(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シミュレーション装置によって実行され、複数のパネル部材によって構成されるワークを処理液が溜められた処理槽に沈めたときの空気溜まり、或いは前記ワークを前記処理槽から引き上げたときの液溜まりを予測するシミュレーション方法であって、
複数の要素で構成される各パネル部材の解析モデルを用い、一の解析モデルの要素から所定距離内に他の解析モデルの要素が存在するか否かを判定する距離判定ステップと、
前記所定距離内に存在する要素同士を接続し、前記一の解析モデルと前記他の解析モデルとを統合するモデル統合ステップと、
統合された解析モデルを構成する各要素について、処理液と空気とのいずれに接するかを判定する気液判定ステップと、を有し、
前記所定距離は、処理液または空気の粘性に基づき設定されることを特徴とするシミュレーション方法。
【請求項２】
請求項１記載のシミュレーション方法において、
前記解析モデルを構成する要素は、前記パネル部材の表面形状を分割する複数の表面要素、または前記表面要素の頂点に設けられる複数の節点要素であることを特徴とするシミュレーション方法。
【請求項３】
シミュレーション装置によって実行され、複数のパネル部材によって構成されるワークを処理液が溜められた処理槽に沈めたときの空気溜まり、或いは前記ワークを前記処理槽から引き上げたときの液溜まりを予測するシミュレーションプログラムであって、
複数の要素で構成される各パネル部材の解析モデルを用い、一の解析モデルの要素から所定距離内に他の解析モデルの要素が存在するか否かを判定する距離判定ステップと、
前記所定距離内に存在する要素同士を接続し、前記一の解析モデルと前記他の解析モデルとを統合するモデル統合ステップと、
統合された解析モデルを構成する各要素について、処理液と空気とのいずれに接するかを判定する気液判定ステップと、を有し、
前記所定距離は、処理液または空気の粘性に基づき設定され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４】
請求項３記載のシミュレーションプログラムにおいて、
前記解析モデルを構成する要素は、前記パネル部材の表面形状を分割する複数の表面要素、または前記表面要素の頂点に設けられる複数の節点要素であることを特徴とするシミュレーションプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを処理槽に沈めたときの空気溜まり、或いはワークを処理槽から引き上げたときの液溜まりを予測するシミュレーション技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークに塗装やメッキを施す方式として、処理液を溜めた処理槽にワークを沈めるディップ方式がある。このようなディップ方式においては、塗装皮膜や金属皮膜を良好に形成するため、空気溜まりが発生することのないワーク形状が求められている。また、後工程での塗装不良等を回避するため、処理槽からワークを引き上げる際に液溜まりが発生することのないワーク形状が求められている。そこで、空気溜まりや液溜まりが発生することのないワーク形状を効率良く設計すべく、設計段階において空気溜まりや液溜まりを予測するシミュレーション方法が提案されている(例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７７３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ワークとして自動車の車体を用いた場合には、複数のパネルが溶接等によって接合されることから、空気溜まりや液溜まりを正確に予測するためには、個々のパネル形状を反映した解析モデルを準備するだけでなく、パネル間の接合箇所を反映した解析モデルを準備することが必要であった。しかしながら、車体は多数のパネルによって構成されることから、接合箇所を反映した解析モデルを準備することは、作業コストを増大させる要因となっていた。
【０００５】
しかも、溶接等によってパネル同士が接合されていない箇所、つまり処理液や空気が移動可能な箇所であっても、パネル間隔の寸法によっては処理液や空気が堰き止められることも想定される。すなわち、空気溜まりや液溜まりの予測精度を高めるためには、接合箇所以外であっても解析モデルに反映すべき箇所が数多く存在していた。これらの箇所を反映した解析モデルを準備することは、更なる作業コストの増大を招く要因となっていた。
【０００６】
本発明の目的は、作業コストを抑制しつつ空気溜まりや液溜まりの予測精度を高めることにある。
【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方法は、シミュレーション装置によって実行され、複数のパネル部材によって構成されるワークを処理液が溜められた処理槽に沈めたときの空気溜まり、或いは前記ワークを前記処理槽から引き上げたときの液溜まりを予測するシミュレーション方法であって、複数の要素で構成される各パネル部材の解析モデルを用い、一の解析モデルの要素から所定距離内に他の解析モデルの要素が存在するか否かを判定する距離判定ステップと、前記所定距離内に存在する要素同士を接続し、前記一の解析モデルと前記他の解析モデルとを統合するモデル統合ステップと、統合された解析モデルを構成する各要素について、処理液と空気とのいずれに接するかを判定する気液判定ステップと、を有し、前記所定距離は、処理液または空気の粘性に基づき設定され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、前記解析モデルを構成する要素は、前記パネル部材の表面形状を分割する複数の表面要素、または前記表面要素の頂点に設けられる複数の節点要素であることを特徴とする。
【００１０】
本発明のシミュレーションプログラムは、シミュレーション装置によって実行され、複数のパネル部材によって構成されるワークを処理液が溜められた処理槽に沈めたときの空気溜まり、或いは前記ワークを前記処理槽から引き上げたときの液溜まりを予測するシミュレーションプログラムであって、複数の要素で構成される各パネル部材の解析モデルを用い、一の解析モデルの要素から所定距離内に他の解析モデルの要素が存在するか否かを判定する距離判定ステップと、前記所定距離内に存在する要素同士を接続し、前記一の解析モデルと前記他の解析モデルとを統合するモデル統合ステップと、統合された解析モデルを構成する各要素について、処理液と空気とのいずれに接するかを判定する気液判定ステップと、を有し、前記所定距離は、処理液または空気の粘性に基づき設定され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、前記解析モデルを構成する要素は、前記パネル部材の表面形状を分割する複数の表面要素、または前記表面要素の頂点に設けられる複数の節点要素であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、所定距離内に存在する要素同士を接続してパネル部材毎の解析モデルを統合したので、パネル部材間の隙間を閉じた状態で解析モデルを構築することが可能となる。これにより、処理液や空気が通過し難い隙間を閉じた状態のもとで、空気溜まりや液溜まりを予測することができ、これらの予測精度を高めることが可能となる。しかも、要素同士を接続するか否かを距離に基づき判定したので、解析モデルを簡単に統合することができ、作業コストを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電着塗装工程を示す概略図である。
【図２】シミュレーション装置を示すブロック図である。
【図３】車体の構造を示す説明図である。
【図４】記憶装置に格納される解析モデルのデータを示す説明図である。
【図５】(ａ)〜(ｃ)は簡略化した２つのパネル解析モデルを示す説明図である。
【図６】(ａ)〜(ｄ)はパネル解析モデルを統合する際の手順を示す説明図である。
【図７】パネル解析モデルを統合する際の手順を示すフローチャートである。
【図８】空気溜まりを予測する気液判定処理の実行手順を示すフローチャートである。
【図９】統合された解析モデルについて気液判定処理を実行したときの状況を示す説明図である。
【図１０】(ａ)〜(ｃ)は未統合のパネル解析モデルについて気液判定処理を実行したときの状況を示す説明図である。
【図１１】(ａ)は統合前のパネル解析モデルを示す説明図であり、(ｂ)は統合後の解析モデルを示す説明図である。
【図１２】液溜まりを予測する気液判定処理の実行手順を示すフローチャートである。
【図１３】統合された解析モデルについて気液判定処理を実行したときの状況を示す説明図である。
【図１４】(ａ)〜(ｃ)は未統合のパネル解析モデルについて気液判定処理を実行したときの状況を示す説明図である。
【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は電着塗装工程を示す概略図である。図１に示すように、ワークである車体１０に対して電着塗装を施すため、電着塗装工程には電着液(処理液)を溜めた処理槽１１が設置されている。車体１０に対して脱脂や表面調整等の前処理を施した後に、車体１０を処理槽１１に沈めつつ車体１０に対して通電を施すことにより、車体１０のアウタ面やインナ面には電着塗膜が形成される。その後、処理槽１１から引き上げられた車体１０は、水洗工程で余分な塗料等が除去された後に、電着塗膜を硬化させる焼付工程に搬送される。このような電着塗装工程において良好な塗装品質を得るためには、車体１０を処理槽１１に沈める際に空気溜まりが発生することのない車体形状が求められている。また、後工程におけるタレ等の塗装不良を回避するためには、車体１０を処理槽１１から引き上げる際に液溜まりが発生することのない車体形状が求められている。このような車体形状を効率良く設計するため、設計段階において空気溜まりや液溜まりの発生状況を高精度に予測することが重要となっている。
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態である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について説明する。ここで、図２はシミュレーション装置１２を示すブロック図であり、このシミュレーション装置１２によってシミュレーション方法やシミュレーションプログラムが実行される。図２に示すように、シミュレーション装置１２は、ＣＰＵやメモリ等によって構成される演算装置１３、キーボード等の入力装置１４、液晶ディスプレイ等の表示装置１５、磁気ディスク等の記憶装置１６を備えている。このシミュレーション装置１２は、マイクロコンピュータやパーソナルコンピュータ等の単一のコンピュータを用いて構成しても良く、ネットワークを介して相互に接続される複数のコンピュータを用いて構成しても良い。
【００１７】
シミュレーション装置１２を構成する記憶装置１６には、車体１０を構成する各パネル部材の解析モデルが格納されている。ここで、図３は車体１０の構造を示す説明図であり、図４は記憶装置１６に格納される解析モデルのデータを示す説明図である。図３に示すように、車体１０は、アンダボディ２０、サイドボディ２１、フロントボディ２２、リヤボディ２３等の大型部品によって構成されている。さらに、アンダボディ２０等の大型部品は、複数のパネル部材を接合することで構成されている。例えば、アンダボディ２０を構成するパネル部材としては、フロントフロア２４、センタフロア２５、リヤフロア２６等のパネル部材がある。このように、車体１０は複数のパネル部材によって構成され、これらのパネル部材毎に解析モデル(以下、パネル解析モデルという)が構築されている。図３の拡大部分に示すように、パネル解析モデルは、パネル部材の表面形状を分割する複数の表面要素と、表面要素の頂点に設けられる節点要素(以下、節点という)とによって構成されている。このようなパネル解析モデルについては、各節点が位置する座標データ等の形で記憶装置１６に格納されている。図４に示すように、記憶装置１６には、各パネル解析モデルが対応するパネル部材の番号データ(１〜Ｎ)、各パネル解析モデルが備える節点の番号データ(１〜ｎ)、および各節点の座標データ(Ｘ座標値，Ｙ座標値，Ｚ座標値)が格納されている。なお、ＸＹＺ直交座標系におけるＺ軸の方向は、重力方向Ｇに対して逆向きに設定されている。また、パネル解析モデルとしては、衝突変形シミュレーション等に用いられる解析モデルを流用することが可能である。
【００１８】
また、演算装置１３はモデル構築部３０を備えており、このモデル構築部３０は各パネル解析モデルを統合して車体全体を表す１つの解析モデル(以下、車体解析モデルという)を構築する。ここで、図５(ａ)〜(ｃ)は簡略化した２つのパネル解析モデルを示す説明図である。また、図６(ａ)〜(ｄ)はパネル解析モデルを統合する際の手順を示す説明図である。なお、図６には図５(ｃ)の矢印Ａ方向から見たパネル解析モデルが示されている。図５(ａ)および(ｂ)に示すように、一の解析モデルとしてパネル解析モデルＩが設けられており、他の解析モデルとしてパネル解析モデルＪが設けられている。これらのパネル解析モデルＩ，Ｊは複数の節点ｉ１〜ｉ１５，ｊ１〜ｊ１５を備えている。また、図５(ｃ)に示すように、２つのパネル解析モデルＩ，Ｊは、互いに近接するように設計されている。これらのパネル解析モデルＩ，Ｊに統合処理を施すことにより、パネル解析モデルＩ，Ｊは１つの解析モデルに統合されることになる。以下、パネル解析モデルＩ，Ｊの一端に設けられる節点ｉ１〜ｉ５，ｊ１〜ｊ５を例に挙げて、パネル解析モデルＩ，Ｊの統合処理について説明する。
【００１９】
図６(ａ)に示すように、パネル解析モデルＩが備える節点ｉ１〜ｉ５の中から、基準となる基準節点ｉ１を設定する。続いて、パネル解析モデルＪが備える節点ｊ１〜ｊ５の中から、基準節点ｉ１に近接する対象節点ｊ２〜ｊ４を検索する。次いで、図６(ｂ)に示すように、基準節点ｉ１と対象節点ｊ２〜ｊ４との節点距離Ｄ１２〜Ｄ１４を算出し、節点距離Ｄ１２〜Ｄ１４が所定距離α以下であるか否かを判定する。そして、図６(ｃ)に示すように、節点距離が所定距離α以下となる節点ｉ１，ｊ３が、解析モデル上で互いに接続される隣接節点として設定される。このようなパネル解析モデルの統合処理が、基準節点を更新しながらパネル解析モデルＩの全節点ｉ１〜ｉ５について実行される。これにより、図６(ｄ)に示すように、パネル解析モデルＩとパネル解析モデルＪとは、隣接節点となる節点ｉ１〜ｉ３，ｊ１〜ｊ３を介して１つの解析モデルＫに統合される。このような統合処理を全てのパネル解析モデル(１〜Ｎ)について実行することにより、車体全体を表す１つの車体解析モデルが構築されることになる。なお、隣接節点とは、表面要素の一辺を介して隣接する節点を意味している。また、図示する場合には、２つのパネル解析モデルについて統合処理を実行しているが、更に他のパネル解析モデルが近接している場合には、同時に３つ以上のパネル解析モデルについて統合処理を実行しても良い。
【００２０】
ここで、隣接節点を設定する際の判定基準となる所定距離αとは、空気や電着液の粘性に基づき設定される距離である。空気溜まりを予測するための車体解析モデルを構築する際には、空気が十分に通過できないパネル部材間の隙間を閉じて構築する必要があるため、所定距離αは空気の粘性に基づき設定されている。すなわち、パネル部材の間隔が狭い箇所(所定距離α以下の箇所)においては、実際に車体１０を処理槽１１に沈めたときに空気が抜け難いことから、このパネル間隔の狭い箇所を接合箇所として取り扱うようにしている。一方、液溜まりを予測するための車体解析モデルを構築する際には、電着液が十分に通過できないパネル部材間の隙間を閉じて構築する必要があるため、所定距離αは電着液の粘性に基づき設定されている。すなわち、パネル部材の間隔が狭い箇所(所定距離α以下の箇所)においては、実際に車体１０を処理槽１１から引き上げたときに電着液が抜け難いことから、このパネル間隔の狭い箇所を接合箇所として取り扱うようにしている。また、電着液の粘性に基づき、所定距離α［ｍｍ］を算出する際には、例えば、以下の式(１)および(２)を用いて算出することが可能である。なお、γは電着液の表面張力［ｍＮ／ｍ］×１０５であり、γ０は電着液の定数［ｍＮ／ｍ］×１０５である。また、Ｔは電着液の使用温度［℃］であり、Ｔｃは電着液の臨界温度［℃］であり、ｋはパネル部材の表面荒さやメッキ処理の有無等に起因する係数(例えば０．００１〜０．０１)である。
γ＝γ０(１−Ｔ／Ｔｃ)９／１１  …(１)
α＝ｋ×γ  …(２)
【００２１】
なお、前述した統合処理においては、節点距離が所定距離α以下となる節点を隣接節点として関連付けることから、スポット溶接やアーク溶接によって接合される箇所についても、その近傍の節点同士が隣接節点として関連付けられることになる。すなわち、スポット溶接等が施される箇所については、基本的にパネル部材同士が接するように設計されることから、その近傍の節点同士の節点距離についても所定距離α以下に設計されている。このように、溶接箇所においては所定距離α以下となることから、前述した統合処理を用いて車体解析モデルに溶接箇所を反映させることができ、車体解析モデルを構築する際の作業コストを引き下げることが可能となる。
【００２２】
続いて、前述したパネル解析モデルの統合処理手順をフローチャートに沿って説明する。ここで、図７はパネル解析モデルを統合する際の手順を示すフローチャートである。図７に示すように、ステップＳ１では部品番号Ｉが１に設定され、ステップＳ２では部品番号Ｉに基づき基準となるパネル解析モデルＩが設定される。続いて、ステップＳ３では節点番号ｉが１に設定され、ステップＳ４では節点番号ｉに基づいて基準節点ｉが設定される。次いで、ステップＳ５では基準節点ｉに近接する他のパネル解析モデルの対象節点ｊが検索され、ステップＳ６では基準節点ｉと対象節点ｊとの節点距離Ｄｉｊが計算される。続くステップＳ７では、節点距離Ｄｉｊが所定距離α以下であるか否かが判定される(距離判定ステップ)。ステップＳ７において、節点距離Ｄｉｊが所定距離α以下であると判定された場合には、ステップＳ８に進み、基準節点ｉと対象節点ｊとを隣接節点として関連付けた後に(モデル統合ステップ)、ステップＳ９に進む。一方、ステップＳ７において、節点距離Ｄｉｊが所定距離αを上回ると判定された場合には、基準節点ｉと対象節点ｊとを隣接節点として関連付けることなく、ステップＳ９に進む。そして、ステップＳ９では、節点番号ｉをカウント処理して新たな節点番号ｉに更新し、続くステップＳ１０では、節点番号ｉが最大値ｎを上回るか否かが判定される。このステップＳ１０において、節点番号ｉが最大値ｎ以下である場合には、節点番号ｉが最大値ｎを上回るまで、ステップＳ４からの判定処理が実行されることになる。すなわち、パネル解析モデルＩが備える全節点(１〜ｎ)について、隣接節点として関連付けられる他のパネル解析モデルの節点ｊの有無が判定されることになる。
【００２３】
そして、ステップＳ１０において節点番号ｉが最大値ｎを上回る場合には、ステップＳ１１に進み、部品番号Ｉがカウント処理されて新たな部品番号Ｉに更新される。続いて、ステップＳ１１では、部品番号Ｉが最大値Ｎを上回るか否かが判定される。このステップＳ１１において、部品番号Ｉが最大値Ｎ以下である場合には、部品番号Ｉが最大値Ｎを上回るまで、ステップＳ２からの判定処理が実行されることになる。すなわち、車体１０を構成する全てのパネル解析モデル(１〜Ｎ)について統合処理が実行される。これにより、全てのパネル解析モデル(１〜Ｎ)から、１つの車体解析モデルが構築されることになる。
【００２４】
このように、車体解析モデルが構築されると、演算装置１３の気液判定部３１によって気液判定処理(気液判定ステップ)が実行される。気液判定処理とは、車体解析モデルを構成する各節点について、電着液(液体)に接する節点であるか、或いは空気(気体)に接する節点であるかを判定する処理である。ここで、図８は空気溜まりを予測する気液判定処理の実行手順を示すフローチャートである。図８に示すように、ステップＳ２１では、車体解析モデルを構成する全節点の属性データが空気に設定される。続いて、ステップＳ２２では、端に位置する節点が境界節点として設定され、ステップＳ２３では、境界節点の属性データが電着液に変更される。なお、端に位置する節点とは、車体１０の縁の部分に位置する節点、すなわちパネル部材の縁部やパネル部材に形成される穴の縁部に位置する節点を意味し、処理槽１１に沈めたときに無条件で電着液に接する節点である。また、換言すれば、端に位置する節点とは、表面要素によって囲まれていない節点、つまり表面要素が四角形で構成される場合に４つの表面要素によって共有されることのない節点である。
【００２５】
次いで、ステップＳ２４では、後述する隣接節点の有無について未解析の境界節点が存在するか否かが判定される。ステップＳ２４において、未解析の境界節点が存在する場合には、ステップＳ２５に進み、解析対象となる境界節点が設定される。続いて、ステップＳ２６では、境界節点に隣接する隣接節点の有無が判定される。ステップＳ２６において、隣接節点が存在する場合には、ステップＳ２７に進み、境界節点と隣接節点とのＺ座標値が比較される。続くステップＳ２８において、隣接節点が境界節点よりも高いときには、隣接節点の属性データが空気のまま維持される一方、隣接節点が境界節点以下の高さ位置であるときには、隣接節点の属性データが空気から電着液に変更される。すなわち、電着液の比重が空気の比重よりも大きいことから、隣接節点の上方に電着液に接する境界節点が存在する場合には、境界節点から下方の隣接節点に向けて電着液が移動することになる。このため、隣接節点が境界節点よりも低いときには、隣接節点の属性データを空気から電着液に書き換えるようにしている。続いて、ステップＳ２９では、属性データを電着液に変更した隣接節点が、新たな境界節点として設定される。そして、未解析の境界節点が存在しなくなるまで、ステップＳ２４から気液判定が繰り返され、全節点の属性データが電着液と空気とに分けられることになる。
【００２６】
そして、節点毎に予測された属性データは、演算装置１３のポスト処理部３２を経て表示装置１５に出力される。ポスト処理部３２においては、例えば、電着液に接する節点や空気に接する節点を、色相や濃淡等によって区分して表現する処理が実行されるようになっている。
【００２７】
続いて、前述した気液判定処理を図６の解析モデルを用いて説明する。ここで、図９は統合された解析モデルＫについて気液判定処理を実行したときの状況を示す説明図である。また、図１０(ａ)〜(ｃ)は未統合のパネル解析モデルＩ，Ｊについて気液判定処理を実行したときの状況を示す説明図である。まず、図９に示すように、統合された解析モデルＫにおいては、節点ｉ５，ｊ５が端に位置することから、節点ｉ５，ｊ５の属性データは電着液となる。また、節点ｉ５に隣接する節点ｉ４は、節点ｉ５よりも上方に位置することから、節点ｉ４の属性データは空気のまま維持される。同様に、節点ｊ５に隣接する節点ｊ４は、節点ｊ５よりも上方に位置することから、節点ｊ４の属性データは空気のまま維持される。そして、属性データが空気となる節点ｉ４，ｊ４については、新たな境界節点として設定されることが無いため、他の節点ｉ１〜ｉ３，ｊ１〜ｊ３の属性データも空気のまま維持される。すなわち、統合された解析モデルＫについては、空気溜まりが発生すると予測されることになる。
【００２８】
一方、図１０(ａ)に示すように、未統合のパネル解析モデルＩ，Ｊにおいては、節点ｉ１，ｉ５，ｊ１，ｊ５が端に位置することから、節点ｉ１，ｉ５，ｊ１，ｊ５の属性データは電着液となる。また、図１０(ｂ)に示すように、節点ｉ１に隣接する節点ｉ２は、高さ位置が節点ｉ１以下であることから、節点ｉ２の属性データは空気から電着液に変更される。同様に、節点ｊ１に隣接する節点ｊ２は、高さ位置が節点ｊ１以下であることから、節点ｊ２の属性データは空気から電着液に変更される。そして、属性データが電着液となる節点ｉ２，ｊ２については、新たな境界節点として設定されることから、図１０(ｃ)に白抜きの矢印で示すように、他の節点ｉ３，ｉ４，ｊ３，ｊ４の属性データも電着液に変更される。すなわち、未統合のパネル解析モデルＩ，Ｊについては、空気溜まりが発生しないと予測されることになる。
【００２９】
これまで説明したように、本発明においては、各パネル解析モデル間における隣接節点の有無を節点距離に基づき判定したので、スポット溶接等が施される接合箇所以外についても、空気が通過し難い箇所を車体解析モデルに反映することが可能となる。そして、この車体解析モデルを用いて気液判定処理を実施することにより、空気溜まりの予測精度を高めることが可能となる。すなわち、図１０(ｃ)に示すように、パネル解析モデルＩ，Ｊ間の隙間を残して予測した場合には、この隙間を通じて矢印Ａ方向に空気が排出されてしまう結果となる。しかしながら、パネル解析モデルＩ，Ｊ間の隙間は、所定距離α以下の狭い隙間であることから、実際には十分に空気を排出することのできない隙間となっている。すなわち、この隙間を空気の通り道とした上で空気溜まりを予測することは、空気溜まりが発生するにも拘わらず空気溜まりが発生しないとの誤判定を招く結果となっていた。これに対し、図９に示すように、本発明のシミュレーション方法やシミュレーションプログラムを用いた場合には、所定距離α以下の隙間を構成する節点が隣接節点として反映されることから、空気の通り道となる隙間を閉じて解析モデルＫを構成することができ、空気溜まりが発生するとの正しい結果を導くことが可能となる。
【００３０】
次いで、液溜まりの予測について説明する。ここで、図１１(ａ)は統合前のパネル解析モデルＯ，Ｐを示す説明図であり、図１１(ｂ)は統合後の解析モデルＱを示す説明図である。図１１(ａ)に示すように、節点ｏ１〜ｏ５を備えるパネル解析モデルＯと、節点ｐ１〜ｐ５を備えるパネル解析モデルＰとが設けられている。これらのパネル解析モデルＯ，Ｐを図７のフローチャートに沿って処理することにより、図１１(ｂ)に示すように、パネル解析モデルＯ，Ｐは、隣接節点となる節点ｏ１〜ｏ３，ｐ１〜ｐ３を介して１つの解析モデルＱに統合される。なお、液溜まりを予測するための解析モデルを構築する際には、前述したように、隣接接点を判定する際の所定距離αが電着液の粘性に基づき設定されることになる。
【００３１】
続いて、図１２は液溜まりを予測する気液判定処理の実行手順を示すフローチャートである。図１２に示すように、ステップＳ３１では、解析モデルを構成する全節点の属性データが電着液に設定される。続いて、ステップＳ３２では、端に位置する節点が境界節点として設定され、ステップＳ３３では、境界節点の属性データが空気に変更される。なお、端に位置する節点とは、車体１０の縁の部分に位置する節点、すなわちパネル部材の縁部やパネル部材に形成される穴の縁部に位置する節点を意味し、処理槽１１から引き上げたときに無条件で空気に接する節点である。また、換言すれば、端に位置する節点とは、表面要素によって囲まれていない節点、つまり表面要素が四角形で構成される場合に４つの表面要素によって共有されることのない節点である。
【００３２】
次いで、ステップＳ３４では、後述する隣接節点の有無について未解析の境界節点が存在するか否かが判定される。ステップＳ３４において、未解析の境界節点が存在する場合には、ステップＳ３５に進み、解析対象となる境界節点が設定される。続いて、ステップＳ３６では、境界節点に隣接する隣接節点の有無が判定される。ステップＳ３６において、隣接節点が存在する場合には、ステップＳ３７に進み、境界節点と隣接節点とのＺ座標値が比較される。続くステップＳ３８において、隣接節点が境界節点以上の高さ位置であるときには、隣接節点の属性データが電着液から空気に変更される一方、隣接節点が境界節点よりも低いときには、隣接節点の属性データが電着液のまま維持される。すなわち、空気の比重が電着液の比重よりも小さいことから、隣接節点の下方に空気に接する境界節点が存在する場合には、境界節点から上方の隣接節点に向けて空気が移動することになる。このため、隣接節点が境界節点よりも高いときには、隣接節点の属性データを電着液から空気に書き換えるようにしている。続いて、ステップＳ３９では、属性データを空気に変更した隣接節点が、新たな境界節点として設定される。そして、未解析の境界節点が存在しなくなるまで、ステップＳ３４から気液判定が繰り返され、全節点の属性データが電着液と空気とに分けられることになる。
【００３３】
この気液判定処理を図１１の解析モデルを用いて説明する。ここで、図１３は統合された解析モデルＱについて気液判定処理を実行したときの状況を示す説明図である。また、図１４(ａ)〜(ｃ)は未統合のパネル解析モデルＯ，Ｐについて気液判定処理を実行したときの状況を示す説明図である。まず、図１３に示すように、統合された解析モデルＱにおいては、節点ｏ５，ｐ５が端に位置することから、節点ｏ５，ｐ５の属性データは空気となる。また、節点ｏ５に隣接する節点ｏ４は、節点ｏ５よりも下方に位置することから、節点ｏ４の属性データは電着液のまま維持される。同様に、節点ｐ５に隣接する節点ｐ４は、節点ｐ５よりも下方に位置することから、節点ｐ４の属性データは電着液のまま維持される。そして、属性データが電着液となる節点ｏ４，ｐ４については、新たな境界節点として設定されることが無いため、他の節点ｏ１〜ｏ３，ｐ１〜ｐ３の属性データも電着液のまま維持される。すなわち、統合された解析モデルＱについては、液溜まりが発生すると予測されることになる。
【００３４】
一方、図１４(ａ)に示すように、未統合のパネル解析モデルＯ，Ｐにおいては、節点ｏ１，ｏ５，ｐ１，ｐ５が端に位置することから、節点ｏ１，ｏ５，ｐ１，ｐ５の属性データは空気となる。また、図１４(ｂ)に示すように、節点ｏ１に隣接する節点ｏ２は、高さ位置が節点ｏ１以上であることから、節点ｏ２の属性データは電着液から空気に変更される。同様に、節点ｐ１に隣接する節点ｐ２は、高さ位置が節点ｐ１以上であることから、節点ｐ２の属性データは電着液から空気に変更される。そして、属性データが空気となる節点ｏ２，ｐ２については、新たな境界節点として設定されることから、図１４(ｃ)に白抜きの矢印で示すように、他の節点ｏ３，ｏ４，ｐ３，ｐ４の属性データも空気に変更される。すなわち、未統合のパネル解析モデルＯ，Ｐについては、液溜まりが発生しないと予測されることになる。
【００３５】
これまで説明したように、本発明においては、各パネル解析モデル間における隣接節点の有無を節点距離に基づき判定したので、スポット溶接等が施される接合箇所以外についても、電着液が通過し難い箇所を車体解析モデルに反映することが可能となる。そして、この車体解析モデルを用いて気液判定処理を実施することにより、液溜まりの予測精度を高めることが可能となる。すなわち、図１４(ｃ)に示すように、パネル解析モデルＯ，Ｐ間の隙間を残して予測した場合には、この隙間を通じて矢印Ａ方向に電着液が排出されてしまう結果となる。しかしながら、パネル解析モデルＯ，Ｐ間の隙間は、所定距離α以下の狭い隙間であることから、実際には十分に電着液を排出することのできない隙間となっている。すなわち、この隙間を電着液の通り道とした上で液溜まりを予測することは、液溜まりが発生するにも拘わらず液溜まりが発生しないとの誤判定を招く結果となっていた。これに対し、図１３に示すように、本発明のシミュレーション方法を用いた場合には、所定距離α以下の隙間を構成する節点が隣接節点として反映されることから、電着液の通り道となる隙間を閉じて解析モデルＱを構成することができ、液溜まりが発生するとの正しい結果を導くことが可能となる。
【００３６】
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、前述の説明では、節点要素を用いて解析モデルを統合しているが、これに限られることはなく、表面要素を用いて解析モデルを統合しても良い。この場合には、表面要素の代表点(例えば、重心点、内心点、外心点等)を設定した上で、代表点の座標データを用いて各表面要素を隣接要素として関連付けるか否かの判定が実施される。また、前述の説明では、隣接節点を判定する際の基準となる所定距離αを電着液や空気の粘性に基づき設定しているが、更に処理工程のタクトタイム等を加味して所定距離αを設定しても良い。さらに、パネル解析モデルを統合する際には、基準節点に近接する対象節点を検索した上で、節点距離が所定距離α以下であるか否かを判定しているが、これに限られることはなく、基準節点から所定距離α内の隣接節点を直に検索しても良い。
【００３７】
また、前述の説明では、ワークとして車体１０を挙げているが、これに限られることはなく、ワークとしてケース等の他の部品を用いても良い。さらに、図示する場合には、四角形の表面要素によってパネル部材の表面形状を表しているが、これに限られることはなく、三角形や五角形等の表面要素を用いてパネル解析モデルを構成しても良い。なお、電着塗装工程を例に挙げて説明しているが、本発明のシミュレーション方法やシミュレーションプログラムを、単なるディップ方式の塗装処理に対して適用しても良く、ワークに金属皮膜を形成するメッキ処理に対して適用しても良い。
【符号の説明】
【００３８】
１０    車体(ワーク)
１１    処理槽
２４    フロントフロア(パネル部材)
２５    センタフロア(パネル部材)
２６    リヤフロア(パネル部材)
α    所定距離
Ｉ    パネル解析モデル(解析モデル)
ｉ１〜ｉ１５    節点要素(要素)
Ｊ    パネル解析モデル(解析モデル)
ｊ１〜ｊ１５    節点要素(要素)
Ｋ    解析モデル
Ｏ    パネル解析モデル(解析モデル)
ｏ１〜ｏ５    節点要素(要素)
Ｐ    パネル解析モデル(解析モデル)
ｐ１〜ｐ５    節点要素(要素)
Ｑ    解析モデル
【図１】
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【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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