(57)【要約】【課題】電着塗装により被塗物を塗装するシミュレーション解析において、被塗物を電着槽から引き上げ、加温した後の液垂れの経路を従来よりも短時間に予測する。【解決手段】被塗物の３次元モデル２０を形成し、表面を１層のメッシュ２１に分割する工程と、前記３次元モデルの裏面において、該３次元モデルに形成された表裏面方向に貫通する貫通孔２４から重力逆方向に流れる液垂れの経路ＲＲｔを求める工程と、前記３次元モデルの裏面において、複数の液垂れの起点ＳＰから重力方向に流れる液垂れの経路Ｒｔをそれぞれ求める工程と、前記重力逆方向に流れる液垂れの経路と、前記重力方向に流れる液垂れの経路との交点２５を求める工程と、前記交点を有する重力方向の経路と、該経路の起点とを特定する工程と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電着塗装により被塗物を塗装するシミュレーション解析において、前記被塗物を流れる液垂れの経路を予測する電着塗装の液垂れ予測方法であって、
前記被塗物の３次元モデルを形成し、１層のメッシュに分割する工程と、
前記３次元モデルの裏面において、該３次元モデルに形成された表裏面方向に貫通する貫通孔から重力逆方向に流れる液垂れの経路を求める工程と、
前記３次元モデルの裏面において、複数の液垂れの起点から重力方向に流れる液垂れの経路をそれぞれ求める工程と、
前記重力逆方向に流れる液垂れの経路と、前記重力方向に流れる液垂れの経路との交点を求める工程と、
前記交点を有する重力方向の経路と、該経路の起点とを特定する工程と、
を含むことを特徴とする電着塗装の液垂れ予測方法。
【請求項２】
前記液垂れの経路を求める工程において、
メッシュ単位で液垂れ方向のベクトルを計算する工程を含み、
前記液垂れ方向のベクトルを計算する工程において、
メッシュ上の起点からの最傾斜方向が求められ、該最傾斜方向が液垂れ方向のベクトルとなされることを特徴とする請求項１に記載された電着塗装の液垂れ予測方法。
【請求項３】
コンピュータに、電着塗装により被塗物を塗装するシミュレーション解析を実行させ、前記被塗物を流れる液垂れの経路を予測するためのプログラムであって、
前記被塗物の３次元モデルを形成し、１層のメッシュに分割するステップと、
前記３次元モデルの裏面において、該３次元モデルに形成された表裏面方向に貫通する貫通孔から重力逆方向に流れる液垂れの経路を求めるステップと、
前記３次元モデルの裏面において、複数の液垂れの起点から重力方向に流れる液垂れの経路をそれぞれ求めるステップと、
前記重力逆方向に流れる液垂れの経路と、前記重力方向に流れる液垂れの経路との交点を求めるステップと、
前記交点を有する重力方向の経路と、該経路の起点とを特定するステップと、
を有することを特徴とするプログラム。
【請求項４】
前記液垂れの経路を求めるステップにおいて、
メッシュ単位で液垂れ方向のベクトルを計算するステップを含み、
前記液垂れ方向のベクトルを計算するステップにおいて、
メッシュ上の起点からの最傾斜方向が求められ、該最傾斜方向が液垂れ方向のベクトルとなされることを特徴とする請求項３に記載されたプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電着塗装の液垂れ予測方法及びプログラムに関し、特に電着塗装により被塗物を塗装するシミュレーション解析において、被塗物を電着槽から引き上げ、加温した後の液だれの軌跡を予測することのできる電着塗装の液垂れ予測方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の製造工程においては、車両ボディ（被塗物）の外板及び袋部内などに対し、防錆等を目的とした下地塗装が行われる。一般に、この下地塗装においては、被塗物である車両ボディを、塗料が充填された電着槽に浸漬しつつ槽内を移動させ、被塗物に塗膜形成する電着塗装が行われている。
【０００３】
ところで、電着槽から引き上げられた車両ボディには、それを構成する複数の部材同士の繋ぎ目や袋状部位に、電着液が溜まった状態となっている。そのため、乾燥処理のために車体ボディを加温すると、溜まった電着液が沸騰して溢れたり、液の粘度や表面張力の変化で流れ出し、液垂れが生じるという問題がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
この液垂れが、車両ボディの裏面側、即ち、ユーザの目に触れない領域を通るのみなら問題ないが、車両ボディには表面（意匠面側）と裏面とを繋ぐ貫通孔が複数形成されており、ボディ裏面側を流れる液垂れが、前記貫通孔を介してボディ表面側に流れ出るという課題があった。
前記液垂れが前記貫通孔からボディ表面側に流れ出る場合、その液垂れの経路が予測できるのであれば、例えば液垂れの経路を変えるようにボディ裏面側の形状を変更すればよい。
【０００５】
ここで、従来の液垂れの経路の予測方法について説明する。
図７は、傾斜面に水滴が乗った状態のイメージを示す水滴の断面図である。また、図８は、図７のＨ‐Ｈ矢視断面図である。
図７に示すように水滴６０は、ＸＹ方向の傾斜角θ１の斜面５０に対し、接触角（濡れ性）θ２で接している。水滴６０には、重力により斜面に沿った下方向の慣性力ＩＦが加わる。
【０００６】
この水滴６０の経路に関係する因子（パラメータ）としては、その他、水滴径（重量）、表面張力（分子間力）、粘度などがあり、それに対し、空気圧、斜面の表面粗さ等の条件が絡むことになる。
水滴は、多数の水分子６０ａが結合したものであるため、シミュレーション上は、分子を細かなメッシュに置き換え、各メッシュに対し流体挙動を計算することになる。
【０００７】
また、図８に示すようにＹＳを気体／固体間の界面張力、ＹＬを気体／液体間の界面張力、ＹＬＳを液体／固体間の界面張力とすると、ヤングの式（１）が成立する。
（数１）
ＹＳ＝ＹＬｃｏｓθ＋ＹＬＳ  ・・・（１）
また、水滴が図８に示す状態から、図９に示すようにＺＹ方向の傾斜面５１に差し掛かると、前記式（１）の関係（力のバランス）が崩れ、横向きの力ＩＦ２が生じる。この力が摩擦力ＦＦを上回ると、水滴６０が横に滑り、水滴６０の重心が傾斜面５１に乗りかかると、水滴６０が傾斜面５１を転がり落ちることになる。
また、正確な経路を求めるには、水滴重量（水滴径）によって経路が変わるため、水滴径をパラメータに取り入れ、計算を行う必要がある。
このように従来、水滴経路を求めるために、様々なパラメータを考慮して計算を行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４７２９２９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような従来の方法にあっては、水分子を細かなメッシュに置き換えて計算する上、経路計算に用いるパラメータの種類が多いために、計算量が膨大となり、計算時間が長くなって、短時間に水滴経路を得ることができないという課題があった。
特に、液垂れする水滴には、細かな水滴や大きな水滴が存在するため、複数の水滴径での計算がそれぞれ必要となり、解析結果を即座に設計作業にフィードバックできなかった。
【００１０】
本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、電着塗装により被塗物を塗装するシミュレーション解析において、被塗物を電着槽から引き上げ、加温した後の液垂れの経路を従来よりも短時間に予測することのできる電着塗装の液垂れ予測方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記した課題を解決するために、本発明に係る電着塗装の液溜まり予測方法は、電着塗装により被塗物を塗装するシミュレーション解析において、前記被塗物を流れる液垂れの経路を予測する電着塗装の液垂れ予測方法であって、前記被塗物の３次元モデルを形成し、１層のメッシュに分割する工程と、前記３次元モデルの裏面において、該３次元モデルに形成された表裏面方向に貫通する貫通孔から重力逆方向に流れる液垂れの経路を求める工程と、前記３次元モデルの裏面において、複数の液垂れの起点から重力方向に流れる液垂れの経路をそれぞれ求める工程と、前記重力逆方向に流れる液垂れの経路と、前記重力方向に流れる液垂れの経路との交点を求める工程と、前記交点を有する重力方向の経路と、該経路の起点とを特定する工程と、を含むことに特徴を有する。
尚、前記液垂れの経路を求める工程において、メッシュ単位で液垂れ方向のベクトルを計算する工程を含み、前記液垂れ方向のベクトルを計算する工程において、メッシュ上の起点からの最傾斜方向が求められ、該最傾斜方向が液垂れ方向のベクトルとなされることが望ましい。
【００１２】
このような方法によれば、貫通孔から意匠面に出るおそれがある液垂れの経路を特定することができ、その対策を行うことができる。
また、このシミュレーション解析にあっては、液垂れの経路を求めるにあたり、計算に種々のパラメータを必要とするものではないため、従来よりも大幅に計算時間を短縮することができ、求めた液垂れの経路結果を即座に設計作業にフィードバックすることができる。
【００１３】
また、前記課題を解決するために本発明に係るプログラムは、コンピュータに、電着塗装により被塗物を塗装するシミュレーション解析を実行させ、前記被塗物を流れる液垂れの経路を予測するためのプログラムであって、前記被塗物の３次元モデルを形成し、１層のメッシュに分割するステップと、前記３次元モデルの裏面において、該３次元モデルに形成された表裏面方向に貫通する貫通孔から重力逆方向に流れる液垂れの経路を求めるステップと、前記３次元モデルの裏面において、複数の液垂れの起点から重力方向に流れる液垂れの経路をそれぞれ求めるステップと、前記重力逆方向に流れる液垂れの経路と、前記重力方向に流れる液垂れの経路との交点を求めるステップと、前記交点を有する重力方向の経路と、該経路の起点とを特定するステップと、を有することに特徴を有する。
尚、前記液垂れの経路を求めるステップにおいて、メッシュ単位で液垂れ方向のベクトルを計算するステップを含み、前記液垂れ方向のベクトルを計算するステップにおいて、メッシュ上の起点からの最傾斜方向が求められ、該最傾斜方向が液垂れ方向のベクトルとなされることが望ましい。
【００１４】
このようなプログラムをコンピュータに実行させることにより、貫通孔から意匠面に出るおそれがある液垂れの経路を特定することができ、その対策を行うことができる。
また、このシミュレーション解析にあっては、液垂れの経路を求めるにあたり、計算に種々のパラメータを必要とするものではないため、従来よりも大幅に計算時間を短縮することができ、求めた液垂れの経路結果を即座に設計作業にフィードバックすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電着塗装により被塗物を塗装するシミュレーション解析において、被塗物を電着槽から引き上げ、加温した後の液垂れの経路を従来よりも短時間に予測することのできる電着塗装の液垂れ予測方法及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、電着塗装により被塗物を塗装するシミュレーション解析において、本発明の電着塗装の液垂れ予測方法を実施する設計支援シミュレーション装置のハードウエア構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、情報処理装置により実行される各機能を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、設計支援シミュレーション装置による電着塗装の液垂れ予測方法のステップを示すフローである。
【図４】図４は、一例としてのドアの３次元モデルの一部を示す斜視図である。
【図５】図５は、複数の三角メッシュからなるモデル面の斜視図である。
【図６】図６は、一メッシュにおける液垂れ方向のベクトルを求める方法を説明するための斜視図である。
【図７】図７は、斜面上の水滴の状態を説明するための断面図である。
【図８】図８は、図７のＨ‐Ｈ矢視断面図である。
【図９】図９は、図８の他の状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る電着塗装の液垂れ予測方法及びプログラムの実施の形態につき、図面に基づいて説明する。
図１は、電着塗装により被塗物を塗装するシミュレーション解析において、本発明の電着塗装の液垂れ予測方法を実施する設計支援シミュレーション装置のハードウエア構成を示すブロック図である。
【００１８】
図示する設計支援シミュレーション装置１は、電着塗装のシミュレーションを行い、解析モデルを形成する情報処理装置２と、ユーザからの各種要求を受け付ける入力装置３と、情報処理装置２が行った処理結果を出力する出力装置４とを備える。また、情報処理装置２は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークＮＷを介してＣＡＤ装置５に接続されている。
【００１９】
情報処理装置２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１００と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等により構成された主記憶装置１０１と、Ｉ／Ｏインタフェース１０２と、ネットワークインタフェース１０３と、ハードディスク等により構成された補助記憶装置１０４とを有する。
【００２０】
また、補助記憶装置１０４には、電着塗装の解析モデルを形成し電着液の液垂れの経路を解析するための各機能を実施するプログラムが記憶されている。そして、前記各機能は、ＣＰＵ１００（コンピュータ）が補助記憶装置１０４に格納されている前記プログラムを主記憶装置１０１にロードして実行することにより実現される。
【００２１】
また、入力装置３は、キーボードやマウス等により構成され、ユーザからの各種要求や解析条件等を受け付けて情報処理装置２に出力するものである。
また、出力装置４は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、情報処理装置２が出力する画像情報を出力するものである。
【００２２】
次に、情報処理装置２により実行される各機能について説明する。
図２は、情報処理装置２により実行される各機能を示す機能ブロック図である。図２に示すように、情報処理装置２には、制御部１０と、データ取得部１１と、解析部１２と、出力部１３とが具備される。
【００２３】
制御部１０は、情報処理装置２の全体の動作を制御する。また、制御部１０は、入力装置２を介して設計者が入力する各種要求を受け付ける。そして制御部１０は、前記受け付けた要求に従い、データ取得部１１、解析部１２、及び出力部１３を制御し、設計者からの要求に応じた各種の処理を行う。
【００２４】
また、データ取得部１１は、ネットワークＮＷに接続されているＣＡＤ装置４との間で通信し、解析データの授受を行う。例えば、データ取得部１１は、ネットワークＮＷを介してＣＡＤ装置４にアクセスし、ＣＡＤ装置４に格納されている設計情報（ＣＡＤ情報）を取得する。また、データ取得部１１は、入力装置２を介して、設計者が入力する解析に用いる各種条件の入力を受け付ける。
【００２５】
また、解析部１２は、ＣＡＤ装置４から取得した車体ボディの設計情報及び解析条件情報を用いて、電着塗装のシミュレーション結果（解析モデル）を出力する。
また、出力部１３は、解析部１２から解析結果を取得し、その解析結果を示す画像情報を生成し、出力装置３に、その生成した画像情報を出力する。
【００２６】
続いて、設計支援シミュレーション装置１による電着塗装の液垂れ予測方法について図３のフローに沿って説明する。
先ず、設計者はＣＡＤ装置４において車体ボディの形状を形成する（図３のステップＳ１）。一例として、図４に車両ドアの３次元モデル２０の一部を示す。そして、設計者が入力装置３を介して入力した命令をデータ取得部１１が受け付け、この命令に従い補助記憶装置１０４に格納されている前記プログラムが主記憶装置１０１にロードされ実行される。
【００２７】
前記プログラムが実行されると、制御部１０がＣＡＤ装置４から車体ボディの設計情報を解析部１２に供給する。
解析部１２においては、車体ボディの設計情報に基づき、３次元モデル２０の形状に沿って１層のメッシュ層２１を形成する（図３のステップＳ２）。メッシュ層２１を形成する各メッシュ２１ａは、計算量を少なく抑えるために三角形のメッシュとされ、例えば各辺が２ｍｍ程度の正三角形に形成される。メッシュ層２１はモデル全体（表裏面）に形成されるが、図４においては、一部のみ示し、その他を図示省略する。
【００２８】
次いで、解析部１２は、３次元モデル２０に形成された貫通孔２４から重力逆方向に液垂れが流れる経路ＲＲｔ１（破線矢印）を計算する（図３のステップＳ３）。この貫通孔２４は、３次元モデル２０の意匠面側（表面）と裏面とを貫通しており、裏面側を流れる液垂れが、この貫通孔２４を通って意匠面側に出る虞のある孔である。
【００２９】
また、解析部１２は、３次元モデル２０において設定された複数の液垂れの起点ＳＰ１〜ＳＰｎ（図ではＳＰ５まで）からそれぞれ重力方向に流れる各経路Ｒｔ１〜Ｒｔｎを計算する（図３のステップＳ４）。
尚、前記ステップＳ３とステップＳ４とを実施する順番はいずれが先でもよい。
【００３０】
ここで、解析部１２が経路を計算する方法の例について説明する。尚、ステップＳ３の重力逆方向の垂れ経路ＲＲｔ１の計算については、重力方向を逆方向に設定すればよいだけであるため、ここでは、重力方向の垂れ経路Ｒｔ１〜Ｒｔｎの計算方法について説明する。
図５は、複数の三角メッシュ２１ａからなるモデル面を示す。求める経路Ｒｔは、メッシュ辺上の起点ＳＰから始まり、メッシュ辺上の通過点ＲＰ１〜ＲＰ４、終点ＥＰまでを順番に繋げた経路である。
【００３１】
各メッシュ２１ａにおける経路は、起点ＳＰ（または通過点ＲＰ）から通過点ＲＰ（または終点ＥＰ）までの経路であるが、その経路は起点ＳＰ（または通過点ＲＰ）からの最傾斜方向を求めることによって決定される。
各メッシュ２１ａにおける最傾斜方向は、例えば次のようにして決定する。図６に示すように、起点をＡとし、通過点候補を三角メッシュ２１ａ上の各辺における複数の点Ｂとし、重力方向をＧとすると、起点Ａと各点Ｂを結ぶ複数の直線（ベクトル）ＡＢと、重力方向の直線（ベクトル）ＡＧとの角度∠ＧＡＢ（内積）をそれぞれ求める。
そして、求めた角度∠ＧＡＢが最小となる通過点候補Ｂと起点Ａとを結ぶベクトルを最傾斜方向とし、その通過点候補Ｂが隣接する次の三角メッシュ２１ａの起点とされる。
【００３２】
このようにしてパネル貫通孔２４からの重力逆方向での液垂れ経路ＲＲｔ１と、複数の液垂れ起点ＳＰ１〜ＳＰｎからの重力方向での液垂れ経路Ｒｔ１〜Ｒｔｎとを求めると、解析部１２は、重力逆方向の垂れ経路ＲＲｔ１と、重力方向の垂れ経路Ｒｔ１〜Ｒｔｎとの交点（図４においては、垂れ経路ＲＲｔ１と、垂れ経路Ｒｔ２とが×印で示す交点２５で交差するイメージを示している）があるか否かを検出する（図３のステップＳ５）。
そして、交点があった場合には、その重力方向の経路の起点ＳＰ（図４においては起点ＳＰ２）を、経路変更、防止などの対策が必要な起点として特定する（図３のステップＳ６）。
【００３３】
以上のように本発明に係る実施の形態によれば、車体ボディの３次元モデルに電着塗装により被塗物を塗装するシミュレーション解析において、３次元モデルに形成された貫通孔２４を起点として重力逆方向に流れる液垂れの経路と、複数の起点から重力方向に流れる液垂れの経路との交点が求められ、その交差する経路の起点が特定される。
これにより、貫通孔２４から意匠面に出るおそれがある液垂れの経路を特定することができ、その対策を行うことができる。
また、このシミュレーション解析にあっては、液垂れの経路を求めるにあたり、計算に種々のパラメータを必要とするものではないため、従来よりも大幅に計算時間を短縮することができ、求めた液垂れの経路結果を即座に設計作業にフィードバックすることができる。
【００３４】
尚、前記実施の形態においては、メッシュ形状を三角形としたが、その形態に限定されるものではなく、４角形など、他の多角形にしてもよい。
また、前記実施の形態においては、被塗物を車体ボディとしたが、その形態に限定されるものではなく、電着塗装可能な被塗物であれば、車体ボディ以外のものにも適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１          設計支援シミュレーション装置
２          情報処理装置
３          入力装置
４          出力装置
５          ＣＡＤ装置
１０        制御部（コンピュータ）
１１        データ取得部
１２        解析部（コンピュータ）
１３        出力部
２０        ３次元モデル
２１        メッシュ層
２１ａ      メッシュ
２４        貫通孔
２５        交点
１００      ＣＰＵ（コンピュータ）
１０１      主記憶装置
１０４      補助記憶装置
【図１】
2018169902.tif 000003
【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】
2018169902.tif 000009
【図８】
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【図９】
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