2019年 9月

実務者のためのCAD読本

3D CADの干渉チェック機能【3D CADのメリット/第1回】

監修:山田学 執筆:草野多恵

3D CADを使用するメリットとして挙げられる項目の中でも、特に効果を発揮するのが「干渉チェック機能」である。2D図面では見つけづらい干渉部位も、3D化されていれば容易に見つけ出すことができる。今回はその干渉チェック機能について、具体的に紹介しながらメリットを解説する。

この連載について

今回の連載「3D CADのメリット/全5回」では、より具体的な例を提示しながら3D CADを使いこなすためのコツや注意点などを解説する。

シリーズ記事

干渉の確認は設計プロセスにおいて必須!

製品設計において、干渉箇所があると製品として組み立てることができず、必ず修復作業が必要になる。設計時、事前に見つけることができれば形状の修正のみで済むが、実際に材料を使って試作品や本製品用の部品加工をした後に発覚した場合は、作り直しによる手戻りが生じてしまう。これにより、多くの工数と材料費が無駄となってしまうことになる。無駄を避けるためには、設計の段階でこのような不具合をなくしておくことが重要ではあるが、2D CADでは干渉部位を見つけることが難しい。

しかし3D CADを使用すると、立体で製品の形状を作成していることにより、素早く容易に干渉部位を見つけ出し、対策を行うことができる。この3D CADであれば、外観の不具合を目視で十分認識できる場合もあるし、表から見えない場所であっても干渉部位を見つけ出す機能があるので、対策の検討も容易になる。

例1:組み立てが完成している静止状態のアセンブリで干渉チェックを行った結果。(図-1)

図の赤い部分が干渉が検出された箇所である。複数箇所が干渉している場合は図のようにリストが表示される。各項目をクリックすると、対象箇所が拡大表示されてより詳細に確認することができる。

図-1 干渉チェックを実行した結果

ところで3D CADはその性質上、中身が詰まったデータであるソリッドモデルにおいても、交差が発生した場合に警告を発するなどの動作は行われない。(ただし、ほかのCAD製品によっては明示的に接触した段階で警告を発するように設定する機能は存在する)
この例1のように、どの位置でどの程度干渉しているのかを確認するには、実際に食い込んでいる方が都合がよいため、このような仕様になっている。
また、干渉が見つかった場合、どのように対策するかは干渉の具合によって判断が異なる。どのように対処すべきかという提示機能はなく、最終的な改修方法は設計者が判断をすることになる。

例2:駆動する機構で、衝突を検知する。(図-2、図-3)

駆動機構がある場合は、動く範囲内においての干渉も確認する必要がある。大半の3D CADには衝突を検知する機能もあり、これを使用することで駆動範囲内に干渉がないかを確認する検証も容易に行うことができる。設定で駆動範囲を指定して、その範囲内を自動で動かす機能を利用し、衝突が検出された時点で動きを止めるというものである。図-2と図-3は、上側のグレーのパーツが回転運動として180°から 225°までの間で駆動するように設定したが、213°地点でシリンダーストローク(黄色部品の穴底と濃いグレー部品の先端)が衝突し、駆動が止まっている様子である。

図-2 機構を駆動させ、シリンダーストロークの衝突が検出されたところで止まった状態(Inventorの例)

図-3 衝突を検出するための設定画面と検出時の表示(図-2の状態になったときの表示)

なお、今回使用した二つの例は共に機能を分かりやすくするために単純な形状のモデルで紹介したが、部品点数が多い製品であっても機能としては変わらない。ただし、部品点数が多い場合にアセンブリ全体の干渉を一気に検出しようとするとPCへの負荷が大きく、結果が出るまでに時間がかかる場合もある。そのような場合には、部分的に選択した箇所のみを検証するという機能もあるので、その都度使い分けるとよい。

以上のように、2D図面だけでは見つけにくい干渉箇所を検出する機能を使用して、設計から検証を進めることで、早い段階での不具合の解消が可能に。実際に組み立ててから不具合が見つかるのを防ぐことができ、コストや工数の大幅な削減が可能となる。

次回は、マスプロパティ計算の機能とメリットについて解説する。

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執筆者紹介

草野多恵

大手メーカーの宇宙航空事業部門にて、設計から納品までのプロセス管理を担当。
製造業での実務経験を生かし、CADベンダーで約20年間一貫して製造業向けに3D CADの営業技術などを担当。
現在はフリーランスとして、効果的なCAD導入を支援する活動を行っている。

監修・執筆

山田学

ラブノーツ代表取締役、技術士(機械部門)。設計製図の企業内教育を種に活動。著書に『図面って、どない描くねん!』『めっちゃメカメカ! リンク機構99→∞』(共に日刊工業新聞社刊)など。

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