JP2007114838A - Electrodeposition coating method, simulation program for electrodeposition coating, surface data generation method and surface data generation program - Google Patents
Electrodeposition coating method, simulation program for electrodeposition coating, surface data generation method and surface data generation program Download PDFInfo
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an electrodeposition coating performed on a production line of an automobile or the like, and more particularly to a simulation program for a spin coating with electrodeposition and a coating method using the result.
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。
Electrodeposition coating is widely used as an undercoat for automobile bodies and parts. This coating is because the coating film is uniformly formed on the surface of the coated film and is excellent in corrosion resistance.
However, for structural members such as automobile front pillars, center pillars, and side frames that overlap steel plates for the purpose of reinforcement, the coating does not enter the overlapped portions of the steel plates, so the coating film is deposited. There is a problem that it is difficult.
For this reason, it is necessary to appropriately modify the shape of the portion where the coating film is difficult to deposit, such as adding a hole for guiding paint ions to the reinforcing member or increasing the interval between the members. However, since such a shape correction may greatly affect the structural strength of the body and members, it is necessary to repeatedly perform an electrodeposition coating analysis and a structural analysis study prior to actual vehicle evaluation by simulation. .
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。
CAD data created as a surface model has position data of the surface constituting the outermost part, but in FEM used for structural analysis of a model of a plate body, for example, stress concentration analysis, The analysis is performed by setting the surface on the center plane of the body, that is, the half plate pressure portion.
Therefore,
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。
In
In order to solve the problem, in
With the above configuration, various computer numerical analysis mesh data including electrodeposition coating, heat flow analysis, electric field analysis, and the like can be easily and efficiently generated from an FEM mesh in which the plate thickness of the member is not considered.
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。
However, the technique of
(1) Since CAD data is automatically converted to generate FEM data, the amount of FEM data is enormous, and calculation takes time.
For example, when performing a simulation for electrodeposition coating in an electrodeposition coating performed on a production line of an automobile or the like, the part data of the body of the automobile in units of electrodeposition coating is converted into FEM data. There is a need. However, the current automobile body has a complicated three-dimensional shape that combines several steel plates to give rigidity by itself, and if detailed surface data is converted to FEM data, Time is required for the data conversion process.
The data required for the simulation, such as the simulation for surrounding coating with electrodeposition, is corrected if the specified performance does not appear as a result of the simulation. Since it may inevitably occur that trial and error are performed, if the calculation time of data necessary for one simulation can be shortened, the work efficiency will be improved.
When using the automatic conversion method used in Patent Document 2 such as
(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。
(2) When the FEM data is enormous, the entire analysis cannot be performed in 3D.
In particular, in an electrodeposition coating process performed on a production line of an automobile or the like, there are cases where data on the entire body of the automobile is required. In such a case, in order to perform a simulation using FEM data used in the finite element method obtained by converting detailed CAD data, the method of
Therefore, an analysis is performed on the picked-up cross section, and the overall state is assumed based on the result. However, since it is an evaluation for each cross section, it takes a lot of cross sections, and depending on how the cross section is taken, There were problems such as inability to perform correct data.
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。
In other words, what can be said in common in (1) and (2) is that the amount of data used for simulation is enormous in the prior art, so that the simulation takes time and 3D analysis cannot be performed. .
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method and a program for performing simulation by creating minimum data necessary for simulation from CAD data.
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。
In order to achieve the above object, the present invention has the following features.
(1) In the electrodeposition coating method in which the outer plate surface is electrodeposited, the outer plate is combined with a spatial grid formed at a predetermined pitch using CAD data of the outer plate, and the boundary of the spatial grid A calculation model generating step for generating a calculation model of the outer plate on the surface; a simulation step of performing coating deposition simulation using the calculation model to determine a coating condition; and the coating determined in the simulation step And an electrodeposition coating process for performing electrodeposition coating based on conditions.
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。
The “spatial lattice” referred to here is a space that is divided into a lattice shape at an arbitrary interval. This interval is determined by the minimum information required for the simulation. For example, when the outer plate of an automobile body is coated by electrodeposition coating, the distance between the electrode-attached peripheral holes for guiding coating film ions and the like is determined. The lattice spacing in the vicinity thereof is determined by the size, the number, etc., and the lattice spacing may be wide in a portion where detailed data is not required. In this way, the lattice spacing can be changed and set depending on the location as necessary.
In addition, the “boundary surface of the spatial lattice” herein is a surface that is surrounded by adjacent lattice lines of the “spatial lattice”, and along the “boundary surface”, the “outer plate” “ A “calculation model” is generated. Unlike the difference mesh method used in the finite element method or the like, the “outer plate” data is defined as an obstacle along the “boundary surface” and is modeled as a surface.
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。
The “calculation model” here refers to shape data necessary for the simulation. For example, when the surface data of the body of an automobile is created by 3D CAD data, as shown in
In addition, the “coating conditions” referred to herein refers to data necessary for electrolytic coating such as potential data and coating characteristic data.
(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。 (2) The outer plate of the double structure including the outer plate and the inner plate is formed with a coating-coated peripheral hole for electrodeposition coating, and the outer plate surface is electrodeposited and then the coating is applied. In an electrodeposition coating method in which an inner plate surface is electrodeposited through a peripheral hole, the double structure is combined with a spatial grid formed at a predetermined pitch using CAD data of the double structure. A calculation model generating step of selecting the pitch so that the coating-coated peripheral holes appear on the calculation model diagram when generating the calculation model of the double structure on the boundary surface of the spatial lattice and the calculation A simulation process of performing electrodeposition coating using a model to determine the number or position of the peripheral holes with the coating film, and the double layer in which the peripheral holes with the coating film determined in the simulation process are formed Coating structure And having a electrodeposition coating step of performing electrodeposition coating as objects.
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。
The term “dual structure” as used herein refers to a structure formed by stacking multiple steel plates such as the front pillar, center pillar, and side frame of an automobile, and requires electrodeposition coating to the inside. , “Having a hole with a coating” or the like having a hole for guiding a plurality of coating film ions.
In addition, “circumferential hole with coating film” as used herein refers to a hole that is formed so that coating film ions are also supplied to the inner plate surface or the outer side of the outer plate when performing electrodeposition coating. Yes, for example, in the case of an automobile body, a plurality of steel plates are combined to form a three-dimensional shape, but the inside of the frame of this body and the inside of the space in which the plates are overlapped are also rust-proof. Painting is necessary for a reason, and a plurality of holes are formed, and the entire coating is performed by electrodeposition coating.
(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。
(3) In the electrodeposition coating method described in (1) or (2), the simulation step stores an energization amount and basic film thickness data, and an energization amount and basic film resistance data. It is characterized by performing a simulation of electrodeposition coating using data.
(4) In an electrodeposition coating simulation program in which the surface of the outer plate is electrodeposited, the outer plate is combined with a spatial lattice formed at a predetermined pitch using CAD data of the outer plate, and the spatial lattice A calculation model generation step of generating a calculation model of the outer plate on the boundary surface of
(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。 (5) A coating structure for electrodeposition coating is formed on the outer plate of the double structure including the outer plate and the inner plate, and the outer plate surface is coated with the coating after the outer plate surface is electrodeposited. In a simulation program for electrodeposition coating in which the inner plate surface is electrodeposited through a perforation hole, a spatial lattice formed at a predetermined pitch using the CAD data of the dual structure. And a calculation model generation step of selecting the pitch so that the coating-coated peripheral holes appear on the calculation model diagram when generating the calculation model of the double structure on the boundary surface of the space lattice. It is characterized by having.
(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。
(6) In the electrodeposition coating simulation program described in (3) or (5), the energization amount and basic film thickness data, and the energization amount and basic coating resistance data are stored, and these data are used. It is characterized by conducting a simulation of electrodeposition coating.
(7) In the surface data generation method for generating the surface data of the plate, the plate is combined with a space lattice formed at a predetermined pitch using the CAD data of the plate, and the plate is formed on the boundary surface of the space lattice. And a calculation model generation step for generating a calculation model.
(8) Using the surface data generation program for generating the surface data of the plate and the CAD data of the plate, the plate is combined with a space lattice formed at a predetermined pitch, and the plate is formed on the boundary surface of the space lattice. It has the calculation model production | generation process which produces | generates a calculation model, It is characterized by the above-mentioned.
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。
The present invention having such features can obtain the following operations and effects.
(1) In the electrodeposition coating method in which the outer plate surface is electrodeposited, the outer plate is combined with a spatial grid formed at a predetermined pitch using CAD data of the outer plate, and the boundary of the spatial grid A calculation model generating step for generating a calculation model of the outer plate on the surface; a simulation step of performing coating deposition simulation using the calculation model to determine a coating condition; and the coating determined in the simulation step It is characterized by having an electrodeposition coating process that performs electrodeposition coating based on conditions, so when performing electrodeposition coating simulation, the data amount of the calculation model used for the simulation can be reduced compared to the conventional, Simulation of electrodeposition coating is possible with 3D data, and calculation time and calculation model creation man-hours are shortened. As a result, production costs and delivery times can be reduced.
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。
The data required for the simulation of electrodeposition coating only needs to be able to grasp the schematic shape of the part, and does not need to be as detailed as the CAD data.
On the other hand, the FEM data used in the finite element method can be simulated with a simpler shape than CAD data, so the amount of data can be reduced. It is not necessary as much as FEM data.
For example, if there is an octagonal work, the CAD data is a drawing for making a product. Therefore, a detailed drawing including the shape as well as the complicated shape of the surface is required. The FEM data necessary for the finite element method is data necessary for the simulation if the shape of the octagonal prism and rough irregularities can be reproduced. However, the data required for the simulation of electrodeposition coating does not differ greatly in the accuracy of simulation, regardless of whether the octagonal column is a hexagonal column shape or a cylindrical shape. This is because electrodeposition coating is a method in which a metal surface is coated through electricity, and the formation of a coating film is not greatly affected by the shape of irregularities or the like. That is, even if it is simplified to that extent, the simulation can be performed with a certain degree of accuracy.
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。
Therefore, by generating a calculation model on the boundary surface of the spatial grid formed with the minimum pitch, it is possible to perform simulation with a data amount of 1/10 or less of conventional CAD data and FEM data. Therefore, the calculation speed can be increased. In addition, since the calculation model is generated on the boundary surface of the spatial grid formed with the minimum pitch, the amount of data to be handled is reduced, and the time required for modeling itself is shortened.
Furthermore, such simulations need to be repeated repeatedly, such as shape changes, etc., depending on the results, and the simulation accompanying the change must be repeated, so if one simulation time can be shortened The entire process is shortened, leading to shortened delivery times and reduced production costs.
(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。 (2) The outer plate of the double structure including the outer plate and the inner plate is formed with a coating-coated peripheral hole for electrodeposition coating, and the outer plate surface is electrodeposited and then the coating is applied. In an electrodeposition coating method in which an inner plate surface is electrodeposited through a peripheral hole, the double structure is combined with a spatial grid formed at a predetermined pitch using CAD data of the double structure. A calculation model generating step of selecting the pitch so that the coating-coated peripheral holes appear on the calculation model diagram when generating the calculation model of the double structure on the boundary surface of the spatial lattice and the calculation A simulation process of performing electrodeposition coating using a model to determine the number or position of the peripheral holes with the coating film, and the double layer in which the peripheral holes with the coating film determined in the simulation process are formed Coating structure It is characterized by having an electrodeposition coating process that performs electrodeposition coating as an object, so the calculation model required for simulation requires only the minimum amount of data, and it is possible to simulate electrodeposition coating with 3D data Thus, calculation time and calculation model creation man-hours can be reduced. As a result, production costs and delivery times can be reduced.
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。
For structural members such as automobile front pillars, center pillars, side frames, etc., where steel plates are overlapped multiple times, the steel plates overlap and the paint does not easily enter. Shape correction such as addition to the members or widening the interval between the members is appropriately performed. Since the holes for guiding the coating film ions, that is, the peripheral holes with coating film, need to have a size of about φ15 to φ20, if the number, position, or interval of the holes are changed, the rigidity and appearance of the structural material It will be greatly related to design.
Therefore, by shortening the time for simulation of electrodeposition coating, if there is a structural change based on the result, the period to move to the study can be shortened, and then the simulation will be repeated repeatedly. It is possible to shorten the production period. Therefore, this leads to reduction in production cost and delivery time.
(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。
(3) In the electrodeposition coating method described in (1) or (2), the simulation step stores an energization amount and basic film thickness data, and an energization amount and basic film resistance data. Since the electrodeposition coating simulation is performed using the data, it is possible to have data necessary for the electrodeposition coating simulation and perform an accurate simulation. Therefore, the coating conditions can be easily determined by a highly reliable simulation.
(4) In an electrodeposition coating simulation program in which the surface of the outer plate is electrodeposited, the outer plate is combined with a spatial lattice formed at a predetermined pitch using CAD data of the outer plate, and the spatial lattice Since it has a calculation model generation step for generating a calculation model of the outer plate on the boundary surface, it is possible to reduce the data capacity compared to CAD data and to shorten the simulation time. There is an effect. As a result, production costs are reduced and delivery times are shortened.
(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。 (5) A coating structure for electrodeposition coating is formed on the outer plate of the double structure including the outer plate and the inner plate, and the outer plate surface is coated with the coating after the outer plate surface is electrodeposited. In a simulation program for electrodeposition coating in which the inner plate surface is electrodeposited through a perforation hole, a spatial lattice formed at a predetermined pitch using the CAD data of the dual structure. And a calculation model generation step of selecting the pitch so that the coating-coated peripheral holes appear on the calculation model diagram when generating the calculation model of the double structure on the boundary surface of the space lattice. Therefore, even in the calculation model of the double structure, there is an excellent effect that an accurate simulation is possible.
(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。
(6) In the electrodeposition coating simulation program described in (3) or (5), the energization amount and basic film thickness data, and the energization amount and basic coating resistance data are stored, and these data are used. Therefore, it is possible to perform an accurate simulation according to the actual electrodeposition coating.
(7) In the surface data generation method for generating the surface data of the plate, the plate is combined with a space lattice formed at a predetermined pitch using the CAD data of the plate, and the plate is formed on the boundary surface of the space lattice. Since the calculation model generation step for generating the calculation model is provided, it is possible to generate a model with the minimum necessary data in the simulation, and the calculation time can be shortened.
In this way, since the minimum necessary data can be provided for simulations other than electrodeposition coating, it is expected to contribute to shortening the calculation time in electroplating similar to the principle of electrodeposition coating and other simulations. .
(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。 (8) Using the surface data generation program for generating the surface data of the plate and the CAD data of the plate, the plate is combined with a space lattice formed at a predetermined pitch, and the plate is formed on the boundary surface of the space lattice. Since it has a calculation model generation process for generating a calculation model, it is possible to generate a model with a minimum amount of data in simulation, and an excellent effect is achieved that the calculation time can be shortened.
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。
Examples of the present invention will be described below.
FIG. 1 shows a data conversion apparatus used in this embodiment.
The
The
In the present embodiment, a simulation for performing electrodeposition coating on the body is performed using the
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。
Next, FIG. 2 illustrates the general flow.
S1 is a basic data collection step, and basic experiment data is collected. Further, S2 is an obstacle model generation step, in which body data stored as CAD data is combined with a spatial grid to define an obstacle on the boundary surface and create an obstacle model. S3 is a calculation condition input step, in which the data obtained in S1 and the shape data in S2 are combined and output as a text file. S4 is an analysis step and calculates the film thickness.
After this, the process proceeds to the electrodeposition coating process based on the coating conditions indicating the result of good simulation, and actual coating is performed.
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。
Hereinafter, the process will be described.
(Basic data collection process)
First, the basic data collection process will be described.
In the basic data collection process, basic data such as film thickness resistance and energization amount used for the analysis process, and the positional relationship with the electrode, potential, and the like are collected based on a simple basic experiment.
First, as a basic experiment, a steel plate for coating is prepared, and pseudo electrodeposition coating is performed to obtain coating condition data. The steel sheet for painting is a general steel sheet used for automobile bodies.
Incidentally, electrodeposition coating is a coating method that utilizes the electrophoresis phenomenon or electrodialysis phenomenon of a polymer electrolyte. That is, when a metal work is immersed in a paint tank filled with a water-based paint and a direct current is applied using the work as an anode or a cathode, the coating film forming component is charged negatively or positively and is electrodeposited on the work surface. In this way, a coating film is formed.
In the present embodiment, the case where cation electrodeposition is performed using a vehicle body as a workpiece will be described. Cationic electrodeposition is a method in which the workpiece is used as an anode, and the metal ions do not dissolve in the paint, so that the corrosion resistance is excellent. Therefore, the relationship between the film thickness, the coating film resistance, and the current can be grasped by passing a direct current through the paint tank filled with the paint, the electrode, and the steel sheet for painting.
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。
In the basic experiment, instead of an automobile body, a sheet of steel sheet for painting is prepared as a work piece to be used as an anode and immersed in a paint tank. On the other hand, when a cathode is prepared in the paint tank and a direct current is passed through the anode and cathode,
(1) Water in the paint is electrolyzed. 2H 2 O + 2e − → H 2 + 2OH −
(2) The coating film R is generated. OH − + RH + → R + H 2 O
Such a chemical reaction occurs, and the coating film adheres to the steel plate as a workpiece and is painted.
In the painting process during the basic data collection process, the relationship between the current value, coating film resistance, and film thickness change with time as shown in FIG. 3 appears. FIG. 4 and FIG. 5 are scatter diagrams representing this in terms of the relationship between the energization amount and the coating film resistance, and the energization amount and the film thickness.
In FIG. 3, the horizontal axis represents elapsed time, and the vertical axis represents the increase in current value, film thickness, and coating film resistance. Although neither unit is shown, it can be seen that the
As shown in FIG. 3, the
The
The
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。
In FIG. 4, the horizontal axis represents the amount of current (C / m 2 ) and the vertical axis represents the film resistance (Ω · m 2 ), and represents the relationship between the amount of current and the film resistance.
Of these, the legends are aV, bV, and cV, and data for three different potentials are acquired.
As shown in this scatter diagram, when all data are linearly approximated by the least squares method, they are represented by a single straight line. The amount of energization tends to increase as the coating resistance increases, and this relationship is almost independent of the potential. I understand. That is, the regression equation is represented by y = AX 1 + BX 2 −C. Incidentally, y is coating resistivity, X 1 is potential, X 2 is the amount of current, A, B, C are constants.
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。
In FIG. 5, the relationship between the energization amount and the film thickness is shown with the energization amount (C / m 2 ) on the horizontal axis and the film thickness (μm) on the vertical axis.
Among these, as in the case of the legend in FIG. 4, aV, bV, and cV are used, and data for three different potentials are acquired.
As shown in the scatter diagram, it can be seen that the energization amount and the film thickness have a directly proportional relationship at each potential, and a similar tendency is shown in the cases of aV, bV, and cV. That is, the regression equation is expressed as y = DX 1 + EX 2 −F. Incidentally, y thickness, X 1 is potential, X 2 is the amount of energization, D, E, F is a constant.
Such basic data is shown as a straight line as shown in FIGS. 4 and 5 by changing the characteristics depending on the characteristics of the paint, the thickness of the steel plate, the material, and the like. Therefore, such a basic data collection process needs to be taken again every time the model is changed.
(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。
(Obstacle model generation process)
Next, the obstacle model generation process will be described. In this step, a model is generated for use in the analysis.
Since this embodiment is a case where electrodeposition is applied to the body of an automobile, a model is created using the CAD data of the body. The CAD data is automatically defined as an obstacle on the boundary surface of the spatial grid by combining the plane elements of the CAD data and the spatial grid. Data defined as an obstacle on the boundary surface of the space grid is called an obstacle model.
Since the obstacle model defines body data as an obstacle on the boundary surface of the space grid, the defined body data has no thickness, and as an obstacle that obstructs the passage of paint and ions during electrodeposition coating. Configure the data.
Therefore, it is not possible to simulate the thickness direction of the plate, but since the thickness of the steel plate normally used for automobile bodies is about 1 mm, it does not make much sense in electrodeposition coating, so it greatly affects the simulation results. Don't give.
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。
FIG. 6 shows how the
The
Then, by combining the
That is, it can be said that the rough shape data merely representing the presence or absence of the obstacle in the
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。
By defining the
This is because if the data of the
This is because, if considered simply, the dimensional accuracy is from 0.1 mm unit to 10 mm unit, so if the two-dimensional concept is used, the
Of course, in reality, the CAD data and the
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。
Next, a mesh setting method for the
Naturally, the narrower the interval between the
In this embodiment, it is necessary to obtain an
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。
As described above, in electrodeposition coating, when a metal work is immersed in a paint tank filled with a water-based paint and a direct current is applied to the work as an anode or cathode, the coating film forming component is negatively charged, Electrodeposit on the workpiece surface. Since this is a method for forming a coating film, the coating film ion RH + present in the coating material adheres to the anode body surface attracting the hydroxide ion OH −, and becomes coating film R and water H 2 O. The coating film R needs to be electrodeposited on the body surface.
That is, it is necessary that the body surface is charged to the anode, and coating film ions RH + generated on the electrode side are supplied to the body surface charged to the anode.
FIG. 7 to FIG. 10 are diagrams illustrating the electrodeposition-around mechanism.
FIGS. 7 to 10 show a simplified cross section of the rocker portion of the body. In this figure, a mechanism with electrodeposition in the cross section is described for the sake of explanation.
The
Each of the
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。
Around the
Then, the coating film ion RH + in the coating material reacts with the hydroxide ion OH − to generate the coating film R on the surfaces of the
Since the coating film R starts to be generated from the side close to the
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。
Then, hydroxide ions OH − are easily attracted to the surface where the coating film R is not generated, and the coating film ion RH + reacts on the surface where the coating film R is not generated and starts to generate the coating film R.
When the generation of the coating film R on the outer surface of the
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。
In this way, the coating film R is generated, and it is understood that the coating-coated
Due to the principle of electrodeposition coating described above, the presence of the coating-coated
The size of the coating-coated
However, the body of an automobile is made of a steel plate, and its rigidity is also maintained by three-dimensionally bonding the steel plates. Therefore, opening the coating-coated
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。
Next, in the obstacle modeling, whether or not the coating-coated
First, an example of conversion of 3D data is shown.
11 to 13 are one part of the body data of the rocker part, and are three-dimensional CAD data of the rocker part
The
By automatically modeling the rocker unit
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。
The electrodeposition coating is performed in a state where the locker portion
On the other hand, the
If the
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。
Next, a mesh setting method for the
The difference between the
FIG. 14 shows a case where the mesh is partially cut fine in (a) and automatically converted into simple body data in (b).
FIG. 15 shows a case where the mesh is cut based on the drain hole in (a) and automatically converted into simple body data in (b).
14 (a) and 15 (a) are cross-sectional CAD data of the rocker portion of the body of the automobile, and are the same figure, but the interval, the number, and the position of the grid lines that cut the mesh are different.
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。
Actually, the obstacle model is created using the three-dimensional CAD data, but here, for the sake of explanation, the explanation will be made with a 2D sectional view.
In short, the method for constructing the obstacle model is to construct the data by defining the cross-sectional line of the CAD data as an obstacle on the nearest lattice line.
For example, if there is a lattice line and a lattice plane that is an area surrounded by the lattice line, if no cross-section line of CAD data crosses the lattice plane, it is not defined as an obstacle.
When the cross section line of the CAD data crosses the lattice plane, when the cross section line is close to the lattice line, the closest lattice line is defined as an obstacle. When the cross-sectional line crosses the lattice plane diagonally and is close to two lattice lines, the two lattice lines are defined as obstacles.
Even if the cross section line crosses the lattice plane, it is not defined as an obstacle if only a part of it crosses. Conversely, if the cross-sectional line crosses about half of the lattice plane, it is defined as crossing the entire lattice line closest to it.
However, these relationships are determined by looking at the relationship between the eight adjacent lattice planes. If the cross-sectional line of CAD data is continuous data, the data defined as an obstacle on the lattice line is also defined as continuous. An obstacle model needs to be formed.
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。
In the generation of such an obstacle model, if there are a plurality of lines on the lattice plane, there is a possibility that the processing is not appropriately performed.
If all surfaces need to be electrodeposited, it is necessary that the obstacles defined as the obstacle model have a certain distance between them. For example, there are almost three cross-sectional lines on the lattice plane. In the case of crossing in parallel, there are two obstacles defined on the nearest grid line. When simulation is performed, the result is that no coating film is formed on the obstacle that was not expressed. Because it becomes.
In addition, a hole for coating film ions to pass through must also be represented on the obstacle model.
If there is no drain hole, ions such as coating film ions RH + and hydroxide ions OH − are not guided, so that electrodeposition coating is not performed well.
Accordingly, the spacing between the grid lines is determined by the required width between the steel holes necessary for drain holes and electrodeposition coating, and the drain holes need to be about φ15 to φ20 as described above. 5-10 mm is sufficient.
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。 In electrodeposition coating simulations, the spacing of the space grid mesh is determined by the size of the peripheral holes with electrodeposition coating, such as drain holes, but when this method is used for other simulations, etc. The spatial grid mesh is determined by factors such as the size of the drain holes in the electrodeposition coating, so that the electrodeposition coating method, the electrodeposition coating simulation program of the present invention, the surface data generation method, and A surface data generation program can be applied.
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。
This will be specifically described with reference to FIGS. 14 and 15 as follows.
In FIG. 14, the mesh in the vicinity of the drain hole is partially cut finely, but in FIG. 14 (b), the drain hole is not reproduced and is crushed. This is because there is only one body line between the parts where the grid lines indicate drain holes, and the body lines are defined as obstacles on the grid lines when automatically modeling. It is.
In the case of this method, unless there are two or more grid lines between the parts where the body line indicating the drain hole is interrupted, it is not recognized as a hole in automatic modeling.
In the state of the obstacle model shown in FIG. 14B in which the mesh is cut and automatically modeled as described above, an appropriate result cannot be obtained even if simulation is performed in the same manner as the
However, such a process is not preferable because the data amount increases by finely cutting the mesh and affects the calculation speed.
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。
On the other hand, in FIG. 15A, the mesh itself is rougher than in FIG. 14A, but there is one grid line in the part where the body line representing the drain hole is broken in FIG. However, in contrast to the case where there are only two grid lines in FIG.
As a result, in FIG. 15B in which FIG. 15A is automatically modeled, the water drain hole is reproduced exactly. In this state, similar to the
Further, since the mesh in FIG. 15 (a) is rougher than that in FIG. 14 (a), FIG. 15 (b) is compared with FIG. The amount of data in the data b) is reduced by the amount of the rough mesh.
This is because the grid lines are defined by focusing on the drain holes. As shown in FIG. 15A, the positions of the grid lines are set around the four grid lines indicated by the alternate long and short dash lines, and the mesh is set. By cutting, it becomes possible to express the drain hole without making the mesh fine.
By setting grid lines and cutting the mesh in this way, the mesh does not need to be made finer than necessary, and if an obstacle model is created with a mesh of drain holes, that is, a mesh with a spacing of 15-20 mm, the simulation is Will be done appropriately.
In addition, if the mesh of FIG. 15 (a) has an appropriate mesh interval, the mesh position is shifted from the state where the mesh is cut as shown in FIG. 14 (a) so that the drain hole appears. You may perform operation which makes 2 or more grid lines enter the part which the body line showing the water drain hole interrupted.
If 3D CAD data is also processed in accordance with the method shown in FIG. 15 as described above, it is possible to define necessary data and create an obstacle model, such as the
(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。
(Calculation condition input process)
In the calculation condition input process, the electrode position, potential data, paint characteristic data, etc. obtained as basic data, and the obstacle model obtained in the obstacle model generation process are edited as text data in a text file. To do.
A simulation is performed using this text file.
(Analysis process)
In the analysis process, simulation is performed based on the calculation data thus obtained to calculate the film thickness.
If the film thickness is obtained by simulation and it can be confirmed that the coating film can be uniformly formed to the required film thickness, the coating conditions are determined, so the process proceeds to the electrodeposition coating process and the electrodeposition coating is actually performed.
In addition, if the simulation result that the film thickness of the coating film R to be generated varies and a sufficient film thickness cannot be obtained is obtained, the design changes such as changing the position of the body data and the peripheral hole with the coating film, etc. To change the coating conditions, repeat the simulation again, and make adjustments to obtain good results.
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。
As described above, the design data that can generate a good film thickness of the coating film R is obtained by the electrodeposition coating method of the present invention and the electrodeposition coating simulation program, and the design is performed after the production is actually performed. Since there is no need to start over, and the data of the calculation model used for the simulation is small, the simulation can be performed in a short time, which contributes to the reduction of the design cost.
The results are shown in FIGS. 16 to 24. The simulation accuracy of the simulation using the obstacle model was obtained by performing a simulation and actually measuring the film thickness. The data is compared.
FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of the rocker portion. The
The locker part of an automobile is composed of a combination of multiple steel plates to increase body rigidity, and it is necessary to carry out anticorrosion coating with a thickness of several tens of μm by electrodeposition coating to the inside. It is important to do.
Accordingly, the rocker unit
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。
FIG. 17 is a view of the rocker part
FIG. 18 is a comparison graph of the calculated value obtained by the simulation corresponding to FIG. 17 and the actually measured value obtained by actually performing the electrodeposition coating to measure the film thickness. The horizontal axis represents data of the C1 to C8 parts corresponding to the
According to this data, except for C3, the calculated value is slightly thicker than the actually measured value, and in other parts, the calculated value tends to be slightly thinner than the actually measured value. However, there is no large gap between the calculated value and the measured value in any part, and the difference is only about several percent of the whole. Moreover, the substantially uniform film thickness of the coating film R is obtained in each part.
In particular, C1 to C8 hit the inside of the rocker part
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。
FIG. 19 is a view of the rocker portion
FIG. 20 is a comparison graph between the calculated value obtained by the simulation corresponding to FIG. 19 and the actual value obtained by actually performing the electrodeposition coating to measure the film thickness. The abscissa indicates the data of C9 to C12 corresponding to the numbers 9 to 12 in FIG. 19, and the ordinate indicates the film thickness (μm).
According to this data, the calculated values tend to be slightly thicker than the measured values at any location, but there is no significant difference between the calculated values and the measured values at any location, The difference is only around several percent, and a substantially uniform film thickness of the coating film R is obtained at each site.
Since the rocker part
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。
FIG. 21 is a view of the rocker portion
FIG. 22 is a comparison graph of the calculated value obtained by the simulation corresponding to FIG. 21 and the actually measured value obtained by actually performing the electrodeposition coating to measure the film thickness. The horizontal axis shows the data of the parts C13 to C17 corresponding to the
According to this data, it can be seen that the calculated values tend to be slightly thicker than the actually measured values at locations other than C14, and the film thicknesses are thin at C14 and C15. However, there is no large gap between the calculated value and the measured value in any part, and the difference is only about several percent of the whole.
Since the rocker part
Since this is also related to the rocker part
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。
FIG. 23 is a view of the rocker portion
FIG. 24 is a comparison graph of the calculated value obtained by the simulation corresponding to FIG. 23 and the actually measured value obtained by actually performing the electrodeposition coating to measure the film thickness. The abscissa indicates the data of C18 to C21 corresponding to the numbers 18 to 21 in FIG. 23, and the ordinate indicates the film thickness (μm).
According to this data, it can be seen that the calculated values tend to be slightly thicker than the actually measured values at locations other than C19, and the film thickness is thin at C19 and C20. However, there is no large gap between the calculated value and the measured value in any part, and the difference is only about several percent of the whole.
Locker unit
Since this is also related to the rocker part
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。
In this way, the calculated value obtained by the simulation with the calculation model using the obstacle model in the method of the present embodiment and the actual value obtained by actually performing the electrodeposition coating to measure the film thickness are in any place. As for the portion where the result that the film thickness of the coating film R becomes thin is obtained by simulation, the film thickness of the coating film R is thin even in the actual measurement value.
Of course, the actual measurement value and the calculated value do not completely coincide with each other, and the results are slightly different in any case. However, the rust-proof coating film using electrodeposition coating applied to automobile bodies is generally several tens of μm, and all measured values sufficiently satisfy the standard and are simulation results. The calculated value has an error of only a few percent compared to the measured value. That is, it can be said that the calculation accuracy by simulation is sufficiently maintained.
Therefore, it has been confirmed that a highly reliable film thickness is required by simulation with a calculation model using an obstacle model.
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。 From this result, even when creating data for simulation by modeling obstacles using such a spatial grid other than electrodeposition coating, if even the spacing of the reference spatial grid mesh is set appropriately, It can be seen that it is possible to perform an appropriate simulation after compressing the data amount further than the FEM data used in the conventional finite element method.
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。
According to the electrodeposition coating method and the electrodeposition coating simulation program of the present invention described above, the following excellent actions and effects can be obtained.
(1) In the electrodeposition coating method in which the surface of the
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。
The data necessary for the simulation of the electrodeposition coating only needs to be able to grasp the general shape of the
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。
Therefore, by generating the
Furthermore, such simulations need to be repeated repeatedly as the result of specification changes such as shape changes depending on the results, and the simulation accompanying the change must be repeated, so if one simulation time can be shortened The entire process is shortened, leading to shortened delivery times and reduced production costs.
(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。
(2) A rocker outer
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。
For example automobile front pillar and a center pillar, the side frames or the like, for over and over again overlapping causes structural members steel plates, to the steel sheet is hardly enters overlap paint, the coating film is hardly precipitated, coating ion RH + and water Shape correction such as adding a hole for guiding the oxide ion OH − to the reinforcing member or increasing the interval between the members is appropriately performed. The holes for guiding the coating film ions RH + and the hydroxide ions OH −, that is, the coating-coated
Therefore, by shortening the time for simulation of electrodeposition coating, if there is a structural change based on the result, the period to move to the study can be shortened, and then the simulation will be repeated repeatedly. It is possible to shorten the production period. Therefore, this leads to reduction in production cost and delivery time.
(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。
(3) In the electrodeposition coating method described in (1) or (2), the simulation process stores the energization amount and basic film thickness data, and the energization amount and basic film resistance data, and these data Therefore, it is possible to carry out an accurate simulation with data necessary for the simulation of electrodeposition coating. Therefore, the coating conditions can be easily determined by a highly reliable simulation.
(4) In the electrodeposition coating simulation program in which the surface of the
(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。
(5) The rocker
(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。
(6) In the electrodeposition coating simulation program described in (3) or (5), the energization amount and basic film thickness data, and the energization amount and basic coating resistance data are stored, and these data are used. Therefore, it is possible to perform an accurate simulation according to the actual electrodeposition coating.
(7) In the surface data generation method for generating the surface data of the plate, the plate is combined with the
In this way, since the minimum necessary data can be provided for simulations other than electrodeposition coating, it is expected to contribute to shortening the calculation time in electroplating similar to the principle of electrodeposition coating and other simulations. .
(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。
(8) Using the surface data generation program for generating the surface data of the plate and the CAD data of the plate, the plate is combined with the
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。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning.
For example, in this embodiment, a simulation for electrodeposition coating of an automobile body was performed, but it is not particularly limited to electrodeposition coating. For example, electroplating can be performed by appropriately changing the mesh roughness or mesh setting position. It can also be used for analysis of finite element methods.
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
10
Claims (8)
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電着塗装方法。 In the electrodeposition coating method in which the outer plate surface is electrodeposited,
Using the CAD data of the outer plate, the outer plate is combined with a spatial lattice formed at a predetermined pitch, and a calculation model generating step for generating a calculation model of the outer plate on the boundary surface of the spatial lattice;
Using the calculation model, simulation of electrodeposition coating, and a simulation process for determining coating conditions;
An electrodeposition coating step of performing electrodeposition coating based on the coating conditions determined in the simulation step.
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電着塗装方法。 A coating-coated peripheral hole for electrodeposition coating is formed on the outer plate of the dual structure including the outer plate and the inner plate. After the outer plate surface has been electrodeposition-coated, In the electrodeposition coating method in which the inner plate surface is electrodeposited via,
When the CAD data of the double structure is used to combine the double structure with a spatial lattice formed at a predetermined pitch and generate a calculation model of the double structure on the boundary surface of the spatial lattice In addition, the calculation model generation step of selecting the pitch so that the peripheral hole with the coating film appears on the calculation model diagram,
Using the calculation model, simulation of electrodeposition coating, the simulation step of determining the number or hole position of the peripheral hole with the coating film,
And an electrodeposition coating step of performing electrodeposition coating on the double structure formed with the coating-coated peripheral holes determined in the simulation step as an object to be coated.
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電着塗装方法。 In the electrodeposition coating method according to claim 1 or claim 2,
Electrodeposition characterized in that the simulation step stores energization amount and basic film thickness data, and energization amount and basic resistance of coating film, and uses these data to simulate electrodeposition coating. How to paint.
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電着塗装のシミュレーションプログラム。 In the electrodeposition coating simulation program in which the outer plate surface is electrodeposited,
Using the CAD data of the outer plate, combining the outer plate with a spatial lattice formed at a predetermined pitch, and having a calculation model generation step of generating a calculation model of the outer plate on a boundary surface of the spatial lattice. An electrodeposition coating simulation program featuring
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電着塗装のシミュレーションプログラム。 A coating-coated peripheral hole for electrodeposition coating is formed on the outer plate of the dual structure including the outer plate and the inner plate. After the outer plate surface has been electrodeposition-coated, In the electrodeposition coating simulation program in which the inner plate surface is electrodeposited via
When the CAD data of the double structure is used to combine the double structure with a spatial lattice formed at a predetermined pitch and generate a calculation model of the double structure on the boundary surface of the spatial lattice And a calculation model generation step of selecting the pitch so that the peripheral hole with a coating film appears on a calculation model diagram.
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電着塗装のシミュレーションプログラム。 In the electrodeposition coating simulation program according to claim 3 or claim 5,
An electrocoating paint simulation program characterized by storing energization quantity and basic film thickness data, and energization quantity and basic coating film resistance data, and using these data to simulate electrocoating.
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表面データ生成方法。 In a surface data generation method for generating surface data of a plate,
Using the CAD data of the plate, combining the plate with a spatial grid formed at a predetermined pitch, and having a calculation model generation step of generating a calculation model of the plate on a boundary surface of the spatial grid, To generate surface data.
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表面データ生成プログラム。 Surface data generation program for generating surface data of a plate,
Using the CAD data of the plate, combining the plate with a spatial grid formed at a predetermined pitch, and having a calculation model generation step of generating a calculation model of the plate on a boundary surface of the spatial grid, Surface data generation program.
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