JP2007002323A

JP2007002323A - 電着塗料使用量算出方法

Info

Publication number: JP2007002323A
Application number: JP2005186684A
Authority: JP
Inventors: Kenei Chin; 建栄沈
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2007-01-11

Abstract

【課題】電着槽内で電着塗装が施される被塗装物あたりの電着液の使用量を簡易にかつ正確な方法で求めることを可能として塗装コストの削減をすることができる方法を提供する。
【解決手段】被塗装物から数値計算モデルを構築し、被塗装物に塗着する電着塗料使用量算出方法であって、被塗装物を複数の二次元の要素に分割して数値計算モデルを構築する工程と、分割した要素毎に所定時間経過後における電着塗膜厚を算出する塗膜厚工程と、分割した要素毎に面積を算出する面積算出工程と、分割した要素毎の所定時間経過後における電着塗膜厚の値に要素毎の面積の値を乗じて要素毎に塗着した電着液の使用量を算出する塗料使用量算出工程と、算出した分割した要素毎の電着液の使用量を積算する積算工程と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、電着塗料使用量算出方法に係り、特に、被塗装物を要素分割して、要素毎に電着液の使用量を算出してから被塗装物全体に使用される電着液の使用量を算出する電着塗料使用量算出方法に関する。

電着液は、均一になるように塗膜を生成し、防錆性も優れているから、車両ボディなどの金属被塗装物等の下塗り塗料として広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。車両ボディの電着塗装は、通常電着液で満たされた電着槽内に車両ボディを浸漬させて塗装を行う。そして、塗装を繰り返すと電着槽内の電着液の量は減少するので、塗装ラインを円滑に稼動させるためには、適宜電着液を補充する必要が生じる。その電着液の補充の際には、各車両ボディ毎に塗膜厚が異なったり、過剰に電着液を供給して塗装コストが上昇したりすることを防ぐため、補充するのに必要な電着液の量を正確に知る必要があり、正確な電着液の使用量を算出する方法が求められている。

そこで、例えば、電着槽内に補給される塗料の固形分を電着槽内で塗装された被塗装物の個数で除して導き出した値を被塗装物あたりの塗料使用量とする方法が提案されている。また、他には、「ドアの面積×膜厚＋ルーフの面積×膜厚＋フェンダーの面積×膜厚＋バックドア×膜厚…」のように、車両ボディを構成する部材ごとに使用された電着液の体積を導き出し、それらの値を積算した値に塗膜比重を乗じて、被塗装物に使用される電着液の使用量を導き出す方法が提案されている。
特開２００１−１８２６９０号公報

しかし、塗料の固形分を電着槽内で塗装された被塗装物の個数で除して塗料使用量を導き出す方法では、電着槽内で塗装される被塗装物の表面積がそれぞれ同一でない場合は正確な塗料使用量が求めることが出来ない。また、車両ボディを構成する部材ごとに使用された電着液の体積を積算した値に塗膜比重を乗じて、電着液の使用量を導き出す方法では、各部材に塗着する電着液の膜厚が一様でないため、誤差が生じ得る。また、車両ボディを構成する各部材の表面積及び膜厚を算出するのには手間がかかる。

本発明の課題は、電着槽内で電着塗装が施される被塗装物あたりの電着液の使用量を簡易にかつ正確な方法で求めることを可能として塗装コストの削減をすることができる方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の電着塗料使用量算出方法は、被塗装物から数値計算モデルを構築し、電着槽内へ入槽される被塗装物に塗着する電着塗料使用量算出方法であって、前記被塗装物を複数の二次元の要素に分割して数値計算モデルを構築する工程と、前記分割した要素毎に所定時間経過後における電着塗膜厚を算出する塗膜厚工程と、前記分割した要素毎に面積を算出する面積算出工程と、前記分割した要素毎の所定時間経過後における電着塗膜厚の値に前記要素毎の面積の値を乗じて前記要素毎に塗着した電着液の使用量を算出する塗料使用量算出工程と、前記算出した分割した要素毎の電着液の使用量を積算する積算工程と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載の電着塗料使用量算出方法は、被塗装物から数値計算モデルを構築し、電着槽内へ入槽される被塗装物に塗着する電着塗料使用量算出方法であって、前記被塗装物を複数の二次元の要素に分割して数値計算モデルを構築する工程と、前記分割した要素毎に一単位時間毎の塗膜厚を算出する塗膜厚算出工程と、前記分割した要素毎に面積を算出する面積算出工程と、前記要素毎に所定時間経過後における電着塗膜厚の値に前記各要素の面積の値を乗じて前記各要素に塗着した電着液の使用量を算出する塗料使用量算出工程と、前記算出した各要素の電着液の使用量を積算する第一積算工程と、一単位時間前までの塗料使用量に前記算出した一単位時間あたりの塗料使用量を積算する第二積算工程と、有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電着塗料使用量算出方法において、前記単位時間の合計時間が設定時間に達しているか否かを判定する判定工程を有し、前記判定工程は、単位時間の合計時間が設定時間に達していないと判定した場合には、単位時間の合計時間が設定時間に達するまで前記分割した要素毎に前記塗膜厚算出工程、前記面積算出工程、前記塗料使用量算出工程、前記第一積算工程及び前記第二積算工程の順に各工程の処理を繰り返し、単位時間の合計時間が設定時間に達していると判定した場合には終了とすることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電着塗料使用量算出方法において、前記被塗装物は、車両ボディであることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、要素毎に電着液の使用量を求めるので、電着液の使用量を算出するのに手間がかからず、容易に被塗装物に使用される電着液の量を算出することが出来る。

また、請求項１に記載の発明によれば、一つ一つの被塗装物についてどの程度の量の電着液を使用するのかを正確に算出することができるので、適切なタイミングで電着槽に電着液を補充することが可能となり、塗装工程を円滑にすることができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、その補充すべき電着液の量も正確な量を把握することが出来るため、必要以上に電着液を補充することを防止して塗装コストを低減することが出来る。

請求項２に記載の発明によれば、単位時間あたりに使用される電着液の使用量を簡易かつ正確に把握することが出来るため、電着液の補充を随時正確に行うことが出来る。

請求項３に記載の発明によれば、設定時間に達した際にどの程度の電着液が使用されるかを正確に把握することができ、簡易かつ正確に電着槽への電着液の補充を行うことが出来る。

請求項４に記載の発明によれば、車両ボディに電着塗装を行う際に電着液の使用量を簡易かつ正確に算出することが出来る。

（第一の実施形態）
以下において、第一の実施形態について図を参照して説明する。なお、本実施の形態は、図示例に限定されるものではない。また、以下においては、電着塗装の対象として車両ボディを挙げて説明しているが、被塗装物は車両ボディに限定されるものではない。図１は、本実施の形態に係る電着塗装ラインを用いて電着塗装を行おうとする実車に関して、実車状態における塗膜の使用量の算出を行う電着塗料使用量算出方法を実施するためのシステムの構成図である。

電着塗料使用量算出方法に用いられるシステムの構成は、コンピュータ１、キーボードやマウス等の入力装置２、ＣＲＴや液晶ディスプレイ等の表示装置３および磁気ディスク等の記憶装置４で構成されている。コンピュータ１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等で構成された周知なものである。

このコンピュータ１は、被塗装物、例えば車両ボディ電着液の使用量の算出を行うと共に、その算出結果に基づき、車両ボディに関する電着塗装ラインにおける実車レベルの塗膜厚を予測する。オペレータは、表示装置３に表示された情報に基づき、入力装置２を操作して、被塗装物の指定や数値の入力等を行う。

記憶装置４には、車両ボディを二次元の要素即ち、メッシュで表現した車両ボディのメッシュデータ等が記憶されている。これらのデータは、被塗装物の電着塗料使用量の算出を行う際に用いられる。また、記憶装置４には、コンピュータ１により算出された要素毎の面積、要素毎の塗膜厚及び被塗装物全体の塗膜厚等が記憶されるようになっている。

図２は、車両ボディの電着液の使用量を算出する方法の一例を示すフローチャートである。車両ボディを解析するため複数のメッシュ状の二次元の要素に分割して数値計算のためのモデルを構築する（ステップＳ１）。そして、初期設定を行う（ステップＳ２）。この初期設定では、例えば、各要素に連続番号を付し、境界条件や計算条件を設定する。なお、第一の実施形態においては、有限要素法を用いて解析を行う。

次いで、連続番号を付した要素のうち、最も小さい番号を付された要素について車両ボディを電着槽に浸漬してから所定時間経過後における塗膜厚を算出する（ステップＳ３）。なお、所定時間とは、一の車両ボディについて電着塗装を行うにあたり、車両ボディを電着槽に浸漬させておく時間をいう。そして、その時間は任意に設定することができる。

所定時間経過後における塗膜厚を算出するにあたっては、まず、電極電圧等の電位境界条件を車両ボディを電着槽に入槽後の所定時間経過後のものに更新する。そして、有限体積法、有限要素法、或いは有限差分法等により、電位拡散方程式を解いて、電着液槽内の電位分布を計算する。これにより得られた電位分布に基づいて、部材表面に吸着している電着液の膜厚抵抗を考慮して部材表面の電流密度を求める。次に、予め基礎実験等によって確認しておいた電流密度と塗膜厚との予測式より、電流密度から要素表面における塗膜析出量、即ち塗膜厚を算出する。

そして、この要素の表面積を周知の方法により算出し（ステップＳ４）、先に求めた塗膜厚の値に表面積の値を乗じて、この要素に使用された電着液の使用量を算出し、求めた値を記憶装置４に格納する（ステップＳ５）。既に記憶装置４に他の要素についての電着液の使用量が格納されている場合には、既に格納されている電着液の使用量に新たに算出された電着液の使用量を積算し、その後記憶装置４に格納する（ステップＳ６）。

そして、全ての要素について、電着液の使用量を算出したか否かの判定を行い（ステップＳ７）、全ての要素についての電着液の使用量を算出していないと判定した場合には（ＮＯ）、電着液の使用量を算出していない要素の中で最も小さい番号を付された要素について塗膜厚を算出する（ステップＳ３）。全ての要素の塗膜圧の算出を終了していると判定した場合には（ＹＥＳ）終了する。

なお、上記の手順において、一の要素の電着液の使用量を算出するにあたり一の要素の塗膜厚を求めてからその表面積を求め、その後の電着液の使用量を算出しているが、先に一の要素の表面積を求めてから塗膜圧を求め、その後の電着液の使用量を求めることとしてもよい。

以上のように、第一の実施形態に係る発明によれば、要素毎に電着液の使用量を求めるので、電着液の使用量を算出するのに手間がかからず、容易に被塗装物に使用される電着液の量を算出することが出来る。

また、一つ一つの被塗装物についてどの程度の量の電着液を使用するのかを正確に算出することができるので、適切なタイミングで電着槽に電着液を補充することが可能となり、塗装工程を円滑にすることができる。

また、その補充すべき電着液の量も正確な量を把握することが出来るため、必要以上に電着液を補充することを防止して塗装コストを低減することが出来る。

（第２の実施形態）
次に本発明の第二の実施形態について説明する。ただし、以下の説明においては、第一の実施形態と共通する部分についての説明は省略し、第一の実施形態と異なる点を中心に説明をする。図３は、電着液の使用量を算出する手順を示すフローチャートである。

第二の実施形態においては、まず、車両ボディを解析するため複数のメッシュ状の二次元の要素に分割して数値計算のためのモデルを構築する（ステップＳ１１）。そして、初期設定を行う（ステップＳ１２）。この初期設定では、例えば、各要素に連続番号を付し、境界条件や計算条件を設定する。なお、本実施形態においては、有限要素法を用いて解析を行う。

次いで、計算のタイムステップを一単位時間だけ進める（ステップＳ１３）。ここで、単位時間とは後述する設定時間を任意の数に分割した時間をいう。

そして、連続番号を付した要素のうち、最も小さい番号を付された要素の塗膜厚を算出する（ステップＳ１４）。一単位時間経過後の塗膜厚を算出するにあたっては、まず、電極電圧等の電位境界条件を車両ボディを電着槽に入槽後の一単位時間進めた時点におけるものに更新する。そして、有限体積法、有限要素法、或いは有限差分法等により、電位拡散方程式を解いて、電着液槽内の電位分布を計算する。これにより得られた電位分布に基づいて、部材表面に吸着している電着液の膜厚抵抗を考慮して部材表面の電流密度を求める。次に、予め基礎実験等によって確認しておいた電流密度と塗膜厚との予測式より、電流密度から、要素表面における塗膜析出量、即ち塗膜厚を算出する。

そして、求めた値を記憶装置４に格納し、記憶装置４に従前に算出されたこの要素についての塗膜厚（一単位時間前の塗膜厚）が格納されている場合には、今回算出された塗膜析出量を加えることで塗膜厚を更新する（現在の時刻における塗膜厚に相当）（ステップＳ１５）。

そして、この要素の表面積を周知の方法により算出し（ステップＳ１６）、この要素の表面積の値に更新された塗膜厚の値を乗じて、この要素における電着液の使用量を算出し、求めた値を記憶装置４に格納する（ステップＳ１７）。既に記憶装置４に他の要素についての電着液の使用量が格納されている場合には、既に格納されている電着液の使用量に新たに算出された電着液の使用量を積算し、その後記憶装置４に格納する（ステップＳ１８）。

次いで、全ての要素について電着液の使用量を算出したか否かの判定を行い（ステップＳ１９）、全ての要素の解析が終了していないと判定した場合には（ＮＯ）、電着液の使用量を算出していない要素の中で最も小さい番号を付された要素について塗膜厚を算出する（ステップＳ１４）。

全ての要素の塗膜圧の算出が終了していると判定した場合には（ＹＥＳ）、単位時間の合計時間が終了時刻とされている設定時間に達しているか否かを判定し（ステップＳ２０）、単位時間の合計時間が設定時間に達していないと判定した場合には（ＮＯ）、タイムステップを一単位時間進める（ステップＳ１３）。単位時間の合計時間が設定時間に達していると判定した場合には（ＹＥＳ）終了する。ここで、設定時間とは、被塗装物である車両ボディが通常電着槽に浸漬させられている時間であり、この時間は任意に設定することが出来る。

また、第二の実施形態においても、一の要素の電着液の使用量を算出するにあたり一の要素の塗膜厚を求めてからその表面積を求めて、その後電着液の使用量を算出しているが、この場合においても先に表面積を求めてから塗膜圧を求め、その後に電着液の使用量を求めることとしてもよい。

以上のように、第二の実施形態に係る発明によれば、単位時間あたりに使用される電着液の使用量を簡易かつ正確に把握することが出来るため、電着液の補充を随時正確に行うことが出来る。

また、設定時間に達した際にどの程度の電着液が使用されるかを正確に把握することができ、簡易かつ正確に電着槽への電着液の補充を行うことが出来る。

電着塗料使用量算出方法に用いられるシステムのブロック図である。第一の実施形態に係る電着塗料使用量算出方法のフローチャートである。第二の実施形態に係る電着塗料使用量算出方法のフローチャートである。

符号の説明

１コンピュータ
２入力装置
３表示装置
４記憶装置

Claims

被塗装物から数値計算モデルを構築し、電着槽内へ入槽される被塗装物に塗着する電着塗料使用量算出方法であって、
前記被塗装物を複数の二次元の要素に分割して数値計算モデルを構築する工程と、
前記分割した要素毎に所定時間経過後における電着塗膜厚を算出する塗膜厚工程と、
前記分割した要素毎に面積を算出する面積算出工程と、
前記分割した要素毎の所定時間経過後における電着塗膜厚の値に前記要素毎の面積の値を乗じて前記要素毎に塗着した電着液の使用量を算出する塗料使用量算出工程と、
前記算出した分割した要素毎の電着液の使用量を積算する積算工程と、
を備えることを特徴とする電着塗料使用量算出方法。
被塗装物から数値計算モデルを構築し、電着槽内へ入槽される被塗装物に塗着する電着塗料使用量算出方法であって、
前記被塗装物を複数の二次元の要素に分割して数値計算モデルを構築する工程と、
前記分割した要素毎に一単位時間毎の塗膜厚を算出する塗膜厚算出工程と、
前記分割した要素毎に面積を算出する面積算出工程と、
前記要素毎に所定時間経過後における電着塗膜厚の値に前記各要素の面積の値を乗じて前記各要素に塗着した電着液の使用量を算出する塗料使用量算出工程と、
前記算出した各要素の電着液の使用量を積算する第一積算工程と、
一単位時間前までの塗料使用量に前記算出した一単位時間あたりの塗料使用量を積算する第二積算工程と、
有することを特徴とする電着塗料使用量算出方法。
前記単位時間の合計時間が設定時間に達しているか否かを判定する判定工程を有し、
前記判定工程は、単位時間の合計時間が設定時間に達していないと判定した場合には、単位時間の合計時間が設定時間に達するまで前記分割した要素毎に前記塗膜厚算出工程、前記面積算出工程、前記塗料使用量算出工程、前記第一積算工程及び前記第二積算工程の順に各工程の処理を繰り返し、
単位時間の合計時間が設定時間に達していると判定した場合には終了とすることを特徴とする請求項２に記載の電着塗料使用量算出方法。
前記被塗装物は、車両ボディであ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電着塗料使用量算出方法。