(57)【要約】【課題】被塗装物の傾斜角度、被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れ方向を考慮して精度の高い被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法を提供する。【解決手段】塗料槽に浸漬される被塗装物の形状のデータ及びその周辺のデータを複数の領域に分割する領域分割ステップと、被塗装物の形状のデータを複数の要素に分割する要素分割ステップと、要素について空気であるか液体塗料であるかを判断する第１判断ステップと、空気と判断された要素につき、被塗装物の傾斜角度、被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れる方向との関係で被塗装物に付着した気泡が脱離するか否かを関係付けたデータベースを参照して、空気と判断された要素が属する領域内において、空気と判断された要素が空気か液体塗料かを判断する第２判断ステップとを備える。【選択図】図５
2007039802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料槽に浸漬される被塗装物の形状のデータ及びその周辺のデータを複数の領域に分割する領域分割ステップと、
前記被塗装物の形状のデータを複数の要素に分割する要素分割ステップと、
前記複数に分割された要素についての属性が空気であるか液体塗料であるかを判断する第１判断ステップと、
前記第１判断ステップにおいて、属性が空気と判断された要素につき、前記被塗装物の傾斜角度、前記被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、前記塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れる方向との関係で前記被塗装物の表面に付着した気泡が脱離するか否かを関係付けたデータベースを参照して、前記空気と判断された要素が属する領域内において、前記空気と判断された要素の属性が空気であるか液体塗料であるかを判断する第２判断ステップと
を備えることを特徴とする被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法。
【請求項２】
前記データベースは、
前記被塗装物に付着した気泡が前記被塗装物の傾斜角度、前記被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、前記塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れ方向との関係でいかなる場合に脱離するか否かを集積したものである
ことを特徴とする請求項１に記載の被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法。
【請求項３】
塗料槽に浸漬される被塗装物の形状のデータを複数の要素に分割する要素分割ステップと、
前記複数に分割された要素についての属性が空気であるか液体塗料であるかを判断する第１判断ステップと、
下記の式（１）により気泡離脱係数Ｆを求める計算ステップと、
Ｆ＝Ｃ1×Ｃ2σ×Ｃ3μ×Ｃ4V  …（１）
前記第１判断ステップにおいて属性を空気と判断された要素の高さＺ１と前記空気と判断された要素に隣接する液体塗料と判断された要素の高さＺ２に前記気泡離脱係数Ｆを加えたものとを比較し、Ｚ１≦Ｚ２＋Ｆの関係にあるときは、前記空気と判断された要素は液体塗料であると判断し、Ｚ１＞Ｚ２＋Ｆの関係にあるときは、前記空気と判断された要素は空気のままであると判断する第２判断ステップと
を備えることを特徴とする被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法。
【請求項４】
前記第１判断ステップは、
前記分割した要素のうち所定の要素を初期境界要素と隣接要素に設定する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて設定された隣接要素を前記初期境界要素を用いて解析する第２のステップと、
前記第２のステップにおいて解析が終了した隣接要素を二次境界要素に設定する共に解析対象の隣接要素を設定する第３のステップと、
前記第３のステップで設定された隣接要素を前記二次境界要素を用いて解析する第４のステップと
を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法。
【請求項５】
塗料槽に浸漬される被塗装物の形状のデータを用いて空気溜まりの発生をシミュレーションするコンピュータが実行可能なプログラムにおいて、
前記被塗装物の形状のデータ及びその周辺のデータを複数の領域に分割する領域分割ステップと、
前記被塗装物の形状のデータを複数の要素に分割する要素分割ステップと、
前記複数に分割された要素についての属性が空気であるか液体塗料であるかを判断する第１判断ステップと、
前記第１判断ステップによって、属性が空気と判断された要素につき、前記被塗装物の傾斜角度、前記被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、前記塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れる方向との関係で前記被塗装物の表面に付着した気泡が脱離するか否かを関係付けたデータベースを参照して、前記空気と判断された要素が属する領域内において、前記空気と判断された要素の属性が空気であるか液体塗料であるかを判断する第２判断ステップと
を備えることを特徴とする被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラム。
【請求項６】
前記データベースは、
前記被塗装物に付着した気泡が前記被塗装物の傾斜角度、前記被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、前記塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れ方向との関係でいかなる場合に脱離するか否かを集積したものである
ことを特徴とする請求項５に記載の被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラム。
【請求項７】
塗料槽に浸漬される被塗装物の形状のデータを用いて空気溜まりの発生をシミュレーションするコンピュータが実行可能なプログラムにおいて、
前記被塗装物の形状のデータを複数の要素に分割する要素分割ステップと、
前記複数に分割された要素についての属性が空気であるか液体塗料であるかを判断する第１判断ステップと、
下記の式（１）により気泡脱離係数Ｆを求める計算ステップと、
Ｆ＝Ｃ1×Ｃ2σ×Ｃ3μ×Ｃ4V  …（１）
前記第１判断ステップの実行によって属性を空気と判断された要素の高さＺ１と前記空気と判断された要素に隣接する液体塗料と判断された要素の高さＺ２に前記気泡離脱係数Ｆを加えたものとを比較し、Ｚ１≦Ｚ２＋Ｆの関係にあるときは、前記空気と判断された要素は液体塗料であると判断し、Ｚ１＞Ｚ２＋Ｆの関係にあるときは、前記空気と判断された要素は空気のままであると判断する第２判断ステップと
を備えることを特徴とする被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラム。
【請求項８】
前記第１判断ステップは、
前記分割した要素のうち所定の要素を初期境界要素と隣接要素に設定する第１のステップと、
前記第１のステップにおいて設定された隣接要素を前記初期境界要素を用いて解析する第２のステップと、
前記第２のステップにおいて解析が終了した隣接要素を二次境界要素に設定する共に解析対象の隣接要素を設定する第３のステップと、
前記第３のステップで設定された隣接要素を前記二次境界要素を用いて解析する第４のステップと
を備えることを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗料槽に浸漬される被塗装物の角度及び塗料槽内における液体塗料の流速等を考慮して空気溜まりの発生をシミュレーションする被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法及びこのシミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や自動車車両の車体等の被塗装物を溶解した金属が満たされた塗料槽に浸漬させて行うメッキや電着液等に満たされた塗料槽に浸漬させて塗装を行う電着塗装のような塗装方法は、塗膜を略均一にすることができ、被塗装物の溶接部分にも塗装を行うことができる等の利点がある。この反面、複雑な形状の部品であればその隙間にできる凹部、車体であれば、フード内面、ルーフ内面、フロア下面等の凹部にはエアポケットと呼ばれる空気溜まりが生じると、この部分に塗膜を形成することができないという欠点がある。
【０００３】
そこで、空気溜まりが発生しないよう、対象物の形状を適切に設計した上で、浸漬処理をすることが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０-４５０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、被塗装物に生じる空気溜まりは、自由表面を用いた周知の解析手法により、その有無を事前に判定することが行われている。ここで、被塗装物の傾斜部の下面には表面張力及び分子間力により気泡が付着し空気溜まりが発生する場合があるが、一旦被塗装物についた気泡が脱離するか否かは、被塗装物の傾斜角度、被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、前記塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れ方向が関係し、従来の解析方法はこの点を考慮していなかったため、必ずしも精度の高い予測をすることができなかった。
【０００５】
本発明の課題は、被塗装物の傾斜角度、被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れ方向を考慮して精度の高い被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法及びこのシミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法に係る第１の発明は、塗料槽に浸漬される被塗装物の形状のデータ及びその周辺のデータを複数の領域に分割する領域分割ステップと、前記被塗装物の形状のデータを複数の要素に分割する要素分割ステップと、前記複数に分割された要素についての属性が空気であるか液体塗料であるかを判断する第１判断ステップと、前記第１判断ステップにおいて、属性が空気と判断された要素につき、前記被塗装物の傾斜角度、前記被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、前記塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れる方向との関係で前記被塗装物の表面に付着した気泡が脱離するか否かを関係付けたデータベースを参照して、前記空気と判断された要素が属する領域内において、前記空気と判断された要素の属性が空気であるか液体塗料であるかを判断する第２判断ステップとを備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明の被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法において、前記データベースは、前記被塗装物に付着した気泡が前記被塗装物の傾斜角度、前記被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、前記塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れ方向との関係でいかなる場合に脱離するか否かを集積したものであることを特徴とする。
【０００８】
また、被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法に係る第３の発明は、塗料槽に浸漬される被塗装物の形状のデータを複数の要素に分割する要素分割ステップと、前記複数に分割された要素についての属性が空気であるか液体塗料であるかを判断する第１判断ステップと、下記の式（１）により気泡離脱係数Ｆを求める計算ステップと、
Ｆ＝Ｃ1×Ｃ2σ×Ｃ3μ×Ｃ4V  …（１）
前記第１判断ステップにおいて属性を空気と判断された要素の高さＺ１と前記空気と判断された要素に隣接する液体塗料と判断された要素の高さＺ２に前記気泡離脱係数Ｆを加えたものとを比較し、Ｚ１≦Ｚ２＋Ｆの関係にあるときは、前記空気と判断された要素は液体塗料であると判断し、Ｚ１＞Ｚ２＋Ｆの関係にあるときは、前記空気と判断された要素は空気のままであると判断する第２判断ステップとを備えることを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法に係る第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記第１判断ステップは、前記分割した要素のうち所定の要素を初期境界要素と隣接要素に設定する第１のステップと、前記第１のステップにおいて設定された隣接要素を前記初期境界要素を用いて解析する第２のステップと、前記第２のステップにおいて解析が終了した隣接要素を二次境界要素に設定する共に解析対象の隣接要素を設定する第３のステップと、前記第３のステップで設定された隣接要素を前記二次境界要素を用いて解析する第４のステップとを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、被塗装物における空気溜り発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムに係る第５の発明は、塗料槽に浸漬される被塗装物の形状のデータを用いて空気溜まりの発生をシミュレーションするコンピュータが実行可能なプログラムにおいて、前記被塗装物の形状のデータ及びその周辺のデータを複数の領域に分割する領域分割ステップと、前記被塗装物の形状のデータを複数の要素に分割する要素分割ステップと、前記複数に分割された要素についての属性が空気であるか液体塗料であるかを判断する第１判断ステップと、前記第１判断ステップによって、属性が空気と判断された要素につき、前記被塗装物の傾斜角度、前記被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、前記塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れる方向との関係で前記被塗装物の表面に付着した気泡が脱離するか否かを関係付けたデータベースを参照して、前記空気と判断された要素が属する領域内において、前記空気と判断された要素の属性が空気であるか液体塗料であるかを判断する第２判断ステップとを備えることを特徴とする。
【００１１】
第６の発明は、被塗装物における空気溜り発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムに係る第５の発明において、前記データベースは、前記被塗装物に付着した気泡が前記被塗装物の傾斜角度、前記被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、前記塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れ方向との関係でいかなる場合に脱離するか否かを集積したものであることを特徴とする。
【００１２】
また、被塗装物における空気溜り発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムに係る第７の発明は、塗料槽に浸漬される被塗装物の形状のデータを用いて空気溜まりの発生をシミュレーションするコンピュータが実行可能なプログラムにおいて、前記被塗装物の形状のデータを複数の要素に分割する要素分割ステップと、前記複数に分割された要素についての属性が空気であるか液体塗料であるかを判断する第１判断ステップと、下記の式（１）により気泡脱離係数Ｆを求める計算ステップと、
Ｆ＝Ｃ1×Ｃ2σ×Ｃ3μ×Ｃ4V  …（１）
前記第１判断ステップの実行によって属性を空気と判断された要素の高さＺ１と前記空気と判断された要素に隣接する液体塗料と判断された要素の高さＺ２に前記気泡離脱係数Ｆを加えたものとを比較し、Ｚ１≦Ｚ２＋Ｆの関係にあるときは、前記空気と判断された要素は液体塗料であると判断し、Ｚ１＞Ｚ２＋Ｆの関係にあるときは、前記空気と判断された要素は空気のままであると判断する第２判断ステップとを備えることを特徴とする。
【００１３】
第８の発明は、被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行するコンピュータが実行可能なプログラムに係る第５から第７の発明のいずれかにおいて、前記第１判断ステップは、前記分割した要素のうち所定の要素を初期境界要素と隣接要素に設定する第１のステップと、前記第１のステップにおいて設定された隣接要素を前記初期境界要素を用いて解析する第２のステップと、前記第２のステップにおいて解析が終了した隣接要素を二次境界要素に設定する共に解析対象の隣接要素を設定する第３のステップと、前記第３のステップで設定された隣接要素を前記二次境界要素を用いて解析する第４のステップとを備えることを特徴とする。
【００１４】
第１の発明或いは第５の発明によれば、被塗装物に付着した気泡の有無が被塗装物の傾斜角度、前記被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れ方向から判断することができる。
【００１５】
第２の発明或いは第６の発明によれば、被塗装物の傾斜角度、被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、前記電着槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れ方向との関係でいかなる場合に脱離するか否かを集積したデータベースを用いることで被塗装物に付着した気泡が脱離するか否かを容易に判断することが可能となる。
【００１６】
第３の発明或いは第７の発明によれば、被塗装物に付着した気泡が塗料槽内を被塗装物が搬送される最中に脱離するか否かを、空気と判断された要素の高さＺ１と空気と判断された要素に隣接する液体塗料と判断された要素の高さＺ２に気泡離脱係数Ｆを加えた値との関係より判断することができる。
【００１７】
第４の発明或いは第８の発明によれば、被塗装物に気泡が付着する位置の解析を容易に行うことが出来る。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明或いは第５の発明によれば、被塗装物に付着した気泡が脱離するか否かを被塗装物の傾斜角度、被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れ方向を考慮して判断することで、被塗装物に空気溜まりが発生するか否かのシミュレーションの精度を向上させることができる。
【００１９】
第２の発明或いは第６の発明によれば、被塗装物の傾斜角度、被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れ方向との関係でいかなる場合に脱離するか否かを集積したデータベースを用いることで、被塗装物に空気溜まりが発生するか否かについての判断の精度を向上させることができる。
【００２０】
第３の発明或いは第７の発明によれば、被塗装物に付着した気泡が塗料槽内を被塗装物が搬送される最中に脱離するか否かを、空気と判断された要素の高さＺ１と空気と判断された要素に隣接する液体塗料と判断された要素の高さＺ２に気泡離脱係数Ｆを加えた値との関係より判断することで、被塗装物に空気溜まりが発生するか否かのシミュレーション精度を向上させることができる。
【００２１】
第４の発明或いは第８の発明によれば、被塗装物に気泡が付着する位置を用意に検出することができるので、空気溜まりが発生するか否かのシミュレーションを迅速かつ正確に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
次に本実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。なお、以下においては、車体ボディについて電着塗装を行う場合を例に説明を行うが、本発明を適用可能な塗装方法は、電着塗装に限定されることはなく、液体塗料に被塗装物を浸漬させて塗装を行う塗装方法であればいかなるものでもよい。
【００２３】
図１は、この被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行する流体解析装置１を構成可能なハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の流体解析装置１は、ＣＰＵ２、ＲＯＭ３及びＲＡＭ４からなる制御部５と、キーボード６のキーボードコントローラ９と、表示部としてのディスプレイ１０のディスプレイコントローラ１１と、ハードディスクドライブ１２及びフレキシブルディスクドライブ１３のディスクコントローラ１４と、ネットワーク１５との接続のためのネットワークインターフェースコントローラ１６とが、システムバス１９を介して互いに通信可能に接続されて構成されている。
【００２５】
ＣＰＵ２は、ＲＯＭ３或いはハードディスクドライブ１２に記憶されたソフトウェア、或いはフレキシブルディスクドライブ１３より供給されるソフトウェアを実行することで、システムバス１９に接続された各構成部を総括的に制御する。すなわち、ＣＰＵ２は、所定の処理シーケンスに従って処理プログラムを、ＲＯＭ３、或いはハードディスクドライブ１２、或いはフレキシブルディスクドライブ１３から読み出して実行することで、本実施形態の被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法の動作を実現するための制御を行う。また、プログラムは流体解析装置１以外の外部記憶媒体に記憶されているものを通信手段を通じて読み出すものであってもよい。
【００２６】
ＣＰＵ２は、解析対象の部材の形状のデータをハードディスクドライブ１２から読み出して、その部材及びその周辺を立方体状の複数の領域に分割し、分割した各領域に固有の連続する番号を付与するようになっている。また、ＣＰＵ２は、解析対象である車体ボディを複数の二次元又は三次元の要素に分割するようになっている。またＣＰＵ２は、解析対象となる領域内の部材の傾斜角度を測定するようになっている。
【００２７】
ＲＯＭ３には、車体パネルの傾斜角度、車体パネルと電着液の間に生ずる表面張力、電着液の流速及び電着槽内における電着液の流れ方向との関係で前記車体パネルの表面に付着した気泡が脱離するか否かを関係付けたデータベースが格納されている。このデータベースには、実際の車体ボディを電着槽で電着塗装を行うことにより集積したデータや車体の一部を模したパネルを電着液で満たしたタンクに沈め、そこに気泡や電着液の流れを人工的に発生させる簡易モデルを用いて集積したデータを集積したものである。
【００２８】
ＲＡＭ４は、ＣＰＵ２の主メモリ或いはワークエリア等として機能する。キーボードコントローラ９は、キーボード６や図示しないポインティングデバイス等からの指示入力を制御する。ディスプレイコントローラ１１は、ディスプレイ１０の表示を制御する。ディスクコントローラ１４は、ブートプログラム、種々のアプリケーション、編集ファイル、ユーザファイル、ネットワーク管理プログラム及び本実施形態における所定の処理プログラム等を記憶するハードディスクドライブ１２及びフレキシブルディスクドライブ１３とのアクセスを制御する。ネットワークインターフェースコントローラ１６は、ネットワーク１５上の装置或いはシステムと双方向にデータを送受信するようになっている。
【００２９】
この被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法は、車体ボディの電着塗装時における電着液及び空気の流れを数値解析するものである。まず、車体ボディの塗装ラインについて簡単に説明する。
【００３０】
溶接等により複数の車体パネルを互いに接合して自動車の車体ボディ２０は構成され、図２に示すように、搬送装置２１のハンガに搭載された状態で塗装ラインにて略水平方向へ搬送される。塗装ラインでは、電着塗装の前処理として、車体パネルに脱脂、水洗、表面調整、皮膜化成、水洗等の処理が施される。これらの処理の後、車体ボディ２０は電着槽２２に向かって降下し、電着液２３に浸漬された状態で略水平に移動する。この状態で、車体ボディ２０と電着槽２２内の電極（図示せず）に電圧を加えることにより、車体パネルに塗料が析出するようになっている。この後、搬送装置２１により車体ボディ２０は電着槽２２から引き上げられ、水洗により車体パネルに電着せずに付着している電着液２３が除去される。
【００３１】
次に、本発明に係る空気溜まり発生シミュレーション方法を実行可能なコンピュータのプログラムについて、図３及び図４を基に詳述する。図３に記載のプログラムは、図１の流体解析装置１のＲＯＭ３またはＨＤＤ１２に格納、或いは、ネットワーク１５を介して外部から供給される各制御プログラムであり、ＣＰＵ２によって実行される。
【００３２】
これらのプログラムは、図３に示すように、塗料槽に浸漬される被塗装物の形状のデータ及びその周辺のデータを複数の領域に分割する領域分割ステップを実行する領域分割プログラムＰ１と、被塗装物の形状のデータを複数の要素に分割する要素分割ステップを実行する要素分割プログラムＰ２と、複数に分割された要素についての属性が空気であるか液体塗料であるかを判断する第１判断ステップを実行する第１判断プログラムＰ３と、第１判断プログラムＰ３によって属性が空気と判断された要素につき、被塗装物の傾斜角度、被塗装物と液体塗料の間に生ずる表面張力、塗料槽内における液体塗料の流速及び液体塗料の流れる方向との関係で被塗装物の表面に付着した気泡が脱離するか否かを関係付けたデータベースを参照して、空気と判断された要素が属する領域内において、空気と判断された要素の属性が空気であるか液体塗料であるかを判断する第２判断ステップを実行する第２判断プログラムＰ４とを有している。
【００３３】
また、図４に示すように、第１判断プログラムＰ３は、本発明の第１のステップを実行する第１のプログラムＰ５、第２のステップを実行する第２のプログラムＰ６、第３のステップを実行する第３のプログラムＰ７、第４のステップを実行する第４のプログラムＰ８を含んでいる。
【００３４】
以下、図５のフローチャートを参照して、本第１の実施形態に係る被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法について説明する。
【００３５】
本実施形態においては、有限要素法を用いて解析を行う。まず、図６に示すように車体ボディ２０及びその周辺を立方体状の複数の領域に分割し、分割した各領域に固有の連続する番号を付与する（ステップＳ１−１）。なお、図６には３次元の数値モデルを図示しているが、数値計算モデルは２次元であってもよい。以上のステップＳ１−１が領域分割プログラムＰ１に相当する。
【００３６】
次に、電着槽２２に浸漬した車体ボディ２０に気泡が付着するか否かを判断する。この判断する方法について、特に制限はないが、以下において、その判断手法を車体ボディ２０を構成する図７に示すようなフロアパネル２６を例に挙げて説明する。
【００３７】
ここでは、まず図７に示すフロアパネル２６を図８に示すように、フロアパネル２６の表面を複数の要素２９に分割して数値計算のための二次元の数値計算モデルを構築する（ステップＳ１−２）。なお、図８には２次元の数値モデルを図示しているが、数値計算モデルは３次元であってもよい。以上のステップＳ１−２が要素分割プログラムＰ２に相当する。
【００３８】
次いで、これらの全ての要素２９を初期状態として空気に設定し（ステップＳ２）、次いで、制御部５は、数値計算モデルにおける重力方向を指定する（ステップＳ３）。
【００３９】
この状態は、車体ボディ２０が電着槽２２に投入される前のフロアパネル２６の周辺が空気で満たされた状態を模擬的に表している。
【００４０】
そして、フロアパネル２６の端部または穴部に存在する要素２９を初期境界要素とし（ステップＳ４）、更に、境界要素との比較対象である隣接要素を設定する（ステップ５）。ここで、初期境界要素とは、フロアパネル２６の端部及び穴部の要素であって電着液とされた要素をいい、隣接要素とは、初期境界要素又は後述する二次境界要素と節点を共有する要素であって、未だに初期境界要素又は二次境界要素との比較が行われていない要素をいう。ここで、節点とは、各要素の頂点が接して形成される点のことをいう。
【００４１】
次いで、初期境界要素と隣接要素のそれぞれの重心点のＺ方向における高さを比較し（ステップＳ６）、初期境界要素より、重心点の位置が低い隣接要素には電着液２３が空気２４を押しのけて進入し、電着液２３により満たされたものと判断する。これに対して、初期境界要素より、重心点の位置が高い隣接要素には空気２４が残留しているものと判断する（ステップＳ７）。このように判断を行うのは、電着液の比重が空気の比重よりも大きいことによる。
【００４２】
これを具体的に説明する。図９（ａ）（ｂ）に示す要素２９Ｃを初期境界要素として節点αを共有する要素Ａを隣接要素とした場合、初期境界要素２９Ｃの重心点のＺ方向の高さと隣接要素Ａの重心点のＺ方向の高さを比較し、隣接要素２９Ａの重心点の高さが初期境界要素２９Ｃの重心点の高さよりも高い場合には、隣接要素２９Ａは電着液とされる。この比較方法は、後述する二次境界要素と隣接要素を比較する場合も同様である。
【００４３】
次いで、初期境界要素との比較が終了した隣接要素を二次境界要素と設定し（ステップＳ８）、新たに設定した二次境界要素に隣接する隣接要素があるか否かの判断を行う（ステップＳ９）。ここで、二次境界要素とは、初期境界要素又は他の二次境界要素との比較が終了した要素をいう。
【００４４】
隣接要素が無いと判断した場合は（ＮＯ）解析を終了する。これに対して、隣接要素があると判断した場合には（ＹＥＳ）、二次境界要素及び隣接要素のそれぞれの重心点の高さを比較して隣接要素の解析を行い（ステップＳ１０）、隣接要素の重心点の高さ方が比較対象の二次境界要素の重心点の高さより低い場合は電着液２３と判断され、隣接要素の重心点の高さが比較対象の二次境界要素の重心点の高さより高い場合は空気２４と判断され（ステップＳ１１）、解析の終了した隣接要素は二次境界要素として設定する（ステップＳ１２）。
【００４５】
次いで、新たに設定した二次境界要素に隣接する隣接要素があるか否かの判断を行う（ステップＳ１３）。隣接要素があると判断した場合には（ＹＥＳ）、二次境界要素及び隣接要素のそれぞれの重心点の高さを比較して隣接要素の解析を行い（ステップＳ１０）、隣接要素が無いと判断した場合には（ＮＯ）、各要素についての解析を終了する。
【００４６】
以上のステップＳ２からステップＳ１３が第１判断プログラムＰ３に相当する。この第１判断プログラムＰ３によるステップＳ２からステップＳ１３の処理においては、ステップＳ４，Ｓ５が第１のプログラムＰ５（本発明における第１のステップ）に相当し、ステップＳ６，Ｓ７が第２のプログラムＰ６（本発明における第１のステップ）に相当する。また、ステップＳ８が第３のプログラムＰ７（本発明における第３のステップ）に相当し、ステップＳ１０，Ｓ１１が第４のプログラムＰ８（本発明における第４のステップ）に相当する。
【００４７】
なお、初期境界要素及び二次境界要素が隣接要素からみて複数ある場合は、全ての初期境界要素又は二次境界要素と比較し、それらの初期境界要素又は電着液である二次境界要素の何れか一つよりも低いと判断された場合は、その隣接要素は電着液であると判断される。このようにして、車体ボディ２０全体について気泡が付着しているか否かの判断を行う。
【００４８】
上述のように、電着槽２２に浸漬した車体ボディ２０を複数の要素に分割して空気か電着液かの判断を行った後に、空気であると判断された要素が含まれる領域を選択し、選択した領域のうち先に付した固有の番号のうち最も小さい番号の付された領域における電着液の流速及び電着液の流れる方向を測定する。併せて、選択した領域内に存在する車体ボディ２０を構成するパネルの傾斜している部分の傾斜角度を測定すると共に周知の方法により車体ボディ２０を構成するパネルと電着液の間に生ずる表面張力を測定する。
【００４９】
傾斜角度を測定するにあたっては、例えば図１０に示すように、空気と判断された二次元の要素を気泡要素Ｙとし、気泡要素Ｙと車体ボディ２０を構成するパネルＰの傾斜方向において隣接する電着液と判断された要素を電着液要素Ｗとし、それぞれを直方体状の要素とする。
【００５０】
次いで、図１１に示すように気泡要素Ｙと電着液要素Ｗの重心点を結んだ線Ｌ１及び電着液要素Ｗの重心点から鉛直下方向に引いた線である垂線Ｌ２があった場合に、気泡要素Ｙの重心点及び垂線Ｌ２を通過する水平線Ｌ３を引き、線Ｌ１と水平線Ｌ３のなす角度を周知の方法によって計測し車体パネルＰの傾斜角度βを導きだす。次いで、ＲＯＭ３の記憶領域に格納されている、車体パネルＰの傾斜角度、車体パネルＰと電着液の間に生ずる表面張力、電着槽２２内における電着液の流速及び電着液の流れ方向との関係で車体パネルに付着した気泡が脱離するか否かのデータを集積したデータベースを用いて、選択された領域に存する車体パネルＰに付着した気泡が脱離するか否かの判断を行う（ステップＳ１４）。以上のステップＳ１４が第２判断プログラムＰ４に相当する。
【００５１】
この解析作業を空気と判断された要素が含まれている全ての領域について付されている番号の小さい領域の順に行い、全ての領域について解析が終わると解析作業を終了する。
【００５２】
以上のように、第１の実施形態に係る発明によれば、車体ボディ２０に付着した気泡が脱離するか否かを車体ボディ２０に気泡が付着している部位の傾斜角度、前記車体パネルと電着液の間に生ずる表面張力、前記電着槽内における電着液の流速及び電着液の流れ方向を考慮して判断することで、車体ボディ２０に空気溜まりが発生するか否かのシミュレーション精度を向上させることができる。
【００５３】
また、車体ボディ２０に気泡が付着している部位の傾斜角度、車体ボディ２０と電着液の間に生ずる表面張力、電着槽内における電着液の流速及び電着液の流れ方向との関係で車体ボディ２０に付着した気泡がいかなる場合に脱離するか否かを集積したデータベースを用いることで、車体ボディ２０に空気溜まりが発生するか否かについての判断の精度を向上させることができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態について説明する。ただし、第１の実施形態と同様の内容についての説明は省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明を行う。
【００５５】
ＲＯＭ３には、空気と判断された要素の高さＺ１と電着液と判断された要素の高さＺ２に前述した方法により集積したデータより導き出した下記の式（１）より導き出した計算値（気泡離脱係数）Ｆを加えたものとを比較して車体パネルを比較して車体パネルに付着した気泡が脱離するか否かを判断するようになっている。即ち、Ｚ１≦Ｚ２＋Ｆの関係にあるときは車体ボディ２０に付着した気泡は脱離すると判断され、Ｚ１＞Ｚ２＋Ｆの関係にあるときは、車体ボディ２０に付着した気泡は脱離しないと判断されるようになっている。  
Ｆ＝Ｃ1×Ｃ2σ×Ｃ3μ×Ｃ4V  …（１）
【００５６】
ここでＣ１、Ｃ２、Ｃ３及びＣ４は実際の車体ボディを用いて電着槽で電着塗装を行うことにより、または簡易モデルを用いて適切な気泡離脱係数Ｆを求めるために導き出された係数である。また、σは車体パネル表面に生じる表面張力、μは電着液の粘度、Vは電着槽内における車体ボディ２０の移動速度を表す。
【００５７】
第２の実施形態における空気溜まり発生シミュレーション方法を実行可能なコンピュータのプログラムは、図１２に示される。図１２に記載のプログラムは、図１の解析装置１のＲＯＭ３またはＨＤＤ１２に格納、或いは、ネットワーク１５を介して外部から供給される各制御プログラムであり、ＣＰＵ２によって実行される。
【００５８】
第２の実施形態におけるプログラムは、第１の実施形態の各制御プログラム、すなわち、領域分割プログラムＰ１、要素分割プログラムＰ２、第１判断プログラムＰ３、第２判断プログラムＰ４に、気泡離脱係数Ｆの計算ステップを実行する計算プログラムＰ９を更に追加したものである。計算プログラムＰ９は、第１判断プログラムＰ３の判断結果を受けて気泡離脱係数Ｆを計算し、第２判断プログラムＰ４に計算結果を渡す。
【００５９】
以下、本第２の実施形態に係る被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法について説明する。
【００６０】
本実施形態においても有限要素法を用いて解析を行う。そして、第１の実施形態と同様にまず、図６に示すように車体ボディ２０及びその周辺を立方体状の複数の領域に分割し、分割した各領域に固有の連続する番号を付与する。
【００６１】
次いで、第１の実施形態と同様の手法により、電着槽２２に浸漬した車体ボディ２０に気泡が付着するか否かを判断する。第２の実施形態においても係る判断の手法についての制限はない。
【００６２】
そして、電着槽２２に浸漬した車体ボディ２０を複数の要素に分割して空気か電着液かの判断を行った後に、空気であると判断された要素が含まれる領域を選択し、選択した領域のうち先に付した固有の番号のうち最も小さい番号の付された領域に属する空気と判断された二次元の要素を気泡要素Ｙとし、気泡要素Ｙと車体ボディ２０を構成する車体パネルＰの傾斜方向において隣接する電着液と判断された要素を電着液要素Ｗとし、第１の実施形態と同様に直法体状の要素とする。次いで、気泡要素Ｙの高さＺ１及び電着液要素Ｗの高さＺ２を測定する。
【００６３】
次に、気泡要素Ｙの高さＺ１と電着液要素Ｗの高さＺ２に式（１）により導き出した気泡離脱係数Ｆを加えたものとを比較し、Ｚ１≦Ｚ２＋Ｆの関係にあるときは車体パネルＰに付着した気泡は脱離すると判断し、Ｚ１＞Ｚ２＋Ｆの関係にあるときは、車体パネルＰに付着した気泡は脱離しないと判断する。
【００６４】
この解析作業を空気と判断された要素が含まれている全ての領域について付されている番号の小さい領域の順に行い、全ての領域について解析が終わると解析作業を終了する。
【００６５】
以上のように、第２の実施形態に係る発明によれば、車体ボディ２０に付着した気泡が脱離するか否かを気泡要素Ｙの高さＺ１と電着液要素Ｗの高さＺ２に式（１）より導き出した気泡離脱係数Ｆを加えたものとを比較して判断を行うことで、車体ボディ２０に空気溜まりが発生するか否かのシミュレーション精度を向上させることができる。
【００６６】
なお、特許請求の範囲に記載の技術は、以上のような車体ボディの電着塗装に限らず、例えば、めっき処理における処理槽、洗浄処理にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】流体解析装置の概略構成ブロック図である。
【図２】車体の塗装ラインの概略説明図である。
【図３】第１の実施形態における各制御プログラムの説明図である。
【図４】第１判断プログラムの説明図である。
【図５】第１の実施形態に係る被塗装物における空気溜まり発生シミュレーション方法のフローチャートである。
【図６】車体ボディを複数の三次元の領域に分割した状態を示す斜視図である。
【図７】フロアパネルの概略斜視図である。
【図８】フロアパネルを二次元の要素に分割した図である。
【図９】（ａ）はフロアパネルの二次元の要素の一部を抜き出した図であり、（ｂ）は、（ａ）の要素の上面図である。
【図１０】車体パネルに気泡が付着した状態につき三次元の要素化を行った図である。
【図１１】車体パネルの傾斜角度を導き出すために用いる図である。
【図１２】第２の実施形態における各制御プログラムの説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    流体解析装置
３    ＣＰＵ
５    制御部
２０  車体ボディ
【図１】
2007039802.tif 000003
【図２】
2007039802.tif 000004
【図３】
2007039802.tif 000005
【図４】
2007039802.tif 000006
【図５】
2007039802.tif 000007
【図６】
2007039802.tif 000008
【図７】
2007039802.tif 000009
【図８】
2007039802.tif 000010
【図９】
2007039802.tif 000011
【図１０】
2007039802.tif 000012
【図１１】
2007039802.tif 000013
【図１２】
2007039802.tif 000014