JP5372528B2 - Simulation apparatus, simulation method, and simulation program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被塗装物に付着した塗料の垂れを予測する予測技術に関する。 The present invention relates to a prediction technique for predicting dripping of a paint adhering to an object to be coated.
複雑な形状の自動車車体等を塗装する際には、塗料を貯めた処理槽に車体を沈めながら、処理槽と車体との間に電圧を印加することにより、車体のインナパネルおよびアウタパネルに塗料の電着膜を形成する電着塗装が施される。そして、電着塗装を施した後には、水洗工程によって電着膜の表面に残る塗料や隙間に溜まった塗料が洗い流され、車体を乾燥炉に搬入して電着膜を硬化させる高温焼き付けが実施される。 When painting a car body with a complicated shape, the paint is applied to the inner panel and outer panel of the car body by applying a voltage between the car and the car body while sinking the car body in the paint tank. Electrodeposition coating for forming an electrodeposition film is applied. After the electrodeposition coating, the paint remaining on the surface of the electrodeposited film and the paint accumulated in the gaps are washed away by the water washing process, and high temperature baking is performed to carry the vehicle body into a drying furnace and cure the electrodeposited film. Is done.
ところで、残留塗料を十分に洗い流さずに高温焼き付けを実施した場合には、加熱される塗料が垂れ落ちることでの塗装欠陥、いわゆる二次タレが発生してしまうおそれがあった。このような二次タレの発生は、研磨作業や塗装作業等の補修が必要となるため、自動車の製造コストを増大させる要因となっていた。そこで、車体に残留している余分な塗料を確実に除去するため、残留塗料をバキューム装置によって除去する製造方法(例えば、特許文献1参照)や、残留塗料を超音波振動によって除去する製造方法(例えば、特許文献2参照)が提案されている。 By the way, when high-temperature baking is performed without sufficiently washing away the residual paint, there is a possibility that a coating defect due to dripping of the heated paint, so-called secondary sagging, may occur. The occurrence of such secondary sagging has been a factor that increases the manufacturing cost of automobiles because repairs such as polishing work and painting work are required. Therefore, in order to reliably remove the excess paint remaining on the vehicle body, a manufacturing method for removing the residual paint with a vacuum device (see, for example, Patent Document 1), or a manufacturing method for removing the residual paint by ultrasonic vibration ( For example, see Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1や特許文献2に記載される製造方法は、残留塗料を除去するために新たな工程を追加する方法であり、自動車の製造コストを増大させる要因となっていた。また、二次タレによる品質低下を解消するための対策としては、バキューム装置や超音波振動によって残留塗料を除去する方法だけでなく、車体構造を改善することで塗装品質に影響を与えない位置に二次タレを導く方法も考えられる。このように、車体構造に着目して二次タレによる問題を解消するためには、車体構造から二次タレの発生状況を予測するシミュレーション技術を開発することにより、二次タレによる品質低下を招くことのない車体構造を設計することが望まれている。
However, the manufacturing method described in
本発明の目的は、車体等の被塗装物に付着した塗料の垂れを予測することにある。 An object of the present invention is to predict the dripping of the paint adhering to an object to be painted such as a vehicle body.
本発明のシミュレーション装置は、被塗装物に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーション装置であって、複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定手段と、前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算手段と、前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算手段と、前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算手段と、前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示手段とを有することを特徴とする。 The simulation apparatus of the present invention is a simulation apparatus for predicting dripping of the paint attached to an object to be coated, and based on a numerical calculation model of the object to be painted divided into a plurality of elements, for each node included in the element. An adjacent node setting means for setting a node adjacent thereto, an inclination angle calculating means for calculating an inclination angle between the adjacent nodes on the basis of the direction of gravity acting on the object, and the object to be coated Based on the acting temperature and the inclination angle between the nodes, movement amount calculating means for calculating the amount of paint movement between the nodes after a predetermined time, and each node after the predetermined time based on the paint movement amount It has an adhesion amount calculation means for calculating the paint adhesion amount in the above and an adhesion amount display means for displaying the paint adhesion amount on the outside.
本発明のシミュレーション装置は、前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とする。 The simulation apparatus of the present invention is characterized in that the object to be coated is a vehicle body carried into a heating and drying furnace after electrodeposition coating.
本発明のシミュレーション方法は、被塗装物に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーション方法であって、複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定ステップと、前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算ステップと、前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算ステップと、前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算ステップと、前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示ステップとを有することを特徴とする。 The simulation method of the present invention is a simulation method for predicting the dripping of the paint adhering to the object to be coated, and based on the numerical calculation model of the object to be painted divided into a plurality of elements, for each node included in the element. An adjacent node setting step for setting a node adjacent to the object, an inclination angle calculating step for calculating an inclination angle between the adjacent nodes based on the direction of gravity acting on the object, and the object to be coated Based on the acting temperature and the inclination angle between the nodes, a movement amount calculating step for calculating the amount of paint movement between the nodes after a predetermined time, and each node after the predetermined time based on the paint movement amount And an adhesion amount calculating step for calculating the adhesion amount of paint and an adhesion amount displaying step for displaying the adhesion amount of the paint on the outside.
本発明のシミュレーション方法は、前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とする。 The simulation method of the present invention is characterized in that the object to be coated is a vehicle body carried into a heating and drying furnace after electrodeposition coating.
本発明のシミュレーションプログラムは、被塗装物に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーションプログラムであって、複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定ステップと、前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算ステップと、前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算ステップと、前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算ステップと、前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示ステップとを有することを特徴とする。 The simulation program of the present invention is a simulation program for predicting the dripping of the paint adhering to the object to be coated, and for each node included in the element based on the numerical calculation model of the object to be painted divided into a plurality of elements. An adjacent node setting step for setting a node adjacent to the object, an inclination angle calculating step for calculating an inclination angle between the adjacent nodes based on the direction of gravity acting on the object, and the object to be coated Based on the acting temperature and the inclination angle between the nodes, a movement amount calculating step for calculating the amount of paint movement between the nodes after a predetermined time, and each node after the predetermined time based on the paint movement amount And an adhesion amount calculating step for calculating the adhesion amount of paint and an adhesion amount displaying step for displaying the adhesion amount of the paint on the outside.
本発明のシミュレーションプログラムは、前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とする。 The simulation program of the present invention is characterized in that the object to be coated is a vehicle body carried into a heating and drying furnace after electrodeposition coating.
本発明によれば、隣接する節点間の傾斜角と被塗装物に作用する温度とに基づいて、隣接する節点間における塗料移動量を演算するようにしたので、温度変化に伴う塗料の粘度変化を考慮しながら、被塗装物に付着した塗料の垂れを予測することが可能となる。これにより、被塗装物の試作品を製造することなく、良好な塗装品質を得るための構造を特定することが可能となる。 According to the present invention, since the amount of paint movement between adjacent nodes is calculated based on the inclination angle between adjacent nodes and the temperature acting on the object to be coated, the viscosity change of the paint accompanying the temperature change It is possible to predict the dripping of the paint adhering to the object to be coated while considering the above. This makes it possible to specify a structure for obtaining good coating quality without producing a prototype of the object to be coated.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は車体10の塗装ライン11を示す概略図であり、図1には電着塗装工程から焼付工程までの塗装ライン11が示されている。図1に示すように、電着塗装工程においては、被塗装物としての車体10に対して電着塗装を施すための処理槽12が設けられている。この処理槽12は電着塗料で満たされており、塗装時にはハンガ13に吊り下げられた車体10が処理槽12に沈められるようになっている。処理槽12内には図示しない電極が配置されており、車体10と電極とに対して電圧を印加することにより、車体10のアウタパネルやインナパネルには電着塗膜が形成されることになる。そして、処理槽12から引き上げられた車体10は、複数のスプレーノズル14を備える水洗工程に案内される。この水洗工程においては、スプレーノズル14から車体10に向けて洗浄液を噴射することにより、車体10に付着している余分な塗料やゴミ等が除去されるようになっている。続いて、水洗工程を通過した車体10は、加熱乾燥炉であるオーブン15に搬入される。このオーブン15を通過する車体10に対して赤外加熱や熱風加熱を施すことにより、車体10を所定の焼付温度まで加熱して電着塗膜を硬化させるとともに車体10に定着させることが可能となっている。なお、加熱された空気の流出を抑制してエネルギ効率を高めるため、オーブン15の中間部位は高い位置に設置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a
ところで、水洗工程を設けることで余分な塗料を車体10から除去しているが、余分な塗料を完全に除去することは困難であった。そして、余分な塗料が付着したままの車体10をオーブン15で加熱した場合には、塗料の粘度が低下して垂れ落ちることによる塗装欠陥、いわゆる二次タレが発生してしまうおそれがある。すなわち、車体10をオーブン15で加熱した場合には、車体外側に付着した塗料や車体鋼鈑が加熱されるだけでなく、車体内側に付着した塗料や溜まっている塗料が熱伝導によって加熱されることになる。このように、付着したり溜まったりしている塗料を加熱することは、塗料の表面張力を低下させて塗料の二次タレを招く要因となっていた。特に、90℃〜100℃近辺で塗料を沸騰させることは、塗料の移動速度や移動量を増大させて大きな二次タレを招く要因となっていた。このような二次タレの発生は、研磨作業や塗装作業等の補修が必要となるため、車両の製造コストを増大させる要因となっていた。この二次タレによる問題を解消するための対策としては、車体構造を改善して塗装品質に影響を与えない部位に二次タレを導く方法が考えられる。このように、車体構造に着目して二次タレによる問題を解消するためには、試作等の開発コストを抑制するため、車体構造から二次タレの発生状況を予測することが所望されている。以下、車体10に付着した塗料の垂れを予測するシミュレーション方法について説明する。
By the way, although the extra paint is removed from the
図2は本発明の一実施の形態であるシミュレーション装置20を示すブロック図である。図2に示すように、シミュレーション装置20には、キーボード21、ディスプレイ22、HDD(ハードディスクドライブ)23、FDD(フレキシブルディスクドライブ)24等が設けられている。また、シミュレーション装置20には、CPU25,ROM26およびRAM27からなる制御部28が設けられており、この制御部28は、隣接節点設定手段、傾斜角演算手段、移動量演算手段、付着量演算手段、付着量表示手段として機能するようになっている。また、シミュレーション装置20には、キーボードコントローラ29、ディスプレイコントローラ30、ディスクコントローラ31、インターフェースコントローラ32が設けられている。さらに、制御部28および各種コントローラ29〜32は、システムバス33を介して互いに通信可能となっている。
FIG. 2 is a block diagram showing a
CPU25は、ROM26やHDD23に保存されたシミュレーションプログラム、またはFDD24から供給されるシミュレーションプログラムを実行することにより、システムバス33に接続された各種デバイスを制御することが可能となっている。また、RAM27は、CPU25のメインメモリあるいはワークエリア等として機能するようになっている。また、キーボードコントローラ29はキーボード21からの入力信号を変換しており、ディスプレイコントローラ30はディスプレイ22の表示状態を制御している。ディスクコントローラ31はHDD23やFDD24のアクセス状態を制御している。そして、インターフェースコントローラ32は、ネットワーク34に接続される図示しないデバイスとの間におけるデータの送受信を制御している。
The
図3はシミュレーション装置20によって実行されるシミュレーション方法の手順を示すフローチャートである。図3に示すように、ステップS1では、各種計算条件データが読み込まれる。この計算条件データとしては、シミュレーションの実行間隔(例えば、100秒間隔)、シミュレーションの終了時間Te(例えば、3600秒)、オーブン15の温度条件(例えば、0〜200秒までは60℃、200〜600秒までは100℃、600〜3600秒までは170℃)、車体10の搬送角度条件(例えば、0〜200秒までは水平方向に対して30°、200〜3400秒までは水平方向に対して0°、3400〜3600秒までは水平方向に対して−30°)、電着塗膜に付着している塗料の初期膜厚th、付着塗料が車体10から落下する臨界転落量Vc等が読み込まれている。
FIG. 3 is a flowchart showing the procedure of the simulation method executed by the
続くステップS2では、車体データとして車体10の数値計算モデル40が読み込まれる。ここで、図4は車体10の数値計算モデル40を示す斜視図であり、図5は数値計算モデル40を構成する複数の要素を部分的に抜き出した模式図である。図5に示すように、車体10を構成するパネル部材を有限要素法によって複数の要素に分割することにより、二次元の数値計算モデル40が構築されるようになっている。この数値計算モデル40として、例えば、車体衝突変形シミュレーション等で用いられる二次元の数値計算モデル40を流用することが可能である。また、図5に示すように、数値計算モデル40が備える各要素の頂点には節点が配置されており、節点毎に、X座標値、Y座標値、Z座標値が特定されている。なお、車体10の数値計算モデル40として二次元の数値計算モデルを用いているが、これに限られることはなく、三次元の数値計算モデルを用いるようにしても良い。また、数値計算モデルが備える要素の形状としては、四角形状に限られることはなく、三角形状等のように3つ以上の節点を備えるものであれば他の形状であっても良い。
In the subsequent step S2, the
ステップS3では、節点毎に隣接する節点が設定される(隣接節点設定ステップ)。ここで、隣接する節点とは、着目した節点を共有する要素が備える節点である。すなわち、図5に示すように、節点1に着目した場合には、節点1を共有する要素I〜IVが備える節点2〜9が隣接節点となる。このような手順で、全ての節点とこれに隣接する節点との関係が特定される。
In step S3, adjacent nodes are set for each node (adjacent node setting step). Here, the adjacent node is a node provided in an element sharing the focused node. That is, as shown in FIG. 5, when attention is paid to
また、ステップS4では、節点毎に支配面積Sが演算され、隣接する節点間の節点間距離Lが演算される。ここで、図6(A)は節点1の支配面積Sを示す説明図であり、図6(B)は節点1,8の節点間距離Lを示す説明図である。図6(A)に示すように、節点1の支配面積Sは、隣接する各節点2〜9との中間位置を結ぶことによって区画されている。なお、他の方法によって、各節点における支配面積Sを演算するようにしても良い。また、図6(B)に示すように、節点1,8の各座標値に基づいて節点間距離Lが演算される。
In step S4, the dominant area S is calculated for each node, and the inter-node distance L between adjacent nodes is calculated. Here, FIG. 6A is an explanatory diagram showing the dominant area S of the
続いて、ステップS5では、各節点の支配面積Sと塗料の初期膜厚thとを乗算することにより、各節点における塗料の初期付着量V0が演算される。この初期付着量V0とは、車体10の電着塗膜上に残っている塗料の付着量であり、二次タレの要因となり得る塗料の付着量である。なお、初期付着量V0を演算する際に用いられる初期膜厚thは、予め実験等によって求められるものである。続いて、ステップS6では初期付着量V0が現在の塗料付着量Vtとして格納され、ステップS7ではシミュレーション時間を計測するタイマtのリセット処理が実施される。
Subsequently, in step S5, by multiplying the initial film thickness th of the dominant area S and coatings of each node, the initial adhesion amount V 0 which paint in each node is calculated. The initial adhesion amount V 0 is an adhesion amount of the paint remaining on the electrodeposition coating film of the
続いて、ステップS8では、各節点の座標値に基づいて、隣接する節点毎に水平面を基準とした傾斜角αが演算される(傾斜角演算ステップ)。また、基準となる水平面は重力方向Gに直交する面であるため、ステップS8を実行することにより、重力方向Gを基準とした傾斜角αが演算されることになる。ここで、図7(A)〜(C)は節点1,8間の傾斜角αを示す説明図であり、車体10の搬送角度に応じた傾斜角αの変化を示している。図1に示すように、焼付工程においては、車体10の搬送角度が経過時間に応じて変化するため、車体10の数値計算モデル40に作用する重力方向Gも変化することになる。このため、図7(A)〜(C)に示すように、搬送角度(重力の作用方向)の変化に応じて傾斜角αが変化することになる。なお、焼付工程における車体10の搬送角度は、ステップS1において計算条件データの搬送角度条件として読み込まれており、ステップS8においては経過時間毎に搬送角度条件を参照しながら傾斜角αを演算することになる。
Subsequently, in step S8, an inclination angle α with respect to the horizontal plane is calculated for each adjacent node based on the coordinate value of each node (inclination angle calculation step). Since the reference horizontal plane is a plane orthogonal to the gravity direction G, the inclination angle α with respect to the gravity direction G is calculated by executing step S8. Here, FIGS. 7A to 7C are explanatory diagrams showing the inclination angle α between the
ステップS9では、節点毎に所定時間後の塗料流出量(塗料移動量)Voutが演算され(移動量演算ステップ)、続くステップS10では、節点毎に所定時間後の塗料流入量(塗料移動量)Vinが演算される(移動量演算ステップ)。ここで、図8(A)は節点1の塗料流出量Voutを示す説明図であり、図8(B)は節点1の塗料流入量Vinを示す説明図である。図8(A)に示すように、節点1の重力方向下側に位置する隣接節点2,7,8,9に対しては、節点1から塗料が流出するようになっており、図8(B)に示すように、節点1の重力方向上側に位置する隣接節点3〜6からは、節点1に対して塗料が流入するようになっている。このような、塗料の流れにより、節点1からの塗料流出量Voutは以下の式(1)によって表され、節点1に対する塗料流入量Vinは以下の式(2)によって表される。
Vout=νt+1(1,2)+νt+1(1,7)+νt+1(1,8)+νt+1(1,9) …(1)
Vin=νt+1(3,1)+νt+1(4,1)+νt+1(5,1)+νt+1(6,1) …(2)
In step S9, the paint outflow amount (paint movement amount) Vout after a predetermined time is calculated for each node (movement amount calculation step), and in the subsequent step S10, the paint inflow amount (paint movement amount after a predetermined time) for each node. ) V in is calculated (movement amount calculating step). Here, Fig. 8 (A) is a diagram showing a paint outflow V out of the
V out = ν t + 1 (1,2) + ν t + 1 (1,7) + ν t + 1 (1,8) + ν t + 1 (1,9) (1)
V in = ν t + 1 (3,1) + ν t + 1 (4,1) + ν t + 1 (5,1) + ν t + 1 (6,1) (2)
なお、νt+1(1,2)は節点1から節点2に対する塗料移動量を示し、νt+1(1,7)は節点1から節点7に対する塗料移動量を示し、νt+1(1,8)は節点1から節点8に対する塗料移動量を示し、νt+1(1,9)は節点1から節点9に対する塗料移動量を示している。また、νt+1(3,1)は節点3から節点1に対する塗料移動量を示し、νt+1(4,1)は節点4から節点1に対する塗料移動量を示し、νt+1(5,1)は節点5から節点1に対する塗料移動量を示し、νt+1(6,1)は節点6から節点1に対する塗料移動量を示している。
Ν t + 1 (1,2) represents the amount of paint movement from
次いで、所定時間後における塗料移動量(塗料流出量,塗料流入量)νt+1の演算方法について具体的に説明する。以下の式(3)に示すように、所定時間後の塗料移動量νt+1は、現在の塗料付着量Vtに対して、温度Tに基づく関数Fa(Fb(t))、傾斜角αに基づく関数Fc(α)、節点間距離Lに基づく関数Fd(L)を乗算することによって演算される。すなわち、式(4),(5)に示すように、温度Tが上昇するほど塗料の粘度が低下することから、関数Fa(Fb(t))によって塗料移動量νt+1が増加するように演算される。また、式(6)に示すように、傾斜角αが急勾配になるほど、関数Fc(α)よって塗料移動量νt+1が増加するように演算される。さらに、式(7)に示すように、節点間距離Lが近くなるほど、関数Fd(L)によって塗料移動量νt+1が増加するように演算される。このような手順によって、各隣接節点間における塗料移動量νt+1を演算した上で、式(1),(2)に示されるように、複数の隣接節点間での塗料移動量νt+1を加算することにより、前述した塗料流出量Voutや塗料流入量Vinが求められることになる。
νt+1=Vt・Fa(Fb(t))・Fc(α)・Fd(L) …(3)
Fa(T)=a・T2+b・T+c …(4)
Fb(t)=T(t) …(5)
Fc(α)=A・sinα+B …(6)
Fd(L)=C/L …(7)
ここで、Vtは現在の塗料付着量であり、Tは車体10に作用する温度であり、tはタイマ時刻であり、αは傾斜角であり、Lは節点間距離である。また、a〜cおよびA〜Cは実験によって求められる係数である。
Next, the calculation method of the paint movement amount (paint outflow amount, paint inflow amount) ν t + 1 after a predetermined time will be specifically described. As shown in the following formula (3), the paint movement amount ν t + 1 after a predetermined time is based on the function Fa (Fb (t)) based on the temperature T and the inclination angle α with respect to the current paint adhesion amount Vt. The calculation is performed by multiplying the function Fc (α) and the function Fd (L) based on the distance L between nodes. That is, as shown in equations (4) and (5), the viscosity of the paint decreases as the temperature T rises, so that the paint movement amount ν t + 1 is increased by the function Fa (Fb (t)). Is done. Further, as shown in Expression (6), the steeper inclination angle α is calculated such that the paint movement amount ν t + 1 is increased by the function Fc (α). Further, as shown in the equation (7), the paint movement amount ν t + 1 is calculated by the function Fd (L) as the inter-node distance L becomes shorter. Such procedure, after calculating the coating amount of movement [nu t + 1 between each adjacent node, the formula (1), as shown in (2), adding the coating amount of movement [nu t + 1 between a plurality of adjacent nodes by, so that the paint runoff V out and paint flow rate V in the aforementioned are determined.
ν t + 1 = V t · Fa (Fb (t)) · Fc (α) · Fd (L) (3)
Fa (T) = a · T 2 + b · T + c (4)
Fb (t) = T (t) (5)
Fc (α) = A · sin α + B (6)
Fd (L) = C / L (7)
Here, V t is a current paint adhesion amount, T is a temperature acting on the
続いて、ステップS11では、以下の式(8)に従って、節点毎に所定時間後の塗料付着量Vt+1が演算される(付着量演算ステップ)。すなわち、節点に付着していた当初の塗料付着量Vtから、ステップS9で演算された塗料流出量Voutを減算する一方、ステップS10で演算された塗料流入量Vinを加算するようにしている。これにより、所定時間後の各節点における塗料付着量Vt+1が求められることになる。
Vt+1=Vt−Vout+Vin …(8)
Subsequently, in step S11, the paint adhesion amount V t + 1 after a predetermined time is calculated for each node according to the following equation (8) (adhesion amount calculation step). That is, from the beginning of the coating weight Vt adhering to the node, while subtracting the paint outflow V out which is calculated in step S9, so that adding the paint flow rate V in which is calculated in step S10 . Thus, the paint adhesion amount V t + 1 at each node after a predetermined time is obtained.
V t + 1 = V t −V out + V in (8)
続いて、節点毎に液垂れ判定処理が実行される。ここで、図9は液垂れ判定処置を実行する際の手順を示すフローチャートである。図9に示すように、ステップS20では、節点番号のカウンタiがリセット処理され、続くステップS21では、カウンタiに対応する節点の塗料付着量Vt+1が読み込まれる。続くステップS22では、塗料が落下する状況であるか否かを判定するため、判定対象となる節点が下面側要素に属するか否かが判定される。ここで、図10は下面側要素を示す概略図である。図10に示すように、要素から垂直に延びるベクトルVが重力方向Gの成分を有するときには、その要素は塗料を落下させる可能性がある下面側要素として判定される。 Subsequently, a dripping determination process is executed for each node. Here, FIG. 9 is a flowchart showing a procedure when the dripping determination process is executed. As shown in FIG. 9, in step S20, the node number counter i is reset, and in the subsequent step S21, the paint adhesion amount V t + 1 of the node corresponding to the counter i is read. In subsequent step S22, it is determined whether or not the node to be determined belongs to the lower surface side element in order to determine whether or not the paint is falling. Here, FIG. 10 is a schematic view showing the lower surface side element. As shown in FIG. 10, when a vector V extending vertically from an element has a component in the direction of gravity G, the element is determined as a lower surface side element that may cause the paint to fall.
ステップS22において、判定対象となる節点が下面側要素に属すると判定された場合には、ステップS23に進み、塗料付着量Vt+1が臨界転落量Vcを上回るか否かが判定される。ステップS23において、塗料付着量Vt+1が臨界転落量Vcを上回ると判定された場合には、ステップS24に進み、塗料が落下したと判定されるとともに、落下分を除いた所定量Vaが塗料付着量Vtとして格納される。一方、ステップS22において、判定対象となる節点が上面側要素に属すると判定された場合や、ステップS23において、塗料付着量Vt+1が臨界転落量Vcを下回ると判定された場合には、演算されていた塗料付着量Vt+1が塗料付着量Vtとして格納される。 In step S22, when it is determined that the node to be determined belongs to the lower surface side element, the process proceeds to step S23, and it is determined whether or not the paint adhesion amount V t + 1 exceeds the critical fall amount V c . In step S23, when the coating weight V t + 1 is determined to exceed the critical falling amount V c, the process proceeds to step S24, together with the paint is determined to have fallen, a predetermined amount V a, except a drop amount stored as coating weight V t. On the other hand, if it is determined in step S22 that the node to be determined belongs to the upper surface side element, or if it is determined in step S23 that the paint adhesion amount V t + 1 is less than the critical fall amount V c , The applied paint adhesion amount V t + 1 is stored as the paint adhesion amount V t .
続いて、ステップS26では、節点番号のカウンタiがカウント処理され、続くステップS27では、カウンタiが最大値Nを上回るか否かが判定される。ステップS27において、カウンタiが最大値Nを下回ると判定された場合には、再びステップS21から液垂れ判定処理が実行され、カウンタiが最大値Nに達したと判定された場合には、ルーチンを抜けて図3のフローチャートを実行することになる。ステップS27において判定される最大値Nは、数値計算モデル40が備える節点の数を示しており、全節点の液垂れ判定処理が完了するまで図9のフローチャートは実行されることになる。
Subsequently, in step S26, the node number counter i is counted, and in the subsequent step S27, it is determined whether or not the counter i exceeds the maximum value N. If it is determined in step S27 that the counter i is less than the maximum value N, the dripping determination process is executed again from step S21. If it is determined that the counter i has reached the maximum value N, the routine is executed. Then, the flowchart of FIG. 3 is executed. The maximum value N determined in step S27 indicates the number of nodes included in the
このような液垂れ判定処理が完了すると、図3に示すフローチャートのステップS13に進み、シミュレーション時間を計測するタイマtのカウント処理が実施される。このカウント処理においては、計算条件データとして読み込まれたシミュレーションの実行間隔(例えば100秒)が、タイマtに対して加算されることになる。続いて、ステップS14では、計算条件データとして読み込まれた終了時間(例えば3600秒)Teをタイマtが上回るか否かが判定される。ステップS14において、タイマtが終了時間Teを下回ると判定された場合には、再びステップS8から節点毎の塗料付着量Vt+1が演算されることになる。一方、ステップS14において、タイマtが終了時間Teに達したと判定された場合には、ステップS15に進み、演算結果(塗料付着量の時間推移,液垂れ部位)がディスプレイ22等に表示されることになる(付着量表示ステップ)。なお、演算結果をディスプレイ22に表示させているが、図示しないプリンタによって演算結果を印刷させるようにしても良い。 When such a dripping determination process is completed, the process proceeds to step S13 in the flowchart shown in FIG. 3 and a timer t counting process for measuring the simulation time is performed. In this counting process, the simulation execution interval (for example, 100 seconds) read as the calculation condition data is added to the timer t. Subsequently, in step S14, it is determined whether or not the timer t exceeds an end time (for example, 3600 seconds) Te read as calculation condition data. When it is determined in step S14 that the timer t is less than the end time Te, the paint adhesion amount V t + 1 for each node is calculated again from step S8. On the other hand, if it is determined in step S14 that the timer t has reached the end time Te, the process proceeds to step S15, and the calculation result (time transition of paint adhesion amount, dripping part) is displayed on the display 22 or the like. (Adhesion amount display step). Although the calculation result is displayed on the display 22, the calculation result may be printed by a printer (not shown).
このように、数値計算モデル40を構成する節点から互いに隣接する節点を設定した上で、これら隣接節点間の塗料移動量を温度Tおよび傾斜角αに基づいて演算するようにしたので、焼付工程における二次タレの発生状況を予測することが可能となる。これにより、設計段階において二次タレの発生状況を捉えることができるため、試作等の開発コストを抑制しながら、二次タレを考慮した車体構造を採用することが可能となる。また、二次タレの発生状況を捉えることができるため、二次タレを発生させないように塗装ライン11の水洗工程におけるスプレーノズル14の仕様を適切に設定することができ、車両の製造コストを引き下げることが可能となる。
As described above, since the adjacent nodes are set from the nodes constituting the
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、温度Tおよび傾斜角αから塗料の移動速度を演算し、この移動速度に基づいて隣接節点間における塗料移動量を演算するようにしても良い。また、前述の説明では、塗料付着量Vtの量に影響されることなく、隣接する他の節点に対する塗料移動量を演算しているが、塗料付着量Vtが所定量や所定膜厚を下回った場合には、隣接する他の節点に対して塗料が移動しないものとして取り扱うようにしても良い。さらに、前述の説明では、シミュレーション装置20を用いてシミュレーションを実行しているが、汎用のコンピュータに本発明のシミュレーションプログラム読み込ませることにより、汎用のコンピュータを用いてシミュレーションを実行させても良い。なお、前述の説明では、被塗装物として車体を挙げているが、これに限られることはなく、ケース等の他の部品であっても良いことはいうまでもない。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the movement speed of the paint may be calculated from the temperature T and the inclination angle α, and the paint movement amount between adjacent nodes may be calculated based on the movement speed. In the above description, without being affected by the amount of coating weight V t, but calculates the paint movement value relative to other adjacent nodes, coating weight V t is a predetermined amount or a predetermined thickness When it falls below, it may be handled that the paint does not move to other adjacent nodes. Furthermore, in the above description, the simulation is executed using the
10 車体(被塗装物)
15 オーブン(加熱乾燥炉)
28 制御部(隣接節点設定手段、傾斜角演算手段、移動量演算手段、付着量演算手段、付着量表示手段)
40 数値計算モデル
G 重力方向
T 温度
α 傾斜角
Vout 塗料流出量(塗料移動量)
Vin 塗料流入量(塗料移動量)
Vt+1 塗料付着量
10 Car body (object to be painted)
15 Oven (heat drying oven)
28 control unit (adjacent node setting means, inclination angle calculating means, movement amount calculating means, adhesion amount calculating means, adhesion amount display means)
40 Numerical calculation model G Gravity direction T Temperature α Inclination angle V out Paint outflow (paint movement)
V in paint inflow (paint amount of movement)
V t + 1 paint adhesion amount
Claims (6)
複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定手段と、
前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算手段と、
前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算手段と、
前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算手段と、
前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示手段とを有することを特徴とするシミュレーション装置。 A simulation device for predicting dripping of paint adhering to an object,
Based on a numerical calculation model of the object to be divided into a plurality of elements, adjacent node setting means for setting a node adjacent to each node included in the element;
An inclination angle calculating means for calculating an inclination angle between adjacent nodes based on the direction of gravity acting on the object to be coated;
Based on the temperature acting on the object to be coated and the inclination angle between the nodes, a movement amount calculating means for calculating the amount of paint movement between the nodes after a predetermined time;
Based on the paint movement amount, an adhesion amount calculating means for calculating the paint adhesion amount at each node after a predetermined time;
A simulation apparatus comprising: an adhesion amount display means for displaying the paint adhesion amount to the outside.
前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とするシミュレーション装置。 The simulation apparatus according to claim 1,
The simulation apparatus characterized in that the object to be coated is a vehicle body carried into a heating and drying furnace after electrodeposition coating.
複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定ステップと、
前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算ステップと、
前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算ステップと、
前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算ステップと、
前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示ステップとを有することを特徴とするシミュレーション方法。 A simulation method for predicting dripping of paint adhering to an object,
Based on a numerical calculation model of the object to be divided into a plurality of elements, an adjacent node setting step for setting a node adjacent to each node included in the element;
An inclination angle calculating step for calculating an inclination angle between adjacent nodes based on the direction of gravity acting on the object to be coated;
Based on the temperature acting on the object to be coated and the inclination angle between the nodes, a movement amount calculating step for calculating a paint movement amount between the nodes after a predetermined time;
An adhesion amount calculating step for calculating the paint adhesion amount at each node after a predetermined time based on the paint movement amount;
A simulation method comprising: an adhesion amount display step of displaying the adhesion amount of the paint on the outside.
前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とするシミュレーション方法。 The simulation method according to claim 3, wherein
The simulation method according to claim 1, wherein the object to be coated is a vehicle body carried into a heating and drying furnace after electrodeposition coating.
複数の要素に分割される前記被塗装物の数値計算モデルに基づいて、前記要素が備える節点毎にこれに隣接する節点を設定する隣接節点設定ステップと、
前記被塗装物に作用する重力方向を基準とし、隣接する前記節点間の傾斜角を演算する傾斜角演算ステップと、
前記被塗装物に作用する温度と前記節点間の傾斜角とに基づいて、所定時間後の前記節点間における塗料移動量を演算する移動量演算ステップと、
前記塗料移動量に基づいて、所定時間後の前記各節点における塗料付着量を演算する付着量演算ステップと、
前記塗料付着量を外部に表示させる付着量表示ステップとを有することを特徴とするシミュレーションプログラム。 A simulation program for predicting dripping of paint adhering to an object,
Based on a numerical calculation model of the object to be divided into a plurality of elements, an adjacent node setting step for setting a node adjacent to each node included in the element;
An inclination angle calculating step for calculating an inclination angle between adjacent nodes based on the direction of gravity acting on the object to be coated;
Based on the temperature acting on the object to be coated and the inclination angle between the nodes, a movement amount calculating step for calculating a paint movement amount between the nodes after a predetermined time;
An adhesion amount calculating step for calculating the paint adhesion amount at each node after a predetermined time based on the paint movement amount;
A simulation program comprising: an adhesion amount display step for displaying the adhesion amount of paint on the outside.
前記被塗装物は電着塗装後に加熱乾燥炉に搬入される車体であることを特徴とするシミュレーションプログラム。 The simulation program according to claim 5, wherein
A simulation program characterized in that the object to be coated is a vehicle body carried into a heating and drying furnace after electrodeposition coating.
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