【Fusion 360でリンク機構設計】プレス加工機を作成しよう

Fusion 360でリンク機構を用いたプレス加工機を作成します。リンク機構を使えば、パーツを組み合わせてさまざまな軌道を描くことが可能です。Fusion 360を機構を作成し、アセンブリ機能を用いて実際に動かしてみましょう。

はじめに

リンク機構を用いて簡単なプレス加工機で使われている機構を紹介します。リンク機構では、骨組みとなる部材を「リンク」、リンク同士をつなぐ関節部分を「ジョイント」と呼びます。これらのリンクやジョイントを組み合わせて、様々な軌道を描けるのがリンク機構の特徴です。

スケッチを描いて立体を作成しよう

はじめに、スケッチを描き立体を作成します。実際にモデルを作成したい方は、下の画像にある側面図などを参考にスケッチを作成してください。

リンク機構では、それぞれのリンクの長さによって描く軌道が決定します。今回は、厳密に寸法を指定する必要はありませんが、下の画像を参考にしながら、リンク部分のスケッチを描きましょう。

スケッチが描けたら、スケッチをもとに立体を作成します。今回作成するボディのほとんどが、「押し出し」や「回転」で作成可能です。

リンク部分をそのまま押し出してしまうと、ボディ同士が干渉してしまいます。下の画像のように、前後にずらしながらボディを作成するようにしましょう。

ボディからコンポーネントを作成しよう

作成したボディからコンポーネントを作成します。左側に表示されているボディをすべて選択し、「ボディからコンポーネント」を選択します。「アセンブリ」→「新規コンポーネント」からでもコンポーネントを作成可能です。

コンポーネントを作成したら、「検査」→「コンポーネントのカラーサイクルの切り替え」を選択し、それぞれのコンポーネントに色を割り当てます。

「位置固定ジョイント」を用いる前に、位置の基準となるボディを固定しましょう。今回は、土台部分のボディを固定します。左側に表示されているボディを右クリックし、「固定」を選択すれば、ボディを固定可能です。

位置固定ジョイントでモーションを適用しよう

「位置固定ジョイント」を用いて、コンポーネントにモーションを適用します。はじめに、ハンドル部分にモーションを適用しましょう。「ジョイント」→「位置固定ジョイント」を選択。コンポーネントに土台部分のコンポーネントと赤色の軸を選択します。「モーション」を「剛性」に変更し、OKをクリックすればモーションを適用可能です。

次に、ハンドルに「回転」を適用します。コンポーネントにハンドル（水色）と赤色の軸のふたつを選択。「モーション」を「回転」に変更したら、「位置」に軸の中心を選択します。これで、指定した軸周りにコンポーネントを回転させることが可能です。

先程と同様にして、ハンドルと黄緑色の軸との間に「剛性」を適用します。

その他のリンクやジョイントにも、同様にして「回転」や「剛性」を適用します。リンクの数が多いので、コンポーネントがうまく動作しているか確認しながら作業を進めましょう。

先端のコンポーネント（青色）にはスライダを適用します。コンポーネントに先端のコンポーネント（青色）と土台部分（ピンク色）を選択。「モーション」を「スライダ」に変更したら、「位置」に円形のエッジを選択します。これで、先端のコンポーネントが穴に沿って上下するようになりました。

ジョイントの制限で可動域を指定しよう

すべてのコンポーネントにモーションを適用すれば、自由に動かせるようになりますが、このままではコンポーネントの一部が干渉してしまう場合があります。そこで、「ジョイントの制限を編集」を用いてジョイントの動く範囲を指定しましょう。

まず、ハンドルの根元部分の軸に適用されている「回転」ジョイントを右クリックで選択し、「ジョイントの制限を編集」をクリックします。

次に、「最小値」に「-40 deg」、「最大値」に「0 deg」を入力します。これで、指定したジョイントが-40度から0度の範囲でのみ回転するようになりました。

モーションスタディでコンポーネントを動かそう

「モーションスタディ」を使ってコンポーネントを動かしてみましょう。「アセンブリ」→「モーションスタディ」を選択し、ハンドル根元の回転ジョイントをクリックします。

回転ジョイントを選択すると、右下に新しくグラフが追加されます。「ステップ数100」の位置に「-40 deg」の点を追加しましょう。グラフを右クリックで新たに点を追加可能です。

グラフが描けたら、モードを選択し再生すればグラフの通りにコンポーネントが動きます。

おわりに

最後までご覧いただきありがとうございます。このようにして、Fusion 360を使えば、リンク機構を簡単に作成し、動かすことが可能です。Fusion 360のアセンブリ機能を使って様々な機構を作成してみるのも良いでしょう。

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