無償3D CAD「FreeCAD」でリンク機構の設計に挑戦！：無償3D CADレビュー（2/5 ページ）

[伊藤孝宏，MONOist]

　O1を原点とした場合、点Pのx座標とy座標は、図1で辺dと水平との角度βを用いて、それぞれ、（4）式と（5）式とで表されます。角度βは、辺a、b、c、dの長さと、辺aと水平との角度αを用いて、（6）式で求められます。（6）式中のA、B、Cはそれぞれ、（7）式から（9）式で求められます。

設計計算用Excel

　このような複雑な計算はExcelが得意ですので、Excelで計算できるようにしたデータ（Link.xlsm）を用意しました。このリンクからダウンロードしてください

　Link.xlsmには、デモンストレーションとして自動でリンクの動作を確認できるように簡単なVBAを組み込んでいます。VBAが動作するようにセキュリティの設定を行い、起動時には「コンテンツの有効化」をクリックしてください。なお、計算自体はシート内で行っているため、VBAが動作しなくとも、手動でB7セルの値を変えることでリンクの動作を見ることは可能です。

　Link.xlsmを起動すると、図2に示すシートが出現します。

図2：4節リンク計算Excelシート

　黄色のB2〜B5セルが、辺a、b、c、dの長さを、B7セルが角度αを設定する部分です。辺の長さを基にグラスホフの定理を満たすか確認し、D2セルに結果が表示されます。D2セルに「連続して回転できません」と表示された場合は、B2〜B5セルの値を見直してください。B7セルに角度（単位は度）を入力すると、右側のグラフのリンク形状が変化します。

　なお、グラフのx軸とy軸の最大、最小は固定されていますので、辺の長さに合わせて、適当な範囲に設定してください。なお、（6）式の±により、リンクの形状は2種類存在します。C12セルで＋A√あるいはーA√を選択すると、対応してリンクの形状が変わります。グラフの上にある「Demo」ボタンをクリックすると、B7セルの値が0〜360の範囲で変化し、グラフ上のリンク形状が連続的に変化します。