JP3403745B2 - 塗装乾燥炉シミュレーションシステム - Google Patents
塗装乾燥炉シミュレーションシステムInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ワークを乾燥させる塗
装乾燥炉に用いて好適な塗装乾燥炉シミュレーションシ
ステムに関する。 【０００２】 【従来の技術】車体の生産工程のうちの塗装工程が行わ
れた後は当該車体の塗膜を乾燥させる乾燥工程が行われ
る。この乾燥工程において乾燥を行う塗装乾燥炉は、赤
外線、暗赤外線の輻射と、高温風の循環（対流）の両方
により加熱される。この乾燥工程の前半部においては車
体の温度を上昇させるために輻射のみか、又は、輻射と
対流とを併用し、当該乾燥工程の後半部においては車体
全体を熱するために対流炉を使用していることが多い。 【０００３】そして、従来、行われていた塗装乾燥炉の
温度設定の技術を図７のフローチャートに示す。この図
に示すように、塗装乾燥炉の温度設定（通常設定ゾーン
に分けて設定可能）は次のようにして行われていた。す
なわち、まず、測温体を取付けたワーク（車体）にて温
度測定を行った後（ステップｓ２１）、焼付度合をチェ
ックする（ステップｓ２２、及びステップｓ２４）。こ
の時の状態は、後述するように、塗装乾燥炉における焼
付不足は発生してはならない重大トラブルであるため、
塗装乾燥炉の初期設定は適正焼付の３〜５倍程度与えら
れる様、通常過剰設定気味になっている。従って、焼付
不足（ステップｓ２３）や適正焼付（ステップｓ２５）
に至ることは通常あり得ない。次に、焼付の過剰度合を
認識した上で、作業者の勘に基づき次回設定温度を定
め、再度実物温度測定による検証（ステップｓ２１）を
行っていた。この勘に基づく温度設定も、前出の発生し
てはならない重大トラブルを考慮して、かなり控え目な
温度変更となるため、通常は１回で終了することは希
で、数回に渡り行われる。このサイクルを繰り返す事に
より、最終的な塗装乾燥炉の適正な温度設定が行われ、
この段階で初めて最終焼付検証（ステップｓ２５、及び
ステップｓ２６）に到達する事が可能となり、塗装乾燥
炉の炉温設定が完了する。 【０００４】なお、ステップｓ２２において焼付不足と
判断された場合には、ステップｓ２３に進み、このよう
な発生してはならない重大トラブルへの対処が行われる
ようになっていた。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように、通常このサイクルは１回で終了することは希
で、数回に渡り行われる事が多い。また、負荷過大の為
に完璧に適正焼付化の調整が行われていない状態の方が
多い。さらに、ワークの塗装乾燥炉内移動速度の変更
（生産台数の変更に伴うタクトＵＰ／ＤＮ）や省エネル
ギー対策（塗装乾燥炉の温度Ｔの低温化）等の他のファ
クターが混在する事により煩雑を極めている。 【０００６】従って、以下のような問題点があった。 作業者の勘による塗装乾燥炉の温度設定の為、最終
的な設定温度に至るまで時間がかかりロスが多い。 最終的結論に至るまでにも、生産が止められない
為、安全サイドに展開する必要が有り、更に、時間とロ
スが増加する。 安全サイドに展開するが、作業者の勘に基づく為品
質エラーのリスクが大きい。 塗装乾燥炉の温度は炉内負荷の変動によりリップル
するが、最高何度℃までリップルしてもよいのかという
炉内温度の変動の許容範囲が見極められない。そのた
め、品質を守る為の塗装乾燥炉の最低温度の見極めが不
可能である。 【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、塗装乾燥炉炉温決定の時間とロスを減少
させ、かつ、当該塗装乾燥炉内のワークの品質を安定さ
せることができる塗装乾燥炉シミュレーションシステム
を提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１に記載の発明にあっては、ワークを乾燥する
塗装乾燥炉を備え、当該塗装乾燥炉が連続したｎ個のゾ
ーンに分けられている塗装乾燥炉シミュレーションシス
テムにおいて、前記ワークの特性を表すワーク特性と、
当該塗装乾燥炉の各ゾーンの入口における当該ワークの
入口実測温度と、当該各ゾーンの出口における当該ワー
クの出口実測温度と、当該塗装乾燥炉の乾燥炉実測温度
とに基づいて当該各ゾーンの特性を表すゾーン固有値を
算出するゾーン固有値算出手段と、ワーク特定部位の設
計変更に伴う、鋼板板厚や、部品表面積や、材質の変更
が生じた場合に、ワーク特性値を変化させる事によって
当該ゾーンの出口におけるワークの出口温度を算出し、
当該ワークの出口温度を当該ゾーンの次のゾーンの入口
における当該ワークの入口温度とするワーク温度特性算
出手段とを具備して当該塗装乾燥炉の温度特性をシミュ
レートすることを特徴とする。 【０００９】 【作用】上記構成をとったため、請求項１に記載の発明
によれば、ゾーン固有値算出手段はワークの特性を表す
ワーク特性と、当該塗装乾燥炉の各ゾーンの入口におけ
る当該ワークの入口実測温度と、当該各ゾーンの出口に
おける当該ワークの出口実測温度と、当該塗装乾燥炉の
乾燥炉実測温度とに基づいて当該各ゾーンの特性を表す
ゾーン固有値を算出する。ワーク温度特性算出手段はゾ
ーンの乾燥炉温度及び当該ゾーンの鋼板板厚や、部品表
面積や、鋼板材質特性値を変化させることによって当該
ゾーンの出口におけるワークの出口温度を算出し、当該
ワークの出口温度を当該ゾーンの次のゾーンの入口にお
ける当該ワークの入口温度とする。このようにして、順
次、当該塗装乾燥炉の温度特性をシミュレートする。 【００１０】 【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。 Ａ：実施例の構成 図２は本実施例の概略構成を示す図である。この図にお
いてＯＶＥＮは塗装乾燥炉であり、塗装工程を経た後の
車体ＢＯＤＹの塗膜を熱風を吹き付けることによって乾
燥させる。また、車体ＢＯＤＹの塗膜を部分的に昇温さ
せる場合には、図４に示すヒートジェッターＨを使用す
る。すなわち、ヒートジェッターＨのノズルＮから熱風
を吹付速度ｖで局部的に吹き付け、これにより乾燥させ
る。ヒートジェッターＨを使用しない部分は図５に示す
直線Ｌ３で表される昇温特性になるが、ヒートジェッタ
ーＨを使用した部分は同図に示す直線Ｌ４で表される昇
温特性になる。 【００１１】このような乾燥工程を行う塗装乾燥炉ＯＶ
ＥＮは図２に示すように、その内部がこの乾燥工程の順
番に従って第１ゾーンＰ１、第２ゾーンＰ２、……、第
ｋゾーンＰｋ、……、第ｎゾーンＰｎに分けられてい
る。そして、塗装乾燥炉ＯＶＥＮへの車体ＢＯＤＹの搬
入は当該塗装乾燥炉ＯＶＥＮの入口から図３に示す、例
えば、「時刻０」に行われるようになっており、その
後、当該車体ＢＯＤＹに対しての乾燥工程が進むにつれ
て、第１ゾーンＰ１、第２ゾーンＰ２……と順番に当該
車体ＢＯＤＹが搬送されるようになっている。 【００１２】この図３は車体ＢＯＤＹに対する塗装乾燥
の実測データをグラフにしたものである。この図におい
て、実線Ｌ１は車体ＢＯＤＹのある特定部位の温度変化
を表し、破線Ｌ２は塗装乾燥炉ＯＶＥＮの温度Ｔの温度
変化を表している。この実測データにおいては第ｋゾー
ンＰｋの通過時間τは「１分」である。 【００１３】時刻ｙｋ（図３参照）になると車体ＢＯＤ
Ｙは第ｋゾーンＰｋの入口ＩＮに搬送され、「時刻ｙｋ
＋第ｋゾーンＰｋの通過時間τ」になると当該車体ＢＯ
ＤＹは第ｋゾーンＰｋの出口ＯＵＴに搬送されるように
なっている（図２の斜線部）。その後も同様にして乾燥
工程が車体ＢＯＤＹに対して行われ、時刻ｙｎになると
第ｎゾーンＰｎの出口ＯＵＴすなわち、塗装乾燥炉ＯＶ
ＥＮの出口から搬出されるようになっている。 【００１４】本実施例の塗装乾燥炉シミュレーションシ
ステムは、これら第１ゾーンＰ１から第ｎゾーンＰｎに
おいて適用されている。すなわち、各々のゾーンにおい
ては、後述する設定温度Ｔ’，熱伝達率α等が異なる
が、当該設定温度Ｔ’，熱伝達率α等を設定するプロセ
スは各々のゾーンについて同様である。 【００１５】このような塗装乾燥炉ＯＶＥＮに、後述す
る複数の測温体Ｗを取り付けた車体ＢＯＤＹを１回流動
させる事により、前述の当該塗装乾燥炉の各ゾーンの入
口における当該ワークの入口実測温度と、当該各ゾーン
の出口における当該ワークの出口実測温度と、当該塗装
乾燥炉の乾燥炉実測温度を測定する事が可能となる。こ
れらの実測温度データの用途については後述する。これ
らの測温体Ｗは車体ＢＯＤＹのエクステリア（屋根、ト
ランク、ボンネット、ドア、ロアーゲート、ロッカーパ
ネル），インテリア（フロアー中央部、インナーストラ
イカー前部、ドアーヒンジ、ドアーインナーステップ）
及び昇温困難なインテリア（ロッカーパネル内部）に取
り付けられている。そのため、測温体Ｗが取り付けられ
ている各部位の温度を測定できるようになっている。 【００１６】Ｂ：実施例の塗装乾燥炉温度設定プロセス 実施例の塗装乾燥炉ＯＶＥＮの設定温度Ｔ’（図３の温
度Ｔに相当する温度）の設定プロセスを図１を参照して
説明する。まず、ステップｓ１０においては塗装乾燥炉
ＯＶＥＮの第ｋゾーンＰｋの設定温度Ｔ’等の設定を行
う。この設定温度Ｔ’の設定について、以下、詳述す
る。 【００１７】まず、塗装乾燥炉ＯＶＥＮ内の車体ＢＯＤ
Ｙの昇温特性は、塗装乾燥炉ＯＶＥＮの設定温度Ｔ’と
ワーク特性、第ｋゾーンＰｋの固有値である熱伝達率α
（ｋｃａｌ／（ｍ2・ｈ・℃））によって近似すること
が可能である。まず、熱伝達率α（ｋｃａｌ／（ｍ2・
ｈ・℃））の算出について説明する。 【００１８】この場合、前述の実測温度データが与えら
れる（図３参照）。 温度Ｔin：第ｋゾーンＰｋの入口ＩＮにおける車体ＢＯ
ＤＹの特定部位の温度 温度Ｔout：第ｋゾーンＰｋの出口ＯＵＴにおける車体
ＢＯＤＹの特定部位の温度 設定温度Ｔ’：塗装乾燥炉ＯＶＥＮの設定温度 【００１９】また、ワークの特性として以下のデータが
与えられる。 板厚ｔ（mm）：車体ＢＯＤＹ特定部位の板厚 表面積Ａ（ｍ2）：車体ＢＯＤＹ特定部位の表面積 通過時間τ（分）：車体ＢＯＤＹの第ｋゾーンＰｋ通過
時間 比重γ（ｋｇ／（ｍ2・ｍｍ））：車体ＢＯＤＹの材質
（鉄）の比重 比熱Ｃ（ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃））：車体ＢＯＤＹの材
質（鉄）の比熱 【００２０】そして、 Ｔout＝Ｔ−（Ｔ−Ｔin）ｅy ……（１） ｙ＝｛−（Ａ・α・τ）／（γ・ｔ・Ｃ）｝ ……（２） α＝｛−（γ・ｔ・Ｃ）／（Ａ・τ）｝・ｌｏｇe｛（Ｔ−Ｔout）／（Ｔ−Ｔin ）｝ ……（３） の各式に上述の実測値で表されるデータを、各々代入す
ることによって、第ｋゾーンＰｋの固有値である熱伝達
率α（ｋｃａｌ／（ｍ2・ｈ・℃））が求められる。こ
のため、熱伝達率αは車体ＢＯＤＹの種類や当該車体Ｂ
ＯＤＹの位置及び塗装乾燥炉ＯＶＥＮの各ゾーンによっ
て特定される値になっている。 【００２１】式（３）により、車体ＢＯＤＹの種類や当
該車体ＢＯＤＹの位置及び塗装乾燥炉ＯＶＥＮの各ゾー
ン別特定値である熱伝導率αは算出可能であるが、前出
のヒートジェッターＨにより熱風が吹き付けられる部位
に関しては、 α＝｛λ・（ｖ・ｘ／ν）0.625｝／ｘ ……（４） により想定する事も可能である。この場合式（４）で使
用される各変数は次のように定義されている。 【００２２】吹付速度ｖ（ｍ／ｓ）：吹き出し速度 ピッチｘ（ｍ）：ヒートジェッターＨのノズルＮ取付ピ
ッチ 熱伝達率α（ｋｃａｌ／（ｍ2・ｈ・℃））：ヒートジ
ェッターＨによって熱風吹き付け条件が変化した部位の
第ｋゾーンＰｋの固有値（熱伝達率α＝３０〜４０ｋｃ
ａｌ／（ｍ2・ｈ・℃）） 熱伝導率λ（ｋｃａｌ／（ｍ・ｈ・℃））：熱風空気の
熱伝導率 動粘性係数ν（ｃｍ2／ｓ）：熱風空気の動粘性係数 【００２３】このようにして熱伝達率αが算出される
と、式（１）及び式（２）に基づいて設定温度Ｔ’を変
化させることにより、図示せぬコンピュータ上でシミュ
レーションを行うことができる。こうして、作業者によ
り塗装乾燥炉ＯＶＥＮについて設定温度Ｔ’がインプッ
トされる。 【００２４】また、ステップｓ１１においては、上述の
ようにしてインプットされた設定温度Ｔ’に基づいて、
第１ゾーンＰ１から第ｎゾーンＰｎの温度Ｔoutを、順
次、演算する。この場合、あるゾーンから次のゾーンに
進む場合には、当該ゾーンの温度Ｔoutを当該次のゾー
ンの温度Ｔinとして、当該次のゾーンにおける温度Ｔou
tを式（１）及び式（２）に基づいて算出する。このシ
ミュレーションの結果は図３に示すものとほぼ同様にな
る。 【００２５】また、図６に示すように、稼働時間βの間
においては塗装乾燥炉ＯＶＥＮの温度のマイナス側への
変動の最大を見込み、設定温度Ｔ’が高めに設定される
ようになっている。そのため、定常最低温度Ｔlowで焼
付が１００％になるように設定されている。すなわち、
品質を守る為の塗装乾燥炉ＯＶＥＮの定常最低温度Ｔlo
wの見極めが自動的になされる。 【００２６】次に、ステップｓ１２に進み、車体ＢＯＤ
Ｙについての最終焼付検証を行う。この焼付検証が終了
すると、ステップｓ１３に進み、上述の車体ＢＯＤＹの
焼付が適正に行われたか否かを判断する。この判断結果
が「ＮＯ」、すなわち、焼付が適正に行われていない場
合においては、再び、ステップｓ１１に戻り、ステップ
ｓ１３において「ＹＥＳ」と判断されるまで、ステップ
ｓ１１〜ステップｓ１３を繰り返して行う。そして、ス
テップｓ１３において「ＹＥＳ」、すなわち、焼付が適
正におこなわれたと判断された場合には、終了する。な
お、以上説明したように、シミュレーションの精度は高
いため、通常は、上述のステップｓ１３において「Ｎ
Ｏ」と判断される事はなく、１回のシミュレーションで
完了する。 【００２７】Ｃ：実施例の効果 論理的な塗装乾燥炉ＯＶＥＮの温度（設定温度Ｔ’）
設定の為、最終的な設定温度Ｔ’に至る迄１回の検証を
行うだけで、設定温度Ｔ’を決定することができる。 安全値は数値で設定、即座に塗装乾燥炉ＯＶＥＮの設
定温度Ｔ’に反映することができる。従って生産に対す
る悪影響は激減する。 シミュレーションの精度は高いため、品質エラーの危
険性は減少する。 【００２８】塗装乾燥炉ＯＶＥＮの温度は炉内負荷の
変動によりリップルするが、その最大幅を見越して安全
に炉温設定可能になるため（図６参照）、シミュレーシ
ョンにて、品質を守る為の定常最低温度Ｔlowの見極め
が可能になる。 通過時間τを各々のゾーンに対して変更可能であるた
め、生産台数の変更に伴う乾燥炉のタクトＵＰ／ＤＮに
対し、即座に対応可能になる。 板厚ｔ、表面積Ａを各々のゾーンに対して変更可能で
あるため、ワークの設計変更に伴うワーク特定部位の板
厚、形状変更に対し、即座に対応可能になる。 比重γ、比熱Ｃを各々のゾーンに対して変更可能であ
るため、ワークの設計変更に伴うワーク特定部位の材質
変更に対し、即座に対応可能になる。 乾燥炉の焼付適正化を行うため、エネルギー費を削減
できる。 【００２９】なお、炉温設定のプロセスは以上説明した
塗装乾燥炉に用いることに限られることなく、一般的な
乾燥，冷却，保温設備に対して用いても良い。 【００３０】 【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ワークの特性を表すワーク特性と、当該塗装乾燥炉
の各ゾーンの入口における当該ワークの入口実測温度
と、当該各ゾーンの出口における当該ワークの出口実測
温度と、当該塗装乾燥炉の乾燥炉実測温度とに基づいて
当該各ゾーンの特性を表すゾーン固有値を算出するゾー
ン固有値算出手段と、ゾーンの乾燥炉温度、若しくは当
該乾燥炉温度及び当該ゾーンのワークの移動時間、若し
くは当該乾燥炉温度及び当該ゾーンのワーク特定部位の
板厚や部品表面積、若しくは当該乾燥炉温度及び当該ゾ
ーンのワーク特定部位材質の比重や比熱を変化させるこ
とによって当該ゾーンの出口におけるワークの出口温度
を算出し、当該ワークの出口温度を当該ゾーンの次のゾ
ーンの入口における当該ワークの入口温度とするワーク
温度特性算出手段とを具備して当該塗装乾燥炉の温度特
性をシミュレートする構成をとったため、塗装乾燥炉炉
温決定の時間とロスを減少させ、かつ、当該塗装乾燥炉
内のワークの品質を安定させることができるという効果
がある。
装乾燥炉に用いて好適な塗装乾燥炉シミュレーションシ
ステムに関する。 【０００２】 【従来の技術】車体の生産工程のうちの塗装工程が行わ
れた後は当該車体の塗膜を乾燥させる乾燥工程が行われ
る。この乾燥工程において乾燥を行う塗装乾燥炉は、赤
外線、暗赤外線の輻射と、高温風の循環（対流）の両方
により加熱される。この乾燥工程の前半部においては車
体の温度を上昇させるために輻射のみか、又は、輻射と
対流とを併用し、当該乾燥工程の後半部においては車体
全体を熱するために対流炉を使用していることが多い。 【０００３】そして、従来、行われていた塗装乾燥炉の
温度設定の技術を図７のフローチャートに示す。この図
に示すように、塗装乾燥炉の温度設定（通常設定ゾーン
に分けて設定可能）は次のようにして行われていた。す
なわち、まず、測温体を取付けたワーク（車体）にて温
度測定を行った後（ステップｓ２１）、焼付度合をチェ
ックする（ステップｓ２２、及びステップｓ２４）。こ
の時の状態は、後述するように、塗装乾燥炉における焼
付不足は発生してはならない重大トラブルであるため、
塗装乾燥炉の初期設定は適正焼付の３〜５倍程度与えら
れる様、通常過剰設定気味になっている。従って、焼付
不足（ステップｓ２３）や適正焼付（ステップｓ２５）
に至ることは通常あり得ない。次に、焼付の過剰度合を
認識した上で、作業者の勘に基づき次回設定温度を定
め、再度実物温度測定による検証（ステップｓ２１）を
行っていた。この勘に基づく温度設定も、前出の発生し
てはならない重大トラブルを考慮して、かなり控え目な
温度変更となるため、通常は１回で終了することは希
で、数回に渡り行われる。このサイクルを繰り返す事に
より、最終的な塗装乾燥炉の適正な温度設定が行われ、
この段階で初めて最終焼付検証（ステップｓ２５、及び
ステップｓ２６）に到達する事が可能となり、塗装乾燥
炉の炉温設定が完了する。 【０００４】なお、ステップｓ２２において焼付不足と
判断された場合には、ステップｓ２３に進み、このよう
な発生してはならない重大トラブルへの対処が行われる
ようになっていた。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように、通常このサイクルは１回で終了することは希
で、数回に渡り行われる事が多い。また、負荷過大の為
に完璧に適正焼付化の調整が行われていない状態の方が
多い。さらに、ワークの塗装乾燥炉内移動速度の変更
（生産台数の変更に伴うタクトＵＰ／ＤＮ）や省エネル
ギー対策（塗装乾燥炉の温度Ｔの低温化）等の他のファ
クターが混在する事により煩雑を極めている。 【０００６】従って、以下のような問題点があった。 作業者の勘による塗装乾燥炉の温度設定の為、最終
的な設定温度に至るまで時間がかかりロスが多い。 最終的結論に至るまでにも、生産が止められない
為、安全サイドに展開する必要が有り、更に、時間とロ
スが増加する。 安全サイドに展開するが、作業者の勘に基づく為品
質エラーのリスクが大きい。 塗装乾燥炉の温度は炉内負荷の変動によりリップル
するが、最高何度℃までリップルしてもよいのかという
炉内温度の変動の許容範囲が見極められない。そのた
め、品質を守る為の塗装乾燥炉の最低温度の見極めが不
可能である。 【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、塗装乾燥炉炉温決定の時間とロスを減少
させ、かつ、当該塗装乾燥炉内のワークの品質を安定さ
せることができる塗装乾燥炉シミュレーションシステム
を提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１に記載の発明にあっては、ワークを乾燥する
塗装乾燥炉を備え、当該塗装乾燥炉が連続したｎ個のゾ
ーンに分けられている塗装乾燥炉シミュレーションシス
テムにおいて、前記ワークの特性を表すワーク特性と、
当該塗装乾燥炉の各ゾーンの入口における当該ワークの
入口実測温度と、当該各ゾーンの出口における当該ワー
クの出口実測温度と、当該塗装乾燥炉の乾燥炉実測温度
とに基づいて当該各ゾーンの特性を表すゾーン固有値を
算出するゾーン固有値算出手段と、ワーク特定部位の設
計変更に伴う、鋼板板厚や、部品表面積や、材質の変更
が生じた場合に、ワーク特性値を変化させる事によって
当該ゾーンの出口におけるワークの出口温度を算出し、
当該ワークの出口温度を当該ゾーンの次のゾーンの入口
における当該ワークの入口温度とするワーク温度特性算
出手段とを具備して当該塗装乾燥炉の温度特性をシミュ
レートすることを特徴とする。 【０００９】 【作用】上記構成をとったため、請求項１に記載の発明
によれば、ゾーン固有値算出手段はワークの特性を表す
ワーク特性と、当該塗装乾燥炉の各ゾーンの入口におけ
る当該ワークの入口実測温度と、当該各ゾーンの出口に
おける当該ワークの出口実測温度と、当該塗装乾燥炉の
乾燥炉実測温度とに基づいて当該各ゾーンの特性を表す
ゾーン固有値を算出する。ワーク温度特性算出手段はゾ
ーンの乾燥炉温度及び当該ゾーンの鋼板板厚や、部品表
面積や、鋼板材質特性値を変化させることによって当該
ゾーンの出口におけるワークの出口温度を算出し、当該
ワークの出口温度を当該ゾーンの次のゾーンの入口にお
ける当該ワークの入口温度とする。このようにして、順
次、当該塗装乾燥炉の温度特性をシミュレートする。 【００１０】 【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。 Ａ：実施例の構成 図２は本実施例の概略構成を示す図である。この図にお
いてＯＶＥＮは塗装乾燥炉であり、塗装工程を経た後の
車体ＢＯＤＹの塗膜を熱風を吹き付けることによって乾
燥させる。また、車体ＢＯＤＹの塗膜を部分的に昇温さ
せる場合には、図４に示すヒートジェッターＨを使用す
る。すなわち、ヒートジェッターＨのノズルＮから熱風
を吹付速度ｖで局部的に吹き付け、これにより乾燥させ
る。ヒートジェッターＨを使用しない部分は図５に示す
直線Ｌ３で表される昇温特性になるが、ヒートジェッタ
ーＨを使用した部分は同図に示す直線Ｌ４で表される昇
温特性になる。 【００１１】このような乾燥工程を行う塗装乾燥炉ＯＶ
ＥＮは図２に示すように、その内部がこの乾燥工程の順
番に従って第１ゾーンＰ１、第２ゾーンＰ２、……、第
ｋゾーンＰｋ、……、第ｎゾーンＰｎに分けられてい
る。そして、塗装乾燥炉ＯＶＥＮへの車体ＢＯＤＹの搬
入は当該塗装乾燥炉ＯＶＥＮの入口から図３に示す、例
えば、「時刻０」に行われるようになっており、その
後、当該車体ＢＯＤＹに対しての乾燥工程が進むにつれ
て、第１ゾーンＰ１、第２ゾーンＰ２……と順番に当該
車体ＢＯＤＹが搬送されるようになっている。 【００１２】この図３は車体ＢＯＤＹに対する塗装乾燥
の実測データをグラフにしたものである。この図におい
て、実線Ｌ１は車体ＢＯＤＹのある特定部位の温度変化
を表し、破線Ｌ２は塗装乾燥炉ＯＶＥＮの温度Ｔの温度
変化を表している。この実測データにおいては第ｋゾー
ンＰｋの通過時間τは「１分」である。 【００１３】時刻ｙｋ（図３参照）になると車体ＢＯＤ
Ｙは第ｋゾーンＰｋの入口ＩＮに搬送され、「時刻ｙｋ
＋第ｋゾーンＰｋの通過時間τ」になると当該車体ＢＯ
ＤＹは第ｋゾーンＰｋの出口ＯＵＴに搬送されるように
なっている（図２の斜線部）。その後も同様にして乾燥
工程が車体ＢＯＤＹに対して行われ、時刻ｙｎになると
第ｎゾーンＰｎの出口ＯＵＴすなわち、塗装乾燥炉ＯＶ
ＥＮの出口から搬出されるようになっている。 【００１４】本実施例の塗装乾燥炉シミュレーションシ
ステムは、これら第１ゾーンＰ１から第ｎゾーンＰｎに
おいて適用されている。すなわち、各々のゾーンにおい
ては、後述する設定温度Ｔ’，熱伝達率α等が異なる
が、当該設定温度Ｔ’，熱伝達率α等を設定するプロセ
スは各々のゾーンについて同様である。 【００１５】このような塗装乾燥炉ＯＶＥＮに、後述す
る複数の測温体Ｗを取り付けた車体ＢＯＤＹを１回流動
させる事により、前述の当該塗装乾燥炉の各ゾーンの入
口における当該ワークの入口実測温度と、当該各ゾーン
の出口における当該ワークの出口実測温度と、当該塗装
乾燥炉の乾燥炉実測温度を測定する事が可能となる。こ
れらの実測温度データの用途については後述する。これ
らの測温体Ｗは車体ＢＯＤＹのエクステリア（屋根、ト
ランク、ボンネット、ドア、ロアーゲート、ロッカーパ
ネル），インテリア（フロアー中央部、インナーストラ
イカー前部、ドアーヒンジ、ドアーインナーステップ）
及び昇温困難なインテリア（ロッカーパネル内部）に取
り付けられている。そのため、測温体Ｗが取り付けられ
ている各部位の温度を測定できるようになっている。 【００１６】Ｂ：実施例の塗装乾燥炉温度設定プロセス 実施例の塗装乾燥炉ＯＶＥＮの設定温度Ｔ’（図３の温
度Ｔに相当する温度）の設定プロセスを図１を参照して
説明する。まず、ステップｓ１０においては塗装乾燥炉
ＯＶＥＮの第ｋゾーンＰｋの設定温度Ｔ’等の設定を行
う。この設定温度Ｔ’の設定について、以下、詳述す
る。 【００１７】まず、塗装乾燥炉ＯＶＥＮ内の車体ＢＯＤ
Ｙの昇温特性は、塗装乾燥炉ＯＶＥＮの設定温度Ｔ’と
ワーク特性、第ｋゾーンＰｋの固有値である熱伝達率α
（ｋｃａｌ／（ｍ2・ｈ・℃））によって近似すること
が可能である。まず、熱伝達率α（ｋｃａｌ／（ｍ2・
ｈ・℃））の算出について説明する。 【００１８】この場合、前述の実測温度データが与えら
れる（図３参照）。 温度Ｔin：第ｋゾーンＰｋの入口ＩＮにおける車体ＢＯ
ＤＹの特定部位の温度 温度Ｔout：第ｋゾーンＰｋの出口ＯＵＴにおける車体
ＢＯＤＹの特定部位の温度 設定温度Ｔ’：塗装乾燥炉ＯＶＥＮの設定温度 【００１９】また、ワークの特性として以下のデータが
与えられる。 板厚ｔ（mm）：車体ＢＯＤＹ特定部位の板厚 表面積Ａ（ｍ2）：車体ＢＯＤＹ特定部位の表面積 通過時間τ（分）：車体ＢＯＤＹの第ｋゾーンＰｋ通過
時間 比重γ（ｋｇ／（ｍ2・ｍｍ））：車体ＢＯＤＹの材質
（鉄）の比重 比熱Ｃ（ｋｃａｌ／（ｋｇ・℃））：車体ＢＯＤＹの材
質（鉄）の比熱 【００２０】そして、 Ｔout＝Ｔ−（Ｔ−Ｔin）ｅy ……（１） ｙ＝｛−（Ａ・α・τ）／（γ・ｔ・Ｃ）｝ ……（２） α＝｛−（γ・ｔ・Ｃ）／（Ａ・τ）｝・ｌｏｇe｛（Ｔ−Ｔout）／（Ｔ−Ｔin ）｝ ……（３） の各式に上述の実測値で表されるデータを、各々代入す
ることによって、第ｋゾーンＰｋの固有値である熱伝達
率α（ｋｃａｌ／（ｍ2・ｈ・℃））が求められる。こ
のため、熱伝達率αは車体ＢＯＤＹの種類や当該車体Ｂ
ＯＤＹの位置及び塗装乾燥炉ＯＶＥＮの各ゾーンによっ
て特定される値になっている。 【００２１】式（３）により、車体ＢＯＤＹの種類や当
該車体ＢＯＤＹの位置及び塗装乾燥炉ＯＶＥＮの各ゾー
ン別特定値である熱伝導率αは算出可能であるが、前出
のヒートジェッターＨにより熱風が吹き付けられる部位
に関しては、 α＝｛λ・（ｖ・ｘ／ν）0.625｝／ｘ ……（４） により想定する事も可能である。この場合式（４）で使
用される各変数は次のように定義されている。 【００２２】吹付速度ｖ（ｍ／ｓ）：吹き出し速度 ピッチｘ（ｍ）：ヒートジェッターＨのノズルＮ取付ピ
ッチ 熱伝達率α（ｋｃａｌ／（ｍ2・ｈ・℃））：ヒートジ
ェッターＨによって熱風吹き付け条件が変化した部位の
第ｋゾーンＰｋの固有値（熱伝達率α＝３０〜４０ｋｃ
ａｌ／（ｍ2・ｈ・℃）） 熱伝導率λ（ｋｃａｌ／（ｍ・ｈ・℃））：熱風空気の
熱伝導率 動粘性係数ν（ｃｍ2／ｓ）：熱風空気の動粘性係数 【００２３】このようにして熱伝達率αが算出される
と、式（１）及び式（２）に基づいて設定温度Ｔ’を変
化させることにより、図示せぬコンピュータ上でシミュ
レーションを行うことができる。こうして、作業者によ
り塗装乾燥炉ＯＶＥＮについて設定温度Ｔ’がインプッ
トされる。 【００２４】また、ステップｓ１１においては、上述の
ようにしてインプットされた設定温度Ｔ’に基づいて、
第１ゾーンＰ１から第ｎゾーンＰｎの温度Ｔoutを、順
次、演算する。この場合、あるゾーンから次のゾーンに
進む場合には、当該ゾーンの温度Ｔoutを当該次のゾー
ンの温度Ｔinとして、当該次のゾーンにおける温度Ｔou
tを式（１）及び式（２）に基づいて算出する。このシ
ミュレーションの結果は図３に示すものとほぼ同様にな
る。 【００２５】また、図６に示すように、稼働時間βの間
においては塗装乾燥炉ＯＶＥＮの温度のマイナス側への
変動の最大を見込み、設定温度Ｔ’が高めに設定される
ようになっている。そのため、定常最低温度Ｔlowで焼
付が１００％になるように設定されている。すなわち、
品質を守る為の塗装乾燥炉ＯＶＥＮの定常最低温度Ｔlo
wの見極めが自動的になされる。 【００２６】次に、ステップｓ１２に進み、車体ＢＯＤ
Ｙについての最終焼付検証を行う。この焼付検証が終了
すると、ステップｓ１３に進み、上述の車体ＢＯＤＹの
焼付が適正に行われたか否かを判断する。この判断結果
が「ＮＯ」、すなわち、焼付が適正に行われていない場
合においては、再び、ステップｓ１１に戻り、ステップ
ｓ１３において「ＹＥＳ」と判断されるまで、ステップ
ｓ１１〜ステップｓ１３を繰り返して行う。そして、ス
テップｓ１３において「ＹＥＳ」、すなわち、焼付が適
正におこなわれたと判断された場合には、終了する。な
お、以上説明したように、シミュレーションの精度は高
いため、通常は、上述のステップｓ１３において「Ｎ
Ｏ」と判断される事はなく、１回のシミュレーションで
完了する。 【００２７】Ｃ：実施例の効果 論理的な塗装乾燥炉ＯＶＥＮの温度（設定温度Ｔ’）
設定の為、最終的な設定温度Ｔ’に至る迄１回の検証を
行うだけで、設定温度Ｔ’を決定することができる。 安全値は数値で設定、即座に塗装乾燥炉ＯＶＥＮの設
定温度Ｔ’に反映することができる。従って生産に対す
る悪影響は激減する。 シミュレーションの精度は高いため、品質エラーの危
険性は減少する。 【００２８】塗装乾燥炉ＯＶＥＮの温度は炉内負荷の
変動によりリップルするが、その最大幅を見越して安全
に炉温設定可能になるため（図６参照）、シミュレーシ
ョンにて、品質を守る為の定常最低温度Ｔlowの見極め
が可能になる。 通過時間τを各々のゾーンに対して変更可能であるた
め、生産台数の変更に伴う乾燥炉のタクトＵＰ／ＤＮに
対し、即座に対応可能になる。 板厚ｔ、表面積Ａを各々のゾーンに対して変更可能で
あるため、ワークの設計変更に伴うワーク特定部位の板
厚、形状変更に対し、即座に対応可能になる。 比重γ、比熱Ｃを各々のゾーンに対して変更可能であ
るため、ワークの設計変更に伴うワーク特定部位の材質
変更に対し、即座に対応可能になる。 乾燥炉の焼付適正化を行うため、エネルギー費を削減
できる。 【００２９】なお、炉温設定のプロセスは以上説明した
塗装乾燥炉に用いることに限られることなく、一般的な
乾燥，冷却，保温設備に対して用いても良い。 【００３０】 【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ワークの特性を表すワーク特性と、当該塗装乾燥炉
の各ゾーンの入口における当該ワークの入口実測温度
と、当該各ゾーンの出口における当該ワークの出口実測
温度と、当該塗装乾燥炉の乾燥炉実測温度とに基づいて
当該各ゾーンの特性を表すゾーン固有値を算出するゾー
ン固有値算出手段と、ゾーンの乾燥炉温度、若しくは当
該乾燥炉温度及び当該ゾーンのワークの移動時間、若し
くは当該乾燥炉温度及び当該ゾーンのワーク特定部位の
板厚や部品表面積、若しくは当該乾燥炉温度及び当該ゾ
ーンのワーク特定部位材質の比重や比熱を変化させるこ
とによって当該ゾーンの出口におけるワークの出口温度
を算出し、当該ワークの出口温度を当該ゾーンの次のゾ
ーンの入口における当該ワークの入口温度とするワーク
温度特性算出手段とを具備して当該塗装乾燥炉の温度特
性をシミュレートする構成をとったため、塗装乾燥炉炉
温決定の時間とロスを減少させ、かつ、当該塗装乾燥炉
内のワークの品質を安定させることができるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における塗装乾燥炉温度決定
プロセスを示すフローチャートである。 【図２】本発明の一実施例における塗装乾燥炉シミュレ
ーションシステムの概略図である。 【図３】本発明の一実施例における塗装乾燥炉シミュレ
ーションシステムのシミュレーション時間と各種温度と
の関係を示す図である。 【図４】本発明の一実施例におけるヒートジェッターＨ
の斜視図である。 【図５】本発明の一実施例におけるヒートジェッターＨ
の特性を示す図である。 【図６】本発明の一実施例における時間と塗装乾燥炉Ｏ
ＶＥＮの特定ゾーンにおける稼働時間中の温度との関係
を示す図である。 【図７】従来の塗装乾燥炉温度決定プロセスを示すフロ
ーチャートである。 【符号の説明】 ＯＶＥＮ 塗装乾燥炉（ゾーン固有値算出手段、ワーク
温度特性算出手段） Ｔin 温度（入口実測温度） Ｔout 温度（出口実測温度） Ｔ’設定温度（塗装乾燥炉の温度特性） α 熱伝達率（ゾーン固有値）
プロセスを示すフローチャートである。 【図２】本発明の一実施例における塗装乾燥炉シミュレ
ーションシステムの概略図である。 【図３】本発明の一実施例における塗装乾燥炉シミュレ
ーションシステムのシミュレーション時間と各種温度と
の関係を示す図である。 【図４】本発明の一実施例におけるヒートジェッターＨ
の斜視図である。 【図５】本発明の一実施例におけるヒートジェッターＨ
の特性を示す図である。 【図６】本発明の一実施例における時間と塗装乾燥炉Ｏ
ＶＥＮの特定ゾーンにおける稼働時間中の温度との関係
を示す図である。 【図７】従来の塗装乾燥炉温度決定プロセスを示すフロ
ーチャートである。 【符号の説明】 ＯＶＥＮ 塗装乾燥炉（ゾーン固有値算出手段、ワーク
温度特性算出手段） Ｔin 温度（入口実測温度） Ｔout 温度（出口実測温度） Ｔ’設定温度（塗装乾燥炉の温度特性） α 熱伝達率（ゾーン固有値）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B05C 9/14
F26B 21/10
F27B 9/40
F27D 19/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ワークを乾燥する塗装乾燥炉を備え、当
該塗装乾燥炉が連続したｎ個のゾーンに分けられている
塗装乾燥炉シミュレーションシステムにおいて、 前記ワークの特性を表すワーク特性と、当該塗装乾燥炉
の各ゾーンの入口における当該ワークの入口実測温度
と、当該各ゾーンの出口における当該ワークの出口実測
温度と、当該塗装乾燥炉の乾燥炉実測温度とに基づいて
当該各ゾーンの特性を表すゾーン固有値を算出するゾー
ン固有値算出手段と、 ワーク特定部位の設計変更に伴う、鋼板板厚や、部品表
面積や、材質の変更が生じた場合に、ワーク特性値を変
化させる事によって当該ゾーンの出口におけるワークの
出口温度を算出し、当該ワークの出口温度を当該ゾーン
の次のゾーンの入口における当該ワークの入口温度とす
るワーク温度特性算出手段とを具備して当該塗装乾燥炉
の温度特性をシミュレートすることを特徴とする塗装乾
燥炉シミュレーションシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02582493A JP3403745B2 (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | 塗装乾燥炉シミュレーションシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02582493A JP3403745B2 (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | 塗装乾燥炉シミュレーションシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06238221A JPH06238221A (ja) | 1994-08-30 |
| JP3403745B2 true JP3403745B2 (ja) | 2003-05-06 |
Family
ID=12176614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02582493A Expired - Fee Related JP3403745B2 (ja) | 1993-02-15 | 1993-02-15 | 塗装乾燥炉シミュレーションシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3403745B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004188382A (ja) * | 2002-12-13 | 2004-07-08 | Fuji Heavy Ind Ltd | 塗装乾燥予測方法、塗装乾燥予測システムおよび記録媒体 |
| JP4601660B2 (ja) * | 2007-11-28 | 2010-12-22 | 関東自動車工業株式会社 | 乾燥炉内の揮発溶剤による未硬化膜再溶解の不具合予防方法 |
| JP6459554B2 (ja) * | 2015-01-26 | 2019-01-30 | 日産自動車株式会社 | 自動車ボディの塗装乾燥方法 |
-
1993
- 1993-02-15 JP JP02582493A patent/JP3403745B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06238221A (ja) | 1994-08-30 |
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