(57)【要約】【課題】被塗物を電着槽から引き上げ、加温した後のタレ水の長さ及び経路を精度良く予測する。【解決手段】被塗物の３次元モデル２０を形成し、板隙部２１を選定する工程と、前記板隙部の最下点部を計測し、タレ水２５の起点部とする工程と、前記起点部における板隙量を計測する工程と、前記起点部におけるタレ水溜まった電着液の温度を計測する工程と、前記起点部からタレ水が流れる方向を算出する工程と、タレ水の昇温速度と板隙量とタレ方向角度とをパラメータに含む演算式によりタレ水の長さを算出する工程と、前記タレ水の長さと前記３次元モデルに基づき、タレ水が流れる経路を算出する工程と、前記経路上における貫通孔の有無を判定する工程と、前記貫通孔の有無により２次タレ発生の有無を判定する工程と、を含む。【選択図】図３
2019173123.tif 000002
【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タレ水の経路を予測する電着塗装の液タレ予測方法であって、
前記被塗物の３次元モデルを形成し、板隙部を選定する工程と、
前記板隙部の最下点部を計測し、タレ水の起点部とする工程と、
前記起点部における板隙量を計測する工程と、
前記起点部に溜まった電着液の温度を計測する工程と、
前記起点部からタレ水が流れる方向を算出する工程と、
係数をＡとし、θをタレ方向角度とすると、次式
【数１】
2019173123.tif 000008
によりタレ水の長さを算出する工程と、
前記タレ水の長さと前記３次元モデルに基づき、タレ水が流れる経路を算出する工程と、
前記経路上における貫通孔の有無を判定する工程と、
前記貫通孔の有無により２次タレ発生の有無を判定する工程と、
を含むことを特徴とする電着塗装の液タレ予測方法。
【請求項２】
前記係数Ａは、１．２５であ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タレ予測方法。
【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タレ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、板隙部を選定するステップと、
前記板隙部の最下点部を計測し、タレ水の起点部とするステップと、
前記起点部における板隙量を計測するステップと、
前記起点部に溜まった電着液の温度を計測するステップと、
前記起点部からタレ水が流れる方向を算出するステップと、
係数をＡとし、θをタレ方向角度とすると、次式
【数２】
2019173123.tif 000009
によりタレ水の長さを算出するステップと、
前記タレ水の長さと前記３次元モデルに基づき、タレ水が流れる経路を算出するステップと、
前記経路上における貫通孔の有無を判定するステップと、
前記貫通孔の有無により２次タレ発生の有無を判定するステップと、
を有することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電着塗装の液タレ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、加温した後のタレ水の軌跡を予測することのできる電着塗装の液タレ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、タレ水が生じるという問題がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このタレ水が、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、貼り合わされた２枚の板（例えばインナパネルとアウタパネル）の隙間から生じ、ボディ裏面側（板裏面側）を流れるタレ水が、前記貫通孔を介してボディ表面側に流れ出る（２次タレと呼ぶ）という課題があった。
前記タレ水が前記貫通孔からボディ表面側に流れ出る場合、そのタレ水の経路が予測できるのであれば、例えばタレ水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、従来のタレ水の経路予測の方法（考え方）について説明する。
図４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５は、図４のＨ−Ｈ矢視断面図である。
図４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５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】
2019173123.tif 000003
【０００８】
また、水滴が図５に示す状態から、図６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。
【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、タレ水の水滴には、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【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】
【００１１】
前記課題を解決するため、本願発明者は、特願２０１７−６８００４号において、電着塗装の液垂れ予測方法を提案している。
この電着塗装の液垂れ予測方法では、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を起点として重力逆方向に流れるタレ水の経路と、複数の起点から重力方向に流れるタレ水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、貫通孔から意匠面に出るおそれがあるタレ水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。
【００１２】
また、このシミュレーション解析にあっては、タレ水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、求めたタレ水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】
ところで、前記電着塗装の液垂れ予測方法にあっては、タレ水は、求めた起点から必ず流れ落ちるという前提で予測を行っている。
しかしながら、実際には、タレ水自体が流れ落ちない場合もあった。
更には、前記電着塗装の液垂れ予測方法にあっては、タレ水が、重力方向が無くなる「部品の最下端」まで流れ落ちる前提で予測している。
しかしながら、実際には、起点から生じたタレ水が短い距離しか流れず、部品の最下端まで流れない場合があった。
【００１４】
即ち、前記電着塗装の液垂れ予測方法にあっては、タレ水が流れ落ちたとしても、経路上にある貫通孔まで辿り着かず、２次タレにならないことがあるという課題があった。
また、前記のように実際には発生しない２次タレまでも予測しているため、構造対策したことが無駄になるという課題があった。
【００１５】
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、加温した後のタレ水の長さ及び経路を精度良く予測することのできる電着塗装の液タレ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】
【００１６】
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タレ予測方法は、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タレ水の経路を予測する電着塗装の液タレ予測方法であって、前記被塗物の３次元モデルを形成し、板隙部を選定する工程と、前記板隙部の最下点部を計測し、タレ水の起点部とする工程と、前記起点部における板隙量を計測する工程と、前記起点部に溜まった電着液の温度を計測する工程と、前記起点部からタレ水が流れる方向を算出する工程と、係数をＡとし、θをタレ方向角度とすると、下記式
【数２】
2019173123.tif 000004
によりタレ水の長さを算出する工程と、前記タレ水の長さと前記３次元モデルに基づき、タレ水が流れる経路を算出する工程と、前記経路上における貫通孔の有無を判定する工程と、前記貫通孔の有無により２次タレ発生の有無を判定する工程と、を含むことに特徴を有する。
尚、前記係数Ａは、１．２５であることが望ましい。
【００１７】
このような方法によれば、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、板隙部ごとに発生するタレ水の長さと軌跡とを、タレ水の起点における温度（昇温速度）と、板隙寸法と、起点におけるタレ方向の傾斜角とをパラメータとした演算式により求めることができる。これにより、２次タレの発生する貫通孔を精度良く特定し、設計にフィードバックすることができる。
【００１８】
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タレ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、板隙部を選定するステップと、前記板隙部の最下点部を計測し、タレ水の起点部とするステップと、前記起点部における板隙量を計測するステップと、前記起点部に溜まった電着液の温度を計測するステップと、前記起点部からタレ水が流れる方向を算出するステップと、
係数をＡとし、θをタレ方向角度とすると、次式
【数３】
2019173123.tif 000005
によりタレ水の長さを算出するステップと、前記タレ水の長さと前記３次元モデルに基づき、タレ水が流れる経路を算出するステップと、前記経路上における貫通孔の有無を判定するステップと、前記貫通孔の有無により２次タレ発生の有無を判定するステップと、を有することに特徴を有する。
【００１９】
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、２次タレの発生する貫通孔を精度良く特定し、設計にフィードバックすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
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、加温した後のタレ水の長さ及び経路を精度良く予測することのできる電着塗装の液タレ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】
【００２１】
【図１】図１（ａ）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タレ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り、図１（ｂ）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２】図２は、設計支援シミュレーション装置による電着塗装の液タレ予測方法のステップを示すフローである。
【図３】図３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、及びその一部拡大図である。
【図４】図４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５】図５は、図４のＨ−Ｈ矢視断面図である。
【図６】図６は、図５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】
【００２２】
以下、本発明に係る電着塗装の液タレ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（ａ）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タレ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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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タレ水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。
【００２６】
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。
【００２７】
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１（ｂ）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１（ｂ）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。
【００２８】
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を介してユーザ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、ユーザからの要求に応じた各種の処理を行う。
【００２９】
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、ユーザが入力する解析に用いる各種条件の入力を受け付ける。
【００３０】
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。
【００３１】
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タレ予測方法について図２のフローに沿って説明する。
先ず、ユーザはＣＡＤ装置４において車体ボディの形状を形成する（図２のステップＳ１）。一例として、図３に車両ドアの３次元モデル２０を示す。３次元モデル２０は、アウタパネル２０Ａとインナパネル２０Ｂとが合わせられ、接合部において複数の板隙部２１を有している。また、インナパネル２０Ｂには、大小複数の貫通孔（穴）２２が形成されている。
【００３２】
そして、ユーザが入力装置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。
【００３３】
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の形状に沿って複数の板隙部２１から一つずつ順に選定し、タレ水の長さ及び経路の計算を行う（図２のステップＳ２）。
【００３４】
具体的には、図３に拡大して示すように、先ず板隙部２１の最下点部２１ａ（タレ水２５の起点部となる）を計測し求める（図２のステップＳ３）。
次いで、その板隙部２１における最下点部２１ａ（起点部）の板隙量（ｍｍ）を計測する（図２のステップＳ４）。
また、乾燥処理時のタレ水の起点部（最下点部２１ａ）に溜まった電着液の温度（℃）を計測する（図２のステップＳ５）。この温度は、後述するタレ水長さを求める演算式において、パラメータとなる昇温速度（℃／ｍｉｎ）に用いる。
さらに、３次元モデル２０の形状から起点部（最下点部２１ａ）におけるタレ方向の傾斜角を計測する（図２のステップＳ６）。
【００３５】
このようにして、タレ水の長さを求める演算パラメータとして、起点部に溜まった電着液の温度（昇温速度）と、板隙の隙間量と、タレ方向の傾斜角とが得られる。演算パラメータとして、これらを用いるのは、次の理由による。
本願発明者の鋭意研究による結果、加温乾燥処理においてタレ水が発生する原因は、２枚のパネル間に保持された水の一部が沸騰し、水蒸気化により体積が大きく倍増し、圧力により押し出されるように流れ出すためであることがわかった。
【００３６】
更には、（ａ）沸騰の度合いが激しいほど、気化した圧力が大きくなり、タレ水が流れる長さが大きくなること、（ｂ）沸騰の度合いは、その部位の昇温速度で激しさが変わること、（ｃ）板隙が狭いほど、圧力が大きくなり、タレ水が流れる長さが大きくなること、を知見した。
これらの知見を根拠として、タレ水の長さを求める演算式のパラメータは、タレ水の起点部における板隙量、温度（昇温速度）、タレ方向の傾斜角を選定した。
【００３７】
パラメータを求めると、次式（２）によりタレ水の長さ（ｍｍ）を算出する（図２のステップＳ７）。
【００３８】
【数４】
2019173123.tif 000006
【００３９】
尚、式（２）中の角度θは、タレ方向の傾斜角である。また、係数Ａは、本願発明者による研究の結果、Ａ＝１．２５が最も実際のタレ水の挙動に近く望ましい。
【００４０】
前記式（２）によりタレ水の長さが求められると、３次元モデル２０の形状に基づき、タレ水２５の経路を算出する（図２のステップＳ８）。
そして、３次元モデル２０の形状に基づき、ステップＳ８で算出したタレ水２５の経路上におけるボディの貫通孔２２の有無が判定される（図２のステップＳ９）。
【００４１】
ステップＳ９において、貫通孔が無いと判定された場合には、２次タレの発生は無いものと判定され、貫通孔が有ると判定された場合には、２次タレの発生が有ると判定される（図２のステップＳ１０）。
このようにして全ての板隙部について２次タレの発生有無が判定される。これにより、２次タレの発生するタレ水の起点と、その経路とが精度良く特定される。
【００４２】
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、板隙部ごとに発生するタレ水の長さと軌跡とを、起点部に溜まった電着液の温度（昇温速度）と、板隙寸法と、起点におけるタレ方向の傾斜角とをパラメータとした演算式により求めることができる。これにより、２次タレの発生する貫通孔を精度良く特定し、設計にフィードバックすることができる。
【００４３】
尚、前記実施の形態においては、演算式（２）において用いる係数Ａ＝１．２５が最も望ましいものとしたが、本発明にあっては、係数Ａは、それに限定されるものではなく、他の数値であってもよい。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。
【実施例】
【００４４】
本発明に係る本発明に係る電着塗装の液タレ予測方法及びプログラムについて、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、図２に示したフローに従って、演算により得られたタレ水の長さ（実施例）と実測値（比較例）とを比較し、本発明の効果を検証した。
【００４５】
表１に、実施例１〜８（計算値）、比較例１〜８（実測値）の条件と結果を示す。
【表１】
2019173123.tif 000007
【００４６】
表１に示すように、本発明の方法により得られたタレ水の長さと、実測値は略等しい値となり、本発明の効果を確認することができた。
【符号の説明】
【００４７】
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
２０Ａ      アウタパネル
２０Ｂ      インナパネル
２１        板隙部
２１ａ      最下点部（起点部）
２２        貫通孔
１００      ＣＰＵ（コンピュータ）
１０１      主記憶装置
１０４      補助記憶装置
【図１】
2019173123.tif 000010
【図２】
2019173123.tif 000011
【図３】
2019173123.tif 000012
【図４】
2019173123.tif 000013
【図５】
2019173123.tif 000014
【図６】
2019173123.tif 000015