(57)【要約】  【解決手段】  引き裂き試験を実施するためのシステムおよび方法が、本明細書に記載される。システムは、フィルム試料の第１の部分を保持するように構成された固定クランプステーションと、アクチュエータに結合された可動クランプを含んでもよく、可動クランプは、フィルム試料の第２の部分を保持するように構成されてもよい。可動クランプは、固定クランプステーションから離れる方向に移動して、フィルム試料を引き裂くように構成されてもよい。システムは、固定クランプステーションと可動クランプとの間の位置でフィルム試料を切断するように構成されたスリッタブレードを含んでもよい。システムは、固定クランプステーションおよび可動クランプのうちの一方に結合されたロードセルを含んでもよい。ロードセルは、フィルム試料の引き裂きに関連付けられている力を測定するように構成されてもよい。アクチュエータは、軌道に沿って可動クランプを操作するように構成されてもよい。  【選択図】図１４
2020529589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
引き裂き試験を実施するためのシステムであって、前記システムが、
フィルム試料の第１の部分を保持するように構成された第１の固定クランプステーションと、
アクチュエータに結合された可動クランプであって、前記可動クランプが、前記フィルム試料の第２の部分を保持するように構成されており、前記可動クランプが、第１の固定クランプステーションから離れる方向に移動して、前記フィルム試料を引き裂くように構成されている、可動クランプと、
前記第１の固定クランプステーションと前記可動クランプとの間の位置で、前記フィルム試料を切断するように構成されたスリッタブレードと、
前記第１の固定クランプステーションまたは前記可動クランプのうちの一方に結合されたロードセルであって、前記フィルム試料の引き裂きに関連付けられている力を測定するように構成されている、ロードセルと、を備え、
前記アクチュエータが、前記可動クランプを軌道に沿って操作するように構成されている、システム。
【請求項２】
前記スリッタブレードに結合されたスリッタブレードアクチュエータをさらに備え、前記スリッタブレードが、前記スリッタブレードアクチュエータによって駆動されて、前記フィルム試料を切断する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ロードセルが、前記フィルム試料の引き裂き中に、前記第１の固定クランプステーションまたは前記可動クランプのうちの一方に付与される張力を測定する、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ロードセルが、多軸ロードセルを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の固定クランプステーションが、前記フィルム試料の前記第１の部分を保持するように構成された把持器を含み、前記ロードセルが、前記フィルム試料の引き裂き中に前記把持器に付与される張力を測定する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記可動クランプが、前記フィルム試料の前記第２の部分を保持するように構成された把持器を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記アクチュエータが、ＸＹ平面内でＺ方向に移動し、かつ前記フィルム試料が前記Ｚ方向に試験されるときに任意の軸の周りを回転するように構成された４軸ロボットを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記アクチュエータが、前記可動クランプを移動させて、前記フィルム試料を垂直方向、水平方向、角度付き方向、円形方向、またはスプラインのうちの少なくとも１つに引き裂くように構成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
第２のフィルム試料の第２の部分を保持するように構成された第２の固定クランプステーションをさらに備え、前記可動クランプが、前記第１の固定クランプステーションと前記第２の固定クランプとの間で移動されるように構成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記可動クランプが、前記第２のフィルム試料の第１の部分を保持するように構成されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
引き裂き試験を実施する方法であって、前記方法が、
固定クランプステーション内でフィルム試料の第１の部分をクランプすることと、
アクチュエータに接続された可動クランプ内で前記フィルム試料の第２の部分をクランプすることと、
前記フィルム試料の前記第２の部分を前記アクチュエータで移動させることであって、前記アクチュエータが、前記可動クランプを前記フィルム試料の前記第１の部分から離れる方向に移動させる、移動させることと、
前記フィルム試料の前記第１の部分と前記フィルム試料の前記第２の部分との間で伝播される引き裂きに沿った力プロファイルを測定することと、を含む、方法。
【請求項１２】
前記引き裂きに沿った前記力プロファイルを測定することが、前記フィルム試料の前記第１の部分と前記フィルム試料の前記第２の部分との間で伝播される前記引き裂き全体の間に力プロファイルを測定することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記フィルム試料を引き裂く前に、スリッタブレードを作動させて、前記フィルム試料の前記第１の部分と前記フィルム試料の前記第２の部分との間の切断を開始することをさらに含む、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記フィルム試料の前記第１の部分と前記フィルム試料の前記第２の部分との間で伝播される前記引き裂きのピーク力、平均力、実施される作業、または引き裂き平面の角度のうちの１つを決定することをさらに含む、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記可動クランプを使用して前記引き裂きを伝播させた後、前記フィルム試料の前記第１の部分および前記フィルム試料の前記第２の部分を廃棄することをさらに含む、請求項１１〜１４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、材料のフィルムまたはシートの引き裂き分析のための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料の物理的特性を特徴付けることは、材料の製造に使用される化学組成を分析および改善すること、ならびに材料の製造プロセスを分析および改善することに役立つ。物理的特性を特徴付けることはまた、消費者が特定のユースケースに最適な製品を決定することにも役立つと共に、研究者が特定の用途向けの新しいソリューションを開発することにも役立ち得る。
【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洞察を提供する。例えば、パッケージング用途では薄膜がよく使用されるため、引き裂き試験は、薄膜の引き裂き特性を決定するために使用され得る。引き裂き試験はまた、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サンプル、および紙、布、ホイルなどの非ポリマーサンプルの引き裂き特性を決定するためにも使用することができる。材料の意図された目的への適合性は、材料が引き裂きに耐える、または引き裂く能力に依存する場合がある。そのような場合、材料の化学的および物理的特性は、材料の引き裂き抵抗に影響を与える可能性がある。引き裂き試験は、通常、フィルムの１片の切断を実施し、切断部に沿ってフィルムを引き裂くことを含む。引き裂きを伝播するために必要な力を測定および分析して、材料の引き裂き抵抗を決定する。アメリカ材料試験協会（ＡＳＴＭ）は、材料の特性評価の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。引き裂き試験は、プラスチック業界全体でしばしば実施される一般的な試験である。現在、引き裂き試験は、エルメンドルフ試験およびトラウザ試験の２つの方法を使用して実施されている。どちらの方法でも、試料は事前に切断され、引き裂きは事前に切断されたスリットから伝播する。試験は、試料全体に引き裂きを伝播するために必要な平均力を測定する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エルメンドルフ試験では、ユーザは、試料を引き裂き試験器に配置し、一方の側を振り子で、他方の側を静止部材で保持する。引き裂きを開始するために、試料はスリットで事前に切断されている。ユーザは振り子を解放し、振り子は重力によって作用し、弧を描いて揺れ、事前に切断されたスリットから試料を引き裂く。振り子によるエネルギーの損失は、フィルムを引き裂くために必要な平均力に相関するスケール上のポインタによって示される。エルメンドルフ試験は、振り子に保存されたポテンシャルエネルギーに基づいている手動試験であり（すなわち、試験は、振り子の重量に基づいている）、運動を生成するために電動機器は使用されない。エルメンドルフ試験は、測定されるフィルムの引き裂き強度が振り子の重量の２０％〜８０％以内であることを推奨している。したがって、振り子の重量は、試験されるフィルムの強度に基づいて変更する必要がある。これは通常、振り子上に位置している重量（ディスク重量など）の変更を含む。
【０００５】
トラウザ試験は、試料の引き裂き抵抗を評価するためにあまり使用されない方法である。トラウザ試験では、試料を特定の寸法のスリットで事前に切断し、分裂によって分離された２本の脚部を作成する。試験器は、試料の第１の脚部をクランプする固定把持器と、試料の第２の脚部をクランプする可動把持器と、を含む。試験を開始するために、機構は、可動把持器を移動させて、フィルムを事前に切断されたスリットに沿って水平方向に均一な速度で引き裂く。平均力は、試験によって返された力対変位曲線の下の区域を計算することによって測定される。トラウザ試験では、引き裂く方向は水平方向に制限される。さらに、エルメンドルフ試験とズボン試験との両方で、人間のオペレータがサンプルを準備し、機器にフィルムを載置し、かつ機器から取り外し、試験されたフィルムを取り除く必要がある。
【０００６】
したがって、引き裂き試験を実施し、シートまたはフィルムの引き裂き中に力のプロファイルを分析するための自動化された機器の必要性が残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によるフィルムの引き裂き分析用装置を使用することにより、引き裂き分析プロセスが自動化され、試験から収集されたデータが改善されることが決定された。
【０００８】
一実施形態によれば、引き裂き試験を実施するためのシステムは、フィルム試料の第１の部分を保持するように構成された固定クランプステーションと、アクチュエータに結合された可動クランプであって、可動クランプが、フィルム試料の第２の部分を保持するように構成されており、可動クランプが、固定クランプステーションから離れる方向に移動して、フィルム試料を引き裂くように構成されている、可動クランプと、固定クランプステーションと可動クランプとの間の位置で、フィルム試料を切断するように構成されたスリッタブレードと、固定クランプステーションまたは可動クランプのうちの一方に結合されたロードセルであって、フィルム試料の引き裂きに関連付けられている力を測定するように構成されている、ロードセルと、を含んでもよい。アクチュエータは、可動クランプを軌道に沿って操作するように構成されてもよい。
【０００９】
一実施形態によれば、引き裂き試験を実施する方法は、固定クランプステーション内でフィルム試料の第１の部分をクランプすることと、アクチュエータに接続された可動クランプ内でフィルム試料の第２の部分をクランプすることと、フィルム試料の第２の部分をアクチュエータで移動させることであって、アクチュエータが、可動クランプをフィルム試料の第１の部分から離れる方向に移動させる、移動させることと、フィルム試料の第１の部分とフィルム試料の第２の部分との間で伝播される引き裂きに沿った力プロファイルを測定することと、を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示、ならびに構造の関連要素の動作方法および機能、ならびに部品および製造の経済性の組み合わせは、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、これらの全ては本明細書の一部を形成し、同様の参照番号は様々な図における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。
【図１】本開示の一実施形態による、引き裂き分析装置の３次元斜視図を示す。
【図２】本開示の一実施形態による、引き裂き分析装置の固定クランプステーションの３次元斜視図を示す。
【図３】本開示の一実施形態による、引き裂き分析装置の固定クランプステーションの３次元斜視図を示す。
【図４】本開示の一実施形態による、引き裂き分析装置の固定クランプステーションの３次元斜視図を示す。
【図５】本開示の一実施形態による、引き裂き分析装置の引き裂き試験ロボットの３次元斜視図を示す。
【図６】本開示の一実施形態による、引き裂き分析装置のロボットクランプの３次元斜視図を示す。
【図７】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８】本開示の一実施形態による、ロボットシステムと共に使用される引き裂き分析装置の３次元斜視図を示す。
【図９】本開示の一実施形態による、材料保持システムの３次元斜視図を示す。
【図１０】本開示の一実施形態による、固定クランプステーションにフィルム片を配置する材料保持システムの３次元斜視図を示す。
【図１１】本開示の一実施形態による、フィルム片が内部に位置付けられている固定クランプステーションの３次元斜視図を示す。
【図１２】本開示の一実施形態による、ロボットクランプおよびフィルム片が内部に位置付けられている固定クランプステーションの３次元斜視図を示す。
【図１３】本開示の一実施形態による、フィルム片が内部に位置している固定クランプステーション内のスリッタブレードの３次元斜視図を示す。
【図１４】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る方向にフィルム片を引っ張るロボットクランプの３次元斜視図を示す。
【図１５】本開示の一実施形態による、標準試験試料と修正試験試料との比較を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
産業用途では、材料の薄膜の引き裂き抵抗を試験するプロセスを自動化することができる。自動化された引き裂き試験システムのアイデアは、様々な産業における高スループット（ＨＴＰ）試験の必要性から生じている。試験速度が高いほど、大量のデータを比較的迅速に収集して傾向を分析することができ、関心のある分野でより詳細な研究を行うことが可能になる。ＨＴＰ試験設定の開始に必要な機能の１つは、連続（またはほぼ連続）の動作である。システムをノンストップで実行することを可能にすることで、実施される試験の量が増加する。システムはまた、手動試験システムと比較して、１回の試験の速度を向上させることも可能にする。これは、ロボットが中断することなく長時間動作できるため、ロボットを使用して人間の研究者またはオペレータに取って代わる。精度を犠牲にすることなくシステムのスループットを向上させるために使用され得る第２の機能は、複数の試験を並行して実施することである。第３の機能は、人間ベースの試験システムと比較して、システムが反復可能かつ均一であることである。これらの両方の機能を使用することによって、試験された試料の数を大幅に増加させることができる試験設定が開発され得る。本開示の一実施形態では、フィルム試料は、自動化されたシステムで１０分で製造および試験され得る。本開示の一実施形態では、並行して作業する２つのロボットを使用することによって、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多関節ロボットアーム（ＳＣＡＲＡ）ロボットが複数の引き裂きステーションに載置されたフィルム試料を引き裂く間、６軸ロボットが、試験のための試料を準備する。
【００１２】
本開示の実施形態は、インフレーションフィルム製造ラインと統合することができる。さらに、実施形態は、既存のインフレーションフィルムラボに統合することができる。試験を自動的かつ比較的迅速に実施できることによって、ラボは、本システムを使用して試験のバックログをクリアできるようになる。
【００１３】
図１は、本開示の一実施形態による、引き裂き分析装置１０の３次元斜視図を示す。引き裂き分析装置は、ＨＴＰ試験に使用されてもよい。引き裂き分析装置１０は、第１の固定クランプステーション１２および第２の固定クランプステーション１４を含んでもよい。第１の固定クランプステーション１２および第２の固定クランプステーション１４は同じ構造を有してもよい。すなわち、固定クランプステーション１２および１４の両方が同じ構成要素を有するように、固定クランプステーション１２は、固定クランプステーション１４と同一であってもよい。引き裂き分析装置１０はまた、ロボットクランプ１８などの可動クランプを操作することができる引き裂き試験ロボット１６も含んでもよい。
【００１４】
図２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１２および１４の３次元斜視図を示し、固定クランプステーション１２および１４は同じ構造である。固定クランプステーション１２、１４は各々、第１の引き裂きステーション２２および第２の引き裂きステーション２４を収容するための基部２０を含んでもよい。引き裂きステーション２２および２４は同じ構造を有してもよい。再び図１を参照すると、４つの引き裂きステーションを見ることができる。すなわち、第１のクランプステーション１２は、２つの引き裂きステーション（引き裂きステーション２２および２４）を有し、第２のクランプステーション１４は、２つの引き裂きステーション（引き裂きステーション２２および２４）を有してもよい。説明を明確にするために、第１のクランプステーション１２上の単一の引き裂きステーション２２について記載されるが、引き裂き分析装置１０は、引き裂きステーション２２と同じ構造の４つ（引き裂きステーション２２および引き裂きステーション２４の各々の２つ）の引き裂きステーションを含んでもよいことを理解されたい。さらに、第２の固定クランプステーション１４上の引き裂きステーション２２および２４は、後述される引き裂きステーション２２と同じであってもよいことが理解される。
【００１５】
図２を参照すると、引き裂きステーション２２は、固定クランプ把持器２６とスリッタブレード２８と、を含んでもよい。固定クランプ把持器２６は、上把持フィンガ３０と、下把持フィンガ３２と、を含んでもよい。下把持フィンガ３２および上把持フィンガ３０は、下把持フィンガ３２の上面と上把持フィンガ３０の底面との間に空間が存在するように位置決めされてもよい。引き裂き分析装置１０の動作中、フィルム試料は、下把持フィンガ３２と上把持フィンガ３０との間の空間に配置されてもよい（図１１を参照）。上把持フィンガ３０は、下把持フィンガ３２と係合するように上把持フィンガ３０を下方に移動させるアクチュエータ３６によって作動されてもよい。この位置では、上把持フィンガ３０の底面と下把持フィンガ３２の上面とがフィルム試料と係合し、これによりフィルム試料が上把持フィンガ３０と下把持フィンガ３２との間で適所にしっかりと保持されるようにする。この位置では、フィルム試料は、引き裂き試験中に移動しないように保持される。以下に記載するであろうように、フィルム試料の試験が完了した後、上把持フィンガ３０および下把持フィンガ３２を図２の位置に移動させてもよく、これによりフィルム試料が把持フィンガ３０および３２間で適所に保持されなくなるようにする。
【００１６】
図２の実施形態は、下把持フィンガ３２と係合するように下方に移動する上把持フィンガ３０の作動と共に記載されているが、把持フィンガ３０および３２の一方または両方を移動させて、フィルム試料を保持してもよいことが理解される。例えば、下把持フィンガ３２は静止していてもよい。上把持フィンガ３０は、上下方向に線形に可動であってもよい。あるいは、下把持フィンガ３２は、可動であってもよく、上把持フィンガ３０は、静止していてもよく、または両方の把持フィンガ３０および３２が、可動であってもよい。引き裂き試験中に適所にフィルム試料を把持できる代替装置も検討することができる。
【００１７】
図３は、図２に示されるものと略反対側からの固定クランプステーション１２および１４の３次元斜視図を示す。この図から、スリッタブレード２８および引き裂きステーション２２の中空空間３４を見ることができる。中空空間３４は、引き裂き試験手順中にロボットクランプ１８を収容してもよい。引き裂きステーション２２（および引き裂きステーション２４）は、固定クランプ把持器２６および／またはスリッタブレード２８を作動させるためのアクチュエータ３６を含んでもよい。アクチュエータ３６は、空気圧式アクチュエータであってもよい。あるいは、アクチュエータ３６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装置であってもよい。固定クランプ把持器２６は、前述されたように、開放位置（図２）と閉鎖位置（図示せず）との間で作動させることができる、上把持フィンガ３０および下把持フィンガ３２を有してもよい。そのような固定クランプ把持器２６の一例は、Ｓｃｈｕｎｋ  ＭＰＧ５０把持器であり得る。スリッタブレード２８は、スリッタブレードアクチュエータ３８を有してもよい。スリッタブレードアクチュエータ３８は、スリッタブレード２８を作動させてフィルム試料を切断し、引き裂きの伝播の開始を可能にしてもよい。スリッタブレードアクチュエータ３８は、収縮位置（図示せず）と拡張位置（図２および図３）との間でスリッタブレード２８を作動させてもよい。収縮位置では、スリッタブレード２８は、下把持フィンガ３２の上面を越えて延在しなくてもよい。拡張位置では、スリッタブレード２８は、下把持フィンガ３２の上面を越えて上方に延在してもよく、これによりスリッタブレード２８が、前述された方法で下把持フィンガ３２と上把持フィンガ３０との間で把持されたフィルム試料への切断を開始するようにする。スリッタブレードアクチュエータ３８は、固定クランプステーション１２または１４の垂直軸に沿って線形方向に空気圧で動作してもよい。あるいは、スリッタブレードアクチュエータ３８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装置であってもよい。スリッタブレード２８は、固定クランプステーション１２および１４に結合されるものとして記載および図示されているが、スリッタブレード２８は、固定クランプ把持器２６間にスリッタブレードを位置付ける他の構成要素に設けられてもよいことが理解される。
【００１８】
図４は、固定クランプステーション１２および１４の一部分の３次元斜視図を示す。固定クランプステーション１２（および固定クランプステーション１４）の引き裂きステーション２２（および引き裂きステーション２４）は、ロードセル４０を含んでもよい。ロードセル４０の底部分は、固定クランプステーション１２の基部２０に装着されてもよい。ロードセル４０の上部分は、下把持フィンガ３２の底面に装着されてもよい。一実施形態によれば、ロードセル４０は、固定クランプ把持器２６と基部２０との間の（下把持フィンガ３２の底面を介した）唯一の支持点であってもよい。そのような配置は、ロードセル４０が引き裂き力を正確に測定することを可能にする。すなわち、固定クランプ把持器２６は、フィルム試料の引き裂き中にロードセル４０に引っ張り作用を付与することができ、したがって、ロードセル４０は張力を測定する。ロードセル４０は、６軸ロードセルまたは単軸ロードセルなどの多軸ロードセルを備えてもよい。例示的な６軸ロードセルは、ＡＴＩ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  ＦＴ１７９００、Ｎａｎｏ  ２５センサであってもよい。例示的な単軸ロードセルは、ＰＣＢ  Ｐｉｅｚｏｔｒｏｎｉｃｓ  ＩＣＰ  Ｆｏｒｃｅ  Ｓｅｎｓｏｒ、モデル２０８Ｃ０２であってもよい。ロードセル４０は、固定クランプステーション１２および１４に記載および図示されているが、ロードセル４０は、把持フィンガ４６、４８（図６）などのロボットクランプ１８の一部に結合されてもよいことが理解される。
【００１９】
前述から理解され得るように、各固定クランプステーション１２および１４は、それらのそれぞれの固定クランプ把持器２６で２つの試料を保持してもよい。すなわち、固定クランプステーション１２上の引き裂きステーション２２は、第１の試料を保持してもよく、固定クランプステーション１２上の引き裂きステーション２４は、第２の試料を保持してもよい。固定クランプステーション１４の引き裂きステーション２２は、第３の試料を保持してもよく、固定クランプステーション１４の引き裂きステーション２４は、第４の試料を保持してもよい。したがって、図１に示される実施形態は、４つのフィルム試料の試験に対応することができるが、異なる実施形態では異なる量が可能である。フィルム試料は、任意の寸法を有してもよく、例えば、各試験試料は、３インチ×３インチ（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の試料であってもよい。試料は、より大きな６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルムサンプルから切断してもよい。フィルム試料は、本明細書に記載のポリマーフィルム、接着剤、プラーク、カーペット繊維、不織繊維などの他のポリマー材料、または紙、布、ホイルなどの非ポリマーサンプルであってもよい。
【００２０】
図５は、本開示の一実施形態による、引き裂き試験ロボット１６の３次元斜視図を示す。引き裂き試験ロボット１６は、ＸＹ平面内および垂直Ｚ方向に移動し、Ｚ軸の周りを回転することができる４軸ロボットであってもよい。一実施形態によれば、引き裂き試験ロボット１６は、Ｅｐｓｏｎ  ＳＣＡＲＡロボットモデルＧ１０−８５４Ｓであってもよい。引き裂き試験ロボット１６は、フィルム試料の引き裂きに対応するために、少なくともＸＹ平面内で移動することができる任意のロボットであってもよい。ロボットは、多くの方向、例えば、角度付き、直線、垂直、水平、および円形に材料試料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ってもよい。一実施形態では、ロボットは、試料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、最大線速度１，３２５ｍｍ／ｓ（４．４ｆｔ／ｓ）および加速度１０，０００ｍｍ／ｓ２（３２．８ｆｔ／ｓ２）に設定される。
【００２１】
図６は、ロボットクランプ１８の３次元斜視図を示している。ロボットクランプ１８は、コネクタ４２を介して引き裂き試験ロボット１６に接続されてもよい。コネクタ４２は、引き裂き試験ロボット１６のシャフト６８（図５）が円筒形コネクタ４２の開口部に位置付けられるように円筒形であってもよい。開口部に挿入されると、コネクタ４２に締結具が設けられて、コネクタ４２を引き裂き試験ロボット１６のシャフト６８に固定してもよい。ロボットクランプ１８を引き裂き試験ロボット１６に取り付けるための他の構成も可能である。
【００２２】
引き続き図６を参照すると、ロボットクランプ１８は、把持クランプ４４を含むことができる。把持クランプ４４は、上把持フィンガ４６および下把持フィンガ４８を備えてもよい。上把持フィンガ４６および下把持フィンガ４８は、引き裂き試験中にサンプルを保持することができる（図１２）。把持フィンガ４６および４８は、開放位置（図６）と閉鎖位置（図示せず）との間で線形に移動するように作動させてもよい。アクチュエータは、空気圧式、液圧式、機械式、電気式、磁気式、熱式、または他の既知の作動装置であってもよい。動作中、試料は、前述の方法で引き裂きステーション２２（または引き裂きステーション２４）内で把持される。図６の開放位置にあるロボットクランプ１８は、フィルム試料が上把持フィンガ４６と下把持フィンガ４８との間に位置付けられるように、中空空間３４（図４）に移動される。把持クランプ４４は、次いで、上把持フィンガ４６および下把持フィンガ４８が互いに向かって線形に移動してフィルム試料と係合するように作動される。この閉鎖位置では、上把持フィンガ４６および下把持フィンガ４８は、各々、引き裂きステーション２２の上把持フィンガ３０および下把持フィンガ３２が係合する部分に隣接する一部分でフィルム試料と係合する。引き裂き試験中、ロボットクランプ１８は所望の方向に移動され、把持フィンガ４６および４８がフィルム試料に付与する保持に起因して、試料のこの部分は、固定クランプステーション１２のフィンガ３０および３２によって保持される試料の部分から離れる方向に引っ張られる。以下に記載するであろうように、フィルム試料の試験が完了し、試料が廃棄容器に移動された後、上把持フィンガ４６および下把持フィンガ４８を図６の位置に移動させてもよく、これによりフィルム試料が把持フィンガ４６および４８間で適所に保持されなくなるようにする。
【００２３】
図６の実施形態は、上把持フィンガ４６および下把持フィンガ４８の作動が互いに向かって移動するものとして記載されているが、把持フィンガ４６および４８の一方または両方を移動させて、フィルム試料を保持してもよいことが理解される。例えば、下把持フィンガ４８は静止していてもよい。上把持フィンガ４６は、上下方向に線形に可動であってもよい。あるいは、下把持フィンガ４８は、可動であってもよく、上把持フィンガ４６は、静止していてもよく、または両方の把持フィンガ４６および４８が、可動であってもよい。引き裂き試験中に適所にフィルム試料を把持できる代替装置も検討することができる。
【００２４】
さらに図６を参照すると、ロボットクランプ１８は、試験後に引き裂かれた試料を収集および分配するための真空カップ５０を含んでもよい。２つの真空カップ５０が示されているが、任意の数の真空カップを使用して、試料を収集および分配してもよい。
【００２５】
図９を参照すると、本開示の一実施形態による材料保持システム５６が示されている。材料保持システム５６は、より小さな試料に切断される前後に、フィルムサンプルを保持および移動するように構成されている。一実施形態では、材料保持システムは、真空吸引を通じて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７０を含む。一実施形態では、真空吸引システム７０は、４セットの真空カップ７２を含む。各セットは、４つの真空カップ７２を含んでもよい。これにより、材料保持システム５６は、寸法６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）の単一フィルムサンプルまたはサイズ３インチ×３インチ（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の４つの切断フィルム試料のいずれかを取り扱うことができる。当業者は、６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルムサンプルが材料保持システム５６によって取り扱われるとき、１６個の真空カップ７２の全てがフィルムを保持および移動するために使用できることを認識するであろう。サイズ３インチ×３インチの４つのフィルム試料が材料保持システム５６によって取り扱われるとき、４つの真空カップ７２の各セットは、それぞれのフィルム試料を保持および移動することができる。材料保持システム５６は、４つの試料を同時に保持および移動してもよい。１６個の真空カップ７２が記載および図示されているが、任意の数の吸引カップを使用して、試験プロセスを通してフィルムを保持および移動することができる。さらに、サイズが６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）の正方形のフィルムサンプルが本明細書に記載されているが、サンプルの他の形状およびサイズが使用され得る。同様に、フィルムサンプルは、サイズが３インチ×３インチ（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の４つの正方形の試料に切断されるものとして記載されているが、切断された試料の他の形状、サイズ、数量が使用され得る。
【００２６】
理解しなければならないように、本明細書では、吸引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記載されているが、他の機構またはシステムを使用して、材料の種類に応じてフィルムを保持することもできる。例えば、吸引カップは、様々なプラスチックおよびポリマー材料などの、非多孔質の比較的軽いサンプル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、吸引カップは、磁石または他の種類の把持器などの何らかの他の保持機構に置き換えることができる。
【００２７】
図７は、本開示の一実施形態による、引き裂き分析装置１０を使用することができる引き裂き試験システム５２の概略図を示している。動作中、引き裂き試験システム５２は、以下のステップを実施してもよい。
（ａ）材料保持システム５６を使用して、ロボットシステム５４などの可動システムによってフィルムサンプルを拾い上げるステップ。
（ｂ）厚さ測定システム５８を使用して、フィルムサンプルの厚さを測定するステップ。
（ｃ）試料カッタ６０を使用して、フィルムサンプルを６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）の正方形から３インチ×３インチ（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の４つのフィルム試料に切断するステップ。
（ｄ）３インチ×３インチ（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の４つの試料を引き裂き分析装置１０に配置するステップ。
（ｅ）３インチ×３インチ（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の４つの試料を引き裂き、試験した試料を廃棄するステップ。
（ｆ）任意に、システムは、材料画像分析システム６２を使用して、試料の材料画像分析を実施してもよい。
【００２８】
ステップ（ａ）に関して、６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルムサンプルは、搬送システムを介して作業面６４に搬送される。サンプルは、例えば、ライブラリＩＤおよび／またはファイル命名規則など、結果として生じる試験データをサンプルに関連付けるためのサンプル識別情報を含むことができる。引き裂き試験システム５２は、送達システムを含んでもよい。送達システムは、引き裂き試験システム５２で試験するために、サンプルを作業面６４に送達するトレイを含んでもよい。送達システムは、ロボットシステム５４および材料保持システム５６がトレイからフィルムサンプルを取り出し、本明細書に記載の試験手順のステップを進めることができる引き裂き試験システム５２の前の位置にフィルムサンプルを送達してもよい。
【００２９】
ステップ（ｂ）に関して、ロボットシステム５４は、フィルムサンプルを保持している材料保持システム５６を厚さ測定システム５８に移動させてもよい。厚さ測定システム５８は、フィルムサンプルの厚さを測定するための接触面を有するセンサを含んでもよい。サンプルは６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のサンプルから３インチ×３インチ（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の４つの試料に切断できるため、厚さ測定システム５８は、４つの別個の区域にある６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルムサンプルの厚さを測定するために、４つのセンサおよびそれぞれの接触面を有してもよい。このようにして、３インチ×３インチ（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の４つの試料の各々の厚さを、サンプルの切断前に測定してもよい。厚さ測定システム５８は、高精度デジタル接触センサを含んでもよい。センサは、キーエンス社のＫｅｙｅｎｃｅ  ＧＴ２シリーズであってもよい。代替の実施形態によれば、厚さ測定システム５８は、切断後の個々のフィルム試料の各個々の厚さを測定するように構成されてもよい。
【００３０】
ステップ（ｃ）に続き、ロボットシステム５４は、フィルムサンプルを保持している材料保持システム５６を厚さ測定システム５８から試料カッタ６０に移動させる。試料カッタ６０は、フィルムをより小さなサイズに切断する。例えば、試料カッタは、６インチ×６インチ（１５２ｍｍ×１５２ｍｍ）のフィルムサンプルをサイズが３インチ×３インチ（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の４つの試料に切断することができる。試料カッタ６０は、互いに直角に位置決めされたリニアモータなどの第１および第２のリニアアクチュエータを含んでもよいが、他の角度関係が提供されてもよい。各モータは、ブレードを駆動することができる。一例では、リニアモータは、ブレードを１ｍ／ｓ〜４ｍ／ｓ（３．３ｆｔ／ｓから１３．１ｆｔ／ｓ）で移動させる。第１のリニアモータは、第１のブレードを駆動して、フィルムサンプルに第１の切断を行うことができる。第１のブレードがその切断を終了し、邪魔にならないように移動した後、第２のリニアモータは、第２のブレードを駆動して、例えば、第１の切断に対して直角に、フィルムサンプルに第２の切断を行うことができる。結果として、フィルムサンプルが４つの小さな試料に切断される。４つの試料は、材料保持システム５６の真空カップ７２で把持され、ロボットシステム５４は、試料を材料画像分析システム６２に移動させる。
【００３１】
図８を参照すると、ステップ（ｄ）では、ロボットシステム５４は、材料保持システム５６、およびそれによって保持された４つの試料を、引き裂き分析装置１０の第１および第２の固定クランプステーション１２、１４に移動させる。ロボットシステム５４は、第１の固定クランプステーション１２（図１０）の引き裂きステーション２２および２４の両方で、固定クランプ把持器２６の把持フィンガ３０および３２の間に３インチ×３インチ（７６ｍｍ×７６ｍｍ）試料のうちの２つを位置付ける。図２〜図４に関して記載されたように、アクチュエータ３６を作動させて、把持フィンガ３０と３２の間に２つの試料を保持する。真空カップ７２は、最初の２つの試料から解放される。図１１は、第１のクランプステーション１２に送達された最初の２つのフィルム試料を示している。図１１は、明確にするために、開放位置にある把持フィンガ３０および３２を示しているが、プロセスのこの時点で、把持フィンガ３０および３２が閉鎖され、これによりフィルム試料を固定することが理解されよう。
【００３２】
次いで、ロボットシステム５４および材料保持システム５６は、第１の固定クランプステーション１２（図１０および図１１と同様）の反対側に位置付けられている第２の固定クランプステーション１４の引き裂きステーション２２および２４の両方の把持フィンガ３０および３２の間の３インチ×３インチ（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の試料の残りの２つの位置を特定する。アクチュエータ３６は、図２〜図４に関して記載されたように、第２の固定クランプステーション１４の把持フィンガ３０および３２の間に残りの２つの試料を保持するように作動される。真空カップ７２は、残りの２つの試料から解放される。ロボットシステム５４は、材料保持システム５６を第２の固定クランプステーション１４から離れる方向に移動させる。
【００３３】
この時点で、ロボットシステム５４は、４つ全ての試料を引き裂き分析装置１０に送達した。ロボットシステム５４は、ここで、搬送システムから別の未切断のフィルムサンプルを取り出し、引き裂き試験ロボット１６がステップ（ｆ）を実施する間に、ステップ（ａ）から（ｅ）である、最初の４つの試料の試験を再び開始してもよい。ロボットシステム５４および引き裂き試験ロボット１６のそのような同時または実質的に同時の動作は、フィルム試験の高スループットを可能にする。
【００３４】
ステップ（ｅ）に関して、図１２に見られるように、ロボットクランプ１８は、第１のクランプステーション１２に移動されて、第１のクランプステーション１２の引き裂きステーション２２および２４によって保持された２つの試料に対して引き裂き試験を実施する。第１の試料は、引き裂きステーション２２の把持フィンガ３０および３２によって保持されている。ロボットクランプ１８の把持クランプ４４は、引き裂きステーション２２の中空空間３４に移動される。把持フィンガ４６および４８は、第１の試料の別の部分を把持するために作動される。図３および図１２から、試料の２つの把持される部分、すなわち、固定クランプ把持器２６によって把持される部分、およびロボットクランプ１８の把持クランプ４４によって把持される部分があることが理解され得る。また、スリッタブレード２８を収容することができる２つの把持される部分の間に空間があり得ることも理解され得る。
【００３５】
ここで図１３を参照すると、スリッタブレード２８は、アクチュエータ３８（図１３には図示せず）によって作動されて、第１の試料にスリットを切断する。図１３の図は、説明を明確にするために、ロボットクランプ１８を省略し、開放位置にある把持フィンガ３０および３２を示している。しかし、プロセスのこの時点で、把持フィンガ３０および３２は閉鎖位置にあり、ロボットクランプ１８の把持フィンガ４６および４８も試料の周りの閉鎖位置にあり、これにより把持される部分がスリッタブレード２８の両側にあるようにすることが理解されよう。スリットは、前述の２つの把持される部分の間の空間にスリッタブレード２８によって作成されてもよい。
【００３６】
図１４を参照すると、スリットが形成されると、ロボットクランプ１８は、引き裂き試験ロボット１６によって上向きの垂直運動で移動することができる。この運動は、試料が第１の部分および第２の部分に引き裂かれるように、引き裂きをスリットに沿って伝播させることができる。第１の部分は、ロボットクランプ１８の把持クランプ４４によって把持されてもよく、第２の部分は、固定クランプステーション１２および１４の固定把持クランプ２６によって把持されてもよい。力プロファイルは、ロードセル４０で引き裂き中に測定されます。
【００３７】
ロボットクランプ１８は、試験された試料の第１の部分を依然として把持していてもよい。引き裂き試験中のロボットクランプ１８の上向きの進行に起因して、ロボットクランプ１８はまた、固定クランプステーション１２から上向きの位置に位置付けられてもよい。試験試料の第１の部分を把持し続け、次いで、ロボットクランプ１８は、引き裂きステーション２２内で把持された試験試料の第２の部分に近接する位置まで降下されてもよい。ロボットクランプ１８の真空カップ５０を作動させて、フィルム試料の第２の部分に固定してもよい。固定クランプ把持器２６は、試験試料の第２の部分がロボットクランプ１８によって保持されるように解放されてもよい。したがって、ロボットクランプ１８は、試験された試料の第１の部分（把持フィンガ４６および４８によって保持される部分）および試験された試料の第２の部分（真空カップ５０によって保持される部分）を廃棄場所に移動させてもよい。
【００３８】
廃棄場所は、把持フィンガまたは真空カップからフィルムを取り除くために、廃棄容器およびブラシまたは空気のパフなどの廃棄機構を含んでもよい。次いで、試料の第１の部分が廃棄容器に落下させるか、または廃棄機構がフィルムを取り外すことができるように、把持フィンガ４６および４８を解放してもよい。ロボットクランプ１８を廃棄機構に対して移動させて、試験された試料の第２の部分を真空カップ５０から取り外すことができる。取り外されると、試験された試料の第２の部分は、廃棄容器に落下することができる。
【００３９】
第１の試料の廃棄後、ロボットクランプ１８は、第１の固定クランプステーション１２に戻され、第１の固定クランプステーション１２の第２の引き裂きステーション２４内で保持された第２のフィルム試料に対してステップ（ｅ）を繰り返す。第２の試料の廃棄後、ロボットクランプ１８は、第２の固定クランプステーション１４に移動され、第２の固定クランプステーション１４の引き裂きステーション２２および２４に保持された第３および第４の試料に対して引き裂き試験およびステップ（ｅ）の廃棄を繰り返す。
【００４０】
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、材料画像分析システム６２を使用して、欠陥および不規則性について試料を分析してもよい。試験される試料の幅はまた、材料画像分析システム６２でも測定されてもよい。材料画像分析システム６２は、偏光の原理に基づいてもよい。偏光源を使用して、任意の周囲光を除去しながら、材料画像分析システム６２内の材料試料を照射する。光がフィルム試料を通過した後、フィルム試料は、偏光フィルタを取り付けられたカメラによって捕捉される。完全に形成されたフィルム試料は、光源からの偏光を散乱させず、したがって完全に鮮明な画像が得られる。ただし、フィルム試料に何らかの欠点／欠陥があると、カメラによって検出された光が散乱する。マシンビジョンアルゴリズムは、次いで、重大な欠陥を伴うフィルム試料を識別およびタグ付けする。
【００４１】
プロセスは上記の順序で記載されているが、順序が変更される可能性があることが認識されるであろう。実施形態によれば、ステップの動作の順序は、例えば、システムの効率を促進するために、作業面６４上の構成要素の近さに基づいて選択されてもよい。
【００４２】
ロボットクランプ１８は、３インチ×３インチ（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の試料の引き裂きを伝播するために説明および図示されているが、リニアモータ、他の種類のロボットシステム、ならびに重力落下による引裂きのための自重の自動化された拾い上げおよび配置などの、他の代替手段が使用されてもよい。
【００４３】
ロボットクランプ１８は、上向きの垂直運動を通じて引き裂きを伝播するものとして記載されているが、他の代替の軌道が使用されてもよい。ロボットクランプ１８（または他の引き裂き伝播機構）は、線形軌道（垂直および水平）または角度付き、円形、またはスプライン軌道で引き裂き運動を実施するようにプログラムされてもよい。さらに、ロボットクランプ１８の加速度、速度、および進行距離がプログラムされてもよい。正弦曲線（つまり、振り子の加速度曲線）などの可変加速度運動がプログラムされてもよい。本開示の実施形態は、引き裂きのための広範囲の速度および加速パラメータを可能にする。実施形態では、ロボットクランプ１８の最大加速度は、１ｇ（９．８１ｍ／ｓ）に設定されてもよい。ただし、他の加速度、または速度および加速度の組み合わせが選択されてもよい。
【００４４】
さらに、異なる種類のロードセル４０を使用して、引き裂きに沿った力プロファイルを測定することができる。選択されるロードセルの種類は、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（測定の所望の正確さおよび精度に基づいている）、ならびにロードセルの力測定の程度（材料試料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軸ロードセルを使用して、６方向（Ｆ×、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｔ×、Ｔｙ、Ｔｚ）の各々の引き裂き力を測定および分析することができるか、または単軸ロードセルを使用して、引き裂きの方向の力を測定することができる。
【００４５】
引き裂き分析装置１０の機器は、異なる試料寸法で使用することができる。引き裂き装置は、ＡＳＴＭ  Ｄ１９２２規格で指定された寸法、または３インチ×２．５インチ（７６．２×６８．６ｍｍ）の長方形または３インチ×３インチ（７６ｍｍ×７６ｍｍ）の正方形などの他の寸法で使用することができる。引き裂き分析装置１０内の機器は、異なる材料と共にも使用されてもよい。材料は、本明細書に記載されたような、ポリマーフィルム、代替的に、接着剤、プラーク、カーペット繊維、不織繊維などを含むポリマーサンプル、または紙、布、ホイルなどの非ポリマーサンプルであってもよい。
【００４６】
一実施形態では、引き裂き試験システム５２と通信するコンピュータシステム６６は、引き裂き分析装置１０から力データを収集または取得するように構成されている。コンピュータシステム６６は、ユーザがフィルムサンプルまたはフィルム試料の識別情報などの試験パラメータを入力することを可能にするユーザインターフェースを含み、これにより結果（例えば、厚さ測定システム、画像分析システム、および引き裂き分析装置からの）をデータベースに記憶して、フィルムサンプルまたはフィルム試料を正しい識別情報にリンクできるようにする。ユーザインターフェースはまた、引き裂き距離、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６６は、ロボットシステム５４と引き裂き分析装置１０との両方を制御してもよい。ロボットシステム５４は、メインコントローラ上で動作し、一方、引き裂き分析装置１０は、メインコントローラにスレーブとして接続されてもよい。
【００４７】
試料の試験中、ロードセル４０は、試料が固定クランプ把持器２６から引っ張られることに起因する張力を測定する。つまり、ロードセル４０は、下把持フィンガ３２の唯一の支持点であるため、ロードセル４０は、試料がロボットクランプ１８によって引っ張られたときに、固定クランプ把持器２６（下把持フィンガ３２を含む）によって付与される張力を測定する。ロードセル４０によって測定された張力は、フィルム試料の引き裂き抵抗と相関している。ロードセル４０は、ロボットクランプ１８によって実施される引き裂き手順全体の間に張力を測定し、したがって力プロファイルを返す。ロードセル４０は、例えば、約７０００Ｈｚ以上の非常に高い周波数で力データを測定することができ、したがって、フィルムの引き裂き全体にわたって詳細な力プロファイルを提供することができる。力プロファイルを使用して、ピーク力、引き裂き中に実施される作業、引き裂きを実施するために必要な平均力を決定することができる。一実施形態では、試料は、元のＡＳＴＭ  Ｄ１９２２試料（図１５）と同じ引き裂き長さ（１．７インチ）を有し、したがって、ロードセル４０によって測定される力は、ＡＳＴＭ  Ｄ１９２２規格と相関され得る。ロードセル４０が６軸ロードセルである実施形態では、ロードセル４０は、全方向の力を測定して、引き裂き平面の角度などの引き裂き特性のより詳細な分析を行うことができる。対照的に、エルメンドルフ試験は、フィルムを引き裂くために必要な平均力を表す単一の数値を生成する。返される平均力は、垂直方向に測定された力のみを表す。
【００４８】
一実施形態では、ロードセル４０によって測定された力プロファイルは、フィルムの引き裂き持続時間に対する力対時間のプロットの形式でコンピュータシステム６６によって取得され得る。このデータから、フィルム試料を引き裂くのに必要なピーク力は、力曲線の最大フォース値を見つけることによって計算される。
【数１】
2020529589.tif 000003
【００４９】
力対時間のプロットは、引き裂き全体の力曲線として見ることができる。コンピュータシステム６６はまた、引き裂き持続時間の変位曲線を取得してもよい。次いで、力対変位曲線を取得して解釈し、引き裂き分析情報を取得することができる。フィルムを引き裂くために行われた作業は、移動距離にわたって力曲線を積分することによって計算される（変位（×２−×１））。
【数２】
2020529589.tif 000004
【００５０】
式中、Ｗは完了した作業、Ｆ（ｓ）は距離の関数としての力、×１は引き裂きの始まり、×２は引き裂きの終わりである。平均力は、フィルムを引き裂くために必要な計算された完了した作業をフィルムを引き裂く際の進行距離で除算することによって計算される。
【数３】
2020529589.tif 000005
【００５１】
式中、ｓは引き裂きの公称長さであり、例えば、引き裂きの長さが１．７インチ（４３．２ｍｍ）のフィルム試料の場合、引き裂きの公称長さは１．７×２＝３．４インチ（８６．４ｍｍ）である。ピーク力およ平均力はサンプルサイズの試料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サンプル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１ｍｉｌあたりの力として計算される。
【００５２】
本開示の利益を有する者は、本明細書に記載の実施形態が、電動および／または自動化された機器を使用して引き裂きを実施することを可能にし得ることを理解するであろう。本開示の実施形態は、サンプルの載置および廃棄を含む、引き裂き強度測定を完全に自動化することを可能にし得る。自動化された電動手順を使用することは、同じまたは類似の設定および／または機器を広範囲のポリマーフィルムおよび他の非ポリマーサンプルに使用することを可能にし得る。エルメンドルフ試験のように、引き裂き強度が異なる様々なサンプルの重量に変化はない。さらに、引き裂きの軌道は同じ設定で定義され得る。すなわち、本開示は、同じ機器を使用して、スプライン、円形、または水平引き裂きなどの異なる引き裂き軌道を実施することを可能にする。これは、例えば、エルメンドルフおよびトラウザ試験の両方を実施するために同じ機器を使用できることを意味する。
【００５３】
用語「コンピュータシステム」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（単数または複数）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つ以上のプロセッサまたは処理ユニットを含み得る。コンピュータシステムまた、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コンピューティング装置、タブレット、スマートフォンなどを含み得る。上の段落に記載された機能または動作を達成するために、コンピュータプログラム製品（単数または複数）がコンピュータシステム上で実行されてもよい。コンピュータプログラム製品は、上述の機能または動作を実施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内部に記憶された、コンピュータ可読媒体または記憶媒体（単数または複数）を含む。好適な記憶媒体（単数または複数）の例としては、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メモリカード、スマートカード、または他の媒体を含む、任意の種類のディスクが挙げられる。あるいは、コンピュータプログラム製品の一部分または全体を、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からダウンロードすることができる。
【００５４】
コンピュータ可読媒体のうちの１つ以上に記憶されたプログラムは、汎用また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対話することもできる。ソフトウェアは、装置ドライバ、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なども含み得るがこれらに限定されない。あるいは、コンピュータで具現化されるコンピュータプログラム製品（単数または複数）として（例えば、ソフトウェア製品として）、上述の方法を実装する代わりに、またはそれに加えて、上述の方法は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはグラフィック処理ユニット（単数または複数）（ＧＰＵ）が本開示の方法（単数または複数）、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することができる。
【図１】
2020529589.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１５】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年3月24日(2020.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
引き裂き試験を実施するためのシステムであって、前記システムが、
フィルム試料の第１の部分を保持するように構成された第１の固定クランプステーションと、
アクチュエータに結合された可動クランプであって、前記可動クランプが、前記フィルム試料の第２の部分を保持するように構成されており、前記可動クランプが、第１の固定クランプステーションから離れる方向に移動して、前記フィルム試料を引き裂くように構成されている、可動クランプと、
前記第１の固定クランプステーションと前記可動クランプとの間の位置で、前記フィルム試料を切断するように構成されたスリッタブレードと、
前記第１の固定クランプステーションまたは前記可動クランプのうちの一方に結合されたロードセルであって、前記フィルム試料の引き裂きに関連付けられている力を測定するように構成されている、ロードセルと、を備え、
前記アクチュエータが、前記可動クランプを軌道に沿って操作するように構成されている、システム。
【請求項２】
前記スリッタブレードに結合されたスリッタブレードアクチュエータをさらに備え、前記スリッタブレードが、前記スリッタブレードアクチュエータによって駆動されて、前記フィルム試料を切断する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ロードセルが、前記フィルム試料の引き裂き中に、前記第１の固定クランプステーションまたは前記可動クランプのうちの一方に付与される張力を測定する、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ロードセルが、多軸ロードセルを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１の固定クランプステーションが、前記フィルム試料の前記第１の部分を保持するように構成された把持器を含み、前記ロードセルが、前記フィルム試料の引き裂き中に前記把持器に付与される張力を測定する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記可動クランプが、前記フィルム試料の前記第２の部分を保持するように構成された把持器を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記アクチュエータが、ＸＹ平面内でＺ方向に移動し、かつ前記フィルム試料が前記Ｚ方向に試験されるときに任意の軸の周りを回転するように構成された４軸ロボットを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記アクチュエータが、前記可動クランプを移動させて、前記フィルム試料を垂直方向、水平方向、角度付き方向、円形方向、またはスプラインのうちの少なくとも１つに引き裂くように構成されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
第２のフィルム試料の第２の部分を保持するように構成された第２の固定クランプステーションをさらに備え、前記可動クランプが、前記第１の固定クランプステーションと前記第２の固定クランプとの間で移動されるように構成されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記可動クランプが、前記第２のフィルム試料の第１の部分を保持するように構成されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
引き裂き試験を実施する方法であって、前記方法が、
固定クランプステーション内でフィルム試料の第１の部分をクランプすることと、
アクチュエータに接続された可動クランプ内で前記フィルム試料の第２の部分をクランプすることと、
前記フィルム試料の前記第２の部分を前記アクチュエータで移動させることであって、前記アクチュエータが、前記可動クランプを前記フィルム試料の前記第１の部分から離れる方向に移動させる、移動させることと、
前記フィルム試料の前記第１の部分と前記フィルム試料の前記第２の部分との間で伝播される引き裂きに沿った力プロファイルを測定することと、を含む、方法。
【請求項１２】
前記引き裂きに沿った前記力プロファイルを測定することが、前記フィルム試料の前記第１の部分と前記フィルム試料の前記第２の部分との間で伝播される前記引き裂き全体の間に力プロファイルを測定することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記フィルム試料を引き裂く前に、スリッタブレードを作動させて、前記フィルム試料の前記第１の部分と前記フィルム試料の前記第２の部分との間の切断を開始することをさらに含む、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記フィルム試料の前記第１の部分と前記フィルム試料の前記第２の部分との間で伝播される前記引き裂きのピーク力、平均力、実施される作業、または引き裂き平面の角度のうちの１つを決定することをさらに含む、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記可動クランプを使用して前記引き裂きを伝播させた後、前記フィルム試料の前記第１の部分および前記フィルム試料の前記第２の部分を廃棄することをさらに含む、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
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