バイスを設計してみます。

ブロック素材を固定するには、バイスが便利です。
いろいろな種類のものが市販されていますが、今回は練習題材として、簡易的なバイスをモデリングしてみます。
まずは、各パーツのモデルを作成し、そのパーツをアセンブリしてみようと思います。

マンガ絵

現場で部品を作成する場合、適当なイラストを描いてCAD化する事が多いです。
今回もへたくそですが、描いてみました。

こんなイメージ・・・(^^;
本体にネジを固定し、中央にはネジを切った可動駒を挿入します。
ネジを回す事で、可動駒が移動して、材料を締め込む仕組みです。

パーツ１、本体

本体はこんな感じにしてみました。
終端の固定部分に座繰り穴を施しその部分に、ボールネジを挿入します。
ボールネジを可動軸とし、座繰り穴にネジ頭を挿入。
可動駒には可動方向を一方向に拘束できるように、レール溝をつけてみました。
本体の背中部分には、口金を装着します。
口金は取り換え可能なように、ネジを施しました。

ただ、この本体部品は一体での加工は大変ですね～
実際には、複数パーツに分割する事になると思いますが、今回はアセンブリの練習なので
一部品で進めす。

パーツ２、可動駒

中央の可動部品は、ネジを切り、本体のレールに入るようにします。
本体同様、口金の取付ネジ穴も付けました。

パーツ３、ボールねじ

駆動系は、ネジです。
実際には、左ネジのほうがよさそうです。
本体とフロントプレートでこのボールねじを拘束するような構造にします。

その他のパーツ、口金・フロントプレート、レンチ

口金は取り換えられるように、ねじ止めとします。
本来であればフロントプレートも本体とはネジ止めになると思いますが、今回は手抜きです。

ボルトインポート

ボルトは前回作成したテンプレートを利用してみようと思います。
データパネルから、直接ドロップさせる事が可能です。

ただし、今回のように同じフォルダからドロップした場合、リンク属性になっています。
ボルトテンプレートは、各寸法をパラメータ化したので、対応する変数を変更すればモデルにも反映されます。
変数を変更するには、ドロップしたコンポーネントをアクティブにする必要があります。
しかし、リンク属性の場合、アクティブにできないようです。
リンクを解除するには、対象のコンポーネントの右ボタンから「リンクの解除」を実行します。

「リンクの解除」が完了すると、対象のコンポーネント名の「鎖」のマークが消え
右端の「〇」を選択できるようになります。
選択しアクティブになると「修正」⇒「パラメータを変更」から変更が可能になります。

今回、使用したい寸法に変更しました。
変更後、必要な４本に複写します。

フィレットとネジも追加モデリングしました。
これで、バイスを構成するすべてのパーツがそろいました。

アッセンブリ／ジョイント

パーツがそろったら、バラバラの部品を組み立てていきます。
ボディ操作であれば、「修正」⇒「移動／コピー」や「位置合わせ」コマンドで組み立てる事は可能ですが、この場合。固定した状態で組み立てる事しかできません。
部分的に拘束された状態で、可動状態を再現するには「アセンブリ」機能を使います。

コンポーネント化

「アセンブリ」機能を使用するには、「コンポーネント」にする必要があります。

必要な「ボディ」を選択し右ボタンから「ボディからコンポーネントを作成」を実行します。
さらに、複写した４本のボルトも、コンポーネントにしておきます。
「アクティブ」な「コンポーネント」以外は透けた表示になり、下段の「デザイン履歴」はアクティブなコンポーネントだけの履歴になります。
全体の履歴に戻すには、一番上部をアクティブにします。

土台を選択

まずは、本体を土台として固定したいので、「固定」モードに設定します。
「本体」になるコンポーネントを右クリックから、「固定」に設定します。

ジョイント

・「モーション」では接続後どのように動作（固定、回転、スライドなど）させるのかを定義。
・「ジョイント」は、「この面」の「この点」を「あの面」の「あの点」へ順序で合わさる面を定義。

このような感じで、設定していきますが、言葉では分かりづらいので、動画にしてみました。

まずは、接続させたい「面」にカーソルを持っていき、「Ctrl」を押すと、選択できる原点が強調されるので希望の原点を設定します。

正常に設定されると、自動的に接続されます。
接続される、「面」を指定するのがポイントです。

モーション

残りのパーツもジョイントしてみましょう！
選択されている「モーション」の種類にもよりますが、自動ジョイントされた後、可動されます。
ここで可動範囲などは気にせず、可動状態のみを確認し、違っていた場合には変更します。
また、「ジョイント」の起点は、「ジョイントの位置合わせ」の「オフセット」で調整できます。
それでは、残りの「ジョイント」の動画で確認してみましょう。

これで「ジョイント」の設定は完了です。
各パーツは、「剛性」モード以外は、マウスドラッグで指定した「モーション」方向のみ可動させる事ができます。
ただ、動作制限を設定していないので、他パーツと干渉しても、通り抜けてしまいます。
動作の制限は、ブラウザの「ジョイント」から対象のジョイントから「ジョイントの制限を編集」で設定できます。

ジョイントの制限

先ほど説明したように、ジョイントの設定が完了すれば、マウスでドラッグできます。
ドラッグ後は、「位置を戻す」アイコンで、戻す事ができます。
ジョイント設定時の起点が正確であれば、この位置を「0.00」として制限を設定できます。

もし起点がずれている場合でも、最大最小として設定できます。
事前にモデル上の「検査」⇒「計測」で測定しておくと正確に設定できます。

ブラウザの「ジョイントの制限を編集」で設定します。
今回は、起点を最大値「0.00」として、マイナス方向へ「-46.0」を最小値に設定しました。
設定が完了すると、マウスでのドラッグで制限がかかった事がわかります。
別の方法として、「ジョイント」⇒「接触セットの有効化」コマンドでも干渉を感知するので
干渉位置をキャプチャして参照する事もできます。

モーションリンク

今回のバイスは、ボールネジを回すと、可動駒も可動します。
このように、二つの動きが影響しあう場合、「モーションリンク」で設定します。

「アセンブリ」から「モーションリンク」を実行し、リンクしたい「ジョイント」を選択します。
二つのモーションの関係性を設定できます。
今回の「回転」と「スライド」の場合、「角度:360deg」「距離:2mm」に設定すると、ネジ一回転で２ｍｍの動作となります。
アニメーションで、動作の確認ができますし、ドラッグで可動駒を移動させると、ボールネジも回転します。
ブラウザから対象の「ジョイント」右クリックで、「モデルをアニメーション表示」でも動作を確認できます。

ダウンロード

ここで紹介したモデルは、こちらからダウンロードできます。

まとめ

今まで、複数の部品を組み合わせる場合、「移動／コピー」や「位置合わせ」で行っていましたが
ジョイントを使うと、方向がバラバラな場合でも簡単にできます。
さらに、可動する制限も設定できるので、便利ですね。
CAM作業においては、あまり必要性を感じていませんでしたが、工作機械の可動範囲を考慮したり、治具設計を行う場合には威力を発揮しそうです。
今後積極的に使っていこうと思います。
今回は説明していませんが、アニメーション機能も触ってみました。
動作制限などは、設けるけとはできませんが、自由に動作を登録できます。
マニュアルやプレゼンなどの資料作りには重宝しそうです。