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» 2016年06月17日 10時00分 公開

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。

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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。

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