シミュレーション装置、シミュレーション方法およびシミュレーションプログラム
【課題】車体に付着した塗料の垂れを予測する。
【解決手段】複数の要素に分割される数値計算モデルに基づいて、節点毎にこれに隣接する節点が設定される(ステップＳ３)。隣接する節点間における傾斜角αが重力方向を基準として演算される(ステップＳ８)。節点間の傾斜角αと車体に作用する温度とに基づいて、各節点における塗料流出量Ｖｏｕｔおよび塗料流入量Ｖｉｎが演算される(ステップＳ９，１０)。続いて、初期付着量Ｖ０、塗料流出量Ｖｏｕｔおよび塗料流入量Ｖｉｎに基づいて、各節点における所定時間後の塗料付着量Ｖｔ＋１が演算される(ステップＳ１１)。そして、これらのステップを繰り返して実行することにより、温度変化に伴う塗料の粘度変化を考慮しながら、車体に付着した塗料の垂れを予測することが可能となる。
【解決手段】複数の要素に分割される数値計算モデルに基づいて、節点毎にこれに隣接する節点が設定される(ステップＳ３)。隣接する節点間における傾斜角αが重力方向を基準として演算される(ステップＳ８)。節点間の傾斜角αと車体に作用する温度とに基づいて、各節点における塗料流出量Ｖｏｕｔおよび塗料流入量Ｖｉｎが演算される(ステップＳ９，１０)。続いて、初期付着量Ｖ０、塗料流出量Ｖｏｕｔおよび塗料流入量Ｖｉｎに基づいて、各節点における所定時間後の塗料付着量Ｖｔ＋１が演算される(ステップＳ１１)。そして、これらのステップを繰り返して実行することにより、温度変化に伴う塗料の粘度変化を考慮しながら、車体に付着した塗料の垂れを予測することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被塗装物に付着した塗料の垂れを予測する予測技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複雑な形状の自動車車体等を塗装する際には、塗料を貯めた処理槽に車体を沈めながら、処理槽と車体との間に電圧を印加することにより、車体のインナパネルおよびアウタパネルに塗料の電着膜を形成する電着塗装が施される。そして、電着塗装を施した後には、水洗工程によって電着膜の表面に残る塗料や隙間に溜まった塗料が洗い流され、車体を乾燥炉に搬入して電着膜を硬化させる高温焼き付けが実施される。
【０００３】
ところで、残留塗料を十分に洗い流さずに高温焼き付けを実施した場合には、加熱される塗料が垂れ落ちることでの塗装欠陥、いわゆる二次タレが発生してしまうおそれがあった。このような二次タレの発生は、研磨作業や塗装作業等の補修が必要となるため、自動車の製造コストを増大させる要因となっていた。そこで、車体に残留している余分な塗料を確実に除去するため、残留塗料をバキューム装置によって除去する製造方法(例えば、特許文献１参照)や、残留塗料を超音波振動によって除去する製造方法(例えば、特許文献２参照)が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９３２９８号公報
【特許文献２】特開平５−９３２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載される製造方法は、残留塗料を除去するために新たな工程を追加する方法であり、自動車の製造コストを増大させる要因となっていた。また、二次タレによる品質低下を解消するための対策としては、バキューム装置や超音波振動によって残留塗料を除去する方法だけでなく、車体構造を改善することで塗装品質に影響を与えない位置に二次タレを導く方法も考えられる。このように、車体構造に着目して二次タレによる問題を解消するためには、車体構造から二次タレの発生状況を予測するシミュレーション技術を開発することにより、二次タレによる品質低下を招くことのない車体構造を設計することが望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、車体等の被塗装物に付着した塗料の垂れを予測することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のシミュレーション装置は、被塗装物に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーション装置であって、複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定手段と、前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算手段と、前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算手段と、前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算手段と、前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のシミュレーション装置は、前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とする。
【０００９】
本発明のシミュレーション方法は、被塗装物に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーション方法であって、複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定ステップと、前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算ステップと、前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算ステップと、前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算ステップと、前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示ステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明のシミュレーション方法は、前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とする。
【００１１】
本発明のシミュレーションプログラムは、被塗装物に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーションプログラムであって、複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定ステップと、前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算ステップと、前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算ステップと、前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算ステップと、前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示ステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明のシミュレーションプログラムは、前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、隣接する節点間の傾斜角と被塗装物に作用する温度とに基づいて、隣接する節点間における塗料移動量を演算するようにしたので、温度変化に伴う塗料の粘度変化を考慮しながら、被塗装物に付着した塗料の垂れを予測することが可能となる。これにより、被塗装物の試作品を製造することなく、良好な塗装品質を得るための構造を特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】車体の塗装ラインを示す概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるシミュレーション装置を示すブロック図である。
【図３】シミュレーション装置によって実行されるシミュレーション方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】車体の数値計算モデルを示す斜視図である。
【図５】数値計算モデルを構成する複数の要素を部分的に抜き出した模式図である。
【図６】(Ａ)は節点の支配面積を示す説明図であり、(Ｂ)は節点間距離を示す説明図である。
【図７】(Ａ)〜(Ｃ)は節点間の傾斜角を示す説明図である。
【図８】(Ａ)は節点の塗料流出量を示す説明図であり、(Ｂ)は節点の塗料流入量を示す説明図である。
【図９】液垂れ判定処置を実行する際の手順を示すフローチャートである。
【図１０】下面側要素を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は車体１０の塗装ライン１１を示す概略図であり、図１には電着塗装工程から焼付工程までの塗装ライン１１が示されている。図１に示すように、電着塗装工程においては、被塗装物としての車体１０に対して電着塗装を施すための処理槽１２が設けられている。この処理槽１２は電着塗料で満たされており、塗装時にはハンガ１３に吊り下げられた車体１０が処理槽１２に沈められるようになっている。処理槽１２内には図示しない電極が配置されており、車体１０と電極とに対して電圧を印加することにより、車体１０のアウタパネルやインナパネルには電着塗膜が形成されることになる。そして、処理槽１２から引き上げられた車体１０は、複数のスプレーノズル１４を備える水洗工程に案内される。この水洗工程においては、スプレーノズル１４から車体１０に向けて洗浄液を噴射することにより、車体１０に付着している余分な塗料やゴミ等が除去されるようになっている。続いて、水洗工程を通過した車体１０は、加熱乾燥炉であるオーブン１５に搬入される。このオーブン１５を通過する車体１０に対して赤外加熱や熱風加熱を施すことにより、車体１０を所定の焼付温度まで加熱して電着塗膜を硬化させるとともに車体１０に定着させることが可能となっている。なお、加熱された空気の流出を抑制してエネルギ効率を高めるため、オーブン１５の中間部位は高い位置に設置されている。
【００１６】
ところで、水洗工程を設けることで余分な塗料を車体１０から除去しているが、余分な塗料を完全に除去することは困難であった。そして、余分な塗料が付着したままの車体１０をオーブン１５で加熱した場合には、塗料の粘度が低下して垂れ落ちることによる塗装欠陥、いわゆる二次タレが発生してしまうおそれがある。すなわち、車体１０をオーブン１５で加熱した場合には、車体外側に付着した塗料や車体鋼鈑が加熱されるだけでなく、車体内側に付着した塗料や溜まっている塗料が熱伝導によって加熱されることになる。このように、付着したり溜まったりしている塗料を加熱することは、塗料の表面張力を低下させて塗料の二次タレを招く要因となっていた。特に、９０℃〜１００℃近辺で塗料を沸騰させることは、塗料の移動速度や移動量を増大させて大きな二次タレを招く要因となっていた。このような二次タレの発生は、研磨作業や塗装作業等の補修が必要となるため、車両の製造コストを増大させる要因となっていた。この二次タレによる問題を解消するための対策としては、車体構造を改善して塗装品質に影響を与えない部位に二次タレを導く方法が考えられる。このように、車体構造に着目して二次タレによる問題を解消するためには、試作等の開発コストを抑制するため、車体構造から二次タレの発生状況を予測することが所望されている。以下、車体１０に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーション方法について説明する。
【００１７】
図２は本発明の一実施の形態であるシミュレーション装置２０を示すブロック図である。図２に示すように、シミュレーション装置２０には、キーボード２１、ディスプレイ２２、ＨＤＤ(ハードディスクドライブ)２３、ＦＤＤ(フレキシブルディスクドライブ)２４等が設けられている。また、シミュレーション装置２０には、ＣＰＵ２５，ＲＯＭ２６およびＲＡＭ２７からなる制御部２８が設けられており、この制御部２８は、隣接節点設定手段、傾斜角演算手段、移動量演算手段、付着量演算手段、付着量表示手段として機能するようになっている。また、シミュレーション装置２０には、キーボードコントローラ２９、ディスプレイコントローラ３０、ディスクコントローラ３１、インターフェースコントローラ３２が設けられている。さらに、制御部２８および各種コントローラ２９〜３２は、システムバス３３を介して互いに通信可能となっている。
【００１８】
ＣＰＵ２５は、ＲＯＭ２６やＨＤＤ２３に保存されたシミュレーションプログラム、またはＦＤＤ２４から供給されるシミュレーションプログラムを実行することにより、システムバス３３に接続された各種デバイスを制御することが可能となっている。また、ＲＡＭ２７は、ＣＰＵ２５のメインメモリあるいはワークエリア等として機能するようになっている。また、キーボードコントローラ２９はキーボード２１からの入力信号を変換しており、ディスプレイコントローラ３０はディスプレイ２２の表示状態を制御している。ディスクコントローラ３１はＨＤＤ２３やＦＤＤ２４のアクセス状態を制御している。そして、インターフェースコントローラ３２は、ネットワーク３４に接続される図示しないデバイスとの間におけるデータの送受信を制御している。
【００１９】
図３はシミュレーション装置２０によって実行されるシミュレーション方法の手順を示すフローチャートである。図３に示すように、ステップＳ１では、各種計算条件データが読み込まれる。この計算条件データとしては、シミュレーションの実行間隔(例えば、１００秒間隔)、シミュレーションの終了時間Ｔｅ(例えば、３６００秒)、オーブン１５の温度条件(例えば、０〜２００秒までは６０℃、２００〜６００秒までは１００℃、６００〜３６００秒までは１７０℃)、車体１０の搬送角度条件(例えば、０〜２００秒までは水平方向に対して３０°、２００〜３４００秒までは水平方向に対して０°、３４００〜３６００秒までは水平方向に対して−３０°)、電着塗膜に付着している塗料の初期膜厚ｔｈ、付着塗料が車体１０から落下する臨界転落量Ｖｃ等が読み込まれている。
【００２０】
続くステップＳ２では、車体データとして車体１０の数値計算モデル４０が読み込まれる。ここで、図４は車体１０の数値計算モデル４０を示す斜視図であり、図５は数値計算モデル４０を構成する複数の要素を部分的に抜き出した模式図である。図５に示すように、車体１０を構成するパネル部材を有限要素法によって複数の要素に分割することにより、二次元の数値計算モデル４０が構築されるようになっている。この数値計算モデル４０として、例えば、車体衝突変形シミュレーション等で用いられる二次元の数値計算モデル４０を流用することが可能である。また、図５に示すように、数値計算モデル４０が備える各要素の頂点には節点が配置されており、節点毎に、Ｘ座標値、Ｙ座標値、Ｚ座標値が特定されている。なお、車体１０の数値計算モデル４０として二次元の数値計算モデルを用いているが、これに限られることはなく、三次元の数値計算モデルを用いるようにしても良い。また、数値計算モデルが備える要素の形状としては、四角形状に限られることはなく、三角形状等のように３つ以上の節点を備えるものであれば他の形状であっても良い。
【００２１】
ステップＳ３では、節点毎に隣接する節点が設定される(隣接節点設定ステップ)。ここで、隣接する節点とは、着目した節点を共有する要素が備える節点である。すなわち、図５に示すように、節点１に着目した場合には、節点１を共有する要素Ｉ〜ＩＶが備える節点２〜９が隣接節点となる。このような手順で、全ての節点とこれに隣接する節点との関係が特定される。
【００２２】
また、ステップＳ４では、節点毎に支配面積Ｓが演算され、隣接する節点間の節点間距離Ｌが演算される。ここで、図６(Ａ)は節点１の支配面積Ｓを示す説明図であり、図６(Ｂ)は節点１，８の節点間距離Ｌを示す説明図である。図６(Ａ)に示すように、節点１の支配面積Ｓは、隣接する各節点２〜９との中間位置を結ぶことによって区画されている。なお、他の方法によって、各節点における支配面積Ｓを演算するようにしても良い。また、図６(Ｂ)に示すように、節点１，８の各座標値に基づいて節点間距離Ｌが演算される。
【００２３】
続いて、ステップＳ５では、各節点の支配面積Ｓと塗料の初期膜厚ｔｈとを乗算することにより、各節点における塗料の初期付着量Ｖ０が演算される。この初期付着量Ｖ０とは、車体１０の電着塗膜上に残っている塗料の付着量であり、二次タレの要因となり得る塗料の付着量である。なお、初期付着量Ｖ０を演算する際に用いられる初期膜厚ｔｈは、予め実験等によって求められるものである。続いて、ステップＳ６では初期付着量Ｖ０が現在の塗料付着量Ｖｔとして格納され、ステップＳ７ではシミュレーション時間を計測するタイマｔのリセット処理が実施される。
【００２４】
続いて、ステップＳ８では、各節点の座標値に基づいて、隣接する節点毎に水平面を基準とした傾斜角αが演算される(傾斜角演算ステップ)。また、基準となる水平面は重力方向Ｇに直交する面であるため、ステップＳ８を実行することにより、重力方向Ｇを基準とした傾斜角αが演算されることになる。ここで、図７(Ａ)〜(Ｃ)は節点１，８間の傾斜角αを示す説明図であり、車体１０の搬送角度に応じた傾斜角αの変化を示している。図１に示すように、焼付工程においては、車体１０の搬送角度が経過時間に応じて変化するため、車体１０の数値計算モデル４０に作用する重力方向Ｇも変化することになる。このため、図７(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、搬送角度(重力の作用方向)の変化に応じて傾斜角αが変化することになる。なお、焼付工程における車体１０の搬送角度は、ステップＳ１において計算条件データの搬送角度条件として読み込まれており、ステップＳ８においては経過時間毎に搬送角度条件を参照しながら傾斜角αを演算することになる。
【００２５】
ステップＳ９では、節点毎に所定時間後の塗料流出量(塗料移動量)Ｖｏｕｔが演算され(移動量演算ステップ)、続くステップＳ１０では、節点毎に所定時間後の塗料流入量(塗料移動量)Ｖｉｎが演算される(移動量演算ステップ)。ここで、図８(Ａ)は節点１の塗料流出量Ｖｏｕｔを示す説明図であり、図８(Ｂ)は節点１の塗料流入量Ｖｉｎを示す説明図である。図８(Ａ)に示すように、節点１の重力方向下側に位置する隣接節点２，７，８，９に対しては、節点１から塗料が流出するようになっており、図８(Ｂ)に示すように、節点１の重力方向上側に位置する隣接節点３〜６からは、節点１に対して塗料が流入するようになっている。このような、塗料の流れにより、節点１からの塗料流出量Ｖｏｕｔは以下の式(１)によって表され、節点１に対する塗料流入量Ｖｉｎは以下の式(２)によって表される。
Ｖｏｕｔ＝νｔ＋１(１，２)＋νｔ＋１(１，７)＋νｔ＋１(１，８)＋νｔ＋１(１，９) …(１)
Ｖｉｎ＝νｔ＋１(３，１)＋νｔ＋１(４，１)＋νｔ＋１(５，１)＋νｔ＋１(６，１) …(２)
【００２６】
なお、νｔ＋１(１，２)は節点１から節点２に対する塗料移動量を示し、νｔ＋１(１，７)は節点１から節点７に対する塗料移動量を示し、νｔ＋１(１，８)は節点１から節点８に対する塗料移動量を示し、νｔ＋１(１，９)は節点１から節点９に対する塗料移動量を示している。また、νｔ＋１(３，１)は節点３から節点１に対する塗料移動量を示し、νｔ＋１(４，１)は節点４から節点１に対する塗料移動量を示し、νｔ＋１(５，１)は節点５から節点１に対する塗料移動量を示し、νｔ＋１(６，１)は節点６から節点１に対する塗料移動量を示している。
【００２７】
次いで、所定時間後における塗料移動量(塗料流出量，塗料流入量)νｔ＋１の演算方法について具体的に説明する。以下の式(３)に示すように、所定時間後の塗料移動量νｔ＋１は、現在の塗料付着量Ｖｔに対して、温度Ｔに基づく関数Ｆａ(Ｆｂ(ｔ))、傾斜角αに基づく関数Ｆｃ(α)、節点間距離Ｌに基づく関数Ｆｄ(Ｌ)を乗算することによって演算される。すなわち、式(４)，(５)に示すように、温度Ｔが上昇するほど塗料の粘度が低下することから、関数Ｆａ(Ｆｂ(ｔ))によって塗料移動量νｔ＋１が増加するように演算される。また、式(６)に示すように、傾斜角αが急勾配になるほど、関数Ｆｃ(α)よって塗料移動量νｔ＋１が増加するように演算される。さらに、式(７)に示すように、節点間距離Ｌが近くなるほど、関数Ｆｄ(Ｌ)によって塗料移動量νｔ＋１が増加するように演算される。このような手順によって、各隣接節点間における塗料移動量νｔ＋１を演算した上で、式(１)，(２)に示されるように、複数の隣接節点間での塗料移動量νｔ＋１を加算することにより、前述した塗料流出量Ｖｏｕｔや塗料流入量Ｖｉｎが求められることになる。
νｔ＋１＝Ｖｔ・Ｆａ(Ｆｂ(ｔ))・Ｆｃ(α)・Ｆｄ(Ｌ) …(３)
Ｆａ(Ｔ)＝ａ・Ｔ２＋ｂ・Ｔ＋ｃ …(４)
Ｆｂ(ｔ)＝Ｔ(ｔ) …(５)
Ｆｃ(α)＝Ａ・ｓｉｎα＋Ｂ …(６)
Ｆｄ(Ｌ)＝Ｃ／Ｌ …(７)
ここで、Ｖｔは現在の塗料付着量であり、Ｔは車体１０に作用する温度であり、ｔはタイマ時刻であり、αは傾斜角であり、Ｌは節点間距離である。また、ａ〜ｃおよびＡ〜Ｃは実験によって求められる係数である。
【００２８】
続いて、ステップＳ１１では、以下の式(８)に従って、節点毎に所定時間後の塗料付着量Ｖｔ＋１が演算される(付着量演算ステップ)。すなわち、節点に付着していた当初の塗料付着量Ｖｔから、ステップＳ９で演算された塗料流出量Ｖｏｕｔを減算する一方、ステップＳ１０で演算された塗料流入量Ｖｉｎを加算するようにしている。これにより、所定時間後の各節点における塗料付着量Ｖｔ＋１が求められることになる。
Ｖｔ＋１＝Ｖｔ−Ｖｏｕｔ＋Ｖｉｎ …(８)
【００２９】
続いて、節点毎に液垂れ判定処理が実行される。ここで、図９は液垂れ判定処置を実行する際の手順を示すフローチャートである。図９に示すように、ステップＳ２０では、節点番号のカウンタｉがリセット処理され、続くステップＳ２１では、カウンタｉに対応する節点の塗料付着量Ｖｔ＋１が読み込まれる。続くステップＳ２２では、塗料が落下する状況であるか否かを判定するため、判定対象となる節点が下面側要素に属するか否かが判定される。ここで、図１０は下面側要素を示す概略図である。図１０に示すように、要素から垂直に延びるベクトルＶが重力方向Ｇの成分を有するときには、その要素は塗料を落下させる可能性がある下面側要素として判定される。
【００３０】
ステップＳ２２において、判定対象となる節点が下面側要素に属すると判定された場合には、ステップＳ２３に進み、塗料付着量Ｖｔ＋１が臨界転落量Ｖｃを上回るか否かが判定される。ステップＳ２３において、塗料付着量Ｖｔ＋１が臨界転落量Ｖｃを上回ると判定された場合には、ステップＳ２４に進み、塗料が落下したと判定されるとともに、落下分を除いた所定量Ｖａが塗料付着量Ｖｔとして格納される。一方、ステップＳ２２において、判定対象となる節点が上面側要素に属すると判定された場合や、ステップＳ２３において、塗料付着量Ｖｔ＋１が臨界転落量Ｖｃを下回ると判定された場合には、演算されていた塗料付着量Ｖｔ＋１が塗料付着量Ｖｔとして格納される。
【００３１】
続いて、ステップＳ２６では、節点番号のカウンタｉがカウント処理され、続くステップＳ２７では、カウンタｉが最大値Ｎを上回るか否かが判定される。ステップＳ２７において、カウンタｉが最大値Ｎを下回ると判定された場合には、再びステップＳ２１から液垂れ判定処理が実行され、カウンタｉが最大値Ｎに達したと判定された場合には、ルーチンを抜けて図３のフローチャートを実行することになる。ステップＳ２７において判定される最大値Ｎは、数値計算モデル４０が備える節点の数を示しており、全節点の液垂れ判定処理が完了するまで図９のフローチャートは実行されることになる。
【００３２】
このような液垂れ判定処理が完了すると、図３に示すフローチャートのステップＳ１３に進み、シミュレーション時間を計測するタイマｔのカウント処理が実施される。このカウント処理においては、計算条件データとして読み込まれたシミュレーションの実行間隔(例えば１００秒)が、タイマｔに対して加算されることになる。続いて、ステップＳ１４では、計算条件データとして読み込まれた終了時間(例えば３６００秒)Ｔｅをタイマｔが上回るか否かが判定される。ステップＳ１４において、タイマｔが終了時間Ｔｅを下回ると判定された場合には、再びステップＳ８から節点毎の塗料付着量Ｖｔ＋１が演算されることになる。一方、ステップＳ１４において、タイマｔが終了時間Ｔｅに達したと判定された場合には、ステップＳ１５に進み、演算結果(塗料付着量の時間推移，液垂れ部位)がディスプレイ２２等に表示されることになる(付着量表示ステップ)。なお、演算結果をディスプレイ２２に表示させているが、図示しないプリンタによって演算結果を印刷させるようにしても良い。
【００３３】
このように、数値計算モデル４０を構成する節点から互いに隣接する節点を設定した上で、これら隣接節点間の塗料移動量を温度Ｔおよび傾斜角αに基づいて演算するようにしたので、焼付工程における二次タレの発生状況を予測することが可能となる。これにより、設計段階において二次タレの発生状況を捉えることができるため、試作等の開発コストを抑制しながら、二次タレを考慮した車体構造を採用することが可能となる。また、二次タレの発生状況を捉えることができるため、二次タレを発生させないように塗装ライン１１の水洗工程におけるスプレーノズル１４の仕様を適切に設定することができ、車両の製造コストを引き下げることが可能となる。
【００３４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、温度Ｔおよび傾斜角αから塗料の移動速度を演算し、この移動速度に基づいて隣接節点間における塗料移動量を演算するようにしても良い。また、前述の説明では、塗料付着量Ｖｔの量に影響されることなく、隣接する他の節点に対する塗料移動量を演算しているが、塗料付着量Ｖｔが所定量や所定膜厚を下回った場合には、隣接する他の節点に対して塗料が移動しないものとして取り扱うようにしても良い。さらに、前述の説明では、シミュレーション装置２０を用いてシミュレーションを実行しているが、汎用のコンピュータに本発明のシミュレーションプログラム読み込ませることにより、汎用のコンピュータを用いてシミュレーションを実行させても良い。なお、前述の説明では、被塗装物として車体を挙げているが、これに限られることはなく、ケース等の他の部品であっても良いことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 車体(被塗装物)
１５ オーブン(加熱乾燥炉)
２８ 制御部(隣接節点設定手段、傾斜角演算手段、移動量演算手段、付着量演算手段、付着量表示手段)
４０ 数値計算モデル
Ｇ 重力方向
Ｔ 温度
α 傾斜角
Ｖｏｕｔ 塗料流出量(塗料移動量)
Ｖｉｎ 塗料流入量(塗料移動量)
Ｖｔ＋１ 塗料付着量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被塗装物に付着した塗料の垂れを予測する予測技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複雑な形状の自動車車体等を塗装する際には、塗料を貯めた処理槽に車体を沈めながら、処理槽と車体との間に電圧を印加することにより、車体のインナパネルおよびアウタパネルに塗料の電着膜を形成する電着塗装が施される。そして、電着塗装を施した後には、水洗工程によって電着膜の表面に残る塗料や隙間に溜まった塗料が洗い流され、車体を乾燥炉に搬入して電着膜を硬化させる高温焼き付けが実施される。
【０００３】
ところで、残留塗料を十分に洗い流さずに高温焼き付けを実施した場合には、加熱される塗料が垂れ落ちることでの塗装欠陥、いわゆる二次タレが発生してしまうおそれがあった。このような二次タレの発生は、研磨作業や塗装作業等の補修が必要となるため、自動車の製造コストを増大させる要因となっていた。そこで、車体に残留している余分な塗料を確実に除去するため、残留塗料をバキューム装置によって除去する製造方法(例えば、特許文献１参照)や、残留塗料を超音波振動によって除去する製造方法(例えば、特許文献２参照)が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９３２９８号公報
【特許文献２】特開平５−９３２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載される製造方法は、残留塗料を除去するために新たな工程を追加する方法であり、自動車の製造コストを増大させる要因となっていた。また、二次タレによる品質低下を解消するための対策としては、バキューム装置や超音波振動によって残留塗料を除去する方法だけでなく、車体構造を改善することで塗装品質に影響を与えない位置に二次タレを導く方法も考えられる。このように、車体構造に着目して二次タレによる問題を解消するためには、車体構造から二次タレの発生状況を予測するシミュレーション技術を開発することにより、二次タレによる品質低下を招くことのない車体構造を設計することが望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、車体等の被塗装物に付着した塗料の垂れを予測することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のシミュレーション装置は、被塗装物に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーション装置であって、複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定手段と、前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算手段と、前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算手段と、前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算手段と、前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明のシミュレーション装置は、前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とする。
【０００９】
本発明のシミュレーション方法は、被塗装物に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーション方法であって、複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定ステップと、前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算ステップと、前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算ステップと、前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算ステップと、前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示ステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明のシミュレーション方法は、前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とする。
【００１１】
本発明のシミュレーションプログラムは、被塗装物に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーションプログラムであって、複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定ステップと、前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算ステップと、前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算ステップと、前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算ステップと、前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示ステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明のシミュレーションプログラムは、前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、隣接する節点間の傾斜角と被塗装物に作用する温度とに基づいて、隣接する節点間における塗料移動量を演算するようにしたので、温度変化に伴う塗料の粘度変化を考慮しながら、被塗装物に付着した塗料の垂れを予測することが可能となる。これにより、被塗装物の試作品を製造することなく、良好な塗装品質を得るための構造を特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】車体の塗装ラインを示す概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態であるシミュレーション装置を示すブロック図である。
【図３】シミュレーション装置によって実行されるシミュレーション方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】車体の数値計算モデルを示す斜視図である。
【図５】数値計算モデルを構成する複数の要素を部分的に抜き出した模式図である。
【図６】(Ａ)は節点の支配面積を示す説明図であり、(Ｂ)は節点間距離を示す説明図である。
【図７】(Ａ)〜(Ｃ)は節点間の傾斜角を示す説明図である。
【図８】(Ａ)は節点の塗料流出量を示す説明図であり、(Ｂ)は節点の塗料流入量を示す説明図である。
【図９】液垂れ判定処置を実行する際の手順を示すフローチャートである。
【図１０】下面側要素を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は車体１０の塗装ライン１１を示す概略図であり、図１には電着塗装工程から焼付工程までの塗装ライン１１が示されている。図１に示すように、電着塗装工程においては、被塗装物としての車体１０に対して電着塗装を施すための処理槽１２が設けられている。この処理槽１２は電着塗料で満たされており、塗装時にはハンガ１３に吊り下げられた車体１０が処理槽１２に沈められるようになっている。処理槽１２内には図示しない電極が配置されており、車体１０と電極とに対して電圧を印加することにより、車体１０のアウタパネルやインナパネルには電着塗膜が形成されることになる。そして、処理槽１２から引き上げられた車体１０は、複数のスプレーノズル１４を備える水洗工程に案内される。この水洗工程においては、スプレーノズル１４から車体１０に向けて洗浄液を噴射することにより、車体１０に付着している余分な塗料やゴミ等が除去されるようになっている。続いて、水洗工程を通過した車体１０は、加熱乾燥炉であるオーブン１５に搬入される。このオーブン１５を通過する車体１０に対して赤外加熱や熱風加熱を施すことにより、車体１０を所定の焼付温度まで加熱して電着塗膜を硬化させるとともに車体１０に定着させることが可能となっている。なお、加熱された空気の流出を抑制してエネルギ効率を高めるため、オーブン１５の中間部位は高い位置に設置されている。
【００１６】
ところで、水洗工程を設けることで余分な塗料を車体１０から除去しているが、余分な塗料を完全に除去することは困難であった。そして、余分な塗料が付着したままの車体１０をオーブン１５で加熱した場合には、塗料の粘度が低下して垂れ落ちることによる塗装欠陥、いわゆる二次タレが発生してしまうおそれがある。すなわち、車体１０をオーブン１５で加熱した場合には、車体外側に付着した塗料や車体鋼鈑が加熱されるだけでなく、車体内側に付着した塗料や溜まっている塗料が熱伝導によって加熱されることになる。このように、付着したり溜まったりしている塗料を加熱することは、塗料の表面張力を低下させて塗料の二次タレを招く要因となっていた。特に、９０℃〜１００℃近辺で塗料を沸騰させることは、塗料の移動速度や移動量を増大させて大きな二次タレを招く要因となっていた。このような二次タレの発生は、研磨作業や塗装作業等の補修が必要となるため、車両の製造コストを増大させる要因となっていた。この二次タレによる問題を解消するための対策としては、車体構造を改善して塗装品質に影響を与えない部位に二次タレを導く方法が考えられる。このように、車体構造に着目して二次タレによる問題を解消するためには、試作等の開発コストを抑制するため、車体構造から二次タレの発生状況を予測することが所望されている。以下、車体１０に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーション方法について説明する。
【００１７】
図２は本発明の一実施の形態であるシミュレーション装置２０を示すブロック図である。図２に示すように、シミュレーション装置２０には、キーボード２１、ディスプレイ２２、ＨＤＤ(ハードディスクドライブ)２３、ＦＤＤ(フレキシブルディスクドライブ)２４等が設けられている。また、シミュレーション装置２０には、ＣＰＵ２５，ＲＯＭ２６およびＲＡＭ２７からなる制御部２８が設けられており、この制御部２８は、隣接節点設定手段、傾斜角演算手段、移動量演算手段、付着量演算手段、付着量表示手段として機能するようになっている。また、シミュレーション装置２０には、キーボードコントローラ２９、ディスプレイコントローラ３０、ディスクコントローラ３１、インターフェースコントローラ３２が設けられている。さらに、制御部２８および各種コントローラ２９〜３２は、システムバス３３を介して互いに通信可能となっている。
【００１８】
ＣＰＵ２５は、ＲＯＭ２６やＨＤＤ２３に保存されたシミュレーションプログラム、またはＦＤＤ２４から供給されるシミュレーションプログラムを実行することにより、システムバス３３に接続された各種デバイスを制御することが可能となっている。また、ＲＡＭ２７は、ＣＰＵ２５のメインメモリあるいはワークエリア等として機能するようになっている。また、キーボードコントローラ２９はキーボード２１からの入力信号を変換しており、ディスプレイコントローラ３０はディスプレイ２２の表示状態を制御している。ディスクコントローラ３１はＨＤＤ２３やＦＤＤ２４のアクセス状態を制御している。そして、インターフェースコントローラ３２は、ネットワーク３４に接続される図示しないデバイスとの間におけるデータの送受信を制御している。
【００１９】
図３はシミュレーション装置２０によって実行されるシミュレーション方法の手順を示すフローチャートである。図３に示すように、ステップＳ１では、各種計算条件データが読み込まれる。この計算条件データとしては、シミュレーションの実行間隔(例えば、１００秒間隔)、シミュレーションの終了時間Ｔｅ(例えば、３６００秒)、オーブン１５の温度条件(例えば、０〜２００秒までは６０℃、２００〜６００秒までは１００℃、６００〜３６００秒までは１７０℃)、車体１０の搬送角度条件(例えば、０〜２００秒までは水平方向に対して３０°、２００〜３４００秒までは水平方向に対して０°、３４００〜３６００秒までは水平方向に対して−３０°)、電着塗膜に付着している塗料の初期膜厚ｔｈ、付着塗料が車体１０から落下する臨界転落量Ｖｃ等が読み込まれている。
【００２０】
続くステップＳ２では、車体データとして車体１０の数値計算モデル４０が読み込まれる。ここで、図４は車体１０の数値計算モデル４０を示す斜視図であり、図５は数値計算モデル４０を構成する複数の要素を部分的に抜き出した模式図である。図５に示すように、車体１０を構成するパネル部材を有限要素法によって複数の要素に分割することにより、二次元の数値計算モデル４０が構築されるようになっている。この数値計算モデル４０として、例えば、車体衝突変形シミュレーション等で用いられる二次元の数値計算モデル４０を流用することが可能である。また、図５に示すように、数値計算モデル４０が備える各要素の頂点には節点が配置されており、節点毎に、Ｘ座標値、Ｙ座標値、Ｚ座標値が特定されている。なお、車体１０の数値計算モデル４０として二次元の数値計算モデルを用いているが、これに限られることはなく、三次元の数値計算モデルを用いるようにしても良い。また、数値計算モデルが備える要素の形状としては、四角形状に限られることはなく、三角形状等のように３つ以上の節点を備えるものであれば他の形状であっても良い。
【００２１】
ステップＳ３では、節点毎に隣接する節点が設定される(隣接節点設定ステップ)。ここで、隣接する節点とは、着目した節点を共有する要素が備える節点である。すなわち、図５に示すように、節点１に着目した場合には、節点１を共有する要素Ｉ〜ＩＶが備える節点２〜９が隣接節点となる。このような手順で、全ての節点とこれに隣接する節点との関係が特定される。
【００２２】
また、ステップＳ４では、節点毎に支配面積Ｓが演算され、隣接する節点間の節点間距離Ｌが演算される。ここで、図６(Ａ)は節点１の支配面積Ｓを示す説明図であり、図６(Ｂ)は節点１，８の節点間距離Ｌを示す説明図である。図６(Ａ)に示すように、節点１の支配面積Ｓは、隣接する各節点２〜９との中間位置を結ぶことによって区画されている。なお、他の方法によって、各節点における支配面積Ｓを演算するようにしても良い。また、図６(Ｂ)に示すように、節点１，８の各座標値に基づいて節点間距離Ｌが演算される。
【００２３】
続いて、ステップＳ５では、各節点の支配面積Ｓと塗料の初期膜厚ｔｈとを乗算することにより、各節点における塗料の初期付着量Ｖ０が演算される。この初期付着量Ｖ０とは、車体１０の電着塗膜上に残っている塗料の付着量であり、二次タレの要因となり得る塗料の付着量である。なお、初期付着量Ｖ０を演算する際に用いられる初期膜厚ｔｈは、予め実験等によって求められるものである。続いて、ステップＳ６では初期付着量Ｖ０が現在の塗料付着量Ｖｔとして格納され、ステップＳ７ではシミュレーション時間を計測するタイマｔのリセット処理が実施される。
【００２４】
続いて、ステップＳ８では、各節点の座標値に基づいて、隣接する節点毎に水平面を基準とした傾斜角αが演算される(傾斜角演算ステップ)。また、基準となる水平面は重力方向Ｇに直交する面であるため、ステップＳ８を実行することにより、重力方向Ｇを基準とした傾斜角αが演算されることになる。ここで、図７(Ａ)〜(Ｃ)は節点１，８間の傾斜角αを示す説明図であり、車体１０の搬送角度に応じた傾斜角αの変化を示している。図１に示すように、焼付工程においては、車体１０の搬送角度が経過時間に応じて変化するため、車体１０の数値計算モデル４０に作用する重力方向Ｇも変化することになる。このため、図７(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、搬送角度(重力の作用方向)の変化に応じて傾斜角αが変化することになる。なお、焼付工程における車体１０の搬送角度は、ステップＳ１において計算条件データの搬送角度条件として読み込まれており、ステップＳ８においては経過時間毎に搬送角度条件を参照しながら傾斜角αを演算することになる。
【００２５】
ステップＳ９では、節点毎に所定時間後の塗料流出量(塗料移動量)Ｖｏｕｔが演算され(移動量演算ステップ)、続くステップＳ１０では、節点毎に所定時間後の塗料流入量(塗料移動量)Ｖｉｎが演算される(移動量演算ステップ)。ここで、図８(Ａ)は節点１の塗料流出量Ｖｏｕｔを示す説明図であり、図８(Ｂ)は節点１の塗料流入量Ｖｉｎを示す説明図である。図８(Ａ)に示すように、節点１の重力方向下側に位置する隣接節点２，７，８，９に対しては、節点１から塗料が流出するようになっており、図８(Ｂ)に示すように、節点１の重力方向上側に位置する隣接節点３〜６からは、節点１に対して塗料が流入するようになっている。このような、塗料の流れにより、節点１からの塗料流出量Ｖｏｕｔは以下の式(１)によって表され、節点１に対する塗料流入量Ｖｉｎは以下の式(２)によって表される。
Ｖｏｕｔ＝νｔ＋１(１，２)＋νｔ＋１(１，７)＋νｔ＋１(１，８)＋νｔ＋１(１，９) …(１)
Ｖｉｎ＝νｔ＋１(３，１)＋νｔ＋１(４，１)＋νｔ＋１(５，１)＋νｔ＋１(６，１) …(２)
【００２６】
なお、νｔ＋１(１，２)は節点１から節点２に対する塗料移動量を示し、νｔ＋１(１，７)は節点１から節点７に対する塗料移動量を示し、νｔ＋１(１，８)は節点１から節点８に対する塗料移動量を示し、νｔ＋１(１，９)は節点１から節点９に対する塗料移動量を示している。また、νｔ＋１(３，１)は節点３から節点１に対する塗料移動量を示し、νｔ＋１(４，１)は節点４から節点１に対する塗料移動量を示し、νｔ＋１(５，１)は節点５から節点１に対する塗料移動量を示し、νｔ＋１(６，１)は節点６から節点１に対する塗料移動量を示している。
【００２７】
次いで、所定時間後における塗料移動量(塗料流出量，塗料流入量)νｔ＋１の演算方法について具体的に説明する。以下の式(３)に示すように、所定時間後の塗料移動量νｔ＋１は、現在の塗料付着量Ｖｔに対して、温度Ｔに基づく関数Ｆａ(Ｆｂ(ｔ))、傾斜角αに基づく関数Ｆｃ(α)、節点間距離Ｌに基づく関数Ｆｄ(Ｌ)を乗算することによって演算される。すなわち、式(４)，(５)に示すように、温度Ｔが上昇するほど塗料の粘度が低下することから、関数Ｆａ(Ｆｂ(ｔ))によって塗料移動量νｔ＋１が増加するように演算される。また、式(６)に示すように、傾斜角αが急勾配になるほど、関数Ｆｃ(α)よって塗料移動量νｔ＋１が増加するように演算される。さらに、式(７)に示すように、節点間距離Ｌが近くなるほど、関数Ｆｄ(Ｌ)によって塗料移動量νｔ＋１が増加するように演算される。このような手順によって、各隣接節点間における塗料移動量νｔ＋１を演算した上で、式(１)，(２)に示されるように、複数の隣接節点間での塗料移動量νｔ＋１を加算することにより、前述した塗料流出量Ｖｏｕｔや塗料流入量Ｖｉｎが求められることになる。
νｔ＋１＝Ｖｔ・Ｆａ(Ｆｂ(ｔ))・Ｆｃ(α)・Ｆｄ(Ｌ) …(３)
Ｆａ(Ｔ)＝ａ・Ｔ２＋ｂ・Ｔ＋ｃ …(４)
Ｆｂ(ｔ)＝Ｔ(ｔ) …(５)
Ｆｃ(α)＝Ａ・ｓｉｎα＋Ｂ …(６)
Ｆｄ(Ｌ)＝Ｃ／Ｌ …(７)
ここで、Ｖｔは現在の塗料付着量であり、Ｔは車体１０に作用する温度であり、ｔはタイマ時刻であり、αは傾斜角であり、Ｌは節点間距離である。また、ａ〜ｃおよびＡ〜Ｃは実験によって求められる係数である。
【００２８】
続いて、ステップＳ１１では、以下の式(８)に従って、節点毎に所定時間後の塗料付着量Ｖｔ＋１が演算される(付着量演算ステップ)。すなわち、節点に付着していた当初の塗料付着量Ｖｔから、ステップＳ９で演算された塗料流出量Ｖｏｕｔを減算する一方、ステップＳ１０で演算された塗料流入量Ｖｉｎを加算するようにしている。これにより、所定時間後の各節点における塗料付着量Ｖｔ＋１が求められることになる。
Ｖｔ＋１＝Ｖｔ−Ｖｏｕｔ＋Ｖｉｎ …(８)
【００２９】
続いて、節点毎に液垂れ判定処理が実行される。ここで、図９は液垂れ判定処置を実行する際の手順を示すフローチャートである。図９に示すように、ステップＳ２０では、節点番号のカウンタｉがリセット処理され、続くステップＳ２１では、カウンタｉに対応する節点の塗料付着量Ｖｔ＋１が読み込まれる。続くステップＳ２２では、塗料が落下する状況であるか否かを判定するため、判定対象となる節点が下面側要素に属するか否かが判定される。ここで、図１０は下面側要素を示す概略図である。図１０に示すように、要素から垂直に延びるベクトルＶが重力方向Ｇの成分を有するときには、その要素は塗料を落下させる可能性がある下面側要素として判定される。
【００３０】
ステップＳ２２において、判定対象となる節点が下面側要素に属すると判定された場合には、ステップＳ２３に進み、塗料付着量Ｖｔ＋１が臨界転落量Ｖｃを上回るか否かが判定される。ステップＳ２３において、塗料付着量Ｖｔ＋１が臨界転落量Ｖｃを上回ると判定された場合には、ステップＳ２４に進み、塗料が落下したと判定されるとともに、落下分を除いた所定量Ｖａが塗料付着量Ｖｔとして格納される。一方、ステップＳ２２において、判定対象となる節点が上面側要素に属すると判定された場合や、ステップＳ２３において、塗料付着量Ｖｔ＋１が臨界転落量Ｖｃを下回ると判定された場合には、演算されていた塗料付着量Ｖｔ＋１が塗料付着量Ｖｔとして格納される。
【００３１】
続いて、ステップＳ２６では、節点番号のカウンタｉがカウント処理され、続くステップＳ２７では、カウンタｉが最大値Ｎを上回るか否かが判定される。ステップＳ２７において、カウンタｉが最大値Ｎを下回ると判定された場合には、再びステップＳ２１から液垂れ判定処理が実行され、カウンタｉが最大値Ｎに達したと判定された場合には、ルーチンを抜けて図３のフローチャートを実行することになる。ステップＳ２７において判定される最大値Ｎは、数値計算モデル４０が備える節点の数を示しており、全節点の液垂れ判定処理が完了するまで図９のフローチャートは実行されることになる。
【００３２】
このような液垂れ判定処理が完了すると、図３に示すフローチャートのステップＳ１３に進み、シミュレーション時間を計測するタイマｔのカウント処理が実施される。このカウント処理においては、計算条件データとして読み込まれたシミュレーションの実行間隔(例えば１００秒)が、タイマｔに対して加算されることになる。続いて、ステップＳ１４では、計算条件データとして読み込まれた終了時間(例えば３６００秒)Ｔｅをタイマｔが上回るか否かが判定される。ステップＳ１４において、タイマｔが終了時間Ｔｅを下回ると判定された場合には、再びステップＳ８から節点毎の塗料付着量Ｖｔ＋１が演算されることになる。一方、ステップＳ１４において、タイマｔが終了時間Ｔｅに達したと判定された場合には、ステップＳ１５に進み、演算結果(塗料付着量の時間推移，液垂れ部位)がディスプレイ２２等に表示されることになる(付着量表示ステップ)。なお、演算結果をディスプレイ２２に表示させているが、図示しないプリンタによって演算結果を印刷させるようにしても良い。
【００３３】
このように、数値計算モデル４０を構成する節点から互いに隣接する節点を設定した上で、これら隣接節点間の塗料移動量を温度Ｔおよび傾斜角αに基づいて演算するようにしたので、焼付工程における二次タレの発生状況を予測することが可能となる。これにより、設計段階において二次タレの発生状況を捉えることができるため、試作等の開発コストを抑制しながら、二次タレを考慮した車体構造を採用することが可能となる。また、二次タレの発生状況を捉えることができるため、二次タレを発生させないように塗装ライン１１の水洗工程におけるスプレーノズル１４の仕様を適切に設定することができ、車両の製造コストを引き下げることが可能となる。
【００３４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、温度Ｔおよび傾斜角αから塗料の移動速度を演算し、この移動速度に基づいて隣接節点間における塗料移動量を演算するようにしても良い。また、前述の説明では、塗料付着量Ｖｔの量に影響されることなく、隣接する他の節点に対する塗料移動量を演算しているが、塗料付着量Ｖｔが所定量や所定膜厚を下回った場合には、隣接する他の節点に対して塗料が移動しないものとして取り扱うようにしても良い。さらに、前述の説明では、シミュレーション装置２０を用いてシミュレーションを実行しているが、汎用のコンピュータに本発明のシミュレーションプログラム読み込ませることにより、汎用のコンピュータを用いてシミュレーションを実行させても良い。なお、前述の説明では、被塗装物として車体を挙げているが、これに限られることはなく、ケース等の他の部品であっても良いことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３５】
１０ 車体(被塗装物)
１５ オーブン(加熱乾燥炉)
２８ 制御部(隣接節点設定手段、傾斜角演算手段、移動量演算手段、付着量演算手段、付着量表示手段)
４０ 数値計算モデル
Ｇ 重力方向
Ｔ 温度
α 傾斜角
Ｖｏｕｔ 塗料流出量(塗料移動量)
Ｖｉｎ 塗料流入量(塗料移動量)
Ｖｔ＋１ 塗料付着量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗装物に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーション装置であって、
複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定手段と、
前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算手段と、
前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算手段と、
前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算手段と、
前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示手段とを有することを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項２】
請求項１記載のシミュレーション装置において、
前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項３】
被塗装物に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーション方法であって、
複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定ステップと、
前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算ステップと、
前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算ステップと、
前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算ステップと、
前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示ステップとを有することを特徴とするシミュレーション方法。
【請求項４】
請求項３記載のシミュレーション方法において、
前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とするシミュレーション方法。
【請求項５】
被塗装物に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーションプログラムであって、
複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定ステップと、
前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算ステップと、
前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算ステップと、
前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算ステップと、
前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示ステップとを有することを特徴とするシミュレーションプログラム。
【請求項６】
請求項５記載のシミュレーションプログラムにおいて、
前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とするシミュレーションプログラム。
【請求項１】
被塗装物に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーション装置であって、
複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定手段と、
前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算手段と、
前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算手段と、
前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算手段と、
前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示手段とを有することを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項２】
請求項１記載のシミュレーション装置において、
前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とするシミュレーション装置。
【請求項３】
被塗装物に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーション方法であって、
複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定ステップと、
前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算ステップと、
前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算ステップと、
前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算ステップと、
前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示ステップとを有することを特徴とするシミュレーション方法。
【請求項４】
請求項３記載のシミュレーション方法において、
前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とするシミュレーション方法。
【請求項５】
被塗装物に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーションプログラムであって、
複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定ステップと、
前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算ステップと、
前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算ステップと、
前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算ステップと、
前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示ステップとを有することを特徴とするシミュレーションプログラム。
【請求項６】
請求項５記載のシミュレーションプログラムにおいて、
前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とするシミュレーションプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１５９４６２（Ｐ２０１０−１５９４６２Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８７４（Ｐ２００９−２８７４）
【出願日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【出願人】（０００００５３４８）富士重工業株式会社 (3,010)
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