事務所の充電器から家のテレビまで、日常生活の中でプラグが必要不可欠な器具として存在します。それでは、ZW3Dを使って、プラグを設計するための主なステップをご紹介します。プラグの設計方法に興味のある方、ぜひ以下の記事をご覧ください。
操作動画視聴はこちら(Youtubeへリンク)
https://www.youtube.com/watch?v=928xboegUAc&t=13s
図１.ZW3Dで設計されたプラグ2
プラグの構造
よく使われる３極プラグは主に下記の三つの部分で構成されます。
表1. プラグの構造
この三つの部品は機能により異なる材料で作成されるものです。金属部品は、電化製品を電源に接続する部分になりますので、ソケットに挿入される際に変形を起こさないように、十分な硬度が求められます。そのため、通常は鉄が用いられます。名前の通り、絶縁体は感電防止のための部品で、一般的にはPVCで作られます。ワイヤー部分の材料は、より良い電導性を得るために銅が用いられます。
それでは、ZW3Dを使って、ステップバイステップでプラグの設計を始めましょう。
金属部品
Ｌ端子とＮ端子の部品
Ｌ端子とＮ端子の金属部品は同一ですので、設計過程も一緒です。
ステップ１：XY平面で金属部品の輪郭を作図し、寸法を追加します。
このステップで、寸法値を修正する必要がある場合は、プロファイル全体の比例を維持できる「寸法エディタ」をお試しください。
図2. L/N 部品の輪郭
ステップ2：L/N極用部品の基本的な特徴として押出形材を使用し、次にフィレット（図4では緑色で強調表示）と面取り（図3では赤色で強調表示）を行います。
図3.ベース機能
図 4.フィレット(緑)と面取り(赤)
アース線用の金属部品
アース線用の金属部品の外観を効率的に設計するために、ZW3Dの特徴的な機能を使います。
ステップ1：ベース機能として、XY平面上に円を描いて、Z軸に沿ってそれを押し出します。
ここで、「エンドキャップ開始」（図6の赤枠部分）の設定オプションを選択すると、次の特別なステップでソリッドではなくフェースを作ることができます。
図5.ベース機能
図6. 押し出し
ステップ2：特徴的な機能「ドーム」を使うことで、ワンステップだけで設計を完了することができます。境界線を選んで高さを設定すると、半球が自動的に作成されます。
図7.自動的に半球を作成する「ドーム」機能
絶縁体の設計
絶縁体のハード部分はシンプルな構造ですが、ソフト部分はより複雑なため、「形状」と「サーフェス」の両方の機能を使って素早く設計を完了することができます。
ハード部分
ステップ1：YZ平面上にハード部分の輪郭を描いて、寸法を追加します。
図8. ハード部分の輪郭
ステップ2：図 9に示した通り、プロファイルを押し出します。
図9. ハード部分を押し出す
ソフト部分
ソフト部分は4パーツに分けられます。わかりやすく、緑、青、赤、茶色に色分けしています。
図10．ソフト部分の構造
ステップ1：青のパーツは、YZ平面に輪郭を描いて、X軸に沿って11mmにプロファイルを押し出します。次に、底面の短辺を2.6度の角度で勾配を付けます。
図11．青のパーツの輪郭
図12．青のパーツの抜き勾配パラメータ
ステップ2：赤いパーツは、まず図13のように、青いパーツの上面から22mmのところに基準面を作成し、その上に輪郭を描きます。 次に、図14に従って、赤いパーツのエッジを作成します。
図13．赤いパーツの輪郭
図14．赤いパーツのエッジ
その後に、「サーフェス」モジュールに変更し、設計をを完了します。まず、「メッシュサーフェス」機能ですべての面を作成します。「メッシュサーフェス」を使うには、図15に示すように、一つの面のUカーブ2本とVカーブ2本を選択する必要があります。すべての面を作成したら、図16のように、「縫い合わせ」機能でソリッドにします。
図15．メッシュサーフェスでサーフェスを作成する
図16．すべての面を縫い合わせる
ステップ3：緑のパーツは、まず、YZ平面上に輪郭を描き(図17の黒実線に示すように)、Ｘ軸方向に 26 mmの長さに押し出します。次に、上面の直線を30度の角度で作図します。
図17．緑のパーツの輪郭
図18．緑のパーツの抜き勾配パラメータ
ステップ4：茶色のパーツは、まず図19のように、赤のパーツの上面に輪郭を描き、X軸方向に16.5mmの長さに押し出します。最後は図20のようになります。
図19．茶色のパーツの輪郭
図20．4つのパーツのモデル
次に、茶色のパーツを微調整するために、図21に示すように、赤いパーツの上面に穴フィーチャーの輪郭を描きます。次に、「ブーリアン形状 差」（図22の赤枠部分）を使って、X軸に沿ってプロファイルを押し出します
図21．穴フィーチャーの輪郭
図22．茶色のパラメータを押し出す
その12個の同じ穴を作るのに、「フィーチャパターン機能」を使うと便利です。
図23．フィーチャパターン機能
ステップ5：「フィレット」を使って、ソフト部分のエッジを滑らかにします。そして、「スイープ」を使って、プロファイル（図25に示すように）やパス（図26に示すように）を定義することで、曲線的なカットを作成します。
図24．フィレット機能
図25．スイープ機能のプロファイル
図26．スイープ機能用のパス
図27．作成されたソフト部分
ワイヤーは基本的にアース線金属部品と同様の円柱であるため、その設計課程は省略します。
アセンブリ
絶縁体のソフト部分は、他の部品と直接関係するので、最初に挿入する必要があります。その際、固定拘束を追加しておくと、潜在するエラーを抑えることができます。ZW3Dの拘束情報を使えば、色を見るだけで簡単に拘束状態を確認することが可能です。
図28．最初の部品に固定拘束を追加する
他の部品を1つずつ組み立てます。ZW3Dに新たに追加された「関連の無いコンポーネント」機能を使って、不要な部品を陰線、透過、シェードにしたり、ワイヤーフレームにしたりすると、リアルタイムでより明確にアセンブリを見ることができます。
図29．関連のないコンポーネントを透明にする
アセンブリを作り上げた後に、分解図を作成することで不足のパーツがあるかどうかを確認します。
図30．プラグの分解図
プラグのアセンブリを設計する方法は以上になります。ZW3D における強力なスケッチとモデリング機能によって、設計が簡単かつ効率的になります。ぜひZW3Dを無料体験してみてください。また、設計作品をユーザーグループにシェアすることもできます。ユーザー様の設計を楽しみにしております。
