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//皐月//
■塗装とコーティングシステムのデジタル化■
Digital Transformation in Paint and Coating Systems
EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEI

Rheonics Viscosity Sensors and IO-Link
Addressing The Critical Challenge of Coating

Rheonics 粘度センサーとIO-Link
コーティングにおける重要課題への対応



自動車および航空宇宙分野において、コーティング材料
（プライマー、ベースコート、クリアコート）の粘度と密度は単なる変数ではなく、
転写効率と塗装品質を決定づける主要因です。業界データによると、
コーティング不良（オレンジピール、白濁、色むらなど）の最大60%は、
不適切な粘度管理に直接起因しています。

従来の方法では、手動の流出カップ（Ford、Zahn、ISO）を使用し、
一定間隔（例：2～4時間ごと）で測定を行います。しかし、これらの方法は
作業者によるばらつき（±15%の誤差範囲）を伴い、さらに温度変化による
粘度変動を考慮できないため、鋸歯状の粘度プロファイルを生み、高額な再加工や
材料ロスにつながります。

RheonicsのインラインSRV（粘度）センサーとIO-Linkデジタル通信を
統合することで、こうした断続的な「スナップショット測定」は、
24時間365日の連続プロセスデータストリームへと置き換わります。これにより、
大量生産を行う自動車OEMに必要なサブ秒レベルの制御ループが実現可能になります。

■粘度と品質：切り離せない関係

インライン粘度計は、実際の塗布条件により近い運転環境下で、
プロセス流体中の粘度を直接測定します。コーティングシステムにおいて
特に重要なのは次の2点です。

□せん断速度との相関：
スプレー工程では、塗料はポンプ、ホース、スプレーノズルを通過する際に
高いせん断速度にさらされます。インライン粘度計は、重力式カップ測定よりも、
こうしたせん断条件との相関性が高い、定義された機械的励振条件下で動作します。
□実際の挙動を忠実に反映：
測定は連続的かつインラインで行われるため、温度変動、溶剤蒸発、配合ドリフト
による粘度変化をリアルタイムで検知できます。これにより、不良発生後ではなく、
変化発生時点で即座にプロセス制御を行えます。

■この連続データストリームは、以下の3つの重要領域に影響を与えます：

□表面仕上げとアトマイズ（霧化）物理：
粘度は、塗料がスプレーノズルでどのように微粒化されるかを決定します。
粘度が高すぎると霧化不良により「オレンジピール」（不均一なレベリング）が
発生し、低すぎると「タレ」（流れ）が発生します。

◇データの影響：
粘度センサーをローカル制御システムへ統合することで、周囲条件に左右されない
安定した液滴径分布を維持できます。



□膜厚（ビルド）管理によるコスト制御：
自動車仕様では、膜厚許容差が±0.5～1.0ミクロンで求められることが一般的です。

◇データの影響：
密度および粘度による固形分管理を厳密に行うことで、「過塗装」を防止します。
規格内を維持したまま車体全体の平均膜厚をわずか1ミクロン削減するだけでも、
大量生産工場では塗料使用量を大幅に削減できます。



□溶剤および温度ダイナミクス：
粘度は温度依存性が非常に高く、塗料温度が1°C変化すると、
粘度は2～10%変化する可能性があります。

◇データの影響：
溶剤系システムでは、蒸発により時間とともに粘度が上昇します。
粘度センサーは温度補正済み粘度を提供するため、PLCは
「温度変化による粘度変動（対応不要または温度調整対応）」と、
「溶剤蒸発による粘度変動（溶剤添加が必要）」を区別できます。



■デジタルシナジー：IO-Link対応粘度センサー

IO-Linkは、フィールド機器を産業オートメーションシステムへ統合するための、
標準化されたポイントツーポイントのデジタルインターフェースです。
従来のアナログ信号（4–20mA）と比較して、IO-Linkはコーティング用途において
以下のような実用的メリットを提供します。

◇複数プロセス変数（粘度、密度、温度など）の同時伝送
◇機器診断および状態情報へのアクセス
◇電気ノイズが多い工場環境での耐ノイズ性向上
◇パラメータ保存機能による配線簡素化および機器交換の容易化
◇これらの機能により、単一アナログ値以上の豊富なデータを生成する
インライン測定機器に対して、IO-Linkは非常に適しています。

■簡素化された診断と予知保全

IO-Linkは、診断用の非周期データ通信をネイティブにサポートしています。
これにより、保全は事後対応型から予知保全型へ移行します。

◇システムはセンシング素子の健全性を監視します。センサーがプローブ上の
付着物や汚れ（測定信号を減衰させる可能性がある）を検知すると、
測定値が規格外へ逸脱する前にHMIへ「メンテナンス必要」フラグを送信します。
これにより、シフト中断ではなく計画停止中に清掃を実施できます。

IO-Linkの採用により接続方式が標準化され、機器管理が簡素化されます。
技術者は、測定単位の設定や校正変更など、センサー設定へリモートアクセスして
調整できるため、塗装ブースのようなアクセス困難または危険区域に
設置されたセンサーへ直接接近する必要がありません。

自動車塗装制御における実用例

IO-Linkは、一貫性が最重要となる自動車塗装において不可欠であり、
以下のように機能します：

1：検出：粘度センサーが数秒以内にインラインで粘度を検出
2：補正：センサーアルゴリズムが温度補正済み粘度
（例：基準温度25°Cにおける粘度）を算出
3：通信：補正値がIO-Link経由でPLCへ送信される
4：動作：PLCが測定値を設定値と比較。粘度が高い場合（溶剤蒸発による場合）、
PLCが溶剤バルブを短時間（例：50msパルス）作動させる
5：結果：このマイクロドージング戦略により、手動バッチ添加で
発生するばらつきを排除し、粘度ラインを平坦に維持できます。

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