課題H

課題H1~H3用のパーツの準備

H123-1. パーツのインポート

  1. Onshapeのページを開いてサインインする。
  2. ここからファイルをダウンロード (右クリックして「名前を付けてリンク先を保存」) し、適当な場所に保存する (ファイル名は「H123.x_t」になる)。
  3. 「+」から「インポート」でファイルをインポートする (「H123」タブができる)。
  4. Home直下にHフォルダを作る。
  5. Hフォルダの中に「H123」を移動させる。
  6. Hフォルダをクリックして中に入り、H123をクリックして開く。
  7. Home直下の「CADインポート」フォルダには、前回できた「G123.x_t」に加えて「H123.x_t」タブができる。
    前回同様、これは消してはいけない。
    先ほどのファイルの元になったドキュメントはこちら。作り方に興味のある人はこちらを参考にするとよい。

  8. Origin ~ Rightを非表示にし、「Import1」の名前を「パーツ読み込み」に変更する。
  9. (このタブがHフォルダにあることも確認)

H123-2. 歯車を作る

  1. このリンク先の方法で、Spur Gear のアイコンを追加する。

  2. 「板20」「板80」「板50」を非表示にする。


  3. Spur Gear でホルダーの左の軸の根本に合わせて歯車を入れる。
  4. (はじめにメニューの一番上の「Sketch vertex or mate connector」の右の合致コネクタのアイコンをクリックしてから、軸の根本をクリックする)
    変える設定はこの部分。形が違っているときはこの図と見比べる。
    (「Number of teeth」は歯の数、「Center bore」は中央の穴、「Bore diameter」は穴の直径のこと)

  5. Spur Gear で右側の軸の根元に合わせてもう一つ歯車を入れる。
  6. 変える設定はこの部分。形が違っているときはこの図と見比べる。
    (「Profile offsets」ではいろいろ追加の設定を変えられる。「Clocking angle」はデフォルト設定からの回転角。デフォルトの向きだと左右の歯車の山同士が向き合ってしまうが、ここに「360/(歯の数)/2」つまり歯と歯の間の角度の半分の値を入れることで、山と谷が向かい合ってうまくかみ合うようになる)

  7. 新しいパーツの名前を「歯車40」「歯車60」に変更する。
  8. 「Spur gear (40 teeth)」「Spur gear (60 teeth)」を非表示にする (それまで見えていた灰色の作図線の円が見えなくなる)。
  9. 「板20」「板80」「板50」を表示させる。
  10. (こういう状態になっていればOK)

課題H1

H1-1. タブの作成

  1. 「+」→「アセンブリを作成」でタブを追加し、その名前を「H1」に変更する。

H1-2. パーツの準備

  1. 「挿入する」でH123の「ホルダー」と「板50」を1つずつ入れる。


  2. Originを非表示にし、ホルダーを右クリックして固定する。


  3. 板をクリックしてからキーボードを Ctrl+C, Ctrl+V の順に押してコピーを作る (「板50<2>」ができる)。

H1-3. 板を軸にはめる

  1. 回転合致 で、図のようにして「板50<1>」をホルダーの左の軸にはめる (フィーチャー名は「左板回転移動」)。
  2. (間違えて「板50<2>」をはめてしまわないように、フィーチャーリストの「板50<1>」にカーソルを乗せてハイライトされるものを事前に確認する)
    (最初に軸の根本、次に板の下のエッジを選ぶ)
    (板の方を選ぶときは、弧の中央あたりにカーソルを乗せ、合致コネクタが板の中心に出た状態でクリックする)


  3. 回転合致 で、図のようにして「板50<2>」をホルダーの右の軸にはめる (フィーチャー名は「右板回転移動」)。

H1-4. 板を連動させる

  1. 歯車リレーション で、図のようにして板の回転を連動させる (フィーチャー名は「板連動」)。
  2. (フィーチャーリストの「左板回転移動」「右板回転移動」を順に選ぶ)
    板を軸にはめるときに表示された合致コネクタの向きによっては、このように本来と反対の方向に回転してしまうことがある。


    その場合は「逆方向」にチェックを入れて向きを修正する。

完成状態
(フィーチャーリスト、パーツの見た目・動作がこれと完全に同じであることを確認する)

課題H2

H2-1. タブの作成

  1. 「+」→「アセンブリを作成」でタブを追加し、その名前を「H2」に変更する。

H2-2. パーツの準備

  1. 「挿入する」でH123の「ホルダー」「板20」「板80」を1つずつ入れる。


  2. Originを非表示にし、ホルダーを右クリックして固定する。

H2-3. 板を軸にはめる

  1. 回転合致 で、図のようにして「板20<1>」をホルダーの左の軸にはめる (フィーチャー名は「左板回転移動」)。


  2. 回転合致 で、図のようにして「板80<1>」をホルダーの右の軸にはめる (フィーチャー名は「右板回転移動」)。

H2-4. 板を連動させる

  1. 歯車リレーション で、図のようにして板の回転を連動させる (フィーチャー名は「板連動」)。
  2. (フィーチャーリストの「左板回転移動」「右板回転移動」を順に選ぶ)
    (「リレーション比」に「1/4」と入力する)
    同じ方向に回転してしまうようになった場合は、「板連動」の「逆方向」にチェックを入れる。
    「リレーション比」は最初に選んだものに対する、後から選んだものの回転の速さ。左右の板の直径はそれぞれ20mm, 80mmなので、大きい方が小さい方の1/4の速さで回るのが正しい動き。
    板の側面の白と青の帯の長さは同じになるようにモデリングしてある。板どうしが滑らずに動いていれば、何回転させても白と青が向かい合った状態になるはず。

完成状態
(フィーチャーリスト、パーツの見た目・動作がこれと完全に同じであることを確認する)

課題H3

H3-1. タブの作成

  1. 「+」→「アセンブリを作成」でタブを追加し、その名前を「H3」に変更する。

H3-2. パーツの準備

  1. 「挿入する」で「ホルダー」「歯車40」「歯車60」を1つずつ入れる。


  2. Originを非表示にし、ホルダーを右クリックして固定する。

H3-2. 歯車を軸にはめる

  1. 回転合致 で「歯車40」をホルダーの左の軸にはめる (フィーチャー名は「左歯車回転移動」)。
  2. (歯車の方を選ぶときは図のように下から見た状態にして穴を狙う)


  3. 同様にして「歯車60」をホルダーの右の軸にはめる (フィーチャー名は「右歯車回転移動」)。

H3-3. 歯車を連動させる

  1. 歯車リレーション で、「左歯車回転移動」「右歯車回転移動」を連動させる。
  2. (「リレーション比」に「40/60」と入力する)
    (ドラッグするときれいに歯が嚙み合って動くはず)
    左右の歯車の歯の数はそれぞれ40本と60本。リレーション比を40/60にすることで、歯がずれずに回転するようになる (参考)。
    歯車を適当に回したあとで干渉チェックを行うと、実際には重なっていないのにパーツの重なりが検出されることがある。
    このようなことが起こるのは数値的な誤差のため。

完成状態
(フィーチャーリスト、パーツの見た目・動作がこれと完全に同じであることを確認する)

課題H4

ここでは自分で考えて好きな形を作る。
  1. 「+」→「Part Studioを作成」で新しいタブを1つだけ追加し、名前を「H4」に変更する (これまでに作成したタブのコピー・使いまわしはNG)。
  2. 「+」→「アセンブリを作成」で新しいタブを1つだけ追加し、名前を「H4」に変更する (これまでに作成したタブのコピー・使いまわしはNG)。


  3. 「H4」タブ (Part Studioの方) に、自分で考えて好きな形を作る。ただし必ず以下の条件を満たすようにする。
    1. パーツを2つ以上作った場合は、パーツ同士が重なり合わないようにする。
    2. パーツはすべて表示した状態にする。
    3. フィーチャーリストにエラー (赤字) や「使われていないただの絵」を残さない。
    4. 回転させるパーツは、回転の様子がわかる形にする。

    必須ではないが、このほかに以下の条件を満たすのが望ましい。
    フィーチャーにはすべて実態にあった名前をつける。
    スケッチは「完全定義」(黒状態)になるようにする。

  4. 「H4」タブ (アセンブリの方) でパーツを組み立てる。ただし必ず以下の条件を満たすようにする。
    1. 「H4」タブ (Part Studioの方) で作ったパーツを少なくとも1つ使う。
    2. 歯車リレーション を使う。
    3. 少なくとも1つのパーツはドラッグで動くようにする。
    4. 完全に自由に動くパーツを残さない。
    5. フィーチャーリストにエラー (赤字) を残さない。

    必須ではないが、このほかに以下の条件を満たすのが望ましい。
    合致・リレーションにはすべて実態にあった名前をつける。
    どのようにドラッグしてもパーツ同士が重ならないようにする。
    現実の動きに応じた動作にする。


    補足
    円板や歯車を作らなくても、「歯車リレーション を使う」という条件を満たすことはできる。例えば回転合致 で箱と蓋のエッジを選べば蓋が開閉する動きを作れるので、歯車リレーション でそれらを連動させれば課題の条件は満たせる (「蓋1回転移動」には0~120°の範囲になるように制限をかけてある。また、「蓋2回転移動」では、合致コネクタを編集して初期状態で蓋が開くようにしてある。やり方は前回のG2, G3とほぼ同じだが、「回転角度」を変えている)。


    もっとも、単純に上記の箱と蓋を3Dプリンタで作っても現実には開閉させられない。開閉の構造をまじめに作るなら、たとえばこのような蝶番ちょうつがいを作って


    蝶番の上下のパーツをそれぞれ箱・蓋とグループ化し、蝶番のパーツどうしに回転合致 をかけて回せばよい (参考)。
    Bevel Gear Pair コマンドを追加 (方法はこのリンク先の後半参照) して使えば垂直や斜めに回転の方向を変えるような歯車 (傘歯車) を作ることもできる。
    「アニメート」を使えばドラッグよりも滑らかな動きをさせられる。
    処理が重くてドラッグでうまく動かないときの動作確認に使える。
    設定の Single, Reciprocate, Loop はそれぞれ「1回で終了」「往復」「最後まで行ったら最初に戻る」にあたる。


    アニメートは回転だけでなく直線移動でも使える。
    H123のものと違う比率の歯車を作ってうまくかみ合わせるのは結構難しい。
    例えば左右の回転比が2:1になるようにするには、左右の歯車の基準の円の大きさが1:2で、ちょうど接するように直径を決めなければならない。単に1:2にしただけでは、このように隙間があいてしまったり、逆に歯車同士が重なってしまう。


    軸どうしの距離が50mmの場合は、2つの円の半径の和が50mm、つまり直径の和が100mmで、なおかつその比が1:2になればいいので、左の歯車の Pitch center diameter には「100/3」、右の歯車には「100*2/3」と入れればよい。
    (Number of teeth (歯の数) の数値を変えると Pitch center diameter の値は自動で変わるが、上記の値を手動で入力する)
    (そのままでは山どうしがぶつかるので、H123のように片方の歯車を Profile offsets → Clocking angle で「山同士の角度の半分」、つまり「360/(歯の数)/2」だけ回転させる必要がある)。


    また、基準の円どうしがちゃんと接する状態になっていても、歯の大きさが違っているとうまくかみ合わない。歯の大きさ (Module) を揃えるには、歯の数の比を円の大きさの比と同じ (この例では1:2) にする必要がある。25本と50本、40本と80本などではうまくいくが、25本と100本などにしてしまうとこのように歯の大きさが揃わず、アセンブリでどう頑張ってもかみあわなくなってしまう。

提出

演習の時間の終了時に、cadseminar2022@gmail.comあてに以下のメールを送る。
指摘を受けて、修正が完了した時は教員のメールへの返信で連絡する。

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