【FreeCAD使い方講座】Assembly4ワークベンチで簡単な歯車の噛み合わせアニメーションを作る

以前の回で、

Assembly4ワークベンチ

から動作アニメーションの基礎となるテクニックを紹介していました。

【FreeCAD使い方講座】Assembly4ワークベンチを使った機構アニメーション作成の基礎

「Assembly4」ワークベンチを使った部品動作のアニメーションの作成

今回はもう少し話を発展させて、

「噛み合ったときの2つの歯車の連動動作」

をアニメーションさせる方法を検討します。
実際にはFreeCADのアニメーションでは、衝突などの物理現象をシミュレーションしているわけではないので、部品の位置や位相を"それっぽく見える"ようにパラメータを手動で調整をする必要があります。
特に回転運動は中心軸の位置や、部品の初期座標などがあやふやだと、アニメーションの結果がうまく行かなくなることが多いので、前もってしっかりと理解を深めておきましょう。

歯車の動くアニメーションを作成する

以降では、前回説明した

「Assembly4」ワークベンチ

によるアニメーション作成の基本とだいたい同じ流れで作業を進めていきます。

【FreeCAD初心者ガイド】FreeCADで詳細な歯車形状を作成するやり方

詳細な歯車形状を作成したい場合に便利な「Gears」ワークベンチの使い方を紹介します。

Assembly4ワークベンチの使い方に慣れていない場合には、一度そちらの内容から着手してみてください。

歯車部品のソリッドモデルを作成する

歯車の3Dモデルを簡単に作成してくれる

「Gearワークベンチ」

を利用して、歯数が同数で、歯の形状が噛み合う2つのインボリュートギアを位置合わせしておきましょう。
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アニメーション用の変数・ボーン(スケッチ)・LCSを作成する

Assembly4ワークベンチでアニメーションを作成する手順は

前回の記事

で説明しています。
基本操作が良く思い出せない方はまずそちらをご覧ください。
まず

[Assembly4]

ワークベンチに切り替え、

[New Assembly]

でアセンブリオブジェクトを作成しましょう。
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続いて

Variables(変数)

を用意します。
ここでも回転角度用に

theta

という名前で変数を一つセットしておきましょう。
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次にアセンブリオブジェクトにスケッチを適当な名前で１つ追加します。
このスケッチは、主歯車の回転用にします。
なお、今回はより複雑なアニメーション作成を念頭に、スケッチを複数に分離し、別々のボーンとして管理します。
とはいえアニメーションが複雑でないならば、スケッチを分離する必要もないので、１つのスケッチにまとめて複数のボーンをまとめるやり方のほうが一般的です。
では、スケッチの原点座標がアセンブリオブジェクトのローカル座標系(LCS)と一致させるため、アタッチメントで

LCS_Origin

を指定しておきましょう(アタッチメントモードは回転平面を指定)。
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ちなみに、複数のスケッチを作成する場合でも、スケッチには必ずアセンブリオブジェクトの原点(

LCS_Origin

)をアタッチしてしないといけません。
というのは、アセンブリオブジェクトに紐付けされているVariablesを

LCS_Origin

経由で、スケッチのパラメータに反映させることでアニメーションを連続的に動かしています。
そのスケッチに、また別のLCSをリンクさせ、さらにそのLCS経由で部品をスケッチの動きと連動させた結果がアニメーションになります。
ここらへんの仕組みがちょっとややこしいですが、Assemby4ワークベンチによるアニメーション作成では

「スケッチにはアセンブリオブジェクトの原点(LCS)をアタッチする必要がある」

、とだけ頭に置かれておいておくと良いでしょう。
話を戻して、スケッチを編集し、回転用のボーンとなる直線を1つ描き、角度拘束で変数

theta

を割り当ててみます。
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