CATIA Assembly에서의 구속 1

CATIA에서 Assembly를 사용하시는 분들은 대부분 구속조건(Constraint)을 많이 사용합니다.

구속조건은 조립을 하면서 물건과 물건의 상관관계를 정의하기 때문에
나중에 흐트러져도 원래 위치로 되돌아가는 성질이 있어서  대부분의 사용자들이 선호하며 많이들 사용하고 있습니다.

하지만 복잡하게 조건들이 얽힐 때는  만들어 놓았던 구속조건이 계산을 못하는(unresolved) 상태에 빠질 수도 있습니다.

구속조건은 상대적으로 6 자유도( DOF : Degree of Freedom 라고하죠) 가 모두 구속될 경우 움직이지 않게 됩니다.

 가령 예을 들어 한 물체를 고정(Fix)시켜두고 ( 이 경우 6 자유도 가 모두 고정이 됩니다.)
 다른 한 물체를 면/면 Contact  조건을 붙일 경우에는 구속 평면을 기준으로한 수직방향의 평행이동구속 1 자유도 와 수직방향을 제외한 회전구속 2 자유도가 구속이 되어 총 3 자유도가 구속됩니다.

이 경우 해당 평면에 수직인 면끼리를 구속하게 되면 회전구속조건 1개와 병진구속 1개가 구속이되어 1자유도가 남게 됩니다.

자유도에 대한 개념은 나중에 Kinematics 를 적용할 때에는 필수사항 입니다.

그럼 구속조건에 대해  한개씩 알아보도록 합시다.

가장먼저 다섯번째에 해당하는 Fix부터 설명하겠습니다.

Fix 구속조건은 위에서 언급했다시피  현재 활성화 되어있는  ( 스펙트리에서 Part No. 와 인스턴스명 부분에 파란색 박스에 둘러쌓여진 프로덕트; 보통은 Root 프로덕트가 활성화 되어 있습니다.)  프로덕트의 공간좌표에서 하위 부분품이 옮겨가 있던 현재 위치에 그 상태 그대로 해당 공간에서  고정을 시킵니다.

물론 Move나 컴퍼스를 이용하여 위치를  옮길 수 있습니다만. 그 공간의 위치좌표를 기억하기 때문에   Update 버튼을 누르면 Fix 시켰던 위치로 되돌아 옵니다.

이 기능을 사용할 때 추천하고 싶은 사항은 FIX는 가급적1개의 물체만 하라는 것과 가장 기준이 되는 부분품을 공간상에 가져오자마자 FIx를 하라는 것입니다.


두번째로 툴바의 가장 왼쪽에 있는 Coincident입니다.
사용자들이 가장 많이 사용하는 구속조건 기능이 Coincident 입니다만

제가 다른 사용자들을 관찰해본 결과 Bolt중심선과 Hole중심선을 맞추는 기능으로 제일 많이 사용됩니다. 심지어는 그 기능밖에 모르는 사용자가 매우  많습니다.

CATIA는  원통형이나 원뿔형의 옆면을 선택하면 그 형상의 중심선에 해당하는 선으로 인지합니다.  Assembly의 구속 뿐만이 아니고   파트디자인에서 Shaft나 Groove를 만들때도 스케치 내부중심선 대신 원통 형상을 만들어 놓았을 경우 옆면을 선택하므로써 중심선으로 대신사용할 수 있고   Circular Pattern에서도 중신선을 주로 원통형상을 선택합니다.

사실 Coincident는  점과 점, 점과 선, 점과 면, 선과 선, 선과 면, 면과 면의 6가지 방법의 구속조건을 가지고  있습니다.

솔리드형상에는 점의 성분을 가지는 꼭지점에 해당하는 Vertex , 선에 해당하는 면과 면이 만나는 Edge, 면에 해당하는  Face라는 내부요소를 가지고 있으며 Coincident 구속조건은 이러한 내부요소들을 사용할 수 있습니다.

그럼 각 조건에 따른 자유도를 알아보도록 합시다.

한쪽은 고정이 되어 있다고 가정합니다. 보라색을 FIx했어요.

점 / 점 Coincident  :
이 경우는  꼭지점과 꼭지점이 만나고 있는 상황입니다.
움직이는 파트쪽이 그 점에서 꼼짝못하게 됩니다. 병진운동 3방향을 막아 버렸습니다.
자유도가 회전자유도 3개만 남습니다.
이런 경우 남는 자유도를 기준으로 DOF=3 이라고 표현합니다.


Kinematics의 Spherical Joint와 같은 구조가 됩니다.

구속조건 표시를 잘 보이게 하기 위하여 그림을 축소하여 캡쳐했어요.. ^^



점 / 선 Coincident
이 경우는  Edge과 꼭지점이 만나고 있는 상황입니다.
선위에 점이 있다고 생각해 보세요.
점/점 구속대비 점이 선따라 슬라이딩을 할수 있는 상황이 되어 버렸습니다.
막혀있던 병진운동대비해서 1개의 병진운동이 자유롭게 되었습니다.
DOF=4가 되었습니다.

Kinematics의 Point-Curve 구속조건과 같은 조건이 됩니다.





점 / 면 Coincident
점이 면위에서 자유롭게 이동을 할수 있게 되지요
이 경우는 점/점 구속대비 2개의 병진이 더 자유롭게 됩니다.
면이 평면인 경우 점이 물체의 FACE면의 최외곽 Edge를 벗어나 허공으로 갈수도 있죠.
DOF=5가 됩니다.

Kinematics의  Surface Point Joint와 같은 조건입니다.





참고로  점/선 , 점/면 일 경우에는   곡선이나 곡면을 선택해도 됩니다.



선 / 선 Coincident
선과 선의 선택입니다. 축(Axis요소를 의미하지는 않습니다.)과 축 맞춤으로 매우 많이 사용되지요  위에서 언급한 것과 같이 Bolt축과 구멍 축을 맞추는 경우에 사용됩니다.
하지만 직선은 어떤것이든 사용할 수 있습니다.  (EDGE든 LINE요소든)
이 경우 선과 선의 직선방향의 병진자유도1개와  선을 중심으로 회전하는 회전자유도 1개를  가질 수 있습니다. 
DOF= 2가 됩니다.
Kinematics의 Cylindrical Joint와 같은 조건이네요.

선 / 면 Coincident 

직선이 평면위에 있어요.
김연아선수가 빙판위에서 스케이트를 타고 있어요.
스케이트날 이 선이라고 생각하면 스케이트를 약간 비트는  회전 1개가 있죠.
제자리에서 뱅글뱅글 회전하는 회전 자유도가 한개 더 추가되죠.
스케이트를 타고 빙판위를 어디든지 갈수 있어요 병진자유도가 2개
공중회전 트리플러츠  이건 스케이트 날이 면을 떠나는 문제이므로 해당이 되지 않죠.  결국 DOF=4가 되네요.

면 / 면 Coincident

마지막으로 한개 남았네요. 

피겨스케이트 보셨어요?  스케이트날이 스피드스케이트와 다르게 바닥면이 약 5mm 정도되는 면이 있어요. 그 면이 항상 닿아야 된다는 조건으로 생각하면 선/면 조건대비 DOF가 한개 줄어요.   DOF=3 이 됩니다.

실제 피겨스케이트는 앞뒤를 기준으로 하면 약간 둥그스름하지만 필자직권으로 무시합니다.

Kinematics의 Planer Joint와 같은조건 입니다.


종류가  많죠. 

참고로  SNAP기능을 사용할 때도  점/점,점/선,점/면,선/선,선/면,면/면 의 여섯가지 기능을 사용할 수 있어요.


세번째로 Contact 구속조건 입니다. 구속조건 툴바의 2번째에 해당합니다.

Contact 는 말그대로 접촉입니다.
Contact 구속조건은 물체의 평면과 평면접촉  평면과 원통과 측면 접촉
원통과 원통의 측면끼리의 접촉등이 사용됩니다.

평면과 평면의 접촉은 Surface Contact의 형태로 나타나고
평면과 원통 , 원통과 원통은 Line Contact의 형태로 나타납니다.

원래 CATIA는 단일요소든 내부요소든 면의 방향성을 가지고 있고
그 방향성에 규칙이 있어서 Surface Contact의 형태는  물체와 물체가 겹치는 경우가 없습니다 .

하지만 Line Contact의 형태는 겹치는 경우도 나타납니다.

Line contact 형태는  external 접촉과 internal 접촉 2가지가 있습니다.

이는 Tree나 Geometrical 영역에서 Contact 구속조건의 Icon을 더블클릭하시면 나타나는 창에서 more 단추를 누르면 보이는 external과 internal로 option을 조정하시면 원하는 방향으로 만들수 있습니다.

Contact의 평면/평면 과 Coincident 의 면/면 (이것도 평면이지요) 의 차이점은
Coincedent는 물체가 겹쳐질 경우도 있습니다만
Contact는 물체가 같은 방향으로 겹칠수 없습니다.

Contact구속조건은 향후 구조해석을 배우시면  Generative Assembly Structure Analysis ( 구조해석중 어셈블리 해석에 해당합니다.)에서 Contact 조건을 주고 싶을 때 유용하게 사용할 수 있습니다.

휴~~  넘 많네요.     좀 쉬었다 다시 올리겠니다
CATIA Assembly에서의 구속 2번을 기대해 주세요.