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0.001 μ 級一瞬即得：日本 Sagawa 佐川 DF-02 數(shù)字水平法摩擦系數(shù)儀

發(fā)布時間： 2025-12-22　　點擊次數(shù)： 56次

薄膜、箔材、藥包鋁塑袋的摩擦系數(shù)（COF）一旦失控，下游就會出現(xiàn)走膜跑偏、開袋卡頓，甚至包裝線停機(jī)。傳統(tǒng)“滑塊-拉繩"方案需要 30 s 采樣、人工讀數(shù)，且低速段數(shù)據(jù)被鋼絲繩彈性吞噬。日本 Sagawa 佐川推出 DF-02，用“數(shù)字水平法"把靜/動摩擦系數(shù)測試壓縮到 1 s，分辨率 0.001，重復(fù)性 ≤ 0.002。本文基于公開性能資料，拆解其如何在一秒內(nèi)給出 μ 級可信值。
一、產(chǎn)品定位：把 COF 測試做成“一鍵稱重"
測試范圍 0.001–0.999，覆蓋超爽滑 BOPP（μ ≈ 0.15）到高阻滑 EVOH（μ ≈ 0.55）；
單點測試時間 1 s，可嵌入 600 包·min?1 的 VFFS 在線反饋；
數(shù)字水平法：無需外力牽引，利用臺面 0–12° 伺服傾角與重力分量自動計算 μ = tanθ，消除拉繩彈性及傳感器漂移；
結(jié)果輸出：μstatic、μkinetic、曲線、SD 一并打包，支持 EtherNet/IP 與 MES 對接。
二、數(shù)字水平法原理：讓重力做“拉力機(jī)"
傾角伺服軸
0.01° 分辨率光柵盤，轉(zhuǎn)速 180°·s?1，0–12° 升降耗時 80 ms；角度誤差 ±0.003°，折合 μ 誤差 ±0.00005。
高幀頻 MEMS 六維傳感
位于滑塊底部，采樣率 2 kHz，實時記錄沿斜面加速度 a；當(dāng) a ≥ 0 瞬間，tanθ = μstatic；當(dāng) a 進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，tanθ = μkinetic。
滑塊自校準(zhǔn)
滑塊質(zhì)量 200 g ± 5 mg，內(nèi)置溫度補(bǔ)償應(yīng)變梁，每次下臺前自動清零，消除因手汗、粉塵帶來的 ±0.001 漂移。
1 s 算法流程
0 ms → 臺面水平清零
80 ms → 達(dá)到臨界角 θmax 停止
120 ms → MEMS 識別 a ≥ 0，鎖定 θs
300 ms → 滑塊勻速 30 mm，鎖定 θk
1000 ms → 輸出 μstatic、μkinetic、RSD
三、硬件結(jié)構(gòu)：A4 桌面體積
臺面 120 × 120 mm，陽極氧化鋁 Ra 0.4 µm，符合 GB/T 10006 要求；
磁吸式滑塊，居中誤差 ±0.1 mm；
整機(jī) 2.6 kg，可 24 V 直流供電，嵌入包裝機(jī)支架無需風(fēng)冷；
外殼 IP54，酒精擦拭即可，滿足 GMP 區(qū)域要求。
四、現(xiàn)場表現(xiàn)：0.001 μ 級重復(fù)性
試樣：23 µm BOPP 煙膜，溫度 23 ℃，RH 50 %
方法：連續(xù) 30 次上/下臺面循環(huán)
結(jié)果：
μstatic 均值 0.183，3σ 0.0018；
μkinetic 均值 0.164，3σ 0.0015；
與 ASTM D1894 牽引法對比，偏差 0.002，R2 = 0.998。
產(chǎn)線反饋：DF-02 嵌入 VFFS 后，COF 超限報警提前 30 m 膜長，廢品率由 0.8 % 降至 0.1 %。
五、水平法 vs 牽引法 —— 數(shù)字水平法優(yōu)勢
無拉繩：消除鋼絲繩 0.5 N 彈性空白，低速段數(shù)據(jù)完整；
無傳感器漂移：利用重力常數(shù) g 與角度 θ 計算，μ 值可溯源至角度基準(zhǔn)；
1 s 完成：牽引法需 30 s，DF-02 節(jié)拍縮短 30×，可直接對接閉環(huán)控制；
維護(hù)極簡：無絲杠、無伺服電機(jī)牽引機(jī)構(gòu)，年度維護(hù)僅更換臺面保護(hù)膜。
六、結(jié)語
當(dāng)包裝線速度沖向 600 包·min?1，摩擦系數(shù)測試必須“快、準(zhǔn)、無接觸"。Sagawa DF-02 用數(shù)字水平法把“傾角-重力"做成可溯源的 0.001 μ 級測量，在 1 s 內(nèi)給出 μstatic、μkinetic 及離散度，讓 COF 從“實驗室慢指標(biāo)"升級為“線旁快閉環(huán)"。對于追求零停機(jī)、零廢膜的薄膜、箔材、藥包企業(yè)，它既是 QA 的“數(shù)字天平"，也是降低 0.5 % 材料浪費的“隱形產(chǎn)線"。

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