(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外板と内板とを備える二重構造体の外板に、電着塗装のための塗膜付きまわり孔が形成され、外板表面が電着塗装された後、該塗膜付きまわり孔を介して内板表面が電着塗装される電着塗装方法において、
コンピュータの記憶装置に記憶された前記二重構造体のＣＡＤデータを用いて、前記二重構造体を、所定のピッチで形成された空間格子と組み合わせ、前記空間格子の境界面が前記電着塗装時の塗料やイオンの通過を阻害する障害物として作用する前記二重構造体の計算モデルとして、前記コンピュータのＣＰＵにおいて生成するときに、前記塗膜付きまわり孔が計算モデル図上に表れるように、前記ピッチを選択する計算モデル生成工程と、
前記計算モデルを用いて、前記コンピュータのＣＰＵにおいて電着塗装のシミュレーションを行い、前記塗膜付きまわり孔の個数または孔位置を決定するシミュレーション工程と、
前記シミュレーション工程で決定された前記塗膜付きまわり孔が形成された前記二重構造体を被塗装物として電着塗装を行う電着塗装工程とを有すること、
前記計算モデル生成工程において、前記塗膜付きまわり孔を示すボデーラインが途切れた部分の間に格子線が２本以上入るよう前記空間格子のメッシュが決定されることを特徴とする電着塗装方法。
【請求項２】
請求項１に記載する電着塗装方法において、
前記シミュレーション工程が、通電量と膜厚基本データ、及び通電量と塗膜抵抗基本データとをコンピュータの記憶装置に記憶していて、それらのデータを用いて、前記コンピュータのＣＰＵにおいて電着塗装のシミュレーションを行うことを特徴とする電着塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の製造ラインで行われる電着塗装に関するものであり、さらに詳細には、電着付き回り塗装のためのシミュレーションプログラムと、その結果を用いた塗装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電着塗装は、自動車のボデーや部品等の下塗り塗装として広く用いられている。この塗装は、皮膜塗装物の表面に塗膜が均一に形成され、防食性に優れているためである。
しかしながら、例えば自動車のフロントピラーやセンタピラー、サイドフレーム等、鋼板を補強の目的で幾重にも重なり合わせた構造部材については、塗料が鋼板の重なり合った部分に入り込みにくいために、塗膜が析出しにくいという問題がある。
このため、塗膜が析出しにくい部分については、塗料イオンを導く孔を補強部材に追加したり、部材間の間隔を広げたり、といった形状修正が適宜行われる必要がある。ところが、このような形状修正は、ボデーや部材の構造強度に大きく影響を与える可能性があるため、シミュレーションによって、電着塗装解析や構造解析による検討を、実車評価の前に繰り返し行う必要がある。
【０００３】
特許文献１では、サーフェイスモデルとして作られたＣＡＤデータから、ＦＥＭ（構造解析）データに自動的に変換できるＣＡＤデータオフセット方法が開示されている。
サーフェイスモデルとして作成されたＣＡＤデータは最外郭部を構成する面の位置データを有しているが、板体等のモデルの構造解析、例えば応力集中を分析するために使用されるＦＥＭでは、板体の中心面、すなわち１／２の板圧の部分にサーフェイスを設定して解析を行う。
そこで、特許文献１は、サーフェイスモデルの形状データを構成する各面に格子点を設定し、格子点を面の法線方向に板厚の１／２だけ変位させて移動格子点を求め、面と面の稜線部分を補完することによって、連続的な面のＦＥＭデータを自動的に作成する方法を開示している。
【０００４】
一方、特許文献２は、特許文献１の従来技術として挙げられた文献であり、表面データとして形成されたＣＡＤデータを、ＦＥＭ（有限要素）メッシュデータに自動変換するＣＡＤデータオフセット法が開示されている。
特許文献１においては、特許文献２の問題点として、ＣＡＤデータからＦＥＭデータを生成する場合に、ＦＥＭデータのベースとなるＣＡＤデータの品質が悪いと、ＣＡＤデータの修復に要する労力が大きくなることを挙げている。
その問題を解決するために、特許文献１では、ある部材に関するＦＥＭメッシュを、部材の板厚方向に移動させることにより部材の表面をメッシュによって表現した表面メッシュを生成する。そして、コンピュータは、この表面メッシュを、部材の外側に向けて移動させることにより、部材周辺の空間をメッシュにより表現した空間メッシュを少なくとも一層生成する。
上記構成により、部材の板厚が考慮されていないＦＥＭメッシュから、電着塗装、熱流れ解析、または電場解析等を含む各種のコンピュータ数値解析用のメッシュデータを簡単かつ効率的に生成できる。
【特許文献１】特開２００２−１８９７６１号公報
【特許文献２】特開平７−２８２１０６号公報
【発明の開示】
【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の技術には、次のような問題があった。
（１）ＣＡＤデータを自動変換してＦＥＭデータを生成するため、ＦＥＭデータは膨大な量となり、計算に時間を要する。
例えば、自動車等の製造ラインで行われる電着塗装において、電着付き回り塗装のためのシミュレーションを行う場合には、電着塗装する単位での自動車のボデーのパーツデータを、ＦＥＭデータに変換する必要がある。しかし、現在の自動車のボデーは、それ自体で剛性を持たせるために、何層もの鋼板を組み合わせるような複雑な立体形状をしており、詳細なサーフェイスデータをＦＥＭデータに変換していては、データの変換処理に時間を要することになる。
電着付き周り塗装のためのシミュレーション等の、シミュレーションを行うために必要となるデータは、シミュレーションの結果、所定の性能が出なければ修正して、その性能が出るように改善し、再びシミュレーションを行うという試行錯誤を繰り返すことが必然的に起こりえるため、１回のシミュレーションに必要なデータの計算時間が短縮できれば、その作業効率は向上することになる。
特許文献２で用いられている、特許文献１のような自動変換方法を使用している場合には、正確なデータは得られるが、データの変換処理に多くの時間がかかり、なおかつ変換されたデータの量も膨大であるため、そのデータを用いてシミュレーションを行うには、計算機に高い能力が求められ、かつ、シミュレーション時間もかかることから、コスト削減の観点から見ても、問題となっていた。
【０００６】
（２）ＦＥＭデータが膨大となっている場合には、全体解析を３Ｄで行うことが出来ない。
特に、自動車等の製造ラインで行われる電着塗装工程における解析では、自動車のボデー全体のデータが必要となるケースがある。このような場合に、詳細なＣＡＤデータを変換した有限要素法に用いるＦＥＭデータを用いてのシミュレーションを行うために、特許文献２で用いられている特許文献１の方法では、そのデータ量の多さから２Ｄデータでの解析が限界となり、３Ｄデータでの解析は行えない。
そこで、ピックアップした断面での解析を行い、その結果から全体の状態を想定することになるが、断面ごとの評価となるため多数の断面を必要として時間がかかるほか、断面の取り方によっては正確なデータが行えないなどの問題があった。
【０００７】
すなわち、（１）（２）で共通して言えることは、従来技術ではシミュレーションに使用するデータが膨大になるために、シミュレーションに時間がかかり、３Ｄでの解析が出来ないなどの問題があった。
そこで本発明は、シミュレーションに必要な最低限のデータをＣＡＤデータから作り出してシミュレーションを行う方法、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】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明は以下のような特徴を有する。
（１）外板表面が電着塗装される電着塗装方法において、前記外板のＣＡＤデータを用いて、前記外板を、所定のピッチで形成された空間格子と組み合わせ、前記空間格子の境界面に前記外板の計算モデルを生成する計算モデル生成工程と、前記計算モデルを用いて、電着塗装のシミュレーションを行い、塗装条件を決定するシミュレーション工程と、前記シミュレーション工程で決定された前記塗装条件に基づいて電着塗装を行う電着塗装工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
ここでいう「空間格子」とは、任意の間隔で格子状に区切られる空間のことである。この間隔は、シミュレーションに必要とされる最低限の情報によって決定され、例えば、自動車のボデーの外板を電着塗装によって塗装を行う場合、塗膜イオン等を導くための電着付きまわり穴の大きさ、数等で、その付近の格子間隔が決定され、詳細なデータが必要ない部分においては、その格子間隔は広くて良い。このように、必要に応じて、場所によっても格子間隔を変更して設定し得る。
また、ここでいう「空間格子の境界面」とは、「空間格子」の隣り合う格子線で囲まれて構成される面であり、この「境界面」に沿って、「外板」の「計算モデル」が生成される。有限要素法などで使われる、差分メッシュ法等とは異なり、「外板」のデータを「境界面」に沿って障害として定義し、面としてモデル化するという部分に特徴がある。
【００１０】
また、ここでいう「計算モデル」とは、シミュレーションに必要な形状データのことを指す。例えば、自動車のボデーのサーフェイスデータが３ＤのＣＡＤデータによって作成されている場合、特許文献１に示されるように、サーフェイスデータが、ボデーの最外面を示すデータであるため、そのままシミュレーションに用いるには都合が悪い。自動車のボデーは、鋼板で構成され、厚みがあるためである。従って、このＣＡＤデータを何らかの方法で加工することによって、シミュレーションに用いるデータに変更してやる必要がある。しかし、ここで課題にも挙げた通り、そのままの詳細なデータをシミュレーションに使用すると、計算に時間がかかるため、ＣＡＤデータをモデル化することで、計算負荷を軽くし、処理を速くすることが可能となる。
また、ここでいう「塗装条件」とは、例えば、電位データや塗布特性データなどの電解塗装等に必要なデータのことをさす。
【００１１】
（２）外板と内板とを備える二重構造体の外板に、電着塗装のための塗膜付きまわり孔が形成され、外板表面が電着塗装された後、該塗膜付きまわり孔を介して内板表面が電着塗装される電着塗装方法において、前記二重構造体のＣＡＤデータを用いて、前記二重構造体を、所定のピッチで形成された空間格子と組み合わせ、前記空間格子の境界面に前記二重構造体の計算モデルを生成するときに、前記塗膜付きまわり孔が計算モデル図上に表れるように、前記ピッチを選択する計算モデル生成工程と前記計算モデルを用いて電着塗装のシミュレーションを行い、前記塗膜付きまわり孔の個数または孔位置を決定するシミュレーション工程と、前記シミュレーション工程で決定された前記塗膜付きまわり孔が形成された前記二重構造体を被塗装物として電着塗装を行う電着塗装工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
ここでいう「二重構造体」とは、例えば、自動車のフロントピラーやセンタピラー、サイドフレーム等の複数の鋼板を重ねて構成される構造体のことを指し、内部まで電着塗装が必要で、「塗装付きまわり孔」等の複数の塗膜イオンを導くための穴を有しているものをいう。
また、ここでいう、「塗膜付きまわり孔」とは、電着塗装をする際に、塗膜イオンが内板表面や、外板裏側などにも供給されるように空けられる孔のことであり、例えば自動車のボデーの場合には、複数の鋼板を組み合わせて、立体形状を構成しているが、このボデーのフレームの内側や、板が重ね合わされた空間内部などにも、防錆等の理由によって塗装が必要であり、複数の穴が空けられて、電着塗装により全体的に塗装が行われる。
【００１３】
（３）（１）または（２）に記載する電着塗装方法において、前記シミュレーション工程が、通電量と膜厚基本データ、及び通電量と塗膜抵抗基本データとを記憶していて、それらのデータを用いて、電着塗装のシミュレーションを行うことを特徴とする。
（４）外板表面が電着塗装される電着塗装のシミュレーションプログラムにおいて、前記外板のＣＡＤデータを用いて、前記外板を、所定のピッチで形成された空間格子と組み合わせ、前記空間格子の境界面に前記外板の計算モデルを生成する計算モデル生成工程を有することを特徴とする。
【００１４】
（５）外板と内板とを備える二重構造体の外板に、電着塗装のための塗膜付きまわり孔が形成され、外板表面が電着塗装された後、該塗膜付きまわり孔を介して内板表面が電着塗装される電着塗装のシミュレーションプログラムにおいて、前記二重構造体のＣＡＤデータを用いて、前記二重構造体を、所定のピッチで形成された空間格子と組み合わせ、前記空間格子の境界面に前記二重構造体の計算モデルを生成するときに、前記塗膜付きまわり孔が計算モデル図上に表れるように、前記ピッチを選択する計算モデル生成工程を有することを特徴とする。
【００１５】
（６）（３）または（５）に記載する電着塗装のシミュレーションプログラムにおいて、通電量と膜厚基本データ、及び通電量と塗膜抵抗基本データとを記憶していて、それらのデータを用いて、電着塗装のシミュレーションを行うことを特徴とする。
（７）板の表面データを生成する表面データ生成方法において、前記板のＣＡＤデータを用いて、前記板を、所定のピッチで形成された空間格子と組み合わせ、前記空間格子の境界面に前記板の計算モデルを生成する計算モデル生成工程を有することを特徴とする。
（８）板の表面データを生成する表面データ生成プログラム、前記板のＣＡＤデータを用いて、前記板を、所定のピッチで形成された空間格子と組み合わせ、前記空間格子の境界面に前記板の計算モデルを生成する計算モデル生成工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
このような特徴を有する本発明は、以下のような作用および効果が得られる。
（１）外板表面が電着塗装される電着塗装方法において、前記外板のＣＡＤデータを用いて、前記外板を、所定のピッチで形成された空間格子と組み合わせ、前記空間格子の境界面に前記外板の計算モデルを生成する計算モデル生成工程と、前記計算モデルを用いて、電着塗装のシミュレーションを行い、塗装条件を決定するシミュレーション工程と、前記シミュレーション工程で決定された前記塗装条件に基づいて電着塗装を行う電着塗装工程とを有することを特徴とするので、電着塗装のシミュレーションを行う場合において、シミュレーションに用いる計算モデルのデータ量が従来と比べて少なくて済み、３Ｄデータにて電着塗装のシミュレーションが可能となり、計算時間と計算モデル作成工数が短縮される。またその結果、生産コストの削減や納期短縮が可能となる。
【００１７】
電着塗装のシミュレーションを行う場合に必要なデータというのは、部品の概略形状が把握できれば良く、ＣＡＤデータのように詳細な部分までは必要としない。
一方、有限要素法に用いるＦＥＭデータは、ＣＡＤデータよりも形状を単純化してシミュレーションを行うことが可能なため、データ量は削減することが出来るが、電着塗装のシミュレーションの精度には、従来のＦＥＭデータほども必要としないのである。
例えば、八角柱のワークがあったとして、ＣＡＤデータは製品を作るための図面であるので、形状はもちろん、表面の複雑な形状まで含めた詳細な図面が必要となるが、剛性を解析するための有限要素法に必要なＦＥＭデータは八角柱の形状と、大まかな凹凸が再現できれば、シミュレーションに必要なデータとなる。しかし、電着塗装のシミュレーションに必要なデータは、八角柱が六角柱の形状であっても、円柱の形状であっても、シミュレーションの精度としては大差がない。これは電着塗装が、電気を媒介として金属表面に塗装される方法であり、凹凸等の形状に塗膜生成が大きく左右されないためである。つまり、その程度まで簡略化したとしてもシミュレーションはある程度の精度を持って行うことが可能となるのである。
【００１８】
従って、必要最低限のピッチで形成された空間格子の境界面に計算モデルを生成することで、従来のＣＡＤデータや、ＦＥＭデータの１／１０以下のデータ量でシミュレーションを行うことが可能となるため、計算の高速化を図ることが出来る。また、必要最低限のピッチで形成された空間格子の境界面に計算モデルを生成するため、扱うデータ量が少なくなり、モデル化に要する時間自体も、短縮される。
さらに、このようなシミュレーションは、その結果次第で形状変更等の仕様変更が行われ、変更に伴うシミュレーションを再度行うといったように、繰り返しシミュレーションを行う必要があるため、一回のシミュレーション時間が短縮できれば、全体の工程が短縮され、納期短縮や生産コストの削減に繋がる。
【００１９】
（２）外板と内板とを備える二重構造体の外板に、電着塗装のための塗膜付きまわり孔が形成され、外板表面が電着塗装された後、該塗膜付きまわり孔を介して内板表面が電着塗装される電着塗装方法において、前記二重構造体のＣＡＤデータを用いて、前記二重構造体を、所定のピッチで形成された空間格子と組み合わせ、前記空間格子の境界面に前記二重構造体の計算モデルを生成するときに、前記塗膜付きまわり孔が計算モデル図上に表れるように、前記ピッチを選択する計算モデル生成工程と前記計算モデルを用いて電着塗装のシミュレーションを行い、前記塗膜付きまわり孔の個数または孔位置を決定するシミュレーション工程と、前記シミュレーション工程で決定された前記塗膜付きまわり孔が形成された前記二重構造体を被塗装物として電着塗装を行う電着塗装工程とを有することを特徴とするので、シミュレーションで必要となる計算モデルにおいて、必要最低限のデータ量で済み、３Ｄデータにて電着塗装のシミュレーションが可能となり、計算時間や計算モデル作成工数を削減できる。またその結果、生産コストの削減や納期短縮が可能となる。
【００２０】
例えば自動車のフロントピラーやセンタピラー、サイドフレーム等、鋼板を幾重にも重なり合わせた構造部材については、鋼板が重なり合い塗料が入り込みにくいために、塗膜が析出しにくく、塗料イオンを導く孔を補強部材に追加したり、部材間の間隔を広げたり、といった形状修正が適宜行われる。この塗膜イオンを導く孔すなわち塗膜付きまわり孔は、φ１５〜φ２０程度の大きさが必要であるために、孔の数や位置、間隔を変更した場合には、構造材料の剛性や外観のデザイン等に大きく関わることになる。
従って、電着塗装のシミュレーションを行う時間を短縮することで、その結果に基づく構造変更があった場合には、その検討に移る期間を短縮でき、その後、繰り返しシミュレーションを行うことになるため、結果的に制作期間を短縮することが可能となる。従って、生産コストの削減や納期短縮に結びつくことになる。
【００２１】
（３）（１）または（２）に記載する電着塗装方法において、前記シミュレーション工程が、通電量と膜厚基本データ、及び通電量と塗膜抵抗基本データとを記憶していて、それらのデータを用いて、電着塗装のシミュレーションを行うことを特徴とするので、電着塗装のシミュレーションに必要なデータを有し、正確なシミュレーションを行うことが可能となる。従って、信頼性の高いシミュレーションによって、容易に塗装条件を確定することができる。
（４）外板表面が電着塗装される電着塗装のシミュレーションプログラムにおいて、前記外板のＣＡＤデータを用いて、前記外板を、所定のピッチで形成された空間格子と組み合わせ、前記空間格子の境界面に前記外板の計算モデルを生成する計算モデル生成工程を有することを特徴とするので、ＣＡＤデータよりもデータ容量を少なくすることができ、シミュレーションの時間を短縮可能となるという優れた効果を奏する。その結果、生産コストの削減や納期短縮に結びつく。
【００２２】
（５）外板と内板とを備える二重構造体の外板に、電着塗装のための塗膜付きまわり孔が形成され、外板表面が電着塗装された後、該塗膜付きまわり孔を介して内板表面が電着塗装される電着塗装のシミュレーションプログラムにおいて、前記二重構造体のＣＡＤデータを用いて、前記二重構造体を、所定のピッチで形成された空間格子と組み合わせ、前記空間格子の境界面に前記二重構造体の計算モデルを生成するときに、前記塗膜付きまわり孔が計算モデル図上に表れるように、前記ピッチを選択する計算モデル生成工程を有することを特徴とするので、二重構造体の計算モデルにおいても、正確なシミュレーションが可能になるという優れた効果を奏する。
【００２３】
（６）（３）または（５）に記載する電着塗装のシミュレーションプログラムにおいて、通電量と膜厚基本データ、及び通電量と塗膜抵抗基本データとを記憶していて、それらのデータを用いて、電着塗装のシミュレーションを行うことを特徴とするので、実際の電着塗装に即した正確なシミュレーションを行うことが可能となる。
（７）板の表面データを生成する表面データ生成方法において、前記板のＣＡＤデータを用いて、前記板を、所定のピッチで形成された空間格子と組み合わせ、前記空間格子の境界面に前記板の計算モデルを生成する計算モデル生成工程を有することを特徴とするので、シミュレーションにおいて、必要最低限のデータでモデルを生成可能となり、計算時間を短縮できる。
このように電着塗装以外のシミュレーションにおいても、必要最低限のデータを提供できるため、電着塗装と原理の類似する電気メッキや、その他のシミュレーションにおいても計算時間の短縮に貢献できることが期待される。
【００２４】
（８）板の表面データを生成する表面データ生成プログラム、前記板のＣＡＤデータを用いて、前記板を、所定のピッチで形成された空間格子と組み合わせ、前記空間格子の境界面に前記板の計算モデルを生成する計算モデル生成工程を有することを特徴とするので、シミュレーションにおいて、必要最低限のデータでモデルを生成可能となり、計算時間を短縮できるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施例について説明する。
図１は、本実施例に用いるデータ変換装置について示している。
データ変換装置１０は、計算処理や図形処理を行うコンピュータ１１と、キーボードやマウス、タブレットなどのなどの入力装置１２、モニタなどの画像出力装置１３からなり、コンピュータ１１はＣＰＵ１１ａや記憶装置１１ｂを有しているものとする。
記憶装置１１ｂには、ワークのＣＡＤデータ等を有している。
対象となるワークは何でも良いが、本実施例では自動車のボデーデータをワークとして、ボデーに電着塗装を行うためのシミュレーションを、コンピュータ１１を用いて行うものとする。
【００２６】
次に図２に、全体の大まかな流れを説明する。
Ｓ１は基礎データ採取工程であり、基礎実験データを採取している。また、Ｓ２は、障害物モデル生成工程であり、ＣＡＤデータとして保存されるボデーのデータを、空間格子と組み合わせることで、境界面に障害物として定義し、障害物モデルを作成する。Ｓ３は、計算条件入力工程であり、Ｓ１で求めたデータと、Ｓ２での形状データを組み合わせでテキストファイルにして出力する。Ｓ４は、解析工程で、計算をして膜厚を算出する。
そして、この後、良好なシミュレーションの結果を示す塗装条件に基づいて電着塗装工程に進み実際に塗装を行うこととなる。
【００２７】
以下、工程別に説明を行う。
（基礎データ採取工程）
まず、基礎データ採取工程について説明する。
基礎データ採取工程では、解析工程に使用するための、膜厚抵抗や、通電量などの基礎データを、及び電極との位置関係や電位等を簡易的な基礎実験に基づいて採取する。
まず、基礎実験として、塗装用の鋼板を用意し、擬似的な電着塗装を行ってその塗装条件データを取得する。塗装用の鋼板は、自動車のボデーに使われる一般的な鋼板である。
ちなみに、電着塗装とは高分子電解質の電気泳動現象や電気透析現象等を利用した塗装方法である。すなわち、水性塗料を満たした塗料槽中に、金属製のワークを浸し、これを陽極又は陰極として直流電流をかけると塗膜形成成分が陰又は陽に荷電し、ワーク表面に電着する。こうして塗膜を形成する方法である。
本実施例では自動車のボデーをワークとしてカチオン電着する場合について説明を行う。カチオン電着では、ワークを陽極とする方法であり、塗料中に金属イオンが溶け出さないので、防食性に優れている。従って、簡易的に塗料を満たした塗料槽と、電極、及び塗装用の鋼板に直流電流を流してやることで、膜厚や塗膜抵抗と電流の関係が把握できる。
【００２８】
基礎実験では、ワークとして自動車のボデーの代わりに塗装用の鋼板を１枚用意して陽極とし、塗料槽の中に浸漬する。他方に陰極を塗料槽の中に用意し、陽極と陰極に直流電流を通電すると、
（１）  塗料中の水が電気分解する。２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−  →  Ｈ２＋２ＯＨ−
（２）  塗膜Ｒが生成する。ＯＨ−＋ＲＨ＋  →  Ｒ＋Ｈ２Ｏ
といった化学反応を起こし、塗膜がワークとした鋼板に付着し、塗装されることになる。
この基礎データ採取工程中の塗装過程において、図３のような電流値、塗膜抵抗、膜厚の経時変化の関係が表れる。これを、通電量と塗膜抵抗、通電量と膜厚の関係で表した散布図が図４及び図５である。
図３では、横軸が経過時間、縦軸が電流値と膜厚と塗膜抵抗の増加量を示している。いずれも単位は示していないが、電流値曲線１５、膜厚曲線１６、塗膜抵抗曲線１７がそれぞれ時間の経過とともに特徴的な変化をしていることがわかる。
図３に示されるように、電流値曲線１５は、鋼板に付着した塗膜が一定量の膜厚に達し、塗膜抵抗が上がるまでは、急激に増加するが、ピークを迎えて鋼板に付着した塗膜が一定量の膜厚を超えると、それ以降は減少する。
膜厚曲線１６は、鋼板に流れる電流量が多く、イオン交換が活発に行われるうちは増加量が多く、鋼板に付着した塗膜が一定量の膜厚に達し、イオン交換しづらくなると、徐々に増加量は減少する、ｙ＝ｔ２の曲線に近い形状になる。
塗膜抵抗曲線１７は、塗膜が薄いうちは増加が緩やかだが、時間経過とともに増加量は増えてゆくｙ２＝ｔの曲線に近い形状になる。
【００２９】
図４では、横軸を通電量（Ｃ／ｍ２）、縦軸を塗膜抵抗（Ω・ｍ２）として、通電量と塗膜抵抗の関係を表している。
このうち凡例をａＶ、ｂＶ、ｃＶとし、３つの異なる電位の場合のデータを取得している。
この散布図の示す通り、全てのデータが最小二乗法で線形近似すると１つの直線で表され、塗膜抵抗が上がるに従って、通電量は増加する傾向にあり、この関係は電位にほとんど依存しないことがわかる。すなわち、回帰式はｙ＝ＡＸ１＋ＢＸ２―Ｃで表される。なお、ｙは塗膜抵抗、Ｘ１は電位、Ｘ２は通電量、Ａ、Ｂ、Ｃは定数とする。
【００３０】
図５では、横軸を通電量（Ｃ／ｍ２）、縦軸を膜厚（μｍ）として、通電量と膜厚の関係を表している。
このうち凡例を図４の場合と同様に、ａＶ、ｂＶ、ｃＶとし、３つの異なる電位の場合のデータを取得している。
この散布図の示す通り、それぞれの電位で、通電量と膜厚は正比例の関係を示すことがわかり、ａＶ、ｂＶ、ｃＶの場合で類似した傾向を示すことがわかる。すなわち、回帰式はｙ＝ＤＸ１＋ＥＸ２―Ｆで表される。なお、ｙ膜厚は、Ｘ１は電位、Ｘ２は通電量、Ｄ、Ｅ、Ｆは定数とする。
このような基礎データは、塗料の特性や、鋼板の板厚、材質などにもよってその特性を変化させて、図４及び図５に示す様な直線となり、示される。従って、このような基礎データ採取工程は、機種等を変更するたびに取り直す必要がある。
【００３１】
（障害物モデル生成工程）
次に、障害物モデル生成工程について説明する。この工程では、解析に使用するためにモデルを生成する。
本実施例は自動車のボデーに電着塗装するケースであるので、ボデーのＣＡＤデータを用いて、モデルを作成することになる。ＣＡＤデータの平面要素と空間格子を組み合わせて、ＣＡＤデータを空間格子の境界面に障害物として自動的に定義する。この障害物として空間格子の境界面に定義されたデータを障害物モデルと呼ぶ。
障害物モデルは、空間格子の境界面に障害物としてボデーデータを定義しているため、定義されたボデーデータは厚みを持たず、電着塗装時の塗料やイオンの通過を阻害する障害物としてデータを構成する。
従って、板の厚み方向のシミュレーションにはならないが、通常自動車のボデーに使用される鋼板の厚みは１ｍｍ程度であるため、電着塗装においてはあまり意味を持たないので、シミュレーションの結果に大きな影響を与えない。
【００３２】
実際に、このボデーデータ２０がどの様に空間格子と組み合わされて、障害物モデル２２を生成するのかを表したのが、図６である。
ボデーデータ２０は、自動車のロッカー部の一部を示したＣＡＤデータの平面要素であり、空間格子２１は空間を格子線２１ａで区切った領域である。
そして、ボデーデータ２０と空間格子２１を組み合わせることで、障害物モデル２２ができあがる。障害物モデル２２は、空間格子２１の境界面２１ｂに障害物として定義されたボデーデータ２０であり、境界面２１ｂは、空間格子２１の格子線２１ａで四方を囲まれた面である。この場合、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に引かれた格子線２１ａが囲む、Ｘ−Ｙ面、Ｘ−Ｚ面、Ｙ−Ｚ面が境界面２１ｂとなる。
即ち、ボデーデータ２０を障害物の有無を表すだけのおおざっぱな形状データが障害物モデル２２であるといえる。
【００３３】
このように定義された空間格子２１の境界面２１ｂに、ボデーデータ２０を障害物として定義し、障害物モデル２２とすることで、ボデーデータ２０のデータそのものよりもデータ量の削減を図ることが出来る。
これは、ボデーデータ２０のデータがＣＡＤデータであれば、プレス成形で制作するため０．１ｍｍ程度の寸法精度を保有するのに対し、理由は後述するが、障害物モデル２２自体は５〜１０ｍｍ程度の間隔の空間格子しか必要とせず、また、斜めの面等もデータとして保有しないために、データが大ざっぱな平面要素を表すだけもので良いからである。
このことは、単純に考えれば、寸法精度が０．１ｍｍ単位から１０ｍｍ単位となるのだから、２次元的な考え方をすれば、ＣＡＤデータに比べて、障害物モデル２２は１／１００の量のデータで済むことになり、明らかにデータ量が減少する。よって、３Ｄデータになれば、そのデータ量は１／１００よりもさらに圧縮されることになる。
もちろん、実際には、ＣＡＤデータと障害物モデル２２ではデータの表現の方法が異なり、データの圧縮の手段が異なるため単純にデータの量が１／１００以下になるわけではないが、ボデーデータ２０のように３Ｄ曲線による複雑なプレス曲線の形状が、平面要素を組み合わせたデータに単純化されるのであるから、そのデータ量を確実に減少させ、大きな効果を上げることが出来る。
【００３４】
次に、この空間格子２１の格子線２１ａのメッシュの設定方法について説明する。
当然のことではあるが、空間格子２１の格子線２１ａの間隔が狭ければ狭いほど、つまりメッシュが多く切ってある方が、ボデーデータ２０を忠実に表現することが可能となる。しかし、それに比例してデータ量は多くなり、計算にかかる時間は増大する。従って、障害物モデル２２は、必要とされる最低限のメッシュの荒さで定義されていることが望ましい。
本実施例では、電着塗装のシミュレーションを行うための障害物モデル２２を得る必要があるが、電着塗装でどのようなデータが必要となるか、についてまず説明する必要がある。
【００３５】
前述で説明した通り、電着塗装は、水性塗料を満たした塗料槽中に、金属製のワークを浸し、これを陽極又は陰極として直流電流をかけると塗膜形成成分が陰に荷電し、陽極となるワーク表面に電着する。こうして塗膜を形成する方法であるので、塗料中に存在する塗膜イオンＲＨ＋が、水酸化イオンＯＨ−を引き寄せている陽極のボデー表面に付着し、塗膜Ｒと水Ｈ２Ｏとなり、ボデー表面に塗膜Ｒが電着される必要がある。
すなわち、ボデー表面は陽極に荷電されることと、電極側で生成される塗膜イオンＲＨ＋が陽極に荷電されたボデー表面に供給される必要がある。
図７乃至図１０は電着付きまわり機構について説明した図である。
図７乃至図１０はボデーのロッカー部の断面を簡略化して示したものであり、本図では説明のため断面での電着付きまわり機構を説明している。
二重構造体モデル４１を構成する、内板３０、外板３１は、直流電源３３に接続され、陽極となっている。一方、電極３２は直流電源３３と接続されて陰極になっている。
内板３０、外板３１はそれぞれ、水性の塗料を満たした塗料槽に浸かっている状態であるものとする。
【００３６】
電極３２の周りでは、水が電気分解されて２Ｈ２Ｏ+２ｅ―  →  Ｈ２＋２ＯＨ―となり、水酸化イオンＯＨ−が発生する。この様子は図７に示され、この水酸化イオンＯＨ―は、陽極である二重構造体モデル４１である内板３０及び外板３１の表面に引き寄せられていく。
すると、塗料中の塗膜イオンＲＨ＋が水酸化イオンＯＨ−と反応して、二重構造体モデル４１である内板３０及び外板３１の表面に塗膜Ｒを生成する。その様子が図８に示され、まず、外板３１の外面から塗膜Ｒが生成し始めている様子がわかる。
塗膜Ｒは、電流が流れやすい電極３２に近い側から生成を始めるので、外板３１の外表面から塗膜Ｒが生成し始めるが、塗膜Ｒが外板３１表面に生成してしまうと、その表面の電気抵抗は高くなり、塗膜イオンＲＨ＋が付着しづらくなる。このことは図４に示す通りであり、一定量以上の塗膜Ｒが生成すると、流れる電流量は低下する。
【００３７】
すると、塗膜Ｒの生成していない表面に水酸化イオンＯＨ―が引き寄せられやすくなり、塗膜イオンＲＨ＋は塗膜Ｒの生成していない表面で反応して塗膜Ｒが生成し始める。
外板３１の外表面に塗膜Ｒの生成が終わると、外板３１の外表面の抵抗値は一様に高くなる。この時、塗膜付きまわり孔３１ａが空けられていると、塗膜付きまわり孔３１ａを水酸化イオンＯＨ−が通過して、外板３１の内表面や、内板３０の外表面に塗膜Ｒが生成しやすくなる。その様子が図９に示されており、塗膜付きまわり孔３１ａを通過した塗膜イオンＲＨ＋が、手前側から生成している様子がわかる。なお、図１０では、手前側に塗膜Ｒが生成したので、表面の抵抗値が高くなり、奥に塗膜Ｒが生成している様子を示している。
【００３８】
このようにして、塗膜Ｒは生成し、内板３０及び外板３１内側まで均一に塗膜Ｒを生成するために、塗膜付きまわり孔３１ａが必要であることがわかる。
以上に説明した電着塗装の原理より、シミュレーションを行う上でも、塗膜付きまわり孔３１ａの存在が重要であり、前述の障害物モデル２２には、塗膜付きまわり孔３１ａのような孔が表されていることが必要となる。
電着塗装において必要とされる塗膜付きまわり孔３１ａの大きさは、通常φ１５〜２０程度の大きさであり、塗膜イオンＲＨ＋や水酸化イオンＯＨ―が十分に導かれるように、外板３１には複数の塗膜付きまわり孔３１ａを備える必要がある。
しかしながら、自動車のボデーは鋼板で構成され、その剛性も鋼板を立体的に結合することで保っている。従って、その剛性を保つための外板３１や内板３０に塗膜付きまわり孔３１ａを空けることは、デザインや剛性等に大きく影響する結果になる。
【００３９】
次に、障害物モデル化において、空間格子２１のメッシュの切り方によって、障害物モデル２２に塗膜付きまわり孔３１ａが表現されるか否か決定されるが、実際の３Ｄデータがどの様に障害物モデル２２に変換されるかを、図１１乃至図１３に示し、どの様に空間格子２１のメッシュを設定したら障害物モデル２２に塗膜付きまわり孔３１ａを表現できるかについて図１４及び図１５を用いて説明する。
まず、３Ｄデータの変換例を示す。
図１１乃至図１３は、ロッカー部のボデーデータの内の１パーツであり、ロッカー部内板５０の３次元ＣＡＤデータである。このロッカー部内板５０のデータを元に、障害物モデル化したものが、図１２と図１３である。なお、実際には図１６に示すような状態で、複数の鋼板が組み合わされてロッカー部を形成し、組み合わされた状態で電着塗装が行われるが、ここでは説明のためにその内の１パーツを抜き出して説明を行う。
図１２のロッカー部内板５０の簡易ボデーデータ５０Ａと、図１３のロッカー部内板５０の簡易ボデーデータ５０Ｂは、自動モデル化に当たって、条件を変えたものである。
ロッカー部内板５０の自動モデル化をすることによって、簡易ボデーデータ５０Ａでは、ロッカー部内板５０に設けられた水抜き孔５０ａが消えている。水抜き孔５０ａは、図７乃至図１０の塗膜付きまわり孔３１ａと同じ機能を持っている。従って、水抜き孔５０ａがデータ上で消えてしまっている簡易ボデーデータ５０Ａを、電着塗装のシミュレーションに用いたとしても、適切な結果が得られない。これは、塗膜イオンＲＨ＋や水酸化イオンＯＨ―が導かれる場所、即ち水抜き孔５０ａが無くなってしまっているためである。
【００４０】
電着塗装は、ロッカー部内板５０自体が自動車のロッカー部のボデーの一部であり、この他のパーツと組み合わされた状態で、行われる。従って、簡易ボデーデータ５０Ａは、簡易ボデーデータ５０Ａ単体でなく、この他の障害物モデル化されたモデルと組み合わせた状態で、シミュレーションを行う必要があり、ロッカー部内板５０の用に長い部品である場合には、特に中央付近に塗膜イオンＲＨ＋や水酸化イオンＯＨ―が回ってこない可能性が高い。従って、簡易ボデーデータ５０Ａを他のモデルと組み合わせてシミュレーションした場合には、内側に塗装が薄い部分ができあがってしまう計算結果となることは予想できる。
一方、図１２の簡易ボデーデータ５０Ｂには、ロッカー部内板５０の水抜き孔５０ａが再現されている。
このように適切に水抜き孔５０ａが再現された簡易ボデーデータ５０Ｂを、他のモデルと組み合わせて電着塗装のシミュレーションを行えば、水抜き孔５０ａの効果に対して適切な結果が得られることが期待できる。
【００４１】
次に、空間格子２１のメッシュの設定法について説明する。
上記の簡易ボデーデータ５０Ａと簡易ボデーデータ５０Ｂの違いは、メッシュ設定箇所の違いによって引き起こされる。
図１４は、（ａ）で部分的にメッシュを細かく切り、（ｂ）で自動的に簡易ボデーデータに変換した場合を示している。
図１５は、（ａ）で水抜き穴を基準にメッシュを切り、（ｂ）で自動的に簡易ボデーデータに変換した場合を示している。
図１４（ａ）、図１５（ａ）は自動車のボデーのロッカー部の断面ＣＡＤデータであり、同じ図であるが、メッシュを切る格子線の間隔と本数、位置が異なっている。
【００４２】
実際には３次元のＣＡＤデータを用いて障害物モデル化するわけだが、ここでは説明のために２Ｄの断面図で説明を行う。
障害物モデルを構築するに方法は、簡単に言えばＣＡＤデータの断面の線を、もっとも近傍にある格子線の上に障害物として定義していくことで、データを構築する。
例えば、格子線と、格子線で囲まれた領域である格子面があったとして、この格子面をＣＡＤデータの断面線が一本も横切らない場合は、障害物として定義されない。
そして、格子面をＣＡＤデータの断面線が横切る場合は、その断面線が格子線と平行に近い場合は、最も近い格子線に障害物として定義される。その断面線が格子面を斜めに横切り、２つの格子線と近い場合は、２カ所の格子線に障害物として定義される。
格子面を断面線が横切る場合であっても、ほんの一部しか横切らない場合は、障害物として定義されない。逆に、格子面の半分程度、断面線が横切っていれば、最も近い格子線に全体を横切っているものとして定義される。
ただし、これらの関係は、隣り合う８つの格子面との関係をみて判断され、ＣＡＤデータの断面線が連続データであるならば、格子線に障害物として定義されるデータも連続したものとして定義され障害物モデルが形成される必要がある。
【００４３】
このような、障害物モデルの生成に当たって、格子面に複数の線がある場合は、処理が適切に行われない可能性がある。
全ての面に電着塗装される必要があるのであれば、障害物モデルとして定義された障害物同士が一定の間隔を持つことが必要であるが、例えば格子面に３本の断面線がほぼ並行に横切っている場合には、最も近い格子線上に定義される障害物は２本となってしまい、シミュレーションを行うと、表現されなかった障害物の上には塗膜は全く形成されない結果となってしまうからである。
また、塗膜イオンが通るための抜き孔も、障害物モデル上に表されなければならない。
水抜き孔が無ければ、塗膜イオンＲＨ＋や水酸化イオンＯＨ−のようなイオンが導かれないため、やはり電着塗装はうまく行われないのである。
従って、格子線の間隔は、水抜き孔や電着塗装に必要な鋼板同士の必要幅によって決定され、水抜き孔は前述の通りφ１５〜φ２０程度は必要となるため、格子線同士の間隔は５〜１０ｍｍあれば足りることになる。
【００４４】
なお、電着塗装のシミュレーションにおいては、空間格子のメッシュの間隔は水抜き孔のような、電着塗装付きまわり孔の大きさによって決定されるが、他のシミュレーション等にこの方法を用いる場合には、電着塗装における水抜き孔の大きさのような要素によって、空間格子のメッシュは決定されることで、本発明の電着塗装方法、電着塗装のシミュレーションプログラム、表面データ生成方法、及び表面データ生成プログラムを適用しうる。
【００４５】
このことを、具体的に図１４、図１５を用いて説明すると、以下のようになる。
図１４では、水抜き孔付近のメッシュを部分的に細かく切っているが、図１４（ｂ）では、水抜き孔は再現されず、潰れてしまっている。これは、格子線が水抜き孔を示すボデーラインが途切れた部分の間に１本しかないためで、自動でモデル化する際にボデーラインを繋いで格子線上に障害物と定義してしまったためである。
この方法の場合、水抜き孔を示すボデーラインが途切れた部分の間には格子線が２本以上なければ、自動モデル化にあたって、孔として認識されない。
このようにメッシュを切り、自動モデル化した図１４（ｂ）に示される障害物モデルの状態では、簡易ボデーデータ５０Ａと同様にシミュレーションを行っても適切な結果は得られない。これは、電着塗装時に塗膜イオンが通過する孔が表現されていないため、シミュレーション上では塗膜イオンがその部分を通過しなくなるためである。従って、更にメッシュを細かく切る等の作業が必要となる。
しかしながら、メッシュを細かく切ることでデータ量の増大を招き、計算速度に影響するため、そのような処理は好ましくない。
【００４６】
一方、図１４（ａ）に比べて図１５（ａ）は、メッシュ自体は荒くなっているが、図１４（ａ）で水抜き孔を表すボデーラインが途切れた部分には格子線が１本しか無かったのに比べ、図１５（ａ）では、格子線は２本設けられている。
その結果、図１５（ａ）が自動モデル化された図１５（ｂ）ではきっちりと水抜き孔が再現されている。この状態は簡易ボデーデータ５０Ｂと同様に、シミュレーションを行い、適切な結果が得られる。
また、図１４（ａ）よりも、図１５（ａ）のほうがメッシュは荒くなっているので、自動モデル化された結果の図１４（ｂ）と図１５（ｂ）を比較すると、図１５（ｂ）のデータの方が、メッシュを荒くした分だけデータ量が少なくなる。
これは、水抜き孔に着目して格子線を定義したためであり、図１５（ａ）に示すように、一点鎖線で示した４本の格子線を中心に格子線の位置を設定しメッシュを切ることで、メッシュを細かくしなくとも、水抜き孔を表現することが可能となる。
この方法で、格子線を設定しメッシュを切ることによって、メッシュは必要以上に細かくする必要が無くなり、水抜き孔の間隔、すなわち１５〜２０ｍｍ間隔のメッシュで障害物モデルを作成すれば、シミュレーションは適切に行われることになる。
なお、図１５（ａ）のメッシュはメッシュの間隔が適切であれば、図１４（ａ）のようにメッシュが切られた状態から、メッシュの位置をずらして、水抜き孔が現れるように、水抜き孔を表すボデーラインが途切れた部分に格子線が２本以上入るようにするような操作を行っても良い。
以上に説明したような図１５に示す手法に従って３ＤのＣＡＤデータも処理をすれば、必要なデータを定義し障害物モデルとすることが可能であり、図１３に示す簡易ボデーデータ５０Ｂのようなデータが得られることになる。
【００４７】
（計算条件入力工程）
計算条件の入力工程では、基礎データとして得られた電極の位置や、電位データ、塗料特性データ等と、障害物モデル生成工程で得られた障害物モデルを計算用データとして、テキストファイルにて編集する。
このテキストファイルを用いて、シミュレーションを行う。
（解析工程）
解析工程では、こうして得られた計算用データをもとに、シミュレーションを行い、膜厚を計算する。
シミュレーションによって、膜厚が求められ、塗膜が均一に必要な膜厚に生成できることが確認できれば、塗装条件は確定するので、電着塗装工程に進み、実際に電着塗装を行う。
また、生成する塗膜Ｒの膜厚にバラツキが生じ、十分な膜厚が得られないというシミュレーション結果が得られれば、ボデーデータや、塗膜付きまわり孔の位置を変更するなどの設計変更等によって、塗装条件を変更し、再度シミュレーションを繰り返し、良好な結果が得られるように、調整を行う。
【００４８】
以上に説明したように、本発明の電着塗装方法、及び電着塗装のシミュレーションプログラムによって、良好な塗膜Ｒの膜厚が生成できる設計データが得られ、製造を実際に行ってから設計をやり直すということが無くなり、シミュレーションに用いる計算モデルのデータが少なくて済むので、短時間でシミュレーションをすますことが可能となり、設計コストの削減に貢献する。
その結果を表しているのが、図１６乃至図２４であり、障害物モデルを用いたシミュレーションの計算精度について、シミュレーションを行い、得られたデータと、実際に膜厚を測定して得られたデータを比較したものである。
図１６は、ロッカー部付近の模式断面図であり、多重構造体４０を、ロッカー部外板５１、ロッカー部内板５０、ロッカー部内側板５２が構成し、多重構造体４０の各部品の相対位置関係を示している。
自動車のロッカー部は、特にボデー剛性を高めるために、複数の鋼板を組み合わせて構成されており、これらの内部まで電着塗装による数十μｍ程度の厚みの防錆塗装が必要となるため、シミュレーションを行うことは重要になる。
従って、ロッカー部内板５０を簡易ボデーデータ５０Ｂに、また、図示しないが、ロッカー部外板５１を簡易ボデーデータ５１Ｂ、ロッカー部内側板５２を簡易ボデーデータ５２Ｂと、簡易ボデーデータ５０Ｂのように水抜き孔５０ａが現れるように、図６に示すような空間格子２１と組み合わせ、障害物モデル化してシミュレーションを行う。
【００４９】
図１７はロッカー部外板５１を車両内側から見た図であり、それぞれデータを計測した位置に１〜８までの番号を記載している。
図１８は、図１７に対応したシミュレーションで求めた計算値と、実際に電着塗装を行って膜厚を測定した実測値の比較グラフである。横軸に図１７の１〜８の番号に対応したＣ１〜Ｃ８の部位のデータを示し、縦軸に膜厚（μｍ）を示している。
このデータによれば、Ｃ３以外は実測値よりも計算値のほうが若干厚めに出ており、それ以外の部位では実測値よりも計算値の方が若干薄めに出ている傾向にはあるが、ただし、いずれの部位においても、計算値と、計測値に大きな開きはなく、全体の数％前後の差に留まっている。また、各部位でほぼ均一な塗膜Ｒの膜厚が得られている。
特に、Ｃ１〜Ｃ８はロッカー部外板５１の内側に当たり、塗膜イオンＲＨ＋や水酸化イオンＯＨ−が回り込みにくい場所ではあるが、ロッカー部外板５１下部にロッカー外板水抜き孔５１ａが設けられており図７乃至図１０の塗膜付きまわり孔３１ａと同じ働きをするため、塗膜イオンＲＨ＋や水酸化イオンＯＨ−がきちんと導かれてＣ１〜Ｃ８のいずれの場所においても塗膜Ｒが均一に生成していることがわかる。
【００５０】
図１９はロッカー部内板５０を車両外側から見た図であり、それぞれデータを計測した位置に９〜１２までの番号を記載している。
図２０は、図１９に対応したシミュレーションで求めた計算値と、実際に電着塗装を行って膜厚を測定した実測値の比較グラフである。横軸に図１９の９〜１２の番号に対応したＣ９〜Ｃ１２の部位のデータを示し、縦軸に膜厚（μｍ）を示している。
このデータによれば、いずれの場所も実測値よりも計算値のほうが若干厚めに出ている傾向にはあるが、いずれの部位においても、計算値と、計測値に大きな開きはなく、全体の数％前後の差に留まっており、各部位でほぼ均一な塗膜Ｒの膜厚が得られている。
ロッカー部内板５０はロッカー部外板５１の内側に当たるため、塗膜イオンＲＨ＋や水酸化イオンＯＨ−が導かれにくいが、ロッカー部外板５１にロッカー外板水抜き孔５１ａがきちんと設けられているために、Ｃ９〜Ｃ１２のいずれの場所においても塗膜Ｒが均一に生成していることがわかる。
【００５１】
図２１はロッカー部内板５０を車両内側から見た図であり、それぞれデータを計測した位置に１３〜１７までの番号を記載している。なお、図１１及び図１９のロッカー部内板５０と図空間格子２１のロッカー部内板５０は形状が異なっているが、これは評価に必要な部分を抜粋したデータであるためである。
図２２は、図２１に対応したシミュレーションで求めた計算値と、実際に電着塗装を行って膜厚を測定した実測値の比較グラフである。横軸に図２１の１３〜１７の番号に対応したＣ１３〜Ｃ１７の部位のデータを示し、縦軸に膜厚（μｍ）を示している。
このデータによれば、Ｃ１４以外の場所も実測値よりも計算値のほうが若干厚めに出ている傾向にはあり、Ｃ１４及びＣ１５では膜厚が薄くなっていることがわかる。ただし、いずれの部位においても、計算値と、計測値に大きな開きはなく、全体の数％前後の差に留まっている。
ロッカー部内板５０はロッカー部外板５１の内側に当たり、かつ、多重構造体４０の内側に当たるため、図２２ではその内側の評価をしているため、塗膜イオンＲＨ＋や水酸化イオンＯＨ−が導かれにくく、Ｃ１４及びＣ１５においては膜厚が他の部位に比べて薄く出ている。
これはロッカー部外板５１にも関連があるため、設計変更を行う場合は、それぞれの形状や、水抜き孔の形状を工夫する必要があるので、設計変更をした上で、シミュレーションを再度行うこととなる。
【００５２】
図２３はロッカー部内側板５２を車両外側から見た図であり、それぞれデータを計測した位置に１８〜２１までの番号を記載している。
図２４は、図２３に対応したシミュレーションで求めた計算値と、実際に電着塗装を行って膜厚を測定した実測値の比較グラフである。横軸に図２３の１８〜２１の番号に対応したＣ１８〜Ｃ２１の部位のデータを示し、縦軸に膜厚（μｍ）を示している。
このデータによれば、Ｃ１９以外の場所も実測値よりも計算値のほうが若干厚めに出ている傾向にはあり、Ｃ１９及びＣ２０では膜厚が薄くなっていることがわかる。ただし、いずれの部位においても、計算値と、計測値に大きな開きはなく、全体の数％前後の差に留まっている。
ロッカー部内側板５２はロッカー部内板５０の内側に当たり、かつ、多重構造体４０の内側に当たるため、塗膜イオンＲＨ＋や水酸化イオンＯＨ−が導かれにくく、Ｃ１９及びＣ２０においては膜厚が他の部位に比べて薄く出ている。
これはロッカー部内板５０及びロッカー部外板５１にも関連があるため、設計変更を行う場合は、それぞれの形状や、水抜き孔の形状を工夫する必要があるので、設計変更をした上で、シミュレーションを再度行うこととなる。
【００５３】
このようにして、本実施例の手法での障害物モデルを用いた計算モデルでのシミュレーションで求めた計算値と、実際に電着塗装を行って膜厚を測定した実測値は、いずれの場所においても近い値を示しており、シミュレーションで、塗膜Ｒの膜厚が薄くなるという結果が得られた部分については、実測値でも塗膜Ｒの膜厚は薄くなっている。
もちろん、実測値と計算値が完全に一致しているわけではなく、いずれにおいても若干ながら結果が異なっている。しかし、自動車のボデーに施される電着塗装を用いた防錆処理の塗膜は一般的に数十μｍであり、いずれの計測値もその基準を十分に満たしているうえ、シミュレーション結果である計算値は、計測値に比べて、その誤差は数％程度に過ぎない。すなわち、シミュレーションによる計算精度は十分保てていると言える。
従って、障害物モデルを用いた計算モデルでのシミュレーションによって、信頼性の高い膜厚が求められることが確認できた。
【００５４】
この結果から、電着塗装以外にこのような空間格子を用いた障害物モデル化によって、シミュレーション用のデータを作成する場合においても、基準となる空間格子のメッシュの間隔さえ適切に設定してやれば、従来の有限要素法に用いていたＦＥＭデータよりも更にデータ量を圧縮した上で、適切なシミュレーションを行うことが可能であることがわかる。
【００５５】
以上に説明した、本発明の電着塗装方法、及び電着塗装のシミュレーションプログラムによれは、以下のような優れた作用、効果が得られる。
（１）ボデーデータ２０表面が電着塗装される電着塗装方法において、ボデーデータ２０のＣＡＤデータを用いて、ボデーデータ２０を、所定のピッチで形成された空間格子２１と組み合わせ、空間格子２１の境界面２１ｂにボデーデータ２０の障害物モデル２２を生成する障害物モデル生成工程と、障害物モデル２２を用いて、電着塗装のシミュレーションを行い、塗装条件を決定するシミュレーション工程と、シミュレーション工程で決定された塗装条件に基づいて電着塗装を行う電着塗装工程とを有することを特徴とするので、電着塗装のシミュレーションを行う場合において、シミュレーションに用いる障害物モデル２２のデータ量が従来と比べて少なくて済み、３Ｄデータにて電着塗装のシミュレーションが可能となり、計算時間と障害物モデル２２作成工数が短縮される。またその結果、生産コストの削減や納期短縮が可能となる。
【００５６】
電着塗装のシミュレーションを行う場合に必要なデータは、ボデーデータ２０の概略形状が把握できれば良く、ＣＡＤデータのように詳細な部分までは必要としない。有限要素法に用いるＦＥＭデータは、ＣＡＤデータよりも形状を単純化してシミュレーションを行うことが可能なため、データ量は削減することが出来るが、電着塗装のシミュレーションの精度には、従来のＦＥＭデータほども必要としないのである。つまり、ある程度まで簡略化したデータによるシミュレーションでも、電着塗装に十分な精度の計算結果を得ることが可能なのである。
【００５７】
従って、ボデーデータ２０から必要最低限のピッチで形成された空間格子２１の境界面２１ｂに障害物モデル２２を生成することで、従来のＣＡＤデータや、ＦＥＭデータの１／１０以下のデータ量でシミュレーションを行うことが可能となるため、計算の高速化を図ることが出来る。また、必要最低限のピッチで形成された空間格子２１の境界面２１ｂに障害物モデル２２を生成するため、扱うデータ量が少なくなり、モデル化に要する時間自体も、短縮される。
さらに、このようなシミュレーションは、その結果次第で形状変更等の仕様変更が行われ、変更に伴うシミュレーションを再度行うといった風に、繰り返しシミュレーションを行う必要があるため、一回のシミュレーション時間が短縮できれば、全体の工程が短縮され、納期短縮や生産コストの削減に繋がる。
【００５８】
（２）ロッカー部外板５１とロッカー部内板５０及びロッカー部内側板５２とを備える多重構造体４０のロッカー部外板５１に、電着塗装のためのロッカー外板水抜き孔５１ａが形成され、ロッカー部内板５０にロッカー部外板５１表面が電着塗装された後、ロッカー外板水抜き孔５１ａを介してロッカー部内板５０表面が電着塗装される電着塗装方法において、多重構造体４０である、ロッカー部内板５０、ロッカー部外板５１、ロッカー部内側板５２等のＣＡＤデータを用いて、多重構造体４０を、図６に示すような所定のピッチで形成された空間格子２１と組み合わせ、空間格子２１の境界面２１ｂに多重構造体４０の簡易ボデーデータ５０Ｂ、簡易ボデーデータ５１Ｂ、簡易ボデーデータ５２Ｂを生成するときに、水抜き孔５０ａが簡易ボデーデータ５０Ｂ図上に、ロッカー外板水抜き孔５１ａが簡易ボデーデータ５１Ｂ図上に表れるように、ピッチを選択する障害物モデル生成工程と簡易ボデーデータ５０Ｂ、簡易ボデーデータ５１Ｂ、簡易ボデーデータ５２Ｂを用いて電着塗装のシミュレーションを行い、水抜き孔５０ａ、ロッカー外板水抜き孔５１ａ等の個数または孔位置を決定するシミュレーション工程と、シミュレーション工程で決定された水抜き孔５０ａ、ロッカー外板水抜き孔５１ａ等が形成された多重構造体４０を被塗装物として電着塗装を行う電着塗装工程とを有することを特徴とするので、シミュレーションで必要となる簡易ボデーデータ５０Ｂ、簡易ボデーデータ５１Ｂ、簡易ボデーデータ５２Ｂにおいて、必要最低限のデータ量で済み、３Ｄデータにて電着塗装のシミュレーションが可能となり、計算時間や計算モデル作成工数を削減できる。またその結果、生産コストの削減や納期短縮が可能となる。
【００５９】
例えば自動車のフロントピラーやセンタピラー、サイドフレーム等、鋼板を幾重にも重なり合わせた構造部材については、鋼板が重なり合い塗料が入り込みにくいために、塗膜が析出しにくく、塗膜イオンＲＨ＋や水酸化イオンＯＨ−を導く孔を補強部材に追加したり、部材間の間隔を広げたり、といった形状修正が適宜行われる。この塗膜イオンＲＨ＋や水酸化イオンＯＨ−を導く孔すなわち図７乃至図１０でいうところの塗膜付きまわり孔３１ａは、φ１５〜φ２０程度の大きさが必要であるために、孔の数や位置、間隔を変更した場合には、構造材料の剛性に大きく関わることになる。
従って、電着塗装のシミュレーションを行う時間を短縮することで、その結果に基づく構造変更があった場合には、その検討に移る期間を短縮でき、その後、繰り返しシミュレーションを行うことになるため、結果的に制作期間を短縮することが可能となる。従って、生産コストの削減や納期短縮に結びつくことになる。
【００６０】
（３）（１）または（２）に記載する電着塗装方法において、シミュレーション工程が、通電量と膜厚基本データ、及び通電量と塗膜抵抗基本データとを記憶していて、それらのデータを用いて、電着塗装のシミュレーションを行うことを特徴とするので、電着塗装のシミュレーションに必要なデータを有し、正確なシミュレーションを行うことが可能となる。従って、信頼性の高いシミュレーションによって、容易に塗装条件を確定することができる。
（４）外板３１表面が電着塗装される電着塗装のシミュレーションプログラムにおいて、外板３１のＣＡＤデータを用いて、外板３１を、所定のピッチで形成された空間格子２１と組み合わせ、空間格子２１の境界面２１ｂに外板３１の計算モデルを生成する障害物モデル生成工程を有することを特徴とするので、ＣＡＤデータよりもデータ容量を少なくすることができ、シミュレーションの時間を短縮可能となるという優れた効果を奏する。その結果、生産コストの削減や納期短縮に結びつく。
【００６１】
（５）ロッカー部外板５１とロッカー部内板５０及びロッカー部内側板５２とを備える多重構造体４０のロッカー部外板５１及びロッカー部内板５０に、電着塗装のためのロッカー外板水抜き孔５１ａ及び水抜き孔５０ａが形成され、ロッカー部外板５１表面が電着塗装された後、ロッカー外板水抜き孔５１ａを介してロッカー部内板５０表面が電着塗装され、水抜き孔５０ａを介してロッカー部内板５０内面及びロッカー部内側板５２内面が電着塗装される電着塗装のシミュレーションプログラムにおいて、多重構造体４０のＣＡＤデータを用いて、多重構造体４０を、所定のピッチで形成された空間格子２１と組み合わせ、空間格子２１の境界面２１ｂに多重構造体４０の障害物モデルを生成するときに、水抜き孔５０ａ及びロッカー外板水抜き孔５１ａ等が障害物モデル図上に表れるように、ピッチを選択する障害物モデル生成工程を有することを特徴とするので、多重構造体４０の障害物モデルにおいても、正確なシミュレーションが可能になるという優れた効果を奏する。
【００６２】
（６）（３）または（５）に記載する電着塗装のシミュレーションプログラムにおいて、通電量と膜厚基本データ、及び通電量と塗膜抵抗基本データとを記憶していて、それらのデータを用いて、電着塗装のシミュレーションを行うことを特徴とするので、実際の電着塗装に即した正確なシミュレーションを行うことが可能となる。
（７）板の表面データを生成する表面データ生成方法において、板のＣＡＤデータを用いて、板を、所定のピッチで形成された空間格子２１と組み合わせ、空間格子２１の境界面２１ｂに板の障害物モデル２２を生成する障害物モデル生成工程を有することを特徴とするので、シミュレーションにおいて、必要最低限のデータでモデルを生成可能となり、計算時間を短縮できる。
このように電着塗装以外のシミュレーションにおいても、必要最低限のデータを提供できるため、電着塗装と原理の類似する電気メッキや、その他のシミュレーションにおいても計算時間の短縮に貢献できることが期待される。
【００６３】
（８）板の表面データを生成する表面データ生成プログラム、板のＣＡＤデータを用いて、板を、所定のピッチで形成された空間格子２１と組み合わせ、空間格子２１の境界面２１ｂに板の障害物モデル２２を生成する障害物モデル生成工程を有することを特徴とするので、シミュレーションにおいて、必要最低限のデータでモデルを生成可能となり、計算時間を短縮できるという優れた効果を奏する。
【００６４】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施例において自動車のボデーを電着塗装するためのシミュレーションを行ったが、特に電着塗装に限定する必要はなく、メッシュ粗さやメッシュの設定位置を適宜変更することで、例えば電気メッキや有限要素法の解析等にも用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施例における、データ変換装置について示している。
【図２】本実施例における、シミュレーションの大まかな流れについて示している。
【図３】本実施例における、基本データの電流値、塗膜抵抗、膜厚の経時変化を示している。
【図４】本実施例における、通電量と塗膜抵抗の関係を示している。
【図５】本実施例における、通電量と膜厚の関係を示している。
【図６】本実施例における、ＣＡＤデータの平面要素と空間格子を組み合わせる様子を示している。
【図７】本実施例における、電着付きまわり機構について説明している第１図である。
【図８】本実施例における、電着付きまわり機構について説明している第２図である。
【図９】本実施例における、電着付きまわり機構について説明している第３図である。
【図１０】本実施例における、電着付きまわり機構について説明している第４図である。
【図１１】本実施例における、ロッカー部内板のＣＡＤ図を示している。
【図１２】本実施例における、ロッカー部内板の水抜き孔を再現できなかった簡易ボデーデータを示している。
【図１３】本実施例における、ロッカー部内板の水抜き孔を再現している簡易ボデーデータを示している。
【図１４】本実施例における、自動車のロッカー部のＣＡＤデータ断面図にメッシュを切った様子である。
【図１５】本実施例における、自動車のロッカー部のＣＡＤデータ断面図の水抜き孔に合わせてメッシュを切った様子である。
【図１６】本実施例における、多重構造体の模式断面図である。
【図１７】本実施例における、ロッカー部外板の車両内側から見たＣＡＤデータである。
【図１８】本実施例における、ロッカー部外板の評価データである。
【図１９】本実施例における、ロッカー部内板の車両外側のＣＡＤデータである。
【図２０】本実施例における、ロッカー部内板の車両外側の評価データである。
【図２１】本実施例における、ロッカー部内板の車両内側のＣＡＤデータである。
【図２２】本実施例における、ロッカー部内板の車両内側の評価データである。
【図２３】本実施例における、ロッカー部内側板の車両外側のＣＡＤデータである。
【図２４】本実施例における、ロッカー部内側板の車両外側の評価データである。
【符号の説明】
【００６６】
１０      データ変換装置
１１      コンピュータ
１１ａ      ＣＰＵ
１１ｂ      記憶装置
１２      入力装置
１３      画像出力装置
２０      ボデーデータ
２１      空間格子
２１ａ      格子線
２１ｂ      境界面
２２      障害物モデル
３０      内板
３１      外板
３１ａ      塗膜付きまわり孔
３２      電極
３３      直流電源
５０      パーツ
５１      水抜き孔
Ａ      簡易ボデーデータ
Ｂ      簡易ボデーデータ
Ｈ２Ｏ      水
ＯＨ−      水酸化イオン
Ｒ      塗膜
ＲＨ−      塗膜イオン
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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