JP2007039801A - Simulation method for occurrence of air pocket in object to be coated and program which can be performed by computer capable of executing the simulation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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して解析を行う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。 The present invention relates to a simulation method for generating air stagnation in an object to be analyzed in which data on the shape of the object to be immersed in a paint tank is divided into a plurality of elements, and a computer-executable program for executing the simulation method About.
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。 Like electrodeposition coating in which coating is performed by immersing in a coating tank filled with plating or electrodeposition liquid, which is immersed in a paint tank filled with melted metal such as semiconductors and automobile bodies. Such a coating method is advantageous in that the coating film can be made substantially uniform, and the welded portion of the object to be coated can also be painted. On the other hand, if the part has a complicated shape, it can be a recess that can be formed in the gap. Has the disadvantage that it cannot be formed.
そこで、空気溜まりが発生しないよう、被塗装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)。
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できる。しかしながら、解析を行うにあたり従来は、解析対象の形状のデータを三次元の要素に分割して解析を行っていため、被塗装物の形状が、車体ボディのように複雑なケースでは、解析処理が複雑となるため空気溜まりの発生する位置のシミュレーションを行うのに時間がかかっていた。 By the way, the presence or absence of an air pocket generated in an object to be coated can be determined in advance by a known analysis method using a free surface. However, in the past, analysis has been performed by dividing the shape data to be analyzed into three-dimensional elements, so in cases where the shape of the object to be painted is complex, such as a car body, analysis processing is not possible. Because of the complexity, it took a long time to simulate the location where air pockets occurred.
本発明の課題は、解析処理を単純化することにより、被塗装物を液体塗料に浸漬して塗装を施す際に被塗装物に生じる空気溜りの発生のシミュレーションを効率的に行うことにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to simplify an analysis process, thereby efficiently performing a simulation of the occurrence of air stagnation that occurs in an object to be coated when the object is immersed in a liquid paint and applied.
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を複数の二次元の要素に分割する第1のステップと、前記分割した要素のうち前記被塗装物の端部又は穴部に位置する要素を初期境界要素に設定すると共に、前記初期境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第2のステップと、前記第2のステップにおいて設定された前記隣接要素を前記初期境界要素を用いて解析する第3のステップと、前記第3のステップにおいて解析が終了した前記隣接要素を二次境界要素に設定すると共に、前記二次境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第4のステップと、前記第4のステップで設定された前記隣接要素を前記二次境界要素を用いて解析する第5のステップと、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があるか否かを判定し、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があると判定した場合には、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がなくなるまで前記第4のステップ及び前記第5のステップの順に各ステップの処理を繰り返させ、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がないと判定した場合には解析を終了させる第6のステップとを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, a first invention according to a simulation method for generating air stagnation in an object to be coated is a first invention in which data on the shape of an object to be coated immersed in a paint tank is divided into a plurality of two-dimensional elements. A step of setting an element located at an end or a hole of the object to be coated among the divided elements as an initial boundary element, and setting an element sharing a node with the initial boundary element as an adjacent element A third step of analyzing the adjacent element set in the second step using the initial boundary element, and the adjacent element analyzed in the third step as a secondary boundary element A fourth step of setting an element sharing a node with the secondary boundary element as an adjacent element, and setting the adjacent element set in the fourth step as the secondary boundary element A fifth step of analyzing using the above, and whether there is an adjacent element adjacent to the secondary boundary element, and if it is determined that there is an adjacent element adjacent to the secondary boundary element, When it is determined that there is no adjacent element adjacent to the secondary boundary element by repeating the processing of each step in the order of the fourth step and the fifth step until there is no adjacent element adjacent to the secondary boundary element Comprises a sixth step of terminating the analysis.
第2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の発明において、前記第3のステップ及び前記第5のステップにおいては、前記初期境界要素及び前記二次境界要素と前記隣接要素とをそれぞれの要素の重心点の高さを比較して、前記初期境界要素又は前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより高い場合は前記隣接要素は液体塗料であると判断し、前記初期境界要素又は前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さよりも低い場合は前記隣接要素は空気であると判断することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the simulation method for the occurrence of air stagnation in an object to be coated, in the third step and the fifth step, the initial boundary element and the secondary boundary element are adjacent to the adjacent boundary element. If the height of the center of gravity of the initial boundary element or the secondary boundary element is higher than the height of the center of gravity of the adjacent element, the adjacent element is Judging that it is a liquid paint, if the height of the center of gravity of the initial boundary element or the secondary boundary element is lower than the height of the center of gravity of the adjacent element, it is determined that the adjacent element is air Features.
第3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の発明において、前記第3のステップ及び前記第5のステップにおいては、前記初期境界要素及び前記二次境界要素と、前記隣接要素とをそれぞれの要素の最高節点の高さを比較して、前記初期境界要素又は前記二次境界要素の最高節点の高さが前記隣接要素の最高節点の高さより高い場合は前記隣接要素は液体塗料であると判断し、前記初期境界要素又は前記二次境界要素の最高節点の高さが前記隣接要素の最高節点の高さよりも低い場合は前記隣接要素は空気であると判断することを特徴とする。 3rd invention is 1st invention which concerns on the air pocket generation | occurrence | production simulation method in a to-be-coated object, In said 3rd step and said 5th step, said initial boundary element and said secondary boundary element, When the height of the highest node of each of the elements is compared with the adjacent element, and the height of the highest node of the initial boundary element or the secondary boundary element is higher than the height of the highest node of the adjacent element, the adjacent element If the height of the highest node of the initial boundary element or the secondary boundary element is lower than the height of the highest node of the adjacent element, the adjacent element is determined to be air. It is characterized by.
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、前記被塗装物は、車体ボディであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the method for simulating the occurrence of air accumulation in an object to be coated, the object to be coated is a vehicle body.
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を複数の二次元の要素に分割する第1のステップと、前記分割した要素のうち前記被塗装物の端部又は穴部に位置する要素を初期境界要素に設定すると共に、前記初期境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第2のステップと、前記第2のステップの実行によって設定された前記隣接要素を前記初期境界要素を用いて解析する第3のステップと、前記第3のステップの実行後、解析が終了した前記隣接要素を二次境界要素に設定すると共に、前記二次境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第4のステップと、前記第4のステップの実行によって設定された前記隣接要素を前記二次境界要素を用いて解析する第5のステップと、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があるか否かを判定し、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があると判定した場合には、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がなくなるまで前記第4のステップ及び前記第5のステップの順に各ステップの実行を繰り返させ、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がないと判定した場合には解析を終了させる第6のステップとを有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the invention, there is provided a computer executable program for executing a method for simulating the occurrence of air stagnation in an object to be coated. In a computer-executable program, a first step of dividing the shape data of the object to be coated into a plurality of two-dimensional elements, and an end portion or a hole of the object to be painted among the divided elements. A second step of setting a positioned element as an initial boundary element, and setting an element sharing a node with the initial boundary element as an adjacent element; and the adjacent element set by execution of the second step A third step of analyzing using an initial boundary element; and after execution of the third step, the adjacent element whose analysis has been completed is designated as a secondary boundary element. A fourth step of setting an element sharing a node with the secondary boundary element as an adjacent element, and using the secondary boundary element to determine the adjacent element set by execution of the fourth step A fifth step of analyzing and determining whether there is an adjacent element adjacent to the secondary boundary element; and if determining that there is an adjacent element adjacent to the secondary boundary element, the secondary boundary The execution of each step is repeated in the order of the fourth step and the fifth step until there is no adjacent element adjacent to the element, and analysis is performed when it is determined that there is no adjacent element adjacent to the secondary boundary element. And a sixth step of ending.
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、前記第3のステップ及び前記第5のステップにおいては、前記初期境界要素及び前記二次境界要素と前記隣接要素とをそれぞれの要素の重心点の高さを比較して、前記初期境界要素又は前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより高い場合は前記隣接要素は液体塗料であると判断し、前記初期境界要素又は前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さよりも低い場合は前記隣接要素は空気であると判断することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the computer-executable program for executing the method of simulating the occurrence of air stagnation in an object to be coated, the initial boundary element is the third step and the fifth step. And comparing the height of the center of gravity of each of the secondary boundary element and the adjacent element, and the height of the center of gravity of the initial boundary element or the secondary boundary element is the height of the center of gravity of the adjacent element. When the height is higher than the height, it is determined that the adjacent element is a liquid paint. When the height of the center of gravity of the initial boundary element or the secondary boundary element is lower than the height of the center of gravity of the adjacent element, the adjacent element Is characterized in that it is air.
第7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、前記第3のステップ及び前記第5のステップにおいては、前記初期境界要素及び前記二次境界要素と、前記隣接要素とをそれぞれの要素の最高節点の高さを比較して、前記初期境界要素又は前記二次境界要素の最高節点の高さが前記隣接要素の最高節点の高さより高い場合は前記隣接要素は液体塗料であると判断し、前記初期境界要素又は前記二次境界要素の最高節点の高さが前記隣接要素の最高節点の高さよりも低い場合は前記隣接要素は空気であると判断することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect of the computer-executable program for executing the method for simulating air stagnation in an object to be coated, in the third step and the fifth step, the initial boundary element And the secondary boundary element and the adjacent element are compared with the height of the highest node of each element, and the height of the highest node of the initial boundary element or the secondary boundary element is the highest node of the adjacent element. If the height of the adjacent element is higher than the height of the adjacent boundary element, it is determined that the adjacent element is a liquid paint, and if the height of the highest node of the initial boundary element or the secondary boundary element is lower than the height of the highest node of the adjacent element It is characterized by determining that the element is air.
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、前記被塗装物は、車体ボディであることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the fifth to seventh aspects of the invention relating to a computer-executable program for executing the method of simulating the occurrence of air stagnation in an object to be painted, the object to be painted is a vehicle body. Features.
第1の発明或いは第5の発明によれば、解析対象の形状のデータを二次元の複数の要素に分解して解析を行うため、解析対象の形状のデータを三次元の複数の要素に分解して解析を行うよりも解析処理が単純となり、解析時間を従来と比較して短縮することができる。 According to the first invention or the fifth invention, the analysis target shape data is decomposed into a plurality of two-dimensional elements, and the analysis target shape data is decomposed into a three-dimensional element. Thus, the analysis process becomes simpler than the analysis, and the analysis time can be shortened as compared with the conventional method.
また、第1の発明或いは第5の発明によれば、被塗装物の形状のデータを二次元の要素に分割して解析を行うため、三次元の要素に分割する場合と比較して、初期状態から収束状態に至るまでの計算時間を飛躍的に短縮することができるので、実際に被塗装物を塗料槽に浸漬しなくても、数値計算により短時間のうちに空気溜まりの位置をシミュレーションすることができる。 Further, according to the first or fifth invention, the shape data of the object to be coated is analyzed by dividing it into two-dimensional elements, so compared with the case of dividing into three-dimensional elements, the initial data Since the calculation time from the state to the convergence state can be drastically reduced, the position of the air reservoir can be simulated in a short time by numerical calculation without actually immersing the object to be painted in the paint tank. can do.
また、第1の発明或いは第5の発明によれば、空気溜まりが生じるという計算結果が得られた場合、被塗装物に穿孔や形状変更を施したモデルに変更して再度解析を行うことにより、空気溜まりが発生しない被塗装物の形状を予測して、被塗装物の設計に速やかにフィードバックすることができる。これにより、被塗装物の開発に要するコスト及び日程を短縮することができる。 Further, according to the first or fifth invention, when a calculation result indicating that air accumulation occurs is obtained, a model obtained by drilling or changing the shape of the object to be coated is changed to perform analysis again. In addition, it is possible to predict the shape of the object to be coated in which no air accumulation occurs, and to promptly feed back to the design of the object to be painted. Thereby, the cost and schedule required for the development of the object to be coated can be shortened.
また、第1の発明或いは第5の発明によれば、解析対象の形状のデータを二次元の要素に分割して解析を行うため、三次元の要素に分割する場合と比較して解析処理を単純化することができ、浸漬処理を施す際に被塗装物に生じる空気溜りの解析を効率的に行い、空気溜まりが発生するか否かの判断を容易かつ迅速に行うことができる。 In addition, according to the first or fifth invention, since the analysis is performed by dividing the data of the shape to be analyzed into two-dimensional elements, the analysis processing is performed in comparison with the case of dividing into three-dimensional elements. It is possible to simplify the analysis of the air pocket generated in the object to be coated when the immersion treatment is performed, and it is possible to easily and quickly determine whether or not the air pool is generated.
また、第1の発明或いは第5の発明によれば、塗料槽内に入槽される被塗装物における空気溜まりの形成状態を模擬的に把握することができる。 Moreover, according to 1st invention or 5th invention, the formation state of the air pocket in the to-be-painted object put into a coating tank can be grasped | ascertained simulated.
第2の発明或いは第6の発明によれば、節点を共有する二次元の要素同士の重心点の高さを比較することで、隣接要素の解析を迅速に行い、被塗装物に空気溜まりが発生するか否かの判断を正確かつ容易に行うことができる。 According to 2nd invention or 6th invention, by comparing the height of the gravity center of the two-dimensional elements which share a node, an analysis of an adjacent element can be performed quickly and there is an air pocket in an object to be coated. It is possible to accurately and easily determine whether or not it occurs.
第3の発明或いは第7の発明によれば、節点を共有する二次元の要素同士の最高節点の高さを比較することで、隣接要素の解析を迅速に行い、被塗装物に空気溜まりが発生するか否かの判断を正確かつ容易に行うことができる。 According to 3rd invention or 7th invention, by comparing the height of the highest node of the two-dimensional elements which share a node, an analysis of an adjacent element can be performed rapidly and an air pocket is in a to-be-coated object. It is possible to accurately and easily determine whether or not it occurs.
第4の発明或いは第8の発明によれば、車体ボディを塗料槽に浸漬して塗装を行う際に使用する液体塗料の使用量を簡易かつ正確に算出することが出来る。 According to the fourth invention or the eighth invention, it is possible to easily and accurately calculate the amount of the liquid paint used when the vehicle body is immersed in the paint tank for coating.
(第1の実施形態)
次に第1の実施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、被塗装物を液体塗料に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。
(First embodiment)
Next, a first embodiment will be described with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the illustrated examples. In the following, a case where electrodeposition coating is performed on a vehicle body will be described as an example. However, a coating method to which the present invention can be applied is not limited to electrodeposition coating, and an object to be coated is a liquid paint. Any coating method may be used as long as it is immersed in the coating method.
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ための流体解析装置1の実施形態を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a
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(HDD)12及びフレキシブルディスクドライブ(FDD)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。
As shown in FIG. 1, the
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。
The
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、その表面を複数の要素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ようになっている。また、CPU2は、初期境界要素、二次境界要素及び隣接要素の設定を行うようになっている。
The
またCPU2は、初期境界要素と隣接要素の高さを比較して隣接要素を解析するようになっている。また、CPU2は、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、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って、隣接要素の解析を行うようになっている。
Further, the
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。
The
また、ハードディスクドライブ12には、解析対象である車体ボディのデータが格納されている。
The
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図2を参照して簡単に説明する。 This simulation method for generating air stagnation in an object to be coated is a numerical analysis of the flow of electrodeposition liquid and air during electrodeposition coating of a vehicle body. First, the painting line for the vehicle body will be briefly described with reference to FIG.
溶接等により複数の車体パネルを互いに接合して車体ボディ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、車体としての車体ボディ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。
A plurality of vehicle body panels are joined to each other by welding or the like, so that the
次に、本願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。これらのプログラムは、本発明における第1のステップを実行する要素分割プログラムP1、第2のステップを実行する第1境界設定プログラムP2、第3のステップを実行する第1解析プログラムP3、第4のステップを実行する第2境界設定プログラムP4、第5のステップを実行する第2解析プログラムP5、第6のステップを実行する判定プログラムP6を有している。
Next, a computer program capable of executing the air pocket generation simulation method according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3 are control programs stored in the
要素分割プログラム(第1のステップ)P1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二次元の要素に分割し、この要素分割プログラムP1で要素が複数に分割されると、第1境界設定プログラム(第2のステップ)P2が実行される。第1境界設定プログラムP2は、分割した要素のうち被塗装物の端部又は穴部に位置する要素を初期境界要素に設定すると共に、初期境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する。設定された隣接要素は、初期境界要素を用いて第1解析プログラム(第3のステップ)P3により解析される。 The element division program (first step) P1 divides the data of the shape of the object immersed in the paint tank into a plurality of two-dimensional elements, and when the elements are divided into a plurality of elements by the element division program P1. The first boundary setting program (second step) P2 is executed. The first boundary setting program P2 sets an element located at the end or hole of the object to be coated among the divided elements as an initial boundary element, and sets an element sharing a node with the initial boundary element as an adjacent element. . The set adjacent element is analyzed by the first analysis program (third step) P3 using the initial boundary element.
次に、第1解析プログラムP3による解析が終了すると、第2境界設定プログラム(第4のステップ)P4が実行され、解析が終了した隣接要素が二次境界要素に設定されると共に、二次境界要素と節点を共有する要素が隣接要素に設定される。この第2境界設定プログラムP4の実行によって設定された隣接要素は、第2解析プログラム(第5のステップ)P5により、二次境界要素を用いて解析される。 Next, when the analysis by the first analysis program P3 is completed, the second boundary setting program (fourth step) P4 is executed, and the adjacent element whose analysis has been completed is set as the secondary boundary element, and the secondary boundary An element sharing a node with an element is set as an adjacent element. The adjacent elements set by executing the second boundary setting program P4 are analyzed using the secondary boundary elements by the second analysis program (fifth step) P5.
そして、判定プログラム(第6のステップ)P6により、二次境界要素に隣接する隣接要素があるか否かが判定され、二次境界要素に隣接する隣接要素があると判定された場合には、二次境界要素に隣接する隣接要素がなくなるまで第2境界設定プログラムP4及び第2解析プログラムP5の順に各プログラムの実行が繰り返され、二次境界要素に隣接する隣接要素がないと判定された場合には解析が終了する。
以下、図4のフローチャートを参照して本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詳述する。なお、以下においては、有限要素法を用いるとともに、車体ボディ20を構成する部材のうち図5に示すフロアパネル26を例に解析を行う。
Then, the determination program (sixth step) P6 determines whether there is an adjacent element adjacent to the secondary boundary element, and if it is determined that there is an adjacent element adjacent to the secondary boundary element, When the execution of each program is repeated in the order of the second boundary setting program P4 and the second analysis program P5 until there is no adjacent element adjacent to the secondary boundary element, and it is determined that there is no adjacent element adjacent to the secondary boundary element The analysis ends.
Hereinafter, with reference to the flowchart of FIG. 4, a method for simulating the occurrence of air stagnation in an object to be coated according to this embodiment will be described in detail. In the following, the finite element method is used, and the analysis is performed with the
まず、制御部5は、図4のフローチャートに示すように、図5に示すフロアパネル26の表面を図6に示すように複数の要素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)。
First, as shown in the flowchart of FIG. 4, the
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(ステップS2)した後、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)。
Next, after setting all these
すなわち、ステップS2の工程が流体設定工程をなし、ステップS3の工程が初期設定工程をなす。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。以上のステップS1からS3が要素分割プログラムP1に相当する。
That is, the step S2 is a fluid setting step, and the step S3 is an initial setting step. This state schematically represents a state in which the periphery of the
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。以上、ステップS4,S5が第1境界設定プログラムP2に相当する。
Then, the
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。以上、ステップS6,S7が第1解析プログラムP3に相当する。
Next, the heights of the center-of-gravity points of the initial boundary element and the adjacent elements in the Z direction are compared (step S6), and the
これを具体的に説明する。図7(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低い場合は隣接要素29Aは電着液と判断される。これに対して、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は隣接要素29Aは空気と判断される。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。
This will be specifically described. When the
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に設定し(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。以上、ステップS8が第2境界設定プログラムP4に相当する。 Next, the adjacent element that has been compared with the initial boundary element is set as a secondary boundary element (step S8), and it is determined whether there is an adjacent element adjacent to the newly set secondary boundary element (step S8). S9). Here, the secondary boundary element refers to an element that has been compared with the initial boundary element or another secondary boundary element. As described above, step S8 corresponds to the second boundary setting program P4.
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)、二次境界要素と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)。以上、ステップS9,ステップS10,ステップS11及びステップS12が第2解析プログラムP5に相当する。
If it is determined that there is no adjacent element, (NO) analysis is terminated. On the other hand, if it is determined that there is an adjacent element (YES), the height of the center of gravity of each of the secondary boundary element and the adjacent element is compared, and the adjacent element is analyzed (step S10). When the height of the center of gravity of the element is lower than the height of the center of gravity of the secondary boundary element to be compared, it is determined as the
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定を行う(ステップS13)。隣接要素があると判定した場合には(YES)、二次境界要素と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定した場合には(NO)、解析を終了する。以上、ステップS13が判定プログラムP6に相当する。 Next, it is determined whether there is an adjacent element adjacent to the newly set secondary boundary element (step S13). If it is determined that there is an adjacent element (YES), the height of the center of gravity of each of the secondary boundary element and the adjacent element is compared to analyze the adjacent element (step S10), and it is determined that there is no adjacent element. If so (NO), the analysis is terminated. As described above, step S13 corresponds to the determination program P6.
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。 In addition, when there are multiple initial boundary elements and secondary boundary elements from the viewpoint of adjacent elements, all of the initial boundary elements or secondary boundary elements are compared with those of the initial boundary elements or secondary boundary elements that are electrodeposition liquids. When it is determined that it is lower than any one, it is determined that the adjacent element is an electrodeposition liquid.
以上、上記第1の実施形態に係る発明によれば、フロアパネル26を二次元の要素に分割して解析を行うため、三次元の要素に分割する場合と比較して、初期状態から収束状態に至るまでの計算時間を飛躍的に短縮することができる。これにより、現実に試作車を電着槽に投入せずとも、数値計算により短時間のうちに空気溜まりの位置を予測することができる。
As described above, according to the invention according to the first embodiment, since the
また、節点を共有する二次元の要素同士の重心点の高さを比較することで、隣接要素の解析を迅速に行い、被塗装物に空気溜まりが発生するか否かの判断を正確かつ容易に行うことができる。 In addition, by comparing the height of the center of gravity of two-dimensional elements that share nodes, it is possible to quickly analyze adjacent elements and accurately and easily determine whether there is any air accumulation in the object to be painted. Can be done.
また、初期境界要素又は二次境界要素と「節点」を共有する要素を隣接要素とすることで、初期境界要素又は二次境界要素と「辺」を共有する要素を隣接要素とする場合と比較して、比較対象となる要素が増加し、より正確な判断を行うことができる。 Compared to the case where an element sharing an "edge" with an initial boundary element or secondary boundary element is used as an adjacent element by making the element sharing the "node" with the initial boundary element or secondary boundary element an adjacent element. As a result, the number of elements to be compared increases, and a more accurate determination can be made.
(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2の実施形態は前述の第1の実施形態と異なる点を中心に説明を行う。なお、第2の実施形態においては、初期境界要素、二次境界要素及び隣接要素の定義は第1の実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. However, the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment. In the second embodiment, the definitions of the initial boundary element, the secondary boundary element, and the adjacent element are the same as those in the first embodiment.
以下、図8のフローチャートを参照して本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詳述する。なお、第2の実施形態においても有限要素法を用いるとともに、車体ボディ20を構成する部材のうち図5に示すようなフロアパネル26を例に解析を行う。
Hereinafter, the method for simulating the occurrence of air accumulation in the object to be coated according to the present embodiment will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. In the second embodiment as well, the finite element method is used, and analysis is performed using a
まず、制御部5は、図8のフローチャートに示すように、図5に示すフロアパネル26の表面を図6に示すように複数の要素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S21)。
First, as shown in the flowchart of FIG. 8, the
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(ステップS22)した後、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S23)。
Subsequently, after setting all these
すなわち、ステップS22の工程が流体設定工程をなし、ステップS23の工程が初期設定工程をなす。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。
That is, the step S22 is a fluid setting step, and the step S23 is an initial setting step. This state schematically represents a state in which the periphery of the
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S24)、更に、初期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S25)。初期境界要素と隣接要素のそれぞれの最高節点のZ方向における高さを比較し(ステップS26)、初期境界要素より、最高節点の位置が低い要素には電着液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する。これに対して、比較対象である隣接要素の最高節点の位置が初期境界要素の最高節点の位置よりも低い場合は空気24が残留しているものとする(ステップS27)。ここで、最高節点とは、その要素が有する節点のうちZ方向における高さがもっとも高い節点のことをいう。
Then, the
これを具体的に説明する。図9(a)(b)に示す要素のうち要素29G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29Gの最高節点ηと隣接要素29Eの最高節点αのZ方向の高さを比較し、αの高さがηの高さよりも低い場合は隣接要素29Eは電着液と判断される。これに対して、初期境界要素29Gの最高節点ηと隣接要素29Eの最高節点αのZ方向の高さを比較し、αの高さがηの高さよりも高い場合は隣接要素29Eは空気と判断される。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。
This will be specifically described. 9A and 9B, when the
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に設定し(ステップS28)、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S29)。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最高節点の高さを比較して隣接要素の解析を行い(ステップS30)、隣接要素の最高節点の高さの方が比較対象の二次境界要素の最高節点の高さより低い場合は電着液と判断され、隣接要素の最高節点の高さが比較対象の二次境界要素の最高節点の高さより高い場合は空気と判断され(ステップS31)、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S32)。 Next, the adjacent element that has been compared with the initial boundary element is set as a secondary boundary element (step S28), and it is determined whether there is an adjacent element adjacent to the secondary boundary element (step S29). If it is determined that there is no adjacent element, (NO) analysis is terminated. On the other hand, if it is determined that there is an adjacent element (YES), the adjacent element is analyzed by comparing the heights of the highest nodes of the secondary boundary element and the adjacent element (step S30). If the height of the highest node is lower than the highest node of the secondary boundary element to be compared, it is judged as electrodeposition liquid, and the height of the highest node of the adjacent element is the highest of the secondary boundary element to be compared. If it is higher than the height of the node, it is determined as air (step S31), and the adjacent element whose analysis has been completed is set as a secondary boundary element (step S32).
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定を行う(ステップS33)。隣接要素があると判定した場合には(YES)、二次境界要素と隣接要素のそれぞれの高さを比較して隣接要素の解析を行い(ステップS30)、隣接要素が無いと判定した場合には(NO)、解析を終了する。 Next, it is determined whether there is an adjacent element adjacent to the newly set secondary boundary element (step S33). When it is determined that there is an adjacent element (YES), the heights of the secondary boundary element and the adjacent element are compared to analyze the adjacent element (step S30), and when it is determined that there is no adjacent element (NO) ends the analysis.
なお、第2の実施形態に係る発明においても、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。 In the invention according to the second embodiment as well, when there are a plurality of initial boundary elements and secondary boundary elements when viewed from adjacent elements, the initial boundary elements are compared with all the initial boundary elements or secondary boundary elements. Or when it is judged that it is lower than any one of the secondary boundary elements which are electrodeposition liquids, the adjacent element is judged to be an electrodeposition liquid.
以上、第2の実施形態に係る発明によれば、第1の実施形態に係る発明と同様に車体パネルを二次元の要素に分割して解析を行うため、三次元の要素に分割する場合と比較して、初期状態から収束状態に至るまでの計算時間を飛躍的に短縮することができる。これにより、現実に試作車を電着槽22に投入せずとも、数値計算により短時間のうちに空気溜まりの位置を予測することができる。
As described above, according to the invention according to the second embodiment, the vehicle body panel is divided into two-dimensional elements and analyzed in the same manner as the invention according to the first embodiment. In comparison, the calculation time from the initial state to the convergence state can be drastically reduced. Thereby, the position of the air reservoir can be predicted in a short time by numerical calculation without actually putting the prototype car into the
また、節点を共有する二次元の要素同士の最高節点の高さを比較することで、隣接要素の解析を迅速に行い、被塗装物に空気溜まりが発生するか否かの判断を正確かつ容易に行うことができる。 In addition, by comparing the height of the highest node between two-dimensional elements that share nodes, it is possible to quickly analyze adjacent elements and accurately and easily determine whether or not air is trapped in the workpiece. Can be done.
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。 The technique described in the claims is not limited to the electrodeposition coating of the vehicle body as described above, but can be applied to, for example, a processing tank and a cleaning process in a plating process.
1 流体解析装置
5 制御部
20 車体ボディ
22 電着槽
23 電着液
24 空気
26 フロアパネル
29 要素
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記分割した要素のうち前記被塗装物の端部又は穴部に位置する要素を初期境界要素に設定すると共に、前記初期境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第2のステップと、
前記第2のステップにおいて設定された前記隣接要素を前記初期境界要素を用いて解析する第3のステップと、
前記第3のステップにおいて解析が終了した前記隣接要素を二次境界要素に設定すると共に、前記二次境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第4のステップと、
前記第4のステップで設定された前記隣接要素を前記二次境界要素を用いて解析する第5のステップと、
前記二次境界要素に隣接する隣接要素があるか否かを判定し、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があると判定した場合には、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がなくなるまで前記第4のステップ及び前記第5のステップの順に各ステップの処理を繰り返させ、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がないと判定した場合には解析を終了させる第6のステップと
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。 A first step of dividing the shape data of an object immersed in the paint tank into a plurality of two-dimensional elements;
A second step of setting an element located at an end or a hole of the object to be painted among the divided elements as an initial boundary element, and setting an element sharing a node with the initial boundary element as an adjacent element; ,
A third step of analyzing the neighboring element set in the second step using the initial boundary element;
A fourth step of setting the adjacent element analyzed in the third step as a secondary boundary element, and setting an element sharing a node with the secondary boundary element as an adjacent element;
A fifth step of analyzing the adjacent element set in the fourth step using the secondary boundary element;
It is determined whether there is an adjacent element adjacent to the secondary boundary element, and if it is determined that there is an adjacent element adjacent to the secondary boundary element, there is no adjacent element adjacent to the secondary boundary element. Until the fourth step and the fifth step are repeated until the fourth step and the sixth step of ending the analysis when it is determined that there is no adjacent element adjacent to the secondary boundary element A method for simulating the occurrence of air stagnation in an object to be coated.
前記初期境界要素及び前記二次境界要素と前記隣接要素とをそれぞれの要素の重心点の高さを比較して、
前記初期境界要素又は前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより高い場合は前記隣接要素は液体塗料であると判断し、
前記初期境界要素又は前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さよりも低い場合は前記隣接要素は空気であると判断する
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。 In the third step and the fifth step,
The initial boundary element and the secondary boundary element and the adjacent element are compared with the height of the center of gravity of each element,
If the height of the center of gravity of the initial boundary element or the secondary boundary element is higher than the height of the center of gravity of the adjacent element, it is determined that the adjacent element is a liquid paint,
The adjacent element is determined to be air if the height of the center of gravity of the initial boundary element or the secondary boundary element is lower than the height of the center of gravity of the adjacent element. Method for generating air stagnation in objects to be painted.
前記初期境界要素及び前記二次境界要素と、前記隣接要素とをそれぞれの要素の最高節点の高さを比較して、
前記初期境界要素又は前記二次境界要素の最高節点の高さが前記隣接要素の最高節点の高さより高い場合は前記隣接要素は液体塗料であると判断し、
前記初期境界要素又は前記二次境界要素の最高節点の高さが前記隣接要素の最高節点の高さよりも低い場合は前記隣接要素は空気であると判断する
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。 In the third step and the fifth step,
The initial boundary element, the secondary boundary element, and the adjacent element are compared with the height of the highest node of each element,
When the height of the highest node of the initial boundary element or the secondary boundary element is higher than the height of the highest node of the adjacent element, it is determined that the adjacent element is a liquid paint,
The adjacent element is determined to be air if the height of the highest node of the initial boundary element or the secondary boundary element is lower than the height of the highest node of the adjacent element. Method for generating air stagnation in objects to be painted.
前記被塗装物の形状のデータを複数の二次元の要素に分割する第1のステップと、
前記分割した要素のうち前記被塗装物の端部又は穴部に位置する要素を初期境界要素に設定すると共に、前記初期境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第2のステップと、
前記第2のステップの実行によって設定された前記隣接要素を前記初期境界要素を用いて解析する第3のステップと、
前記第3のステップの実行後、解析が終了した前記隣接要素を二次境界要素に設定すると共に、前記二次境界要素と節点を共有する要素を隣接要素に設定する第4のステップと、
前記第4のステップの実行によって設定された前記隣接要素を前記二次境界要素を用いて解析する第5のステップと、
前記二次境界要素に隣接する隣接要素があるか否かを判定し、前記二次境界要素に隣接する隣接要素があると判定した場合には、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がなくなるまで前記第4のステップ及び前記第5のステップの順に各ステップの実行を繰り返させ、前記二次境界要素に隣接する隣接要素がないと判定した場合には解析を終了させる第6のステップと
を有することを特徴とする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。 In a computer-executable program that simulates the occurrence of air pockets using data on the shape of an object to be immersed in a paint tank,
A first step of dividing the shape data of the object to be coated into a plurality of two-dimensional elements;
A second step of setting an element located at an end or a hole of the object to be painted among the divided elements as an initial boundary element, and setting an element sharing a node with the initial boundary element as an adjacent element; ,
A third step of analyzing the neighboring element set by execution of the second step using the initial boundary element;
After the execution of the third step, a fourth step of setting the adjacent element that has been analyzed as a secondary boundary element, and setting an element that shares a node with the secondary boundary element as an adjacent element;
A fifth step of analyzing the adjacent element set by execution of the fourth step using the secondary boundary element;
It is determined whether there is an adjacent element adjacent to the secondary boundary element, and if it is determined that there is an adjacent element adjacent to the secondary boundary element, there is no adjacent element adjacent to the secondary boundary element. A sixth step of repeating the execution of each step in the order of the fourth step and the fifth step until the analysis is terminated when it is determined that there is no adjacent element adjacent to the secondary boundary element; A computer-executable program for executing a method for simulating the occurrence of air stagnation in an object to be coated.
前記初期境界要素及び前記二次境界要素と前記隣接要素とをそれぞれの要素の重心点の高さを比較して、
前記初期境界要素又は前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さより高い場合は前記隣接要素は液体塗料であると判断し、
前記初期境界要素又は前記二次境界要素の重心点の高さが前記隣接要素の重心点の高さよりも低い場合は前記隣接要素は空気であると判断する
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。 In the third step and the fifth step,
The initial boundary element and the secondary boundary element and the adjacent element are compared with the height of the center of gravity of each element,
If the height of the center of gravity of the initial boundary element or the secondary boundary element is higher than the height of the center of gravity of the adjacent element, it is determined that the adjacent element is a liquid paint,
The said adjacent element is judged to be air when the height of the centroid of the said initial boundary element or the said secondary boundary element is lower than the height of the centroid of the said adjacent element. A computer-executable program for executing a simulation method for generating air stagnation in an object to be coated.
前記初期境界要素及び前記二次境界要素と、前記隣接要素とをそれぞれの要素の最高節点の高さを比較して、
前記初期境界要素又は前記二次境界要素の最高節点の高さが前記隣接要素の最高節点の高さより高い場合は前記隣接要素は液体塗料であると判断し、
前記初期境界要素又は前記二次境界要素の最高節点の高さが前記隣接要素の最高節点の高さよりも低い場合は前記隣接要素は空気であると判断する
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。 In the third step and the fifth step,
The initial boundary element, the secondary boundary element, and the adjacent element are compared with the height of the highest node of each element,
When the height of the highest node of the initial boundary element or the secondary boundary element is higher than the height of the highest node of the adjacent element, it is determined that the adjacent element is a liquid paint,
The adjacent element is determined to be air if the height of the highest node of the initial boundary element or the secondary boundary element is lower than the height of the highest node of the adjacent element. A computer-executable program for executing a simulation method for generating air stagnation in an object to be coated.
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