Inventorで進める構想から詳細設計。流れと便利な機能を紹介

Autodesk Inventor

3D CADのInventorで、構想から詳細設計まで進める方法を紹介します。
この記事では、普段の業務で私が踏んでいる手順、機能を書きました。
Inventorが初めての方のご参考になれば幸いです。

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動作環境

この記事の環境は、下記の通りです。

  • Inventor Professional 2021/Windows 10
Inventorは個人の小規模な環境でも、設計・製図の効率アップに役立ちます。
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サンプル課題

先日、趣味の工作で自動販売機風のおもちゃを作りました。
その際の設計検討は全てInventorで行いました。

これを題材に、Inventorで構想から詳細設計まで進める方法の一例を紹介します。

構想開始。まずは仕様を整理、仮定

まずは、作るモノの仕様を決めます。
デザイン・大きさ・重量など、仕様として決まっている事があるはずです。

小規模な件なら、明確な仕様書がないかもしれません。その場合は簡易的にでも仕様書を作り、整理していきます。現時点では決まっていない事は、仮定でOKです。

この段階では、まだCADに触れません。例えば紙にラフに絵や数字をかいて、検討を進めます。

手描きのメモ絵

Inventorで思考のたたき台を作る

ここからは、Inventorでの作業に移ります。構想を3D化し、思考のたたき台を作っていきます。

目的は、必要な部品やレイアウトの把握です。
この工程ではスピード優先で、粗くモデリングします。

パーツ環境を開く

パーツ環境で作業します。今からユニット全体の絵をここに描いて検討していきます。

ファイル→新規をクリックすると、下図の画面が出てきます。

INVENTORでパーツ環境に入る画面

パラメーターに諸元の項目をつくる

すぐに絵を描きたくなりますが、モデリングの前にパラメーターに項目を作ります。

今回の例だと、ざっと以下のような数値をパラメーターに登録しました。

  • 外形幅
  • 外形奥行
  • 外形高さ
  • 機構部高さ

▼ 管理タブ→パラメーターをクリック。出てきた画面の数値を追加で項目を追加できます。

Inventorでパラメーターを設定する

主要寸法をパラメータに登録しておけば、後から仕様が変わってもこの表の数値を変更するだけで3Dデータを変更できます。

※ パラメーターに未登録だと該当するスケッチを辿る必要があります。

Inventorでパラメーターを変えて、モデルに反映される様子
パラメーターを変えて、モデルに反映される様子

モデリングはざっくりと!

あとはモデリングを進めていくだけです。前述の通り、ここではモデリングはラフに進めます。一つの部品に凝ってしまうと、装置としての全体への注意が反れてしまうからです。

▼ 主要寸法は手入力せず、先ほど作ったパラメータを選択します。

INVENTORで、寸法値にパラメータを当てる様子

▼ 独立した部品は、モデリング時に新規部品として作って下さい。
新規ソリッドを選択すれば可能です。
※ 後からアセンブリファイルに変換する場合、部品として認識させるためです。

一旦完成。一人レビューの時間

現状の仕様を反映し、必要な部材の絵を描いて、ある程度見た目が整ったらいったん完成です。

構想3D

ここで、一息ついてレビューの時間です。

例えば

  • 思ったより使える空間が無い……
  • 配線はどうしよう?
  • 保守用のパネルはどこに設けよう?
  • 作業時に手は入るのか?
  • 組立の順番は?

……などなど、組立、保守を含めた俯瞰的な視点で絵を眺めます。

想像できる課題を書き出し、検討を進めます。レビューの結果は、さっとスケッチして3Dデータに追記し、きちんと残しておいて下さい。

画面をそのまま印刷して手描きメモを入れてもOKです。特に配線の絵は初期段階でモデリングするのは面倒なので、手描きで済ますこともあります。

(任意)アセンブリに変換可能

パーツファイル(.ipt)をアセンブリ(.iam)に変換することが可能です。

「環境タブ」→ コンポーネントを作成をクリックし、実行します。保存先はわかりやすい場所を各自指定して下さい。
画面上で部品を囲むなどして選択すると、対象となる部品を指示できます。

layout-design.iamというトップアセンブリファイルと、それに属するパーツファイル(.ipt)が生成されます。
現状では全部品を一つのパーツ環境で編集していましたが、これで個々の部品を1ファイルとして扱えるようになります。

なお、生成後は.iamファイルが自動的に開かれます。ファイルを保存する操作が必要です。

パーツをアセンブリへ変換
アセンブリーファイル(.iam)が作成された。ソリッドボディが独立したパーツ(.ipt)になった

詳細検討に進む

構想検討が済んだら、次は個々の部品の形状や詳細な機構などを詰めていきます。
その際によく使う機能を紹介します。

構想検討時のファイルは、詳細設計時に使わなくても構いません(個人の好みですが)。
あくまで初期段階の「下書き」として割り切り、全ての部品を後から編集しやすい様に「清書」し、新たにアッセンブリを組む方が後々扱いやすいと思います。

機構検討は2Dブロックで

機構の検討は、Inventorのブロック機能を使えば、快適に少ない操作で検討を進められます。
ブロックとは、任意のスケッチを一塊の素材として、扱える機能です。

簡単に今回の課題で検討過程を説明します。

1.使う部材を一つのスケッチに描く

お菓子を押し出す機構に、スライダークランク機構を採用しました。
動力やスライダーなどの機構部品は、市販品のタミヤのギヤボックス、シャフトを使います。

機構検討用に新規のパーツ環境(.ipn)で、作業します。

市販品の寸法を簡単に採寸して、スケッチしていきます。
下記の部品の絵を、一面だけ描きました。

  • ギアボックス
  • シャフト
  • クランクアーム
  • 連節板
ブロックの作成前に、部材をスケッチする様子
ブロック用に、部材をスケッチした

2.ブロックに変換する

先ほどのスケッチを開いた状態で、作業します。

「スケッチタブ」→作成→ブロックを作成をクリック。
まずは、部材の絵を選択し、名前や説明など入力します。
OKをおすと、ブロックが作成されます。

Inventorでスケッチからブロックを作成する様子
スケッチをブロックに変換する様子

これを繰り返して、他のブロック(シャフトなど)を作ります。

3.配置して、拘束する

ブロック化したので、自由にドラッグできるようになりました。

そのままラフにブロックを配置し、寸法を入れたり拘束をかけたりして、動きを規定していきます。

▼完成したらこんな感じ。動きの様子が簡単に確認できるようになります。

4.ブロック寸法は、その場で編集できます

各ブロックの寸法値は編集し可変できるので、レイアウトの検討に役立ちます。

左のモデルブラウザのブロック一覧の該当ブロックを右クリック→寸法表示設定を選択すると、ブロック作成時に入れた寸法が表示されます。

▼ 操作の様子です。寸法をダブルクリックすると、元のブロックを逐一開かなくても、形状を変えられます。

Inventorで、ブロックの寸法を編集する様子
アセンブリファイルに、配置した様子

展開図機能(シートメタル)が重宝

試作やちょっとした実験だと、簡単な部品は手加工することがあります。

形状の自由度が高く便利なので板金部品(薄いアルミやPET、何なら段ボール)をよく使いますが、そんな折に役立つのがシートメタル機能です。

▼ このコンテナ(商品用のマガジン)も、さっとシートメタル機能で書きました。厚みを入れておけば展開図も生成してくれるので、工作時にはよくお世話になっている機能です。

INVENTORのシートメタル機能で、展開図を表示する様子
Inventorのシートメタル機能で、展開図を表示する様子

▼ 別記事に、シートメタル機能を使う様子をまとめています

さいごに

構想を固めていく初期の段階では、パーツ環境で手早く思考内容を立体にすると、検討が捗ります。
Inventorは多機能なので全ての機能を使おうと思うと圧倒されますが、限られた機能だけでも検討を進められます。

Inventorの入手方法

Inventorは個人の小規模な環境でも、設計・製図の効率アップに役立ちます。
ぜひ活用してみて下さい。 ※学生なら、無料で使えます。

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