(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井から床面に向けて送風されている塗装ブースに搬送されてきた自動車ボデーを塗装ロボットの手首に取付けられたベルにより、塗装ロボットのティーチングされた動作条件及びベルの吐出条件を基に静電塗装する際に、塗面に対する面直方向からのベルの角度及び基準位置からのベルの距離に対応して基準膜厚から変化する膜厚を塗装範囲を分割した各塗装区画について自動車ボデーの三次元形状データを基にシュミレートする自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法において、
所属の三次元形状によって変化する各塗装区画に沿った送風の気流速度を求め、
ベルの角度及び距離に対応してシュミレートした前記各塗装区画の膜厚値に、さらに基準気流速度を前記各塗装区画の前記気流速度で除算した除算値に対応する補正係数を乗算することにより、気流補正を行った膜厚を算出することを特徴とする自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法。
【請求項２】
補正係数Ｃが、
Ｃ＝Ａ／ａ、（Ａ：送風による基準気流速度、ａ：各塗装区画に沿った気流速度）であることを特徴とする請求項１記載の自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法。
【請求項３】
補正係数Ｃが、
Ｃ＝Ａ／（ａ×ｃｏｓθ）、（θ：自動車ボデーの上面又は側面の水平面又は垂直面に対する下方又は車室内側への気流方向の変向角度）であることを特徴とする請求項２記載の自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法。
【請求項４】
シュミレーション膜厚ｔが、
ｔ＝Ｔ×α×（Ｒ／ｒ）×（Ｖ／ｖ）×ｓ×Ａ／（ａ×ｃｏｓθ）、（Ｔ：基準膜厚、α：塗装面に対する面直方向からのベルの角度、Ｒ：塗装面からの基準ベル距離、ｒ：実際のベル距離、Ｖ：基準ベル速度、ｖ：実際のベル速度、ｓ：ベルの吐出補正係数、Ａ：送風による基準気流速度、ａ：各塗装区画の気流速度、θ：自動車ボデーの上面又は側面の水平面又は垂直面に対する下方又は車室内側への気流方向の変向角度）であることを特徴とする請求項１記載の自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法。
【請求項５】
気流速度が自動車ボデーの上面に対しては水平方向の気流速度及び側面に対しては垂直方向の気流速度であり、
基準気流速度が、塗装ブースに垂直方向に配置されたプレート状テストピースの表面に沿った垂直方向の気流速度であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか記載の自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天井から床面に向けて送風されている塗装ブースに搬送されてきた自動車ボデーを塗装ロボットにより、そのオフラインティーチングされた動作条件及びベルの吐出条件を基に静電塗装する際に、塗面に対する面直方向からのベルの角度及び基準距離からのベルの距離に対応して基準膜厚から変化する膜厚分布を自動車ボデーの三次元形状データを基にシュミレートする自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車ボデーの塗装工程において逐次塗装ブース内に搬入される同一車種の自動車ボデーを塗装ロボットで静電塗装する場合、塗装ロボットにより自動車ボデーの三次元形状に対してベルの姿勢及び移動位置を制御するとしても塗装範囲の全域に対して姿勢及び距離を一定に保持するのは、自動車ボデーの形状及び塗装時間の点で実際上困難である。したがって、塗装ロボットのティーチングした所定の動作条件及びベルの所定の吐出条件に対する塗膜の膜厚分布もしくはバラツキを確認する実車試験を効率良くするために、予め想定した塗装条件に対する各塗装区画の膜厚分布を三次元形状に応じてシュミレートしている。即ち、シュミレーション用コンピュータには、下記の表１に示すように、塗装ロボットの動作条件及びベルの吐出条件、塗面の水平垂直等の塗装条件に対する実測膜厚の中心位置の膜厚値である基準膜厚を規定する多数の基準データを備えたデータベースが用意されている。
【０００３】
【表１】
0003938661.tif 000002
【０００４】
所定の車種に対するシュミレーションに際しては、自動車ボデーのＣＡＤによる三次元形状データを基にベルの移動経路及び姿勢等を設定し、このような塗装ロボットのティーチングされた動作条件を前提に、塗装範囲を分割した各塗装区画の三次元形状を基に実際のベルの距離及び姿勢をコンピュータで解析し、さらに吐出条件、その他の塗装条件の補正を加えて、例えば下記の式（１）を基に基準膜厚Ｔを補正して各塗装区画の膜厚ｔを算出している。
【０００５】
ｔ＝Ｔ×α×（Ｒ／ｒ）×（Ｖ／ｖ）×ｓ……（１）
【０００６】
ここで、Ｔは所定の塗装ロボットの動作条件及び所定の吐出条件下で実測した塗膜分布の中心領域のピーク値の基準膜厚、αは図２に示す塗装面に対する面直方向からのベルの角度、Ｒは塗装面からの基準ベル距離、ｒは実際のベル距離、Ｖは基準ベル速度、ｖは実際のベル速度、ｓは塗料の吐出量、エア圧等に関連した標準吐出状態に対するベルの吐出補正係数である。
【０００７】
次いで、各塗装区画の膜厚ｔのシュミレート結果を評価し、塗装範囲の全域の膜厚分布が合格であれば、さらに実車に対する試験塗装を行って膜厚の確認を行い、不合格であれば、表１に例示したような別の基準データを選択するか、或はベルの塗料吐出条件もしくは塗装ロボットのティーチングを調整して再度実車試験を行い、必要により再度コンピュータでシュミレートしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
一方、塗装ブース内では、通常塗装品質向上のために、上方から自動車ボデーよりも十分広い範囲に均一に０．５乃至数ｍ／ｓで垂直下方へ送風が行われ、床を通してさらに下方の排気口から排気されている。しかしながら、各塗装区画の送風の気流状態は自動車ボデーの三次元形状或は塗装ブースの室内構造に応じて位置的に変動する可能性があるが、膜厚シュミレーションにこのような気流の影響は特に考慮していなかった。
【０００９】
本発明は、気流状態の膜厚への影響は無視できないことを確認したことに基づくもので、気流状態を考慮して塗装ロボットの所定の動作条件及びベルの所定の吐出条件に対する膜厚のシュミレーション精度を向上させ得る自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この目的を達成するために、請求項１により、天井から床面に向けて送風されている塗装ブースに搬送されてきた自動車ボデーを塗装ロボットの手首に取付けられたベルにより、塗装ロボットのティーチングされた動作条件及びベルの吐出条件を基に静電塗装する際に、塗面に対する面直方向からのベルの角度及び基準位置からのベルの距離に対応して基準膜厚から変化する膜厚を塗装範囲を分割した各塗装区画について自動車ボデーの三次元形状データを基にシュミレートする自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法において、所属の三次元形状によって変化する各塗装区画に沿った送風の気流速度を求め、ベルの角度及びずれ距離に対応してシュミレートした各塗装区画の膜厚値に、さらに基準気流速度を各塗装区画の気流速度で除算した除算値に対応する補正係数を乗算することにより、気流補正を行った膜厚を算出することを特徴とする。各塗面区画について基準気流速度に対して所属の気流速度が遅いか或は速い度合に応じて基準膜厚よりも厚く又は薄く精度を向上させるようにシュミレートされる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４を基に本発明の自動車ボデー塗装の塗膜シュミレーション方法の実施の形態を説明する。図１の塗装ブース１には天井から自動車ボデー２の全域に対して十分広い範囲で垂直下方に面状の送風が均一に行われ、通気構造の床３を通して床下の排気口から排気される。塗装ブース１内に自動車ボデー２が搬入された状態で、送風の気流速度及び気流方向は、自動車ボデー２の前後方向中央部の垂直断面について図中に概略例示するように、塗装ブース１の室内構造、自動車ボデー２の三次元形状及び排気口の位置等で変化する。即ち、ルーフ面に沿った風速は相対的に均一に遅くなり、排気口が図で見て右寄りに位置することにより自動車ボデー２に対して右側の側面が左側に対して相対的に高速となり、その曲面形状によっても変化することになる。
【００１２】
塗装ブース１には、搬入された自動車ボデー２の両側に塗装ロボット９が配置され、さらに前後にも搬入後に塗装ロボット９が位置付けされるようになっている。それぞれのアーム先端の手首９ａには塗装ガンとなるベル８が取付けられている。塗装に際して、塗装ロボット９に対するティーチングに従い自動車ボデー２の前後方向の移動に伴ってベル８の上下移動及び自動車ボデー２に対する離接移動を行うと共に、塗面に対する角度、即ち姿勢が制御される。
【００１３】
このような塗装動作に際しては、ベル８は実際上塗面全域に対してその姿勢及び距離を一定に保持し得ないために、自動車ボデー２の塗装範囲を分割した各塗面区画の三次元形状データを基にベル８の各塗面区画に対する距離及び姿勢を解析し、これらの基準データからのずれと、場合によりその他のロボット動作条件及び塗装吐出条件の基準データからの変更も勘案した基準塗膜Ｔに対する補正を行う。つまり、前述の式（１）により算出した膜厚ｔに、さらに気流補正係数Ｃを乗算して下記の式（２）を基に各塗面区画の膜厚ｔをシュミレーションする。
【００１４】
ｔ＝Ｔ×α×（Ｒ／ｒ）×（Ｖ／ｖ）×ｓ×Ｃ……（２）
さらに、気流補正係数Ｃを下記の式（３）を基に算出する。
Ｃ＝Ａ／ａ……（３）
【００１５】
ここで、ａは気流速度であり、三次元形状のＣＡＤデータに応じてルーフ及びボンネットに対しては水平方向及び側面及び前後面に対しては垂直方向の速度を周知の有限要素法を用いた三次元熱流解析ソフトを用いて求める。Ａは基準気流速度であり、例えば自動車ボデー２に代えてその中心部にプレート状のテストピースを垂直方向に配置して実測する。ｓは、吐出量及びエア圧の表１の基準値から変更に対するベル８の吐出補正係数である。基準膜厚Ｔは水平又は垂直の平坦面の実測値である。
【００１６】
下記の表２は、図３中の円Ｂ内のフロントサイドドアに対して求めた図４に示す各塗面区画の気流速度データのうち最左欄の塗面区画について基準膜厚Ｔを１８μｍとして気流補正係数Ｃを乗算しない従来方法で補正したシュミレーション膜厚ｔｐ、基準気流速度Ａを０．４ｍ／ｓとして算出した気流補正係数Ｃ及びシュミレーション膜厚ｔを示す。基準気流速度に対する解析した気流速度の比に応じて膜厚は基準膜厚よりも厚くシュミレートされる。流路断面積等で、例えばドア下方部分の場合、基準流速に対して気流流速が速くなり、膜厚はその比に応じて基準膜厚よりも薄くシュミレートされる。
【００１７】
【表２】
0003938661.tif 000003
【００１８】
ルーフは水平面であり、表１の基準データは別になるが、基準気流速度Ａは共通として気流速度ａが約０．２５ｍ／ｓであることにより、気流補正係数Ｃは１．６となり、相対的に気流の影響が少なくなる。前後面は前後方向から塗装され、側面に対する塗装と同様なシュミレーションが可能である。
【００１９】
尚、式（３）では気流速度ａをそのまま除算しているが、基準気流速度Ａに対して大幅に気流速度が低下する場合、精度確保のためにａを補正することが考えられる。
【００２０】
式（４）は、図５に示すように、自動車ボデーが垂直方向に１００ｍｍ程度以上広い範囲にわたり車室内側へ後退する曲面状側面を有する場合に有効な気流補正係数Ｃの算出式である。同様に、ルーフ、ボンネット等の水平面が、下方に広い範囲にわたり後退する曲面の場合にも適用される。
【００２１】
Ｃ＝Ａ／（ａ×ｃｏｓθ）……（４）
【００２２】
ここで、θは塗面区画の垂直又は水平面に対する変向角度である。例えばθが２０°であればｃｏｓθが０．９３であり、約１０％はシュミレーション膜厚は厚くなる。したがって、自動車ボデーの曲面形状によっては一層精度を上げるために、前述の式（２）のＣを式（４）で置換したシュミレートを行う。尚、気流速度及び気流方向は解析ソフトを用いるコンピュータによらず、実測することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、塗装ブ−ス内の気流を膜厚分布のシュミレーション時にパラメータとして考慮することにより、高精度のシュミレーションが可能となる。したがって、実車試験のやり直しの頻度が大巾に削減される。請求項２の発明によれば、単純な比例式で気流補正を行うことができる。請求項３の発明によれば、自動車ボデーが広い曲面を有する場合、これに起因する気流の変向角度を考慮することにより、高精度のシュミレーションが可能となる。請求項４の発明によれば、従来の補正項を乗算する方法に新たに気流補正項を乗算することにより、容易、かつ精度良くシュミレートできる。請求項５の発明によれば、基準気流速度を垂直方向のプレート状テストピースで実測することにより、水平面及び垂直面の気流補正が精度良く行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法の実施の形態による塗装ブースの概略断面図である。
【図２】同シュミレーション方法を説明する図である。
【図３】同シュミレーション対象となる自動車ボデーの側面図である。
【図４】同自動車ボデーのフロントサイドドアの塗装区画の流速分布を説明する図である。
【図５】さらに改良したシュミレーション方法を説明する図である。
【符号の説明】
１  塗装ブース
２  自動車ボデー
８  ベル
９  塗装ロボット
【図１】
0003938661.tif 000004
【図２】
0003938661.tif 000005
【図３】
0003938661.tif 000006
【図４】
0003938661.tif 000007
【図５】
0003938661.tif 000008