からくりを作ってみたい！～板カム～

こんにちは！ちょこっとだけCAD経験のある主婦の”まるいしお”です。

箱についたハンドルを回すとぴょこぴょこと人形が動く、「からくり」のおもちゃで遊んだ事がありませんか？

そんな「からくり」を使った、オリジナルのおもちゃを作ってみたい！！
今回は、はじめの一歩として「板カム」を、３DCADで作って動かしてみました。

この記事では、

をご紹介します。
初心者が試行錯誤しながら作成しているので、最適な方法ではないかもしれません。
こんな方法でも出来るんだな、という感じでご覧頂ければ幸いです。

１．カムとは

「カム」とは、運動の方向を変える機械要素。
その中でも、板でできたものを使うのが「板カム」です。

このカムを使うと、上の動画のように、回転運動を直線運動にしたりすることができます。
具体的には、自動車のエンジンやメリーゴーランドなどに使われているそうです。

板カムについて何となく分かったところで、早速３DCADでモデリングして動かしてみます！！
今回も無料の３DCAD「Fusion360」を使用しました。

続いて、各部品の動き（モーション）と位置関係などを決めます。

画面左にあるボディ上で右クリックをして、「ボディからコンポーネントを作成」を選択します。
これをしないと、モーションの機能が使えません。
続いて、固定したいコンポーネントを右クリックして、「固定」を選びます。
今回は軸と、接触子の軸受けを選択。
画面上部のメニューから「アセンブリ」をクリックし、「ジョイント」を選択して下さい。
その後、①カムの回転中心 と ②軸端面の中心 を選択して、位置を合わせます。
「モーション」タブをクリックして、「回転」を選びましょう。
これでカムに回転の動きが付きます。
続いて、接触子の動きを設定します。
先ほどと同様に「アセンブリ」の「ジョイント」で、①接触子の軸 と ②接触子の軸受けの中心 を選択して下さい。
「モーション」タブをクリックして、「スライダ」を選びましょう。
これで接触子が上下に動くようになります。
最後にカムと接触子の関係を決めます。
これには、「アセンブリ」の「接線関係」を使います。コマンドをクリックし、先に接触子の接触面、次にカムの接触面を選択して下さい。

これで、各コンポーネントの動きと、位置関係を決めることができました。

最後に、動かしてみます。

「アセンブリ」から「モーションスタディ」を選択し、カムに設定した「回転」ジョイントを選びます。
始まりと終わりの角度を指定します。
①　赤い線の上でクリックすると「点」が追加されます。この点でどのタイミングでどんな角度にするかを設定できます。
②　今回は始点（ステップ1）で０° 、終点（ステップ100）で 360° にしました。
最後に「再生」すると、冒頭のような動きをするはず！！
因みに「リピート」にチェックを入れると、モーションを繰り返してくれます。