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2024/09/20
【FreeCAD使い方講座】『Mesh Remodel』ワークベンチを使ってSTLモデルを出来だけ綺麗にソリッドへ復元する
【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
基礎からのFreeCAD 三訂版 (I/O BOOKS) FreeCAD入門 FreeCADの使い方 いろんな物を作りながら3DCADを学ぼう!: 3Dプリンターでの印刷も掲載 歯車 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。
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。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。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。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)。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。この時点ではアニメーション用のボーンは一つですが、思ったように回転してくれるかチェックしてみましょう。ボーンが期待通りに軸回転していることが確認できれば、部品の配置用に、このスケッチをターゲットにして新しいLCSを追加します。LCSには、ボーンの端点(回転の起点)、ボーン線、の順序でアタッチしておきましょう。なお、FreeCADでのアタッチメントの細かい点に関しては、以前に特集した記事をご覧ください。【FreeCAD使い方講座】FreeCADでのオブジェクトのアタッチメントFreeCADにおけるオブジェクトの「アタッチメント」の基本テクニック
18 - Variables.thetaとすることで、従属歯車にオフセット＆逆回転を表現しています。ちゃんと2つの歯車がが相互に反対方向へ軸回転しているのを確認できればアニメーションの骨格付けが完了です。あとは、このスケッチにも回転中心点とボーン線を指定し、部品配置用のLCSを新規で追加しておきます。
基礎からのFreeCAD 三訂版 (I/O BOOKS) FreeCAD入門 FreeCADの使い方 いろんな物を作りながら3DCADを学ぼう!: 3Dプリンターでの印刷も掲載 歯車 アニメーションへボディ(座標付きソリッド)を紐付けする
では、先程の作成したアニメーション用のボーンをターゲットに追加したLCSを使って、各歯車モデルを配置していきます。前回も説明したようにアセンブリオブジェクトで部品モデルを登録するためには、Partsグループ以下に、ボディとしてソリッドモデルを配置する必要がありました。ただし、ソリッドからボディへ変換すると、ソリッドの位置座標はボディのそれに置き換わるため、ソリッドで位置合わせした情報はそこでリセットされてしまいます。ということで、Assembly4での部品配置を決める上でも、先程各スケッチの位置から設定したLCSが重要になってきます。まず主歯車のボディをアセンブリオブジェクトへ挿入します。これで主歯車のボディの座標系と、スケッチに設定した座標系LCS_1との間にリンクができました。同様に、従属歯車のボディの座標系と、もう一つのスケッチに設定したLCS_2との間にもリンクを作成しておきます。早速、アニメーションを実行してみましょう。2つの歯車がいい感じで噛み合っているように動いています。
基礎からのFreeCAD 三訂版 (I/O BOOKS) FreeCAD入門 FreeCADの使い方 いろんな物を作りながら3DCADを学ぼう!: 3Dプリンターでの印刷も掲載 歯車 まとめ
今回は部品が連動して動くシミュレーションの基礎的な例題として、2つの歯車が噛み合って動くときのアニメーションを作成する方法を順を追って説明していきました。今回のテクニックを基礎とすることで、より複雑な動作アニメーションもAssembly4ワークベンチで作ることが可能になります。
