステムを含み得る。移動可能なシステムは、材料ホルダシステム内に保持されたフィルム試料を引張試験システムへ移動させるように構成される。  【選択図】図１８
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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ホルダシステムと、
前記フィルム試料を延伸して、前記フィルム試料の物理的特徴を判定するように構成された引張試験システムと、
材料ホルダシステムに結合されて、ステーション間で分析または試験される前記保持されたフィルム試料を移動させるように構成された移動可能なシステムと、を備え、
前記移動可能なシステムが、前記材料ホルダシステム内の前記保持されたフィルム試料を前記引張試験システムに移動させるように構成される、システム。
【請求項２】
前記移動可能なシステム、前記材料ホルダシステム、および前記引張試験システムを制御するように構成されるコンピュータシステムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記移動可能なシステムが、関節運動アームロボットアームシステムを備える、請求項１および２に記載のシステム。
【請求項４】
前記材料ホルダシステムが、真空吸引により前記フィルム試料を保持するように構成された真空吸引システムを備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記引張試験システムが、少なくとも第１の把持部および第２の把持部を備え、前記第１の把持部および第２の把持部が、それらの間に前記フィルム試料を保持するように構成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の把持部が、前記フィルム試料を延伸するために、前記第２の把持部に対して移動可能である、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記引張試験システムが、前記フィルム試料の延伸中に、前記第１の把持部または前記第２の把持部に加えられる力を測定するように構成されたロードセルをさらに備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
カッタをさらに備え、前記カッタが、前記フィルム試料を複数のフィルム試料片に切断するように構成された線形作動装置および少なくとも１つのブレードを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記カッタが、フィルム支持板および圧力板をさらに備え、少なくとも１つの舌部が、前記フィルム支持板および前記圧力板のうちの一方に位置し、少なくとも１つの溝が、前記フィルム支持板および前記圧力板のうちの他方に位置し、少なくとも１つの舌部が、切断中に、少なくとも１つの溝と係合して、前記フィルム試料をそれらの間および所定の位置に保持する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記フィルム支持板が、切断された後に前記複数のフィルム試料片を保持するように構成された少なくとも１つの真空カップを備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記引張試験システムが、前記フィルム試料片が延伸された後、前記複数のフィルム試料片のうちの１つを保持するように構成された少なくとも１つの真空カップをさらに備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
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１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【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器システムをさらに備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記画像分析器システムが、前記フィルム試料の幅を測定するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
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、
移動可能なシステムに接続された材料ホルダシステムで前記フィルム試料を保持することと、
引張試験システムで前記フィルム試料の物理的特徴を試験することと、
前記フィルム試料を保持する前記材料ホルダシステムを、前記移動可能なシステムで前記引張試験システムへ移動することと、を含む、方法。
【請求項１６】
前記フィルム試料の物理的特徴を試験することが、
前記引張試験システムの第１の把持部において前記フィルム試料の第１の部分を把持することと、
前記引張試験システムの第２の把持部において前記フィルム試料の第２の部分を把持することと、
前記第１の把持部および前記第２の把持部を互いに対して移動させて、前記フィルム試料を延伸することと、
延伸中に前記第１の把持部および前記第２の把持部のうちの一方に及ぼされる力を測定することと、を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記フィルム試料を複数のフィルム試料片に切断することをさらに含み、前記引張試験システムで前記フィルム試料の物理的特徴を試験することが、前記引張試験システムで前記複数のフィルム試料を試験することを含む、請求項１５および１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記引張試験システムで前記フィルム試料の物理的特徴を試験することが、
第２のフィルム試料を複数のフィルム試料片に切断すること、
画像解析器システムで第２のフィルム試料の欠陥を検出すること、
画像解析器システムで第２のフィルム試料の幅を測定すること、または
厚さ測定システムで第２のフィルム試料の厚さを測定すること、のうちの少なくとも１つと同時に実行される、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料のフィルムの引張試験のためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
材料の物理的特性を特徴付けることは、材料の製造に用いられる化学組成の分析および改善、ならびに材料の製造プロセスの分析および改善において有用である。物理的特性を特徴付けることは、消費者が特定の使用事例に最適な製品を判定するのに役立ち、研究者が特定用途向けの新たな解決法を開発するのにも役立ち得る。
【０００３】
材料の有用な物理的特性の１つは、材料の引張強度を判定することである。例えば、薄フィルムが、プラスチック製ラップおよびガムテープなどの包装用途で多くの場合使用されるため、薄フィルムの引張特性を判定するために引張試験を使用できる。意図された目的に対する材料の適合性は、材料が引張延伸中に耐えるか、または崩壊する性能に依存し得る。そのような場合、材料の化学的および物理的特徴は、材料の引張抵抗に影響を与える可能性がある。引張試験は、通常、材料試料を一定の速度で延伸して、それが及ぼす力を測定および記録することによって行われる。フォースカーブが記録され、材料試料に関するヤング率、ポアソン比、降伏強度、引張強度、ひずみ硬化などのさまざまな材料特性を判定することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
Ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（ＡＳＴＭ）は、材料を特徴付けるために世界中で広く使用されている一連の規格を有する。引張試験は、プラスチック業界全体で頻繁に実行される一般的な試験である。現在、引張試験システムは、Ｚｗｉｃｋ、Ｉｎｓｔｒｏｎ、およびＭＴＳなどから入手可能である。しかしながら、これらの機器は、試料の調整から複数の試料の分析までの無人動作を提供することはできない。さらに、これらの機器では、試料の幅および厚みを手動で入力する必要がある場合がある。さらに、先行技術のシステムは、非硬質材料を効果的に試験することができない。
【０００５】
したがって、先行技術のこれらおよび他の欠点を克服するフィルムの引張試験のための自動システムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によるフィルムの引張試験のためのシステムを使用することにより、複数のフィルム試料を試験するためのプロセスを、試料調製から試験まで自動化でき、スループットを改善できることが判定された。
【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ホルダシステムと、フィルム試料を延伸して、フィルム試料の物理的特徴を判定するように構成された引張試験システムと、材料ホルダシステムに結合され、分析または試験される保持されたフィルム試料がステーション間を移動するように構成された移動可能なシステムと、を含み得る。移動可能なシステムは、材料ホルダシステム内に保持されたフィルム試料を引張試験システムに移動させるように構成される。
【０００８】
本開示の実施形態によれば、フィルム試料の物理的特徴を分析するための方法は、移動可能なシステムに接続された材料ホルダシステムでフィルム試料を保持することと、引張試験装置でフィルム試料の物理的特徴を試験することと、フィルム試料を保持している材料ホルダシステムを、移動可能なシステムで引張試験システムへ移動させることと、を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示、ならびに構造の関連要素の動作方法および機能、ならびに部品の組み合わせおよび製造の経済性は、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】図１は、本開示の実施形態に従って、システムの概略図を示す。
【図２】図２は、本開示の実施形態に従って、ロボットシステムの三次元斜視図を示す。
【図３】図３は、本開示の実施形態に従って、材料ホルダシステムの三次元斜視図を示す。
【図４】図４は、本開示の実施形態に従って、切断装置の三次元斜視図を示す。
【図５】図５は、本開示の実施形態に従って、切断装置で切断される前後のフィルム片の平面図を示す。
【図６】図６は、本開示の実施形態に従って、切断装置の構成要素の三次元斜視図を示す。
【図７】図７は、本開示の実施形態に従って、切断装置の構成要素の三次元斜視図を示す。
【図８】図８は、本開示の実施形態に従って、切断装置の構成要素の三次元斜視図を示す。
【図９】図９は、本開示の実施形態に従って、切断装置の構成要素の三次元斜視図を示す。
【図１０】図１０は、本開示の実施形態に従って、材料画像分析器システムの構成要素の三次元斜視図を示す。
【図１１】図１１は、本開示の実施形態に従って、厚さ測定システムの構成要素の三次元斜視図を示す。
【図１２】図１２は、本開示の実施形態による、引張試験装置の正面図である。
【図１３】図１３は、本開示の実施形態に従って、引張試験装置の構成要素の三次元斜視図を示す。
【図１４】図１４は、本開示の実施形態に従って、引張試験装置の把持部間に位置する材料ホルダシステムの三次元斜視図を示す。
【図１５Ａ】図１５Ａは、本開示の実施形態に従って、引張試験装置の把持部上の把持部面の配置の三次元斜視図を示す。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、本開示の実施形態に従って、引張試験装置の把持部上の把持部面の配置の三次元斜視図を示す。
【図１６】図１６は、本開示の実施形態に従って、引張試験装置の構成要素の三次元斜視図を示す。
【図１７】図１７は、本開示の実施形態に従って、引張試験装置の構成要素の三次元斜視図を示す。
【図１８】図１８は、本開示の実施形態に従って、引張試験システムの三次元斜視図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の実施形態に従って、薄フィルムなどの材料のフィルムを引張試験するプロセスを自動化し得る。自動引張試験システムは、さまざまな産業でフィルムの高スループット（ＨＴＰ）試験を提供できる。より速い試験速度とは、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ことを意味し、対象の分野でより詳細な調査を実施できる。本開示の実施形態は、連続的（またはほぼ連続的）動作を提供し、システムが効果的に無停止で作動することを可能にし、実行される試験の量を増加させる。このシステムでは、手動試験システムと比較して、１回の試験の速度を上げることもできる。本開示の実施形態によれば、これは、ロボット工学を使用して達成されて、人間の研究者またはオペレータの代わりをする。本開示の実施形態によれば、精度を犠牲にすることなく、システムのスループットを高めるために使用できる第２の特徴は、複数の試験を並行して実行することである。第３番の特徴は、人間に基づく試験システムと比較して、システムが反復可能および均一であることである。前述の特徴のうちの１つ以上を用いることにより、本開示の実施形態は、試験されるフィルム試料の数を増加させることができる。例えば、本開示の実施形態によれば、６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料を、２分毎に試験し得る。フィルムの引張試験およびその後の引張特性分析により、ＡＳＴＭ  Ｄ８８２と相関する引張強度および極限引張強度データが提供される。
【００１２】
本開示の実施形態によれば、薄フィルムの引張試験システムは、インフレーションフィルム製造ラインと統合するか、または既存のインフレーションフィルムラボに統合され得る。本開示の実施形態による引張試験システムは、試験が自動的かつ比較的迅速に実施されることを可能にし、フィルムラボが試験の未処理分を一掃することを可能にする。以下の開示では薄フィルムの引張試験について述べるが、本発明のシステムは、ポリマー、プラスチック、ゴム、ブロー成形フィルム、ポリエチレン系フィルム、および非ポリマー性材料を含む多くの種類の材料の特性を判定するために使用され得ることを理解されたい。
【００１３】
図１は、本開示の実施形態に従って、引張試験システム１０の概略図を示す。本開示の実施形態では、引張試験システム１０は、ロボットシステム１２、材料ホルダシステム１４、切断装置１６、材料画像分析器システム１８、材料厚さ測定システム２０、および引張試験装置２２などの移動可能なシステムを含む。ロボットシステム１２、材料ホルダシステム１４、切断装置１６、材料画像分析器システム１８、材料厚さ測定システム２０、および／または引張試験装置２２を、作業面２４または共通の枠組みに設けることができる。ロボットシステム１２、材料ホルダシステム１４、切断装置１６、材料画像分析器システム１８、材料厚さ測定システム２０、および／または引張試験装置２２を、コンピュータシステム２６を使用して制御することができる。
【００１４】
図２は、本開示の実施形態に従って、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製の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、作業面２４または共通の枠組みに設けられたステーション間で試験されるフィルム試料を移動するように構成される。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、材料ホルダシステム１４に接続可能であり、作業面２４の周りの複数の平面に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、任意の関節運動アームロボットであり得る。
【００１５】
図３は、本開示の実施形態に従って、材料ホルダシステム１４の三次元斜視図を示す。材料ホルダシステム１４は、試験されるフィルム試料を保持および移動させるように構成される。材料ホルダシステム１４は、アダプタ板でロボットシステム１２に取り付けることができる。アダプタ板は、ロボットシステム１２のアダプタ板に取り付けることができる。アダプタ板を取り付けると、アダプタ板は、ロボットシステム１２の関節運動アームから材料ホルダシステム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、材料ホルダシステムは、真空吸引によりフィルム試料（以下で詳細に説明されるように、３つの切断フィルム試料片３０として図３に示される）を保持するように適合された真空吸引システム２８を含む。一実施形態では、真空吸引システム２８は、真空カップ３８の３セット３２、３４、３６を含む。各セットは、２つの真空カップ３８を含むことができる。これにより、材料ホルダシステム１４は、寸法６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料かサイズ１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）の３つのフィルム試料片３０（例えば、フィルム試料から切断されたもの）のうちの一方を処理することができる。当業者は、６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料が、材料ホルダシステム１４によって処理されるとき、６つの真空カップ３８すべてを、フィルム試料を保持および移動させるために用いることができることを認識するであろう。サイズ１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）の３つのフィルム試料片が、材料ホルダシステム１４で処理されると、真空カップ３８の３２、３４、および３６の各セットは、それぞれの試料片を保持および移動させることができる。例えば、３２のセットを構成する２つの真空カップ３８は、サイズ１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）の単一のフィルム試料片３０を保持および移動させることができ、３４および３６の各セットも同様である。材料ホルダシステム１４は、３つの試料片を同時に保持および移動させることができる。６つの真空カップ３８が記載および図示されているが、任意の数の真空カップを使用して、試験プロセスを通してフィルムを保持および移動させることができる。例えば、１２個の真空カップ３８を使用して、サイズ１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）の６つのフィルム試料片を、材料ホルダシステム１４によって処理するようにすることができる。当業者は、本開示による引張試験システム１０が、非正方形および非直線の形状を含む、６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）以外のサイズを有するフィルム試料を試験するように構成され得ることを理解するであろう。さらに、当業者は、本開示による引張試験システム１０が、１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）以外のサイズ、ならびに他の形状および数量を有するフィルム試料片を切断および試験するように構成され得ることを理解するであろう。したがって、引張試験システム１０は、フィルム試料のあらゆる特定のサイズもしくは形状、またはフィルム試料から切断された試料片のサイズ、形状、および量に限定されない。
【００１６】
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るものとして説明されているが、材料の種類に応じて、他の機構を使用してフィルムを保持することもできる。真空カップは、さまざま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フィルムを保持するのに十分に適していてもよい。磁石、クリップ、または把持部などの他の保持機構は、多孔質材料と共に使用するのに適していてもよい。
【００１７】
引き続き図３を参照すると、材料ホルダシステム１４は、ほぼＵ字型のフレームを備え得る。Ｕ字型フレームは、２つの脚部１４ａ、１４ｂ、および基部１４ｃを備え得る。脚部１４ａ、１４ｂは、真空カップ３８を含むことができ、基部１４ｃは、ロボットシステム１２に接続するためのアダプタ板を含み得る。ほぼＵ字形のフレームにより、真空カップ３８をフィルム試料片３０の各対向端部３０ａ、３０ｂに配置することができ、真空カップ３８間のフィルム試料片へのアクセスが可能になる。ほぼＵ字形のフレームが描かれているが、フレームは、フィルム試料片３０を対向端部で支持することができる任意の形状をとることができる。このような代替的な形状は、ほぼＶ字型フレーム、正方形フレーム、Ｃ字型フレームなどであり得る。
【００１８】
図４は、本開示の実施形態に従って、切断装置１６の三次元斜視図を示す。説明を明確にするために、用語「フィルム試料」は、フィルム材料が切断装置１６で切断される前に、引張試験システム１０で試験されるフィルム材料を指し、用語「フィルム試料片」は、切断装置１６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。切断装置１６は、図５に見られるように、６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）の正方形のフィルム試料５２を、それぞれサイズが１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）の６つのフィルム試料片５４に切断するように設計される。切断装置１６は、線形モータなどの線形作動装置４０を含むことができる。線形作動装置４０は、５つのブレード５６（図６）を駆動させて、フィルム試料に５つのスリットを作成することができる。５つのブレード５６すべてを一緒に作動させて、フィルム試料を６つのフィルム試料片に切断することができる。６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）の初期試料サイズおよび１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）の切断された試料片サイズが開示されているが、他の寸法も可能である。
【００１９】
再び図４を参照すると、切断装置１６は、空洞部４４を画定するフィルム支持板４２を含むことができる。空洞部４４は、６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料５２を受け取ることができる。切断装置１６は、装着板４８に装着された空気圧シリンダ４６を含むこともできる。空気圧シリンダ４６を作動させて、圧力板５０に上下運動を与えることができる。動作中、材料ホルダシステム１４は、６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料５２を、フィルム支持板４２と圧力板５０との間の空洞部４４に配置させて、圧力板５０を下降させて、切断中、フィルム試料５２を同じ位置に維持する。図４および図６を参照すると、線形作動装置４０はブレード５６を移動させて、フィルム試料５２を６つのフィルム試料片５４に切断する。
【００２０】
図７に示すように、ブレード５６は、セットバー５８およびネジ部６０によって固定される。ボルト６２は、各ブレード５６の下部の開口部（図示せず）を貫通している。ブレードを取り外す（修理、洗浄、または交換などのため）には、ボルト６２を取り外してから、ブレード５６を上方にそれぞれのスロットから抜くことができる。
【００２１】
図８は、本開示の実施形態に従って、切断装置１６のフィルム支持板４２および圧力板５０の三次元斜視図を示す。溝部６４は、フィルム支持板４２に切削加工され、舌部６６のパターンが、圧力板５０に形成されている。圧力板５０が、フィルム支持板４２に接しているときに、舌部６６は、対応する溝部６４と嵌合して、切断中にフィルム試料を所定の位置に保持する。図８に示すように、ブレード５６は、舌部および溝部のパターンに対して垂直に切断できる。代替的な実施形態によれば、溝部６４は、圧力板５０に位置してもよく、舌部６６は、フィルム支持板４２に位置してもよい。
【００２２】
図９は、本開示の実施形態に従って、切断装置１６のフィルム支持板４２の三次元斜視図を示す。フィルム支持板４２は、６セットに分割された１２個の真空カップ６８を含むことができる。切断後、圧力板５０が上昇し始める間、真空カップ６８は、６つのフィルム試料片を所定の位置に保持する。次いで、圧力板５０が、空気圧シリンダ４６によって上方に移動する間、フィルム試料片は、所定の位置に留まる。別の切断装置を用いてもよい。例えば、切断装置は、切断ホイール、レーザカッタ、ダイカッタ、または回転ドラムダイであってもよい。
【００２３】
切断に続いて、フィルム試料片は、ロボットシステム１２および材料ホルダシステム１４によって材料画像分析器システム１８に移動され得る。プロセスは、切断後の材料画像分析で説明されるが、例えば作業面２４上の構成要素の近接に基づいて順序を変更して、システムの効率を高めることができることが認識されるであろう。したがって、フィルムを切断後に、材料厚さ測定システム２０に移動してもよく、または代替的に、材料画像分析器システム１８と材料厚さ測定システム２０のいずれか一方または両方にフィルムを移動してから、切断装置１６で切断してもよい。
【００２４】
材料ホルダシステム１４は、一度に３つのフィルム試料片を切断装置１６から移動させるために、真空カップ３８で構築されてもよい。例えば、材料ホルダシステム１４は、１つおきのフィルム試料片、すなわち第１、第３、および第５のフィルム試料片を持ち上げ、それらを後続のステーション（例えば、引張試験装置２２）に移動させてもよい。代替的に、材料ホルダシステム１４は、材料ホルダシステム１４が、６つすべてのフィルム試料片を同時に持ち上げて、それらを後続のステーション（例えば、引張試験装置２２）に移動できるように、追加の真空カップ３８で構築されてもよい。
【００２５】
ロボットシステム１２および材料ホルダシステム１４は、フィルム試料またはフィルム試料片を図１０に示される材料画像分析器システム１８に移送することができる。材料画像分析器システム１８は、不規則性および潜在的欠陥についてフィルム試料または切断されたフィルム試料片３０を検査することができる。材料画像分析器システム１８は、結果に影響する欠陥を含まないフィルム領域、フィルムの縁部（例えば、フィルムの縁部が鋸歯状である場合）、および／またはフィルムが、材料ホルダシステム１４内で真っすぐに保持され（すなわち、適切に配向され）ていることを検出することができる。追加的または代替的に、材料画像分析器システム１８は、フィルム試料または切断されたフィルム試料片３０のそれぞれの幅を検出できる。
【００２６】
材料画像分析器１８は、偏光の光源１９を収容するフレーム１３、偏光フィルム２１、カメラ１５、およびカメラ１５のレンズ上に配置された偏光フィルタ１７を含むことができる。偏光の光源１９を使用して、材料画像分析器システム１８内のフィルム試料片３０（またはフィルム試料）を照明する一方、偏光フィルム２１を通るいかなる周囲光を除外する。光がフィルム試料片３０（またはフィルム試料）を通過した後、偏光フィルタ１７を取り付けたカメラ１５によって捕捉される。完璧に形成されたフィルム片は、光源１９からの偏光を散乱させないため、完全に鮮明な画像が得られる。しかしながら、フィルムのあらゆる不完全性または欠陥は、カメラ１５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を識別してタグ付けする。したがって、材料画像分析器システム１８は、フィルムを通過する偏光が特定の物理的欠陥の影響を受けるときに生じる不規則性の検出に基づいている。材料画像分析器システム１８は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、これは、欠陥がないところに存在する欠陥を潜在的に示す。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、データ解釈に移行し、材料試料片の結果の範囲を調べ、標準偏差および平均からの距離に基づいて外れ値を特定することで実施され得る。したがって、欠陥を判定する本方法は、材料とは無関係に動作することができ、より自在の応用を提供することができる。代替的な画像分析器は、欠陥の種類を定量化および特定するゲルテスタなどの、例えば、光学制御システムを用いることができる。
【００２７】
材料画像分析器システム１８はまた、フィルム試料またはフィルム試料片３０の幅を検出することができる。ロボットシステム１２は、偏光フィルム２１とカメラ１５との間に材料ホルダシステム１４およびフィルム試料片３０を移動させることができる。フィルム試料またはフィルム試料片３０は、偏光フィルム２１と偏光フィルタ１７との間で画像化され得る。フィルム試料またはフィルム試料片３０は、特定の配向に光を偏光する粒子構造を有し得る。生成された画像は、フィルムの粒状構造の直接的表現であり得る。次いで、画像を白黒に二値化して、フィルム試料またはフィルム試料片３０が白一色に見えるようにすることができる。フィルム試料またはフィルム試料片３０の右端および左端は、フィルム試料またはフィルム試料片３０の長さに沿った３つの別個の位置で検出され得る。エッジ検出は、例えば、Ｅｐｓｏｎビジョンエッジオブジェクトの３セットで実行され得る。ビジョンエッジオブジェクトは、画像が黒から白に移行する左側および右側のそれぞれで、長さに沿った３つの各位置に画素を位置させることができる。３つの各位置にそれぞれ左側と右側との間の画素数が計算され得る。これにより、フィルム試料または各フィルム試料片３０の長さに沿った３つの各位置で幅判定が得られる。３つの幅判定または距離は平均化され、ピクセル／インチからインチに変換され得る。これにより、フィルム試料または各フィルム試料片３０の幅判定が得られる。
【００２８】
カメラ１５は、そこに取り付けられた偏光フィルタ１７を有する２５ｍｍ（１インチ）レンズを備えた高解像度カメラであり得る。２５ｍｍレンズは、レンズの表面から約２０インチ（５０８ｍｍ）の焦点距離を提供し得る。光源１９は、４インチ（１００ｍｍ）の正方形の光であってもよい。偏光フィルム２１は、光源１９の約１インチ（２５ｍｍ）下に装着され得る。偏光フィルム２１およびカメラ１５上の偏光フィルタ１７は、互いに対して９０度回転することができる。９０度の関係は、カメラ１５の偏光フィルタ１７と偏光フィルム２１との間に物体がない（例えば、フィルム試料またはフィルム試料片３０がない）場合、光源１９から出る光が、カメラ１５に到達するのを防ぐことができる。
【００２９】
図１１を参照すると、ロボットシステム１２および材料ホルダシステム１４は、フィルム試料片を材料厚さ測定システム２０に移送し得る。例えば、これは、材料画像分析器システム１８による分析後に起こり得る。代替的に、これは、プロセスの別の段階で起こり得る。図１１は、本開示の実施形態に従って、材料厚さ測定システム２０の構成要素の三次元斜視図を示す。材料厚さ測定システム２０は、例えば０．５ミル〜１０ミル（０．０１２７ｍｍ〜０．２５４ｍｍ）の間の厚さの広範囲でフィルム試料片の厚さを測定するように構成される。材料厚さ測定システム２０は、接触面７０ａ、７０ｂを使用することにより、特定の表面積にわたってフィルム試料片の厚さを測定するように構成される。厚さ測定システム１８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、それぞれ対向する表面７０ａおよび７０ｂでフィルムに接触して、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７０ａおよびプローブの表面７０ｂは、測定中にフィルム試料に穴を開けるのを避けるのに十分である。例えば、接触面７０ａ、７０ｂは、柔軟で可撓性のある材料に使用されるように構成され得る。接触面７０ａ、７０ｂは、より硬質な試料の厚さを測定するように構成されることもできる。図１１に示すように、材料厚さ測定システム２０は、３つのフィルム試料片のそれぞれに対応する領域の厚さを測定するために、３つの上部接触面７０ａおよび３つの下部接触面７０ｂならびに３つのセンサ７２を備えることができる。１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料片を接触面７０ａ、７０ｂの間に挿入し、厚さを各試料のある点で測定する。材料厚さ測定システム２０は、ＡＳＴＭ  Ｄ８８２によって規定された位置でフィルム試料片の厚さを測定できる。代替的に、材料厚さ測定システム２０は、６つのフィルム試料片の厚さ試験を同時にまたは実質的に同時に対応するために、接触面７０ａ、７０ｂのそれぞれに６つ、および６つのセンサ７２を備えることができる。代替的に、フィルム測定システムは、未切断フィルム試料上の３つまたは６つの位置を測定してから、切断装置により切断してもよい。本実施形態では、測定された位置は、切断された後、切断されたフィルム試料片上の位置に一致し得る。
【００３０】
示した実施形態によれば、材料厚さ測定システム２０は、デジタル接触センサ７２（例えば、Ｋｅｙｅｎｃｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ製Ｋｅｙｅｎｃｅ  ＧＴ２  Ｓｅｒｉｅｓ）も含む。センサ７２を使用して、フィルム試料片の厚さを１ミクロンの精度で測定することができる。接触面７０ｂは、シャフト７６によりセンサ７２に機械的に連結されている。ロボットシステム１２および材料ホルダシステム１４は、接触面７０ａ、７０ｂの間の所定の位置にフィルム試料片を位置させる。フィルム試料片が接触面７０ａ、７０ｂの間に配置されると、空圧システム７４からの加圧空気がセンサ７２に加えられ、センサ７２に連結されたシャフト７６を延長して接触面７０ｂを上方に移動させる。フィルム試料は、接触面７０ａ、７０ｂの間に保持されてもよい。センサ７２は、延長された接触面７０ｂと上部接触面７０ａとの間の距離を測定して、フィルム試料片の厚さを測定することができる。
【００３１】
機械式材料厚さ測定システム２０が記載され使用されているが、当然のことながら、他の種類の厚さ測定システムも用いることができる。例えば、別の実施形態では、材料厚さ測定システム２０は、レーザビームを使用して厚さを判定するように適合されたレーザ距離測定センサを含む。代替的に、共焦点レンズ、デュアルレーザ厚さ分析器、および容量測定法を使用して、フィルム試料片の厚さを測定することもできる。
【００３２】
図１２を参照すると、ロボットシステム１２および材料ホルダシステム１４は、フィルム試料片を引張試験装置２２に移送し得る。例えば、これは、材料厚さ測定システム２０による分析後に起こり得る。代替的に、これは、プロセスの別の段階で起こり得る。図１２は、本開示の実施形態に従って、引張試験装置２２の正面図を示す。引張試験装置２２は、上部把持部８０および下部把持部８２を有するフレーム７８を含むことができる。
【００３３】
図１３は、本開示の実施形態に従って、引張試験装置２２の上部の三次元斜視図を示す。上部把持部８０および下部把持部８２は、引張試験中の試料の滑りを防ぐためにフィルム試料片に力を及ぼすように選択される。例示的な把持部は、Ｓｃｈｕｎｋ製ＰＧＮ＋１００−１−ＡＳ空気圧把持部であり得る。図１３に描かれるように、引張試験装置は、セットで配置された６つの上部把持部８０および６つの下部把持部８２を備え、同時に、実質的に同時に、または時間的に重複して、６つの引張試験に対応することができる。６つの引張試験を連続して実行することもできる。試験するフィルム試料片の量に応じて、把持部が６セット未満でも可能である。
【００３４】
続いて図１３を参照すると、引張試験装置２２は、把持部の各セット用のロードセル８４も含む。描かれている実施形態では、ロードセル８４は、上部把持部８０に装着されているが、他の装着位置も可能である。ロードセルは、Ｆｕｔｅｋ製ロードセルでもよい。ロードセルは、高速のリフレッシュレートおよび高解像度を有するように選択され得る。一実施形態では、ロードセルは、約５１００ヘルツ（Ｈｚ）のリフレッシュレートを有し得る。一実施形態では、ロードセルは、約０．０２５重量ポンド（ｌｂｆ）の解像度を有し得る。ロードセル８４は、高スループット試験を達成するために高速リフレッシュレートで正確な結果を達成することができる任意のロードセルであり得る。ロードセル８４は、広範囲のフィルムおよび材料を取り扱うのに十分に強い任意のロードセルであり得る。ロードセル８４は、他のロードセルとの直線性を示す任意のロードセルであってもよい。ロードセルは、Ｉｎｓｔｒｏｎブランドのロードセルであってもよい。
【００３５】
再び図１３を参照すると、引張試験装置２２のフレーム７８は、上部フレーム８６および下部フレーム８８を含むことができる。上部フレーム８６は、静止していてもよく、上部把持部８０を保持してもよい。各上部把持部は、装着ブロック１０２ａ、ロードセル８４、およびロードマウント９８（図１７）によって、上部フレーム８６に取り付けることができる。ロードマウント９８は、ブラケット１０４（図１７）で上部フレーム８６に取り付けることができる。ブラケット１０４は、Ｕ字形であってもよい。ブラケット１０４は、留め具などの当技術分野において既知の方法で上部フレーム８６に接続され得る。下部フレーム８８は、下部把持部８２を保持し得る。各下部把持部８２は、装着ブロック１０２ａ、１０２ｂによって下部フレーム８８に取り付けることができる。装着ブロック１０２ａおよび１０２ｂは、把持部８０および８２をそれぞれ上部フレーム８６および下部フレーム８８それぞれに接続することができる任意の構造であってもよい。上部把持部８０および下部把持部８２は、フレーム７８の第１の側に上部把持部８０と下部把持部８２との各３組（すなわち、把持部８０Ｌと８２Ｌとのセット）で配置され得る。上部把持部８０と下部把持部８２との第２の各３セットは、フレーム７８の第２の側（すなわち、把持部８０Ｒと８２Ｒとのセット）に存在し得る。８０Ｌ／８２Ｌおよび８０Ｒ／８２Ｒの各セットは、上部把持部８０と下部把持部８２との３セットを備えるものとして描かれているが、より多くのまたはより少ないセットの把持部が提供され得ることが理解される。
【００３６】
引張試験中、フィルム試料片５４は、上部把持部８０および下部把持部８２で把持され得る。上部フレーム８６が静止したままで、下部フレーム８８が、下方向に移動するように作動すると、フィルム試料片５４を延伸することができる。本開示から理解されるように、「下向き」とは、上側把持部８０および下側把持部８２に相対的な方向を意味する。引張試験装置２２は、重力に対する配向で動作することができる。下部フレーム８８は、下部フレーム８８を既定の速度で移動させることができる線形作動装置、モータ、または他の装置で移動するように作動させることができる。下部フレーム８８は、一定速度で、または代替的に可変速度で移動することができる。試験が完了すると、下部フレーム８８を作動させて（例えば、線形作動装置によって）、開始位置に戻ることができる。引張試験装置２２は、上部フレーム８６が静止したままで、下部フレーム８８が移動する状態で説明されているが、代替的な実施形態によれば、上部フレーム８６が移動可能である一方、下部フレーム８８は静止したままであってもよい。代替的に、上部フレーム８６と下部フレーム８８の両方が、上部フレーム８６と下部フレーム８８の両方に取り付けられた作動装置（例えば、線形作動装置）の使用により、フィルム試料片５４を延伸するために反対方向に移動可能であってもよい。
【００３７】
図１４は、本開示の実施形態に従って、上部把持部８０および下部把持部８２の三次元斜視図を示す。図１４では、材料ホルダシステム１４が、上部把持部８０と下部把持部８２とのそれぞれのセットの間に３つのフィルム試料片５４を配置しているのを見ることができる。描かれているように、フィルム試料片は、材料ホルダシステム１４によって保持される。材料ホルダシステム１４を、ロボットシステム１２によって図１４に描かれた位置に移動することができる。フィルム試料片５４ａ、５４ｂ、５４ｃは、上部把持部８０ａ、８０ｂ、８０ｃと下部把持部８２ａ、８２ｂ、８２ｃとのそれぞれの対で整列させることができる。すなわち、第１のフィルム試料片５４ａは、第１の上部把持部８０ａと第１の下部把持部８２ａとの間に位置する。第２のフィルム試料片５４ｂは、第２の上部把持部８０ｂと第２の下部把持部８２ｂとの間に位置する。第３のフィルム試料片５４ｃは、第３の上部把持部８０ｃと第３の下部把持部８２ｃとの間に位置する。把持部を空気圧オペレータによって作動させて、ライングリップ９０、９２で試料を所定の位置に保持することができる（図１５Ａ、１５Ｂ）。試料片の配置後、材料ホルダシステム１４上の真空カップ３８をフィルム試料片から解放して、材料ホルダシステム１４を把持部から後退させて、試験を進行させ得る。材料ホルダシステム１４および把持部８０、８２によって保持される３つのフィルム試料片が描かれているが、より多くのまたはより少ないフィルム試料片ならびに上部把持部８０および下部把持部８２を使用してもよいことが理解される。
【００３８】
代替的な動作シーケンスによると、材料ホルダシステム１４は、第１のフィルム試料片５４ａを上部および下部把持部８０ａ、８２ａの第１のセットと整列させる。空気圧オペレータは、把持部８０ａ、８２ａを作動させて閉じる。材料ホルダシステム１４上の真空カップ３８は、把持された試料片５４ａからのみ解放される。次いで、材料ホルダシステム１４を移動させて、第２のフィルム試料片５４ｂを上部および下部把持部８０ｂ、８２ｂの第２のセットで整列させ得る。空気圧オペレータは、把持部８０ｂ、８２ｂの第２のセットを作動させて閉じる。材料ホルダシステム上の真空カップ３８は、第２の把持された試料片５４ｂからのみ解放される。次いで、材料ホルダシステム１４を移動させて、第３の試料片５４ｃを上部および下部把持部８０ｃ、８２ｃの第３のセットで整列させ得る。空気圧オペレータは、把持部８０ｃ、８２ｃの第３のセットを作動させて閉じる。真空カップ３８は、第３の把持された試料片５４ｃからのみ解放される。材料ホルダシステム１４を把持部から後退させて、試験を進行させ得る。したがって、本実施形態によると、３つのフィルム試料片は、引張試験装置２２に連続的に配置される。
【００３９】
材料ホルダシステム１４は、上部把持部８０ａ、８０ｂ、８０ｃと下部把持部８２ａ、８２ｂ、８２ｃとの３組に３つのフィルム試料片５４ａ、５４ｂ、５４ｃを配置するように描かれているが、代替的に、材料ホルダシステム１４が、６つすべてのフィルム試料片５４（フィルム試料５２から切断、図５を参照）を同時に保持し得る。すなわち、材料ホルダシステム１４は、６つのフィルム試料片５４を保持することができる６セットの真空カップ３８（図３）を含むことができる。本実施形態によると、材料ホルダシステム１４は、３つのフィルム試料片５４を３セットの把持部（例えば、図１３の８０Ｌ、８２Ｌ）に送達し得る。前述の方法の１つで、第１の３つのフィルム試料片５４を配置した後、材料ホルダシステム１４は、前述の方法で、残りの３つのフィルム試料片５４を３セットの把持部（例えば、図１３の８０Ｒ、８２Ｒ）に送達することができる。このようにして、材料ホルダシステム１４が、残りの３つのフィルム試料片を引張試験装置２２に送達する間に、第１の３つのフィルム試料片の試験を進行することができる。代替的に、６つのフィルム試料片すべてを同時に試験することもできる。代替的に、６つより多いまたは少ないフィルム試料片を、上述の方法で配置および試験することができる。
【００４０】
図１５Ａおよび１５Ｂは、上部把持部８０および下部把持部８２の三次元斜視図を示す。各上部把持部８０は、ライングリップ９０、９２を備え得る。各下部把持部８２は、同様にライングリップ９０、９２を備え得る。ライングリップ９０、９２は、試験中に試料を所定の位置に保持し得る。ライングリップ９０、９２と組み合わせた上部および下部把持部８０、８２は、試験中にフィルム試料片に適切な力が加えられることを確保する。力が弱すぎると、フィルム試料片が滑る可能性があり、力が強すぎると、フィルム試料片が早期に破損するか、または傷つける可能性がある。
【００４１】
図１５Ａおよび図１５Ｂに示されるように、ライングリップ９０、９２の面の配向は、把持部８０、８２が試験中にフィルム試料片を保持する能力に影響を与えない。ライングリップ９０は、実質的に平面を有するものとして描かれている。ライングリップ９２は、実質的に曲面を有するものとして描かれている。平面を有する両方のライングリップ９０が、上部把持部８０および下部把持部８２の同じ側に位置するように、ライングリップ９０および９２は、上部把持部８０および下部把持部８２に配置され得る（図１５Ａ参照）。同様に、曲面を有する両方のライングリップ９２は、上部把持部８０と下部把持部８２の両方のライングリップ９０の反対側に位置することができる。代替的に、上部把持部８０は、下部把持部８２に曲面を有するライングリップ９２と同じ側に平面を備えたライングリップ９０を有してもよい（図１５Ｂ参照）。代替的に、上部把持部８０および下部把持部８２は、例えば、平面グリップ、ゴム被覆グリップ、テクスチャグリップなど、材料試料を保持するのに好適な他の種類のグリップであってもよい。
【００４２】
引張試験システム１０は、複数のフィルム試料片を並行して、または実質的に並行して試験することができる。例えば、使用中、材料ホルダシステム１４は、図１３の第１の側に位置する上部および下部把持部８０Ｌ、８２Ｌの３セットに３つのフィルム試料片５４を配置してもよい。次いで、コンピュータシステム２６は、第１の３つのフィルム試料片５４の引張試験を開始することができる。引張試験が、把持部８０Ｌ、８２Ｌのセットのフィルム試料片で進行している間、材料ホルダシステム１４は、切断装置１６に戻って、さらに３つのフィルム試料片５４を回収して、図１３の第２の側の上部および部把持部８０Ｒ、８２Ｒの３セットにそれらを配置し得る。材料ホルダシステム１４は、材料画像分析器システム１８および／または材料厚さ測定システム２０を通して、フィルム試料片５４の第２のセットを移動させて、図１３の第２の側の把持部８０Ｒ、８２Ｒのセットにそれらを送達し得る。把持部８０Ｒ、８２Ｒ内のフィルム試料片の試験を開始することができる。試験手順中に、材料ホルダシステム１４は、図１３の第１の側の把持部８０Ｌ、８２Ｌから試験されたフィルム試料片を取り除いてそれらを廃棄して、引張試験装置２２へ戻って、図１２の右手側の把持部８０Ｒ、８２Ｒに位置するフィルム試料片の廃棄プロセスを繰り返し得る。
【００４３】
代替的な実施形態によると、材料ホルダシステム１４は、６つのフィルム試料片すべてを同時に引張試験装置２２に送達し得る。すなわち、材料ホルダシステム１４は、第１の３つのフィルム試料片を、図１３の第１の側の上部および下部把持部８０Ｌ、８２Ｌのセットに配置することができる。残りの３つのフィルム試料を保持したまま、材料ホルダシステム１４は、上部および下部把持部８０Ｒ、８２Ｒの第２のセットに移動して、フィルム試料片を把持部のそれぞれのセットに配置することができる。材料ホルダシステム１４が、把持部８０Ｒ、８２Ｒから十分に後退した後、６つのフィルム試料片すべての試験を開始することができる。
【００４４】
図１６は、本開示の実施形態に従って下部把持部８２の三次元斜視図を示す。各下部把持部８２は、真空カップ９４を含むことができる。真空カップ９４は、ブラケット１１２で下部把持部８２に取り付けられ得る。真空カップ９４は、フィルム試料片５４が下部把持部８２に位置するときに、フィルム試料片５４と整列するように位置することができる。例えば、真空カップ９４は、ライングリップ９０、９２の下の下部把持部８２の底面に沿って位置していてもよい。真空は、真空カップ９４の背面に取り付けられた供給元によって供給され得る。引張試験が完了した後、真空カップ９４を作動させて、下部把持部８２を開くことができる。したがって、真空カップ９４は、試験が完了し、フィルム試料片５４が破損または変形した後、フィルム試料片５４を所定の位置に保持することができる。フィルム試料片が、真空カップ９４によって所定の位置に保持されているため、ロボットシステム１２および材料ホルダシステム１４は、下部把持部８２からフィルム試料片を収集することができる。真空カップ９４は、下部把持部８２上に描かれているが、破損または変形後に試料片の上部を保持するために上部把持部８０上に配置することもできる。
【００４５】
図１７は、本開示の実施形態に従って、上部把持部８０の一部の三次元斜視図を示す。図１７は、装着ブロック１０６に取り付けられたロードセル８４を描いている。減衰材９６の層は、装着ブロック１０６とロードマウント９８との間に位置する。ブラケット１０４は、支柱１０８によって減衰材９６に取り付けられ得る。ブラケット１０４は、アセンブリ全体（ロードセル８４、上部把持部８０、装着ブロック１０６、および減衰材９６）を上部フレーム８６に取り付けることができる。ブラケット１０４は、留め具などの既知の方法で上部フレーム８６に取り付けられてもよい。減衰材９６は、フィルム試料片の破損による振動を吸収し得る。例示的な種類の減衰材９６は、ＩＳＯＤＡＭＰ  Ｃ−１００２（商標）であってもよい。減衰材は、厚さ１インチの層であってもよい。代替的に、試験中に試料片間で振動が伝達するのを防ぐ材料の種類および厚さで減衰材を選択してもよい。この配置により、試験中の振動フィードバックが減少する。
【００４６】
図１８は、互いに近くに（例えば、共通の作業面２４または他のフレームワーク上に）位置し得る第１の引張試験システム１０および第２の引張試験システム１００の三次元斜視図を示す。この構成により、２つの引張試験装置２２が、実質的に同時に引張試験を実行することができ、したがってシステム全体のスループットを増加させることができる。送達システム１１０も提供され得る。送達システム１１０は、引張試験システム１０、１００で試験するために試料を作業面２４に送達するトレイを含むことができる。送達システム１１０は、ロボットシステム１２および材料ホルダシステム１４がトレイからフィルム試料を回収して、試験手順のステップを通して進めることができる引張試験システム１０または１００の前の位置に、フィルム試料５２を送達することができる。
【００４７】
本開示の実施形態によれば、引張試験システム１０の試験手順は、
（ａ）ロボットシステム１２を動作させて、材料ホルダシステム１４を使用してフィルム試料を取り上げるステップと、
（ｂ）切断装置１６を使用して、フィルム試料片を６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）の正方形から６つの１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料片に切断するステップと、
（ｃ）材料厚さ測定システム２０を使用して、フィルム試料片の厚さを測定するステップと、
（ｄ）フィルム試料片を引張試験装置２２に配置するステップと、
（ｅ）フィルム試料片を延伸して、対象のフィルム特性を測定し、試験したフィルム試料片を廃棄するステップと、を含み得る。
（ｆ）任意に、試験手順は、材料画像分析器システム１８を使用して、フィルム試料片の材料画像分析を実行することを含み得る。
【００４８】
ステップ（ａ）に関して、６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料が、移送システムを介して作業面２４に移送される。試料片は、さまざまな試験中に取得したデータをフィルム試料と関連付けるための試料識別子を有することができる。例えば、フィルム試料をライブラリＩＤと関連付けることができ、かつ／またはファイル命名規則と相関させることができる。ロボットシステム１２は、材料ホルダシステム１４を移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３８を下に向けて、材料ホルダシステム１４および真空カップ３８が、フィルム試料の上に位置するように、６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料を真空カップ３８で把持する。
【００４９】
ステップ（ｂ）に関して、ロボットシステム１２は、材料ホルダシステム１４を把持された６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料と共に切断装置１６に移動させる。ロボットシステム１２は、材料ホルダシステム１４（６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料を把持する）を圧力板５０とフィルム支持板４２の間に配置させる。材料ホルダシステム１４は、６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料をフィルム支持板４２の空洞部４４内に下降させる。ロボットシステム１２は、フィルム支持板４２と圧力板５０との間から材料ホルダシステム１４を取り出す。フィルム試料が圧力板５０とフィルム支持板４２との間に把持される（例えば、舌部６６と溝部６４とが嵌合するのを活用して）ように、圧力板５０を空気圧シリンダ４６で下降させる。線形作動装置４０が作動してブレード５６を移動させて、フィルム試料を切断する。したがって、フィルム試料は、６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料から、例えば、１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料片に切断される。その後、空気圧シリンダ４６が、圧力板５０を上昇させて切断装置１６を開いたとき、真空カップ６８が作動して、１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料を所定の位置に保持する。
【００５０】
ロボットシステム１２は今、材料ホルダシステム１４を移動させて、１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料片を回収する。材料ホルダシステム１４は、フィルム支持板４２と圧力板５０との間に位置する。次いで、ロボットシステム１２は、材料ホルダシステム１４の真空カップ３８がフィルム試料片に隣接して位置するように、材料ホルダシステム１４を下降させる。真空カップ３８が作動される、すなわち、真空吸引がオンとなる。次いで、フィルム試料片は、材料ホルダシステム１４の真空カップ３８で把持される。このとき、フィルム支持板４２の真空カップ６８を解放してもよい。この時点で、フィルム試料はもはやフィルム支持板４２に保持されておらず、ロボットシステム１２および材料ホルダシステム１４は、引張試験システム１０の次のステップへフィルム試料片を操作することができる。本開示では、６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料を６つの１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料片に切断することについて述べるが、材料ホルダシステムは、切断装置１６から引張試験システム１０の後続ステーションまでのさまざまに異なるサイズを有する、任意の数の試料および試料片を運ぶことが可能であり得る。図３は、材料ホルダシステム１４によって保持されている３つの１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料片を描いているが、代替的な実施形態は、６つの１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料片すべてが同時に移動されることを提供し得ることを理解すべきである。ロボットシステム１２は、材料ホルダシステム１４を移動させて、フィルム試料片を切断装置１６から材料画像分析器システム１８へ移動させることができる。
【００５１】
ステップ（ｃ）に関して、ロボットシステム１２は、フィルム試料片を保持する材料ホルダシステム１４を、材料画像分析器システム１８から材料厚さ測定システム２０に移動させる。ロボットシステム１２および材料ホルダシステム１４は、接触面７０ａ、７０ｂの間にフィルム試料片を位置させる。センサ７２に連結されたシャフト７６は、接触面７０ｂを上方に移動させるために延長される。フィルム試料片は、接触面７０ａ、７０ｂの間の所定の位置に保持され得る。センサ７２は、延長された接触面７０ｂと上部接触面７０ａとの間の差を測定して、フィルム試料片の厚さを測定することができる。３つの厚さ測定センサ７２が描かれているが、材料ホルダシステム１４が６つのフィルム試料片を処理するように構築されている場合、６つのフィルム試料片すべての厚さを同時に、または実質的に同時に測定できるように、６つのセンサ７２が提供され得ると理解される。代替的に、第１、第３、および第５のフィルム試料片の厚さが最初に測定されるように、材料ホルダシステム１４を移動することができる。次いで、材料ホルダシステム１４を移動させて、接触面７０ａ、７０ｂの間に第２、第４、および第６のフィルム試料片を位置させることができ、それらの厚さを測定することができる。
【００５２】
ステップ（ｄ）に関して、ロボットシステム１２は、１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料片を保持した材料ホルダシステム１４を引張試験装置２２へ移動させる。ロボットシステム１２は、（図１４に見られるように）上部把持部８０および下部把持部８２のライングリップ９０と９２との間に３つのフィルム試料片を位置させる。次いで、空気圧式オペレータが上部把持部８０および下部把持部８２を作動させて、ライングリップ９０および９２を閉じる。上部把持部８０および下部把持部８２のそれぞれのライングリップ９０、９２は今、試験される１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料片の対向端部を把持する。材料ホルダシステム１４の真空カップ３８は、フィルム試料片から解放される。ロボットシステム１２は、材料ホルダシステム１４を上部把持部８０と下部把持部８２の間から後退させる。次いで、ロボットシステム１２および材料ホルダシステム１４は、切断装置１６に残された３つのフィルム試料片に戻り、ステップ（ｃ）、（ｄ）を繰り返す一方、ステップ（ｅ）は、引張試験装置２２に配置された第１の３つのフィルム試料片に対して実行される。したがって、３つのフィルム試料片は、別の３つのフィルム試料片の引張試験と同時に、または実質的に同時に、引張試験装置２２に配置される。
【００５３】
代替的な動作シーケンスによると、材料ホルダシステム１４は、第１の１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料片を上部および下部把持部８０、８２の第１のセットで整列させる。空気圧オペレータは、その把持部のセットを作動させて閉じる。材料ホルダシステム１４上の真空カップ３８は、把持されたフィルム試料片からのみ解放される。次いで、材料ホルダシステム１４を移動させて、第２の１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料片を上部および下部把持部８０、８２の第２のセットで整列させ得る。空気圧オペレータは、把持部の第２のセットを作動させて閉じる。材料ホルダシステム上の真空カップ３８は、第２の把持されたフィルム試料片からのみ解放される。次いで、材料ホルダシステム１４を移動させて、第３の１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料片を上部および下部把持部８０、８２の第３のセットで整列させ得る。空気圧オペレータは、把持部の第３のセットを作動させて閉じる。真空カップ３８は、第３の把持されたフィルム試料片からのみ解放される。したがって、本実施形態によると、３つのフィルム試料片は、引張試験装置２２に連続的に配置される。
【００５４】
６つの１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料片が、材料ホルダシステム１４によって保持される実施形態では、第１の３つのフィルム試料片は、前述の方法の１つで、上部および下部把持部８０Ｒ、８２Ｒ、または８０Ｌ、８２Ｌ（図１３）の第１のセットに配置され得る。次いで、ロボットシステム１２および材料ホルダシステム１４は、上部および下部把持部８０Ｌ、８２Ｌまたは８０Ｒ、８２Ｒのセットの他方（図１３）へ移動することができ、残りの３つの１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料片は、第１の３つのフィルム試料片と同じ方法でそこに配置させることができる。ロボットシステム１２は、その後、材料ホルダシステム１４を上部把持部８０および下部把持部８２から後退させる。
【００５５】
ステップ（ｅ）に関して、引張試験装置２２の下部フレーム８８は、制御された速度で下方に移動するように作動され、上部把持部８０と下部把持部８２との間に把持された各１インチ×６インチ（２５ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料片を延伸することができる。下部フレーム８８は、３つのフィルム試料片すべてが破損するまで、または下部フレーム８８が最低位置に到達してフィルム試料片が変形するまで、下方へ移動させることができる。下部フレーム８８の移動中、各ロードセル８４は、それぞれの上部把持部８０によってそこに及ぼされる力を測定する。いくつかの試験では、フィルム試料片の一部またはすべてが破損して、上部把持部８０で把持される第１の部分および下部把持部８２で把持される第２の部分に分かれてもよい。いくつかの試験では、フィルム試料片の一部またはすべてが破損していなくてもよいが、代わりに、それらが変形して最大伸びに達するように、延伸されてもよい。各フィルム試料片の荷重および変位データは、分析のためにコンピュータシステム２６により記録される。
【００５６】
試験が完了した後、上部把持部８０および下部把持部８２に位置する真空カップ９４を作動させて、フィルム試料片の第１の部分および第２の部分を保持することができる。ロボットシステム１２は、材料ホルダシステム１４を上部把持部８０と下部把持部８２との間に移動させて、試験されたフィルム試料片と整列させることができる。材料ホルダシステム１４上の真空カップ３８を作動させてフィルム試料片を保持し、把持部上の真空カップ９４を解放することができる。ここで、材料ホルダシステム１４は、試験されたフィルム試料片を保持する。ロボットシステム１２は、材料ホルダシステム１４を廃棄ステーションに移動させて、真空カップ３８を解放し、フィルム試料片を廃棄容器に落下させることができる。
【００５７】
廃棄サイトは、フィルムを材料ホルダシステム１４から除去するために、廃棄容器およびブラシまたは空気の噴射などの廃棄機構を含むことができる。試験された試料片を真空カップ３８から除去するために、材料ホルダシステム１４を廃棄機構に反して移動することができる。一旦除去されると、試験された試料片は、廃棄容器に落下させてもよい。
【００５８】
試験されたフィルム試料片の廃棄後、ロボットシステム１２および材料ホルダシステム１４はステップ（ａ）に戻り、移送システムから別の６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルム試料を回収し、ステップ（ａ）から（ｅ）までを再度開始することができる。ロボットシステム１２および引張試験システム１０のそのような連続動作により、高スループットのフィルム試験が可能になる。
【００５９】
実施形態によれば、ステップ（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）のうちのいずれかの前に、フィルム試料片は、材料画像分析器システム１８に移動され得る。フィルム試料片は、材料画像分析器システム１８を使用して、欠陥および不規則性について分析される。フィルム試料片の幅は、材料画像分析器システム１８によって測定される。コンピュータシステム２６は、材料画像分析器システム１８で得られた画像情報を収集して保存することができる。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るか、またはコンピュータシステム２６と通信して保存される。材料画像分析器システム１８で分析するステップは、省略されてもよい。
【００６０】
プロセスは上記の順序で説明されているが、順序が変更される可能性があることを理解すべきである。実施形態によれば、ステップの順序は、例えば、効率を促進するために機器の近接性に基づいて選択され得る。
【００６１】
一実施形態では、引張試験装置２２と通信するコンピュータシステム２６は、引張試験装置２２から力データおよび変位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ができるようにするユーザインターフェースを含み、結果を正しい識別にリンクするデータベースに保存ユーザーできるようにする。コンピュータはまた、材料厚さ測定システム２０および材料画像分析器システム１８からデータを受信および保存することができる。ユーザインターフェースでは、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できる。コンピュータシステム２６は、ロボットシステム１２と引張試験装置２２の両方を制御することができる。フィルム試料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るか、またはコンピュータシステム２６と通信して保存される。データには、厚さ測定、画像分析、力プロファイル、引張試験データ、不規則性または欠陥などが含まれる。
【００６２】
及ぼされた荷重および把持部の変位は、引張試験中に測定され、記録される。フィルム試料片の降伏点および破断点での引張強度は、引張試験中に測定され、記録される。これらの変数を使用して、降伏応力、降伏ひずみ、破断応力、破断ひずみ、ピーク荷重、破断エネルギー、および単位体積当たりのエネルギーを含む、一連の結果メトリックを計算できる。引張試験では伸びおよび変位ごとの力が非常に密接に関連しているため、これらの値を同時に保存するために使用されるコントローラを使用できる。このようなコントローラの一例として、Ａｅｒｏｔｅｃｈ製コントローラが挙げられる。コントローラは、セカンダリシステムの待機時間なしで、ロードセルの力値およびエンコーダ読み取り値を同時に保存できる。試験が完了すると、コンピュータシステム２６は、データをコントローラから移動させて分析することができる。データが処理されると、コンピュータシステム２６に保存され得る。コンピュータシステム２６はまた、材料試料のバッチの全体的な統計を判定し得る。すなわち、バッチの個々の試料すべての値を平均して、異常値にフラグを立てる、かつ／またはバッチ分析から取り除くことができる。
【００６３】
用語「コンピュータシステム」は、本明細書で使用する場合、任意のデータ処理システムまたは処理ユニットを包含する。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、ＰＤＡなどのハンドヘルド計算装置、タブレット、スマートフォンなどを含み得る。コンピュータプログラム製品は、コンピュータシステム上で実行されて、上記の段落で説明した機能または動作を達成しえる。コンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読媒体または記憶媒体もしくは上記の機能または動作を実行する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命令がその上に記憶された媒体を含む。好適な記憶媒体の例には、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、磁気または光学カード、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。代替的に、コンピュータプログラム製品の一部または全体を、インターネット、ＡＴＭネットワーク、広域ネットワーク（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することができる。
【００６４】
プログラムは、１つ以上のコンピュータ可読媒体に保存され、汎用もしくは専用のコンピュータシステムまたはプロセッサを制御するソフトウェアを含み得る。また、ソフトウェアにより、コンピュータシステムまたはプロセッサは、グラフィカルユーザインターフェース、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）などの出力装置を介してユーザとやり取りする。ソフトウェアには、デバイスドライバ、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。代替的に、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（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）は、本開示の１つまたは複数の方法、機能または動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】
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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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【図８】
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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１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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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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