JP4381692B2

JP4381692B2 - Coating method for automobile body coating

Info

Publication number: JP4381692B2
Application number: JP2003041049A
Authority: JP
Inventors: 和也小泉
Original assignee: Kanto Auto Works Ltd
Current assignee: Toyota Motor East Japan Inc
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2023-02-19
Also published as: JP2004249192A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天井から床面に向けて送風されている塗装ブースに搬送されてきた自動車ボデーを、ティーチングされた塗装走査条件及びベルの吐出条件を基に、塗装ロボットの手首に取付けられたベルが、ベル中心線を基準ベル距離で面直に塗面に対面させた状態で走査ラインに沿って移動することにより静電塗装する際に、膜厚をシュミレートする塗膜シュミレーション方法であって、ベルに対して面直からの角度ずれ及び基準ベル距離からの距離ずれを生じる塗面に対して自動車ボデーの三次元形状データを基に基準膜厚から変化する膜厚をシュミレートする自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車ボデーの塗装工程において、逐次塗装ブース内に搬入される同一車種の自動車ボデーを塗装ロボットで静電塗装する場合、塗装ロボットにより自動車ボデーの三次元形状に対してベルの姿勢及び移動位置を制御するとしても塗装範囲の全域に対して姿勢及び距離を一定に保持するのは、自動車ボデーの非平坦な形状及び塗装時間の点で実際上困難である。そこで、塗装ロボットのティーチングした塗装走査条件及びベルの所定の吐出条件に対する塗膜の膜厚分布もしくはバラツキを確認する実車試験を効率良くするために、ベルに対する塗面の面直からのずれ角度及び基準位置からのベルのずれ距離に対応して平面を前提にした基準膜厚から変化する膜厚を、分割した各塗面区画について三次元形状データを基にシュミレートする自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法は周知である。
【０００３】
本出願人は、このような送風が行われている塗装ブース内で塗装される自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法において、さらにシュミレート精度を向上させるために、特許文献１により、三次元形状によって変化する各塗面区画に沿った送風の気流速度を求め、ベルに対するずれ角度及びずれ距離に対応してシュミレートした各塗面区画の膜厚値に、さらに基準気流速度を各塗面区画の気流速度で除算した除算値に対応する補正係数を乗算することにより、気流補正を行った膜厚を算出することを提案した。
【０００４】
これにより、各塗面区画に沿った基準気流速度に対して気流速度が遅いか或は速い度合に応じて基準膜厚よりも厚く又は薄く精度を向上させるようにシュミレートされる。つまり、塗装ブ−ス内の気流を膜厚分布のシュミレーション時にパラメータとして考慮することにより、高精度のシュミレーションが可能となり、したがって実車試験のやり直しの頻度が削減される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１７２３５０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法において、塗面の三次元形状及びブース送風の気流速度により、結局はベルから吐出される塗料の塗布パターン自体が影響されることに着眼したもので、塗布パターン自体を解析して塗装ロボットの塗装走査条件及びベルの所定の吐出条件に対する膜厚のシュミレーション精度を一層向上させ得る自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この目的を達成するために、請求項１により、天井から床面に向けて送風されている塗装ブースに搬送されてきた自動車ボデーを、ベル中心線を基準ベル距離で塗面に面直に対面させた状態で走査ラインに沿って所定のベル移動速度で移動させるようにティーチングされた塗装走査条件及びベルの吐出条件を基に、塗装ロボットの手首に取付けられたベルにより静電塗装する際に、膜厚をシュミレートする塗膜シュミレーション方法であって、ベルに対して面直からの角度ずれ及び基準ベル距離からの距離ずれを生じる塗面に対して自動車ボデーの三次元形状データを基に基準膜厚から変化する膜厚をシュミレートする自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法において、塗面に面直になったベル中心線（Ｏ）上における基準ベル距離（Ｒ）だけ前方のパターン中心位置（Ｐ）において、ベル中心線（Ｏ）及び走査ライン方向に対して直交方向へ離心する離心距離（ｄ）に応じて変化するベルの塗布パターンを、塗装ブースの気流、ベルの吐出条件及び塗面の三次元形状データを基に、ベル中心線（Ｏ）に沿った方向の風速のベクトル成分（Ｙ）及び離心方向の風速のベクトル成分（Ｚ）として求め、塗装ブース内で自動車ボデーに代えた試験用平面プレートして面直になったベル中心線（Ｏ）上の基準ベル距離（Ｒ）における離心距離（ｄ）に応じて変化する基準塗布パターンを、ベル中心線方向の風速のベクトル成分（Ｙ_Ｓ）及び離心方向の風速のベクトル成分（Ｚ_Ｓ）として求め、これらのベクトル成分（Ｙ_Ｓ，Ｚ_Ｓ）が合成された基準風速ベクトルの大きさを、塗面について求めたベクトル成分（Ｙ，Ｚ）が合成された風速ベクトルの大きさで除算して補正係数（Ｃ）を算出し、試験用平面プレートに対して塗装ブース内において塗装走査条件及び吐出条件下で１本の走査ラインに沿って試験塗装したパターン中心位置（Ｐ）で離心距離（ｄ）に応じて変化する基準膜厚（Ｔ）を基に、塗面に対してパターン中心位置（Ｐ）で離心距離（ｄ）に応じて変化する膜厚（ｔ）を塗面の面直からの角度ずれ（α）及びベル中心線方向のベル距離（ｒ）の基準ベル距離（Ｒ）からの距離ずれに応じてシュミレートすると共に、離心距離（ｄ）に対応する補正係数（Ｃ）を乗算することにより補正を行うことを特徴とする。
【０００８】
ベルによる塗布パターンの風速分布は、塗面に面直になったベル中心線上における基準ベル距離（Ｒ）だけ前方のパターン中心位置において離心距離（ｄ）の変化に伴って変化する。したがって、この塗布パターンを、離心距離（ｄ）におけるベル中心線（Ｏ）に沿った方向の風速のベクトル成分（Ｙ）と、ベル中心線（Ｏ）及び走査ライン方向に対して直交する離心方向のベクトル成分（Ｚ）とを合成した風速ベクトル分布として求める。この塗布パターンは、ベルの吐出条件で規定されるベルの基準塗布パターンに対して、塗面の三次元形状で影響される塗装ブースの気流に対応して変動する。各塗面の膜厚（ｔ）は、所定の塗装走査条件のベル移動速度及び基準ベル距離（Ｒ）並びに吐出条件で重ね塗りされないように１本の走査ラインに沿って塗装された基準膜厚（Ｔ）に対して、離心距離（ｄ）の変化に応じてベル距離（ｒ）の基準ベル距離（Ｒ）からのずれ及び面直からの角度ずれ（α）のみならず、塗布パターンにも対応して変化するのを前提に、基準風速ベクトルの大きさに対して実際の風速ベクトルが大きくなるか又は小さくなるかに応じて基準膜厚に対して薄くなるか又は厚くなる方向へ補正される。つまり、塗布パターン、ブース気流及び塗面の影響で塗面近辺の風速が局部的に速くなると、補正係数（Ｃ）は小さくなり、遅くなると大きくなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１乃至図６を基に本発明の自動車ボデー塗装の塗膜シュミレーション方法の実施の形態を説明する。図２の塗装ブース１には天井から自動車ボデー２の全域に対して十分広い範囲で垂直下方に面状の送風が均一に行われ、通気構造の床３を通して床下の排気口から排気される。塗装ブース１内に自動車ボデー２が搬入された状態で、送風の気流速度及び気流方向は、図中に概略例示するように、塗装ブース１の室内構造、自動車ボデー２の三次元形状及び排気口の位置等で変化する。即ち、ルーフ面に沿った風速は相対的に均一に遅くなが、側面は自動車ボデー２の曲面形状によって変化し、また排気口が図で見て右寄りに位置することにより右側の側面が左側に対して相対的に高速となる。
【００１０】
塗装ブース１には、搬入された自動車ボデー２の両側に塗装ロボット９が配置され、さらに前後にも搬入後に塗装ロボット９が位置付けされるようになっている。それぞれのアーム先端の手首９ａには塗装ガンとなるベル８が取付けられている。塗装に際して、塗装ロボット９に対するティーチングに従い、図３に示すように、ベル８のベル中心を通過してベル端面に直交して前進するベル中心線Ｏが塗面２ａに対して面直になり、かつベル中心線Ｏ上でベル端面から基準ベル距離Ｒだけ離間するように姿勢制御され、さらに図１或は図５に示すように、自動車ボデー２の搬送速度に対して高速でベル８をシフト幅Ｄずつシフトさせつつ折返し移動させる塗装走査が行われる。
【００１１】
このように、塗装走査に際して所定のシフト幅Ｄごとにベル中心線Ｏが、面直姿勢が制御され、したがって三次元形状の塗装範囲全域に対してその姿勢及び距離を一定に保持することはできず、また気流も自動車ボデー２の特に側面に対してはその位置に応じて変動する。そこで、自動車ボデー２の側面に対して塗装範囲をシフト幅Ｄに対応する走査ライン方向、即ち搬送方向に沿って帯状に分割した各塗面区画について、ベル距離、面直ずれ角度及び塗布パターンを解析し、下記の式（１）により各塗面区画でベル中心線Ｏからのずれに応じて変化する膜厚ｔをシュミレーションする。
【００１２】
ｔ＝Ｔ×ｃｏｓα×（Ｒ／ｒ）×（Ｖ／ｖ）×ｓ×Ｃ……（１）
【００１３】
ここで、αは、図３に示すように、ベル中心線Ｏ上を基準ベル距離Ｒだけ離間したパターン中心位置Ｐ上に在る塗面２ａに面直に姿勢制御された状態で、ベル中心線（Ｏ）及びベル８の移動方向、即ち走査ライン方向に直交する離心方向にパターン中心位置Ｐからずれる塗面２ａについて生じるパターン中心位置Ｐでの面直に対するずれ角度である。Ｒは、姿勢制御された状態でベル中心線Ｏ上のベル８の例えばベル先端面及び塗面２ａ間の塗装走査条件として規定される基準ベル距離である。ｒは、離心した位置の塗面２ａでのベル中心線Ｏに沿った方向のベル８までの実際のベル距離である。例えば、パターン中心位置Ｐの塗面位置Ａに対してｒ＝Ｒ、α＝０にティーチングされたとして、シフト幅Ｄの範囲内で離心した塗面位置Ｂでは実際のベル距離ｒ≠Ｒとなり、またわん曲によりα≠０となる。さらに、Ｖは塗装走査条件としての基準ベル速度、ｖは実際のベル速度、ｓは吐出条件の一つである塗料の吐出量、Ｃは塗装ブース１の所定の気流下での三次元形状に応じて変動するベル８の塗布パターンに対する補正係数である。Ｔは、塗装ロボット９の塗装走査条件により基準ベル距離Ｒで姿勢制御された状態で所定の吐出条件下で所定のベル移動速度で走査ラインに沿って１回だけ走査シフト無しで塗装した場合の離心距離に応じて変化する基準膜厚である。
【００１４】
即ち、図４は、塗装ブース１において自動車ボデーに代えて垂直方向へ配置された例えば１メートル平方の試験用平面プレート４に対して、基準ベル距離Ｒ、例えば３０ｃｍで面直に対面して、基準ベル速度Ｖ、例えば５０ｃｍ／ｓ、吐出量ｓを所定の塗料の吐出量としで実測した基準膜厚データＴを示すもので、面直のベル中心線Ｏ上のパターン中心位置Ｐを中心に、ベル８の移動方向及びベル中心線Ｏに対して直交方向へ離心する離心距離ｄに応じて変化する塗膜分布となる。
【００１５】
補正係数Ｃの決定には、前述の試験用平面プレート４に対して、前述の例示した塗装条件により姿勢制御及び距離制御された状態で、パターン中心位置（Ｐ）においてベル中心線（Ｏ）及び走査ライン方向に対して直交方向へ離心する離心距離（ｄ）に応じて変化する基準塗布パターンをベル中心線Ｏに沿った方向及びその離心方向のベクトル成分として解析し、これらのベクトル成分を合成して求めた基準ベクトルの大きさを基に、各塗面区画について離心距離ｄに応じて変化するベル８の塗布パターンのベル中心線方向及びその離心方向のベクトル成分を合成したベクトルの大きさに応じて下記の式（２）により算出される。つまり、局部的に塗布パターン濃度が基準の塗布パターンよりも高くなると、基準風速ベクトルよりも実際の風速ベクトルが小さくなって厚くなる方向へ補正される。逆にパターン濃度の低くなると、実際の風速ベクトルが大きくなって薄くなる方向へ補正される。
【００１６】
Ｃ=√(Y_s ²+Z_s ²)/√(Y^２+Z²) ……（２）
【００１７】
ここで、Ｙ_Ｓは、試験用平面プレート４に対して求めた基準ベル距離Ｒのパターン中心Ｐにおいて離心距離ｄに応じて変化するベル中心線方向の塗布パターンの風速のベクトル成分、Ｚ_Ｓは離心方向のベクトル成分である。また、Ｙは、各塗面区画に対してベル中心線Ｏが面直に姿勢制御された状態で基準ベル距離Ｒだけ前方のパターン中心位置Ｐを中心に、離心距離ｄに応じて変化する塗布パターンのベル中心線方向の風速のベクトル成分、Ｚは離心方向のベクトル成分である。これらのベクトル成分は、塗装ブース１の気流、ベル８の吐出条件、自動車ボデー２の三次元形状データ等を入力条件として、周知の解析ソフトにより解析される。
【００１８】
表１は、図１において塗面２ｂを試験用平面プレート４で置換した場合の塗装ブース１の所定の気流及びベル８の所定の吐出条件下での前述の塗装走査条件により面直に３０ｃｍの基準ベル距離Ｒにおける離心距離ｄに対応した基準塗布パターンの解析結果を示す。ここで、Ｙ_Ｓは試験用平面プレート４に向かうベル中心線方向の風速のベクトル成分であり、マイナス符号は逆方向を意味する。Ｚ_Ｓは走査ラインに対して上向き離心方向の風速のベクトル成分であり、マイナス符号はその下向き離心方向のベクトル成分を意味する。
【００１９】
【表１】

【００２０】
表２は、図１に示すように、塗装ブース１の所定の気流並びにティーチングされたベル８の塗装走査条件及び所定の吐出条件下での自動車ボデー２の側面中央部の所定領域２ｂにおける３０ｃｍの基準ベル距離Ｒのパターン中心位置Ｐにおける離心距離ｄに対応する塗布パターンの解析結果を示す。つまり、表１の解析結果に対して自動車ボデー２の曲面形状に応じてそれぞれのベクトル成分を異にする。
【００２１】
【表２】

【００２２】
これにより、３０ｃｍの基準ベル距離Ｒで離心距離ｄに応じて前述の式（２）を基に求めた補正係数Ｃは、下記の表３のようになる。
【００２３】
【表３】

【００２４】
これらのデータを基に、図５及び図６に示すように、シフト幅Ｄを１０ｃｍとした場合の塗面２ｂの各塗面区画の膜厚ｔを前述の式（１）によりシュミレートする。図６に示すように、走査ラインＬ_０のベル中心線Ｏ上で３０ｃｍだけ面直方向に向かったパターン中心位置Ｐを中心にする塗面区画の走査ライン方向及び離心方向の例えば５ｃｍ平方の分割領域Ａ_０、その離心方向である上下の縦幅２．５ｃｍ及び横幅５ｃｍの分割領域Ａ_＋１、Ａ_-1について、以下のようにシュミレートする。先ず分割領域Ａ_０について、パターン中心位置Ｐ、即ちｄ＝０の基準膜厚Ｔ_０を図４に示す基準膜厚データＴより求める。その際、面直姿勢によりｃｏｓα＝０、Ｒ＝ｒである。また、表３よりＣ＝１．１０であり、（Ｖ／ｖ）、ｓに対応した膜厚ｔ_０を前述の式（１）より算出する。
【００２５】
次いで、走査ラインＬ_０から上下にシフト幅Ｄ＝１０ｃｍずれたベル中心線Ｏを規定する走査ラインＬ_＋１、Ｌ_−１上での塗装による塗り重ねを考慮して、基準膜厚データＴを１０ｃｍシフトさせた基準膜厚データＴ_Ｌ＋１、Ｔ_Ｌ _- _１に対して離心距離ｄ＝−１０ｃｍ，＋１０ｃｍの基準膜厚Ｔ_- _１０、Ｔ_＋１０を基に１０ｃｍ上の走査ラインＬ_＋１による塗り重ねの膜厚ｔ_-1 _０、１０ｃｍ下の走査ラインＬ_-1による塗り重ねの膜厚ｔ_＋１０を算出する。その際、走査ラインＬ_＋１、Ｌ_- _１上でのベル８の面直姿勢を基準にした走査ラインＬ_０上のパターン中心位置Ｐの三次元形状によるｒ、αを決定し、Ｃは走査ラインＬ_＋１、Ｌ_- _１について予め作成してある表２及び表３に相当するデータのｄ＝±１０ｃｍに対応する値から求める。
【００２６】
続いて、上下にさらに１０ｃｍずれた走査ラインＬ_＋２、Ｌ_−２上のベル８による塗り重ねを、同様にシフトさせた基準膜厚データＴ_Ｌ＋２、Ｔ_Ｌ−２に対して求めたｄ＝±２０ｃｍの基準膜厚Ｔ_−２０、Ｔ_＋２０について、走査ラインＬ_０上のパターン中心Ｐ上の塗面を見たｒ、α、ｄ＝±２０ｃｍのＣを決定し、２０ｃｍ上の走査ラインＬ_＋２による塗り重ねの膜厚ｔ_- _{２０、}２０ｃｍ下の走査ラインＬ_＋２による塗り重ねの膜厚ｔ_＋２０を算出する。これらの実質上影響のある５層のｔ_０，ｔ_−１０，ｔ_＋１０，ｔ_−２０，ｔ_＋２０を加算して、走査ラインＬ_０を中心に５ｃｍの分割領域Ａ_０の膜厚ｔをシュミレートする。
【００２７】
さらに、走査ラインＬ_０のパターン中心位置Ｐから２．５ｃｍ乃至５ｃｍ上方へ離心した縦幅２．５ｃｍの範囲の分割領域Ａ_＋１について、先ず基準膜厚データＴに対する中心のｄ＝＋３．７５ｃｍの基準膜厚Ｔ_＋３ _. _７５を求め、パターン中心位置Ｐの塗面２ｂを基準にして三次元形状により変化するずれ角αに対応するｃｏｓα、ｒ、表３からｄ＝＋３．７５ｃｍのＣ≒１．１１を基に膜厚ｔ_＋３ _. _７５を算出する。この１．１１は表３のｄ＝０ｃｍに対する１．１０及びｄ＝＋５ｃｍの１．１２から比例換算する。
【００２８】
次いで、塗り重ねとして、走査ラインＬ_＋１の基準膜厚データＴ_Ｌ＋１のｄ＝−６．２５ｃｍの基準膜厚Ｔ_{−６．２５}について、走査ラインＬ_＋１のパターン中心位置Ｐを基準にしたｒ，ｃｏｓα及びＣを求め、膜厚ｔ_{−６．２５}を算出する。下にシフトした走査ラインＬ_−１の基準膜厚データＴ_Ｌ−１に対してｄ＝＋１３．７５ｃｍの基準膜厚Ｔ_{＋１３．７５}について、走査ラインＬ_−１のパターン中心位置Ｐを基準にしたを基準にしたｒ、ｃｏｓα及びＣを基に膜厚ｔ_{＋１３．７５}を算出する。続いて、上下にシフトした走査ラインＬ_＋２、Ｌ_−２の基準膜厚データＴ_Ｌ＋２、Ｔ_Ｌ−２に対してｄ＝−１６．２５ｃｍ、＋２３．７５ｃｍの基準膜厚Ｔ_{−１６．２５}、Ｔ_{＋２３．７５}について、走査ラインＬ_＋２、Ｌ_−２のパターン中心位置Ｐを基準にしたｒ、ｃｏｓα及びＣを基に膜厚ｔ_-1 _{６．２５、}ｔ_{＋２３．７５}を算出する。これらの実質上影響のある５層のｔ_＋３ _. _７５，ｔ_{−６．２５}，ｔ_{＋１３．７５}，ｔ_-1 _６．２５，ｔ_{＋２３．７５}を加算して分割領域Ａ_＋１の膜厚ｔをシュミレートする。
【００２９】
さらに、走査ラインＬ_０のパターン中心位置Ｐから３．７５ｃｍ下方へのずれた位置を中心とする上下２．５ｃｍの範囲の分割領域Ａ_-1についても膜厚ｔを同様な方法でシュミレートすることにより、走査ラインＬ_０を中心に５ｃｍ幅、上下の２．５ｃｍ幅の３個所の分割された塗面区画Ａ_０，Ａ_＋１，Ａ_-1の膜厚が、三次元形状と、この三次元形状応じて変動する気流の影響を受ける噴射パターンとに応じてシュミレートされる。
【００３０】
同様な方法で、残りの走査ラインＬ_＋１、Ｌ_−１、Ｌ_＋２、Ｌ_−２、Ｌ_＋３、Ｌ_−３…を中心にしたそれぞれ離心方向へ３分割し、かつ走査ライン方向にも５ｃｍずらした各塗面区画の膜厚をシュミレートする。その際、即ち、各塗面区画ごとに表２及び表３に対応するデータを用意しておき、同様な方法でシュミレートする。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、送風されている塗装ブースに搬送されてきた自動車ボデーの三次元形状に応じて変動する可能性のある塗布パターンを解析し、その解析結果を考慮して塗膜をシュミレーションすることにより、その精度アップが可能となり、実車に対する塗装試験のやり直し頻度が一層削減される。その際、請求項２の発明により補正係数が演算により求められ、請求項３の発明によれば逐次所定のシフト幅だけずれるベル走査により塗り重ねされる場合にも正確に補正される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による自動車ボデーの塗膜シュミレーション方法を実施する塗装状態を説明する要部側面図である。
【図２】同自動車ボデーの塗装ブース内での塗装状態を説明する正面図である。
【図３】同自動車ボデーの塗面とベルとの位置関係を説明する側面図である。
【図４】同塗膜シュミレーション方法を実施するための基準塗膜データを示す図である。
【図５】同基準塗膜データに基づく塗膜のシュミレーション方法によるシュミレーション過程を説明する図である。
【図６】同塗膜シュミレーション方法によるシュミレーション対象になる塗装区画を説明する図である。
【符号の説明】
１塗装ブース
２自動車ボデー
２ａ、２ｂ塗面
４試験用平面プレート
８ベル
９塗装ロボット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle body that has been conveyed to a painting booth that is blown from the ceiling toward the floor, and a bell attached to the wrist of a painting robot on the basis of the taught painting scanning conditions and bell discharge conditions. Is a coating film simulation method for simulating the film thickness when electrostatic coating is performed by moving along the scanning line with the bell center line facing the coating surface in a plane at a reference bell distance, Application of automobile body that simulates the film thickness that changes from the reference film thickness based on the three-dimensional shape data of the automobile body on the coating surface that causes the angle deviation from the straight angle to the bell and the distance deviation from the reference bell distance. The present invention relates to a film simulation method.
[0002]
[Prior art]
In the car body painting process, when the car body of the same vehicle type that is successively brought into the painting booth is electrostatically painted by the painting robot, the posture and movement position of the bell are controlled with respect to the three-dimensional shape of the car body by the painting robot. Even so, it is practically difficult to keep the posture and distance constant over the entire coating range in terms of the non-flat shape of the automobile body and the coating time. Therefore, in order to improve the efficiency of the actual vehicle test to check the film thickness distribution or variation of the coating film with respect to the coating scanning condition taught by the painting robot and the predetermined discharge condition of the bell, the deviation angle of the coating surface relative to the bell A coating film simulation method for an automobile body that simulates a film thickness that changes from a reference film thickness assuming a flat surface corresponding to a bell shift distance from a reference position based on three-dimensional shape data for each divided coating surface section Is well known.
[0003]
In the method of simulating a coating film of an automobile body to be painted in a painting booth where such blowing is performed, the present applicant changes according to the three-dimensional shape according to Patent Document 1 in order to further improve the simulation accuracy. The airflow velocity of the air blown along each coating surface section is obtained, and the reference airflow speed is further calculated by the airflow speed of each coating surface section in accordance with the film thickness value of each coating surface section simulated corresponding to the deviation angle and displacement distance with respect to the bell. It has been proposed to calculate the film thickness that has been subjected to airflow correction by multiplying by the correction coefficient corresponding to the divided value.
[0004]
As a result, the airflow velocity is slower or faster than the reference airflow velocity along each coating surface section, and is simulated to be thicker or thinner than the reference film thickness to improve accuracy. That is, by considering the airflow in the coating boot as a parameter when simulating the film thickness distribution, high-accuracy simulation is possible, and therefore the frequency of redoing the actual vehicle test is reduced.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-172350
[Problems to be solved by the invention]
The present invention focuses on the fact that the coating pattern itself discharged from the bell is influenced by the three-dimensional shape of the coating surface and the air velocity of the booth air blown in such a coating simulation method for an automobile body. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a coating film simulation method for an automobile body that can further improve the film thickness simulation accuracy with respect to a coating scanning condition of a coating robot and a predetermined discharge condition of a bell by analyzing a coating pattern itself.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, according to the present invention, an automobile body that has been conveyed to a painting booth that is blown from the ceiling toward the floor surface is applied to the coating surface with a bell center line as a reference bell distance. Static electricity is applied by a bell attached to the wrist of the painting robot based on the painting scanning conditions and bell discharge conditions taught to move along the scanning line at a predetermined bell movement speed while facing each other. A coating film simulation method that simulates the film thickness when painting, and the three-dimensional shape data of the automobile body on the painted surface that causes an angular deviation from the plane and a distance deviation from the reference bell distance with respect to the bell In the automobile body coating film simulation method that simulates the film thickness changing from the reference film thickness based on the reference bell, the reference bell on the bell center line (O) that is perpendicular to the coating surface A bell coating pattern that changes in accordance with the eccentric distance (d) that is eccentric in the direction perpendicular to the bell center line (O) and the scanning line direction is applied at the pattern center position (P) that is forward by the separation (R). Based on the booth airflow, bell discharge conditions, and three-dimensional shape data of the paint surface, the vector component (Y) of the wind velocity in the direction along the bell center line (O) and the vector component (Z) of the wind velocity in the eccentric direction The reference coating pattern that changes in accordance with the eccentric distance (d) at the reference bell distance (R) on the bell center line (O) that is straightened with the test flat plate instead of the automobile body in the painting booth As the vector component (Y _S ) of the wind speed in the bell center line direction and the vector component (Z _S ) of the wind speed in the eccentric direction, and the magnitude of the reference wind speed vector obtained by synthesizing these vector components (Y _S , Z _S ) The Is divided by the magnitude of the wind velocity vector obtained by combining the vector components (Y, Z) obtained for the coating surface to calculate the correction coefficient (C), and the coating scanning condition in the coating booth with respect to the test flat plate And the center of the pattern with respect to the coating surface based on the reference film thickness (T) that changes according to the eccentric distance (d) at the center position (P) of the pattern painted test along one scanning line under the discharge conditions. The film thickness (t), which changes in accordance with the eccentric distance (d) at the position (P), is changed to a reference bell distance (R) of an angular deviation (α) from the surface of the coating surface and a bell distance (r) in the bell center line direction. ) And a correction by multiplying a correction coefficient (C) corresponding to the eccentric distance (d).
[0008]
The wind speed distribution of the application pattern by the bell changes with the change of the eccentric distance (d) at the pattern center position ahead by the reference bell distance (R) on the bell center line that is perpendicular to the coating surface. Therefore, the application pattern is divided into the vector component (Y) of the wind speed in the direction along the bell center line (O) at the eccentric distance (d), and the eccentric direction perpendicular to the bell center line (O) and the scanning line direction. Is obtained as a wind speed vector distribution synthesized with the vector component (Z). This coating pattern fluctuates in response to the air flow of the painting booth that is influenced by the three-dimensional shape of the coating surface with respect to the bell reference coating pattern defined by the bell discharge conditions. The film thickness (t) of each coated surface is the reference film thickness coated along one scanning line so that it is not overcoated with the bell movement speed and reference bell distance (R) under the predetermined coating scanning conditions and the discharge conditions. With respect to (T), not only the deviation of the bell distance (r) from the reference bell distance (R) and the angle deviation (α) from the surface according to the change of the eccentric distance (d), but also the coating pattern Assuming that it changes correspondingly, it is corrected in the direction to become thinner or thicker with respect to the reference film thickness depending on whether the actual wind speed vector becomes larger or smaller than the size of the reference wind speed vector. The That is, the correction coefficient (C) decreases as the wind speed in the vicinity of the coating surface increases locally due to the influence of the coating pattern, the booth airflow, and the coating surface, and increases as it decreases.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a coating film simulation method for automobile body painting according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the painting booth 1 shown in FIG. 2, a plane air blow is uniformly performed vertically downward in a sufficiently wide range from the ceiling to the entire area of the automobile body 2, and is exhausted from the exhaust port under the floor through the floor 3 of the ventilation structure. In the state where the automobile body 2 is carried into the painting booth 1, the air flow velocity and the air flow direction of the blast are schematically shown in the figure, the indoor structure of the painting booth 1, the three-dimensional shape of the automobile body 2, and the exhaust port. It varies depending on the position of. That is, the wind speed along the roof surface is relatively uniform and slow, but the side surface changes depending on the curved shape of the automobile body 2, and the right side surface is on the left side because the exhaust port is located on the right side in the figure. On the other hand, it is relatively fast.
[0010]
In the painting booth 1, painting robots 9 are arranged on both sides of the loaded automobile body 2, and the painting robot 9 is also positioned after loading in front and rear. A bell 8 serving as a paint gun is attached to the wrist 9a at the tip of each arm. When painting, the bell center line O that passes through the bell center of the bell 8 and moves forward perpendicularly to the bell end surface is perpendicular to the coating surface 2a as shown in FIG. In addition, the attitude is controlled so as to be separated from the bell end surface by the reference bell distance R on the bell center line O, and the bell 8 is shifted at a high speed with respect to the conveying speed of the automobile body 2 as shown in FIG. 1 or FIG. A coating scan is performed in which the sheet is folded back while being shifted by the width D.
[0011]
In this way, the vertical orientation of the bell center line O is controlled for each predetermined shift width D during the coating scan, and therefore the posture and distance can be kept constant over the entire three-dimensional coating range. In addition, the air flow also varies depending on the position of the automobile body 2, particularly with respect to the side surface. Therefore, the bell distance, the surface deviation angle, and the coating pattern are set for each coating surface section obtained by dividing the coating range in the scanning line direction corresponding to the shift width D with respect to the side surface of the automobile body 2, that is, in the transport direction. The film thickness t which changes according to the shift | offset | difference from the bell centerline O in each coating surface division is simulated by analyzing and following formula (1).
[0012]
t = T × cos α × (R / r) × (V / v) × s × C (1)
[0013]
Here, as shown in FIG. 3, α is the center of the bell in a state in which the posture is controlled straight to the coating surface 2a on the pattern center position P separated from the bell center line O by the reference bell distance R. This is a deviation angle with respect to the surface straightness at the pattern center position P generated with respect to the coating surface 2a deviating from the pattern center position P in the moving direction of the line (O) and the bell 8, that is, the eccentric direction orthogonal to the scanning line direction. R is a reference bell distance defined as a coating scanning condition between, for example, the bell tip surface of the bell 8 on the bell center line O and the coating surface 2a in a state where the posture is controlled. r is the actual bell distance to the bell 8 in the direction along the bell center line O on the coating surface 2a at the eccentric position. For example, assuming that the coating surface position A at the pattern center position P is taught as r = R and α = 0, the actual bell distance r ≠ R at the coating surface position B that is decentered within the range of the shift width D, In addition, α ≠ 0 due to the song. Furthermore, V is a reference bell speed as a coating scanning condition, v is an actual bell speed, s is a discharge amount of paint as one of discharge conditions, and C is a three-dimensional shape under a predetermined air flow in the coating booth 1. It is a correction coefficient for the coating pattern of the bell 8 that varies accordingly. T is a case where coating is performed only once along the scan line at a predetermined bell moving speed under a predetermined discharge condition in a state where the posture is controlled at the reference bell distance R according to the coating scanning condition of the coating robot 9 and without a scanning shift. This is a reference film thickness that changes according to the eccentric distance.
[0014]
That is, FIG. 4 shows a face-to-face contact with a reference bell distance R, for example, 30 cm, with respect to the test flat plate 4 of, for example, 1 meter square arranged in the vertical direction in place of the automobile body in the painting booth 1, Reference film thickness data T measured with a reference bell speed V, for example, 50 cm / s and a discharge amount s as a predetermined paint discharge amount, is shown, centering on a pattern center position P on a vertical bell center line O. The distribution of the coating film changes depending on the moving distance of the bell 8 and the eccentric distance d that is eccentric in the direction orthogonal to the bell center line O.
[0015]
To determine the correction coefficient C, the bell center line (O) and the center line (O) at the pattern center position (P) in a state where the posture control and the distance control are performed on the above-described test flat plate 4 according to the above-described coating conditions. The reference application pattern that changes according to the eccentric distance (d) that is eccentric in the direction perpendicular to the scanning line direction is analyzed as a vector component in the direction along the bell center line O and in the eccentric direction, and these vector components are synthesized. Based on the magnitude of the reference vector obtained in this way, the magnitude of the vector obtained by synthesizing the bell center line direction of the application pattern of the bell 8 and the vector component in the eccentric direction, which changes according to the eccentric distance d for each coating surface section. According to the following equation (2). That is, when the application pattern density locally becomes higher than the reference application pattern, the actual wind speed vector becomes smaller than the reference wind speed vector, and the correction is made in the direction of increasing the thickness. On the contrary, when the pattern density is lowered, the actual wind speed vector is increased and corrected so as to become thinner.
[0016]
C = √ (Y _s ² + Z _s ² ) / √ (Y ² + Z ² ) (2)
[0017]
Here, Y _S is the vector component of the wind speed of the coating pattern in the direction of the bell center line that changes according to the eccentric distance d at the pattern center P of the reference bell distance R obtained with respect to the test flat plate 4, and Z _S is This is a vector component in the direction of eccentricity. Further, Y is a coating that changes in accordance with the eccentric distance d around the pattern center position P forward by the reference bell distance R in a state where the posture of the bell center line O is controlled in a straight line with respect to each coating surface section. The wind speed vector component in the bell center line direction of the pattern, and Z is the vector component in the eccentric direction. These vector components are analyzed by well-known analysis software using the air current of the painting booth 1, the discharge conditions of the bell 8, the three-dimensional shape data of the automobile body 2, and the like as input conditions.
[0018]
Table 1 shows that the surface of the coating 2b in FIG. 1 is 30 cm in a straight line according to the above-described coating scanning conditions under the predetermined airflow of the coating booth 1 and the predetermined discharge conditions of the bell 8 when the test flat plate 4 is replaced. The analysis result of the reference | standard application | coating pattern corresponding to the eccentric distance d in the reference | standard bell distance R is shown. Here, Y _S is the vector component of the wind speed in the bell center line direction toward the test flat plate 4, and the minus sign means the reverse direction. Z _S is a vector component of the wind speed in the upward eccentric direction with respect to the scanning line, and a minus sign means a vector component in the downward eccentric direction.
[0019]
[Table 1]

[0020]
As shown in FIG. 1, 30 cm of a predetermined area 2b in the central portion of the side surface of the automobile body 2 under a predetermined airflow of the coating booth 1, a coating scanning condition of the teaching bell 8, and a predetermined discharge condition as shown in FIG. The analysis result of the application | coating pattern corresponding to the eccentric distance d in the pattern center position P of the reference | standard bell distance R is shown. That is, the vector components of the analysis results in Table 1 are made different according to the curved surface shape of the automobile body 2.
[0021]
[Table 2]

[0022]
Accordingly, the correction coefficient C obtained based on the above-described formula (2) according to the eccentric distance d at the reference bell distance R of 30 cm is as shown in Table 3 below.
[0023]
[Table 3]

[0024]
Based on these data, as shown in FIGS. 5 and 6, the film thickness t of each coating surface section of the coating surface 2b when the shift width D is 10 cm is simulated by the above-described equation (1). As shown in FIG. 6, for example, a 5 cm square division in the scanning line direction and the eccentric direction of the coating surface section centering on the pattern center position P directed in the direction perpendicular to the surface by 30 cm on the bell center line O of the scanning line L _0. The area A _{0 and} the divided areas A _{+1 and} A _{−1 having} a vertical width of 2.5 cm and a horizontal width of 5 cm, which are the eccentric directions, are simulated as follows. First, the divided area A _0, the pattern center position P, that is determined from the reference film thickness data T indicating the reference thickness T ₀ of the d = 0 in FIG. At this time, cos α = 0 and R = r due to the perpendicular orientation. Further, from Table 3, C = 1.10, and the film thickness t ₀ corresponding to (V / v) and s is calculated from the above-described equation (1).
[0025]
Then, the scanning line _L +1 defining a bell center line O of the scan line _{L 0} shifted shift width D = 10 cm _vertically, taking into account the recoating by painting on _{L -1,} 10 cm reference thickness data T reference thickness shifted data _{_{_{_{T L + 1, T L -}}}} 1 with respect to eccentricity distance d = -10 cm, + 10cm reference thickness _T _- _10, the film of recoating with a scanning line _{L +1} on 10cm based on _{T +10} The film thickness t _{+10 of the} coating layer by the scanning line L ₋₁ under the thickness t ₋₁ _{0 and} 10 cm is calculated. At that time, the scanning line L _{+1, L} _- r, the α determined by the three-dimensional shape of the pattern center position P on the scanning line L ₀ relative to the surface straight attitude of the bell 8 in ₁ above, C is the scanning line It is obtained from values corresponding to d = ± 10 cm of data corresponding to Table 2 and Table 3 prepared in advance for L _{+ 1} and L _- ₁ .
[0026]
Subsequently, d = ± calculated with respect to the reference film thickness data T _{L + 2 and} T _{L−2 in} which the overlay by the bell 8 on the scanning lines L ₊₂ and L ₋₂ further shifted by 10 cm in the vertical direction is similarly shifted. For the reference film thicknesses T ₋₂₀ and T ₊₂₀ of 20 cm, C of r, α, d = ± 20 cm was determined by looking at the coating surface on the pattern center P on the scanning line L ₀ , and the scanning line L ₊₂ on 20 cm of recoating by thickness _t _{- 20,} to calculate the thickness _{t +20} of recoating with a scanning line _{L +2} under 20 cm. By adding these five layers t ₀ , t ₋₁₀ , t ₊₁₀ , t ₋₂₀ , and t ₊₂₀ which are substantially influential, the film thickness t of the divided region A ₀ of 5 cm around the scanning line L ₀ is simulated. To do.
[0027]
Further, with respect to the divided region A _{+ 1} having a vertical width of 2.5 cm that is 2.5 cm to 5 cm above the pattern center position P of the scanning line L ₀ , first, the center d = + 3.75 cm with respect to the reference film thickness data T is set. reference thickness _{T _+3.} ₇₅ asking, pattern center position P of the coating surface 2b to correspond to the deviation angle α that varies by the three-dimensional shape, based cos [alpha], r, from Table 3 d = + 3.75 cm of C ≒ 1 calculating the thickness _{t _+3.} ₇₅ based on .11. This 1.11 is proportionally converted from 1.10 with respect to d = 0 cm in Table 3 and 1.12 with d = + 5 cm.
[0028]
Then, as the recoating, the reference thickness data _{T L + 1} of the d = -6.25cm reference thickness _{T -6.25} scan line _{L +1,} relative to the pattern center position P of the scanning line _{L +1} r, The cos α and C are obtained, and the film thickness t _−6.25 is calculated. With respect to the reference film thickness data T _{L-1 of} the scanning line L ₋₁ shifted downward, the pattern center position P of the scanning line L ₋₁ was used as a reference for the reference film thickness T _+13.75 of d = + 13.75 cm. The film thickness t _+13.75 is calculated on the basis of r, cos α, and C with reference to. Subsequently, the scanning line _L +2 shifted _{vertically, L} reference film _-2 thickness data _{_{T L + 2, T L-}} 2 with respect to d = -16.25cm, + 23.75cm reference thickness _{T -16.25,} For T _+23.75 , film thicknesses t ₋₁ _{6.25 and} t _+23.75 are calculated based on r, cos α, and C with reference to the pattern center position P of the scanning lines L ₊₂ and L ₋₂ . _{T +3} of five layers of these substantially _{_{_{_{affected. 75, t -6.25, t +13.75}}}} , t -1 6.25, the thickness t of the by adding _{t Tasu23.75} divided regions _{A +1} Simulate.
[0029]
Further, the film thickness t is simulated in the same manner for the divided region A _{-1 in} the range of 2.5 cm above and below centered on the position shifted downward 3.75 cm from the pattern center position P of the scanning line L _0. Thus, the film thickness of the three divided coating surface sections A ₀ , A ₊₁ , A _{−1 having} a width of 5 cm and a width of 2.5 cm above and below the scanning line L ₀ is a three-dimensional shape, and this three-dimensional Simulation is performed according to an injection pattern that is affected by an airflow that varies depending on the shape.
[0030]
In a similar manner, the remaining scanning lines L _{+ 1} , L- _1, L _{+ 2} , L- _2, L _{+ 3} , L- _3, ... Are divided into three in the eccentric direction and shifted by 5 cm in the scanning line direction. The thickness of each coating surface section is simulated. At that time, that is, data corresponding to Tables 2 and 3 is prepared for each coating surface section, and simulated in the same manner.
[0031]
【The invention's effect】
According to invention of Claim 1, the coating pattern which may be fluctuate | varied according to the three-dimensional shape of the motor vehicle body conveyed to the coating booth currently blown is analyzed, and the coating film is considered in consideration of the analysis result. By simulating the vehicle, the accuracy can be improved and the frequency of redoing the painting test on the actual vehicle can be further reduced. At that time, the correction coefficient is obtained by calculation according to the invention of claim 2, and according to the invention of claim 3, the correction coefficient is accurately corrected even when it is overlaid by bell scanning that is sequentially shifted by a predetermined shift width.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an essential part for explaining a coating state in which a method for simulating an automobile body coating film according to an embodiment of the present invention is implemented.
FIG. 2 is a front view for explaining the state of painting in the painting booth of the same automobile body.
FIG. 3 is a side view for explaining the positional relationship between the painted surface of the vehicle body and the bell.
FIG. 4 is a diagram showing reference coating film data for carrying out the coating film simulation method.
FIG. 5 is a diagram for explaining a simulation process by a coating film simulation method based on the reference coating film data.
FIG. 6 is a diagram for explaining a coating section to be simulated by the coating film simulation method.
[Explanation of symbols]
1 Painting booth 2 Car body 2a, 2b Painting surface 4 Plane plate for testing 8 Bell 9 Painting robot

Claims

The vehicle body that has been transported to the painting booth that is blown from the ceiling to the floor is moved by a specified bell along the scanning line with the bell center line facing the paint surface at a reference bell distance. A coating film simulation method for simulating film thickness when electrostatic coating is performed with a bell attached to the wrist of a painting robot based on coating scanning conditions and bell discharge conditions taught to move at a speed. An automobile body that simulates a film thickness that changes from a reference film thickness based on the three-dimensional shape data of an automobile body on a coating surface that causes an angular deviation from a plane relative to a bell and a distance deviation from a reference bell distance. In the coating film simulation method,
Centered away from the bell center line (O) and the scanning line direction at the pattern center position (P) forward by the reference bell distance (R) on the bell center line (O) perpendicular to the coating surface. The bell coating pattern, which changes according to the eccentric distance (d), is applied along the bell center line (O) based on the coating booth airflow, the bell discharge conditions, and the three-dimensional shape data of the coating surface. Obtained as a vector component (Y) of the wind velocity in the direction and a vector component (Z) of the wind velocity in the eccentric direction,
A reference coating pattern that changes in accordance with the eccentric distance (d) at the reference bell distance (R) on the bell center line (O) that has become a plane plane for testing instead of the automobile body in the paint booth. , As a vector component (Y _S ) of wind speed in the bell center line direction and a vector component (Z _S ) of wind speed in the eccentric direction,
The magnitude of the reference wind speed vector obtained by combining these vector components (Y _S , Z _S ) is corrected by dividing by the magnitude of the wind speed vector obtained by combining the vector components (Y, Z) obtained for the paint surface. Calculate the coefficient (C)
The pattern center position (P) applied to the test flat plate along one scanning line under the coating scanning condition and the discharge condition in the coating booth changes in accordance with the eccentric distance (d) in the coating booth. On the basis of the reference film thickness (T), the film thickness (t) that changes according to the eccentric distance (d) at the pattern center position (P) with respect to the coating surface is shifted in angle from the surface of the coating surface ( α) and the bell distance (r) in the bell center line direction are simulated according to the distance deviation from the reference bell distance (R), and multiplied by a correction coefficient (C) corresponding to the eccentric distance (d). A method for simulating a coating film on an automobile body, wherein correction is performed.

The simulated film thickness t is
t = T × cos α × (R / r) C, (T: reference film thickness, α: deviation angle from the surface of the coating surface on the bell center line (O), R: reference bell distance, r: three-dimensional Simulated by the bell distance in the direction along the bell center line of the paint surface, which varies depending on the shape, C: correction coefficient)
Here, C = √ (Y _s ² + Z _s ² ) / √ (Y ² + Z ² ) (Y _s is the vector component of the wind speed in the direction of the bell center line of the reference coating pattern on the test flat plate, and Z _S is 2. The automobile body according to claim 1, wherein the vector component in the eccentric direction, Y is a vector component of the wind speed in the bell center line direction of the coating pattern with respect to the coating surface, and Z is a vector component in the eccentric direction). Coating film simulation method.

The coating is performed by coating scanning in which the bell center line (O) is moved back while shifting by a predetermined shift width (D), and the thickness (t) of the coating surface section corresponding to the shift width (D) is eccentric. Based on the reference film thickness data (T) that changes corresponding to the distance (d), the film thickness (t) to be overlaid by a bell that scans on another shifted scanning line is superimposed and simulated. A method for simulating a coating film for an automobile body according to claim 1 or 2.