JP5402250B2 - 塗装膜厚予測方法、その装置及びプログラム - Google Patents
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Description
第1構成例は、搬送流体を使用して塗料粒子として塗料を噴霧する塗装装置を用いて塗装される塗装対象面における塗装の膜厚を予測する膜厚予測装置を提供する。この膜厚予測装置は、搬送流体を模擬する搬送流体モデルと、塗料粒子を模擬する塗料粒子モデルとを有し、搬送流体モデルと塗料粒子モデルと空間メッシュとを用いて塗装対象面における膜厚を予測する予測計算部を備える。空間メッシュは、塗料の噴霧位置から予め設定された距離だけ塗装対象面側に離れた位置に設定されている入力領域と、塗装対象面の三次元形状に基づいて設定されている出力領域と、を有する。予測計算部は、入力領域における塗料粒子の状態量の実測値である粒子状態実測値と、入力領域における搬送流体の状態量の実測値である流体状態実測値とを入力領域のメッシュに入力して、出力領域のメッシュに予測された膜厚を出力する。
(特徴1) 搬送流体モデルは、レイノルズ平均モデル(時間平均モデル)を含んでいる。時間平均モデルには、k−ε乱流モデルが含まれるようにしてもよい。
(特徴2) 塗料粒子モデルは、係数(スカラー)である乱流分散パラメータαを調整することによって搬送流体モデルに起因する予測値の誤差を補償するように構成されている。
(特徴3) 出力側境界条件は、ワークの電位に基づいて設定されている。予測計算部は、出力側境界条件に基づいて静電場を決定する。
A.本発明の実施例に係る塗装装置の構成:
B.本発明の実施例に係る膜厚予測方法:
C.変形例:
図1は、本発明の実施例に係る塗装装置10の構成を示す説明図である。塗装装置10は、矢印Tの方向に移動する車体であるワークWの表面に塗装を行うシステムである。塗装装置10は、2つのガイドレール11、12と、2台のロボット13、14と、2個の塗装装置100とを備えている。2つのガイドレール11、12は、ワークWの通り道の両脇に配置されている。2つのガイドレール11、12には、それぞれロボット13とロボット14がガイドレール11、12に沿って移動可能に装備されている。2台のロボット13、14は、いずれもアームの先端に塗装装置100を装着している。塗装装置100は、搬送流体(シェーピングエア)を使用して霧化された塗料粒子をワークWに吹き付けるように構成されている。
図7は、本発明の実施例に係る塗装膜厚予測方法の内容を示すフローチャートである。ステップS100では、塗装装置特性データ取得装置400(図2)が、塗装装置特性取得処理を実行する。塗装装置特性取得処理は、塗装装置側の特性を動的モデルとして構築する処理である。動的モデルは、塗料粒子の質量や速度ベクトル、シェーピングエアの圧力や流速、塗装対象面の近傍に形成された電場といった塗料粒子の動きに関与するパラメータ(たとえば後述する乱流分散パラメータα)を使用するものとして構成される。塗装装置特性データは、前述のように塗装装置毎の固有のデータなので、一度データを取得すれば、塗装装置が同一である限り塗装対象面の形状が変更されても同一のデータを使用して後述の方法で膜厚を推定することができる。この処理の詳細については後述する。
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。具体的には、たとえば以下のような変形例も実施可能である。
11…ガイドレール
13、14…ロボット
100…塗装ガン
110…ベルカップ
120…塗料供給軸
130…モーター
140…ハウジング
200…膜厚予測装置
210…メッシュ設定部
220…境界条件設定部
230…予測計算部
300…計測システム
310…流体計測装置
320…データロガー
400…塗装装置特性データ取得装置
Claims (6)
- 搬送流体を使用して塗料粒子として塗料を噴霧する塗装装置を用いて塗装される塗装対象面における塗装の膜厚を予測する膜厚予測装置であって、
前記搬送流体を模擬する搬送流体モデルと、前記塗料粒子を模擬する塗料粒子モデルとを有し、前記搬送流体モデルと前記塗料粒子モデルと空間メッシュとを用いて前記塗装対象面における膜厚を予測する予測計算部を備え、
前記空間メッシュが、前記塗料の噴霧位置から予め設定された距離だけ前記塗装対象面側に離れた位置に設定されている入力領域と、前記塗装対象面の三次元形状に基づいて設定されている出力領域と、を有し、
前記予測計算部が、前記入力領域における前記塗料粒子の状態量の実測値である粒子状態実測値と、前記入力領域における前記搬送流体の状態量の実測値である流体状態実測値とを前記入力領域のメッシュに入力して、前記出力領域のメッシュに前記予測された膜厚を出力する膜厚予測装置。 - 請求項1に記載の膜厚予測装置であって、
前記予測計算部が、前記粒子状態実測値と前記流体状態実測値の少なくとも一方を時系列データとして時変の入力を実行する膜厚予測装置。 - 請求項1または2に記載の膜厚予測装置であって、
前記塗装装置が、回転しつつ外周端部から前記塗料を吐出するベルカップを有し、前記吐出された塗料粒子を霧化する搬送流体を噴射するベル型塗装装置であり、
前記入力領域が、前記外周端部と前記塗装対象面との間に設定されている膜厚予測装置。 - 請求項1ないし3のいずれか一項に記載の膜厚予測装置であって、
前記搬送流体の状態量は、搬送流体の速度ベクトルの時間平均である平均成分と、前記平均成分と前記搬送流体の速度ベクトルの差である変動成分と、を含み、
前記塗料粒子モデルは、前記変動成分に応じて、前記搬送流体モデルに起因する予測値の誤差を補償するように構成されている膜厚予測装置。 - 搬送流体を使用して塗料粒子として塗料を噴霧する塗装装置を用いて塗装される塗装対象面における塗装の膜厚を予測する膜厚予測方法であって、
前記搬送流体を模擬する搬送流体モデルと、前記塗料粒子を模擬する塗料粒子モデルと、空間メッシュと、を用いて前記塗装対象面における膜厚を予測する予測計算工程を備え、
前記空間メッシュが、前記塗料の噴霧位置から予め設定された距離だけ前記塗装対象面側に離れた位置に設定されている入力領域と、前記塗装対象面の三次元形状に基づいて設定されている出力領域と、を有し、
前記予測計算工程が、
前記入力領域における前記塗料粒子の状態量の実測値である粒子状態実測値と、前記入力領域における前記搬送流体の状態量の実測値である流体状態実測値とを前記入力領域のメッシュに入力する工程と、
前記出力領域のメッシュに前記予測された膜厚を出力する工程と、
を含む膜厚予測方法。 - 搬送流体を使用して塗料粒子として塗料を噴霧する塗装装置を用いて塗装される塗装対象面における塗装の膜厚をコンピュータに予測させるためのコンピュータプログラムであって、
前記搬送流体を模擬する搬送流体モデルと、前記塗料粒子を模擬する塗料粒子モデルと、空間メッシュとを用いて前記塗装対象面における膜厚を予測する予測計算機能と、
を前記コンピュータに実現させるプログラムを備え、
前記空間メッシュが、前記塗料の噴霧位置から予め設定された距離だけ前記塗装対象面側に離れた位置に設定されている入力領域と、前記塗装対象面の三次元形状に基づいて設定されている出力領域と、を有し、
前記予測計算機能が、
前記入力領域における前記塗料粒子の状態量の実測値である粒子状態実測値と、前記入力領域における前記搬送流体の状態量の実測値である流体状態実測値とを前記入力領域のメッシュに入力する機能と、
前記出力領域のメッシュに前記予測された膜厚を出力する機能と、
を含むコンピュータプログラム。
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