フレーム剛性に関わるコーターマシンで使う構造部材の問題点

フレーム剛性に関わるコーターマシンで使う構造部材の問題点

コーターマシンの性能を最大限に発揮するためには、フレーム剛性の確保が極めて重要です。
特にアナログな手法や昭和からのやり方が根強く残る製造業の現場では、機械構造部材の選定や組み立て方に関する見直しが十分に進んでいません。
本記事では、長年製造現場で培った知見をもとに、コーターマシンにおけるフレーム剛性の本質的な問題点と、今後の改善の視点を掘り下げてお伝えします。

コーターマシンとは何か～現場で語る同機の重要性～

コーターマシンとは、フィルム、紙、金属箔などの基材表面に精密に薬液や粘着剤を塗布する製造装置のことです。
電子部品、ディスプレイ、パッケージ材料や二次電池のセパレーターなど、さまざまな分野で不可欠な設備です。

現場では「コーターが安定しないと不良が増える」「仕上げ品質がバラつく」といった声が聞かれますが、その根っこにある多くの問題が“フレーム剛性の不足”によるものです。

フレーム剛性がもたらす役割

フレーム剛性は、コーターマシンの心臓部である“安定供給、均一塗工、異常抑制”を実現するための根幹要素です。
剛性が不足すると、わずかな振動や外力、温度変化によって機械がたわみ、ロール位置ずれやギャップムラ、さらには塗工斑や厚みバラツキの直接的な原因となります。

構造部材選定時の見落としがちなポイント

多くの設計現場では「強度計算はできている」「過去の実績通りにしている」「規定値を満たしている」といった考えで構造部材を選定してしまいがちです。

しかし、以下のような見落としが実は多くのコーターマシンで現実に起こっています。

1. 静的荷重設計だけでなく動的荷重も重視せよ

強度=静荷重に基づくもの、という古い常識が未だに現場に残っています。
コーターマシンは高速運転時に振動、共振などのダイナミックな力が常時作用するため、動的荷重に対して余裕のある剛性設計が必要です。
「静的な変形はOKでも、稼働中はギャップ狂いが出る」というトラブルは、この“動的荷重軽視”によって引き起こされます。

2. 熱膨張や経年劣化に無頓着な設計

金属フレーム部材は温度変化による熱膨張や、経年での変質・締結部ゆるみにより剛性が大きく低下します。
しかし、設計時点でこれを織り込んだライフサイクル設計が十分にされないまま、実際の現場では「夏と冬でロール位置が違う」「数年使うと微振動が増え精度維持不可」といった現象に現れます。

3. 機械組立時の“現物合わせ”が引き起こす問題

設計図だけで理想が語られがちですが、多くの現場では「ボルトの増し締めや間座調整」といった現物合わせが製造工程で発生しています。
このとき、締結順序やトルク管理のばらつきや、パーツ精度管理の不徹底によって、部材の本来持つ剛性が確保されていないケースも多く見受けられます。

昭和的アナログ文化に根付く「構造部材神話」の落とし穴

日本の製造業現場では「この厚みなら大丈夫」「実績がある鋼材だから安心」といった神話がまかり通ります。
特に経営層や中間職にベテランが多い場合、経験則中心の部材選定が蔓延しがちです。

しかし、グローバル化・サプライチェーン長期化による生産品目の多様化や、より高度な精度信頼性が求められている現代では、このままの「過去に縛られる設計観」では対応できません。
AIやシミュレーション解析の活用が立ち遅れ、ニューメディア材料や新しい工程にも適応できないという課題が顕在化しています。

なぜ昭和モデルが変わらないのか

その背景には、次のようなアナログ的理由が残っています。

新設計法やシミュレーションツール導入のコスト意識が薄い
技能伝承重視で“理屈”より“慣習”が重んじられる傾向
顧客側（バイヤー）からの要求が具体的でない、または暗黙値に依存
「設計変更＝リスク」の意識で変革に消極的

これでは、不良多発時の真因調査も困難で、「構造上の根本解決」に踏み込めません。

グローバルスタンダードから学ぶ構造部材選定の新常識

世界のリーディングカンパニー、たとえばドイツやアメリカの先端製造業は、以下のような新常識を持っています。

シミュレーションを駆使した最適設計

有限要素法（FEM）解析やモーダル解析による綿密な設計が標準化し、動的・温度変化・経年劣化に至るまで“実稼働環境”を模擬したうえで部材を決定しています。
これにより「過剰設計」と「強度不足」の両方を回避しながら、材料コスト・調達リードタイムも最適化しています。

センサリング＆IoTでフレーム挙動を『見える化』

実運転状態でのフレーム歪みや加速度をIoTセンサーでリアルタイム計測し、そのデータをメンテナンスや予防保全、設計改善にフィードバックしています。
これは“動きながら進化する”機械設計への発展と言えます。

調達・購買、サプライヤーの立場で構造部材を考えると

バイヤー（調達担当）の現実的な視点

製造現場のバイヤーは、単に最低価格で部材を選べばよいわけではありません。
特にコーターマシンのような精密装置の場合、部材の品質や履歴、加工精度までを総合的に考慮する必要があります。

部材の供給ルート変化（輸入材、日本鋼材、特殊合金）や急な設計変更時の対応力、不良発生時のトレーサビリティ確保も大きなテーマです。
また、ただ強度やコストだけでなく、“組立現場との連携（情報共有）”や、“使用後のメンテ工数”までを想像力を働かせて材料・仕入先を選ぶ必要があります。

サプライヤーが知るべきバイヤーの期待と不安

サプライヤーが「なぜそこまで詳細情報を求められるのか」「なぜ材質変更依頼が多発するのか」と感じることも多いと思います。
ですが、バイヤーが本当に恐れているのは“設計入力ミスやサプライチェーン不安によるコスト増＆不良多発”です。
サプライヤーは“自社の技術情報や組立ノウハウ”を積極開示することで、バイヤーの課題に一歩踏み込むパートナーになれます。

また、「フレーム剛性が現場でどのような不良原因になるか」を共有することで、単なる取引先ではなく“共創型のものづくり仲間”へ発展できる糸口になります。