Sketcher Workbench/jp

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A basic, fully-constrained sketch‎

スケッチャーワークベンチパートデザインワークベンチやその他のワークベンチで使用するための2次元形状を作成するために使われます。 ほとんどのCADモデルでは2次元形状が開始点となることが普通です・・まず簡単な2次元スケッチを'押し出して'3次元形状を作り、その形状の表面に穴を開けるための2次元スケッチを追加したり、スケッチで'突起'(押し出し形状)を定義したりします。 スケッチャーはブーリアン演算と並んで3次元形状デザイン作成の中核を成す機能なのです。

スケッチャーワークベンチの特徴はなんといっても拘束です・・これによって2次元形状を厳密な幾何定義に従って拘束することが可能です。また拘束用ソルバーによって2次元形状の拘束範囲を計算したり、スケッチの自由度を対話的に検査したりすることが可能です。

このWIKIはFreeCADのバージョンv0.12に基いて書かれています。それ以前のバージョンではスケッチャーツールの多くが存在しません。現在のスケッチャー機能を全てを使うにはダウンロードページに行ってFreeCADを更新してください。


スケッチ拘束の基本

スケッチャーがどのように動作するか説明するには"従来"の製図方法と比較するとわかりやすいでしょう。

従来の製図

"従来"のCAD製図方法は過去の製図板を用いた方法を受け継いでいます。(2次元)正射影図を手書きすることで製図(いわゆる青写真)を作成します。物体は意図したサイズ、寸法に合わせて正確に描画されます。もし点(0, 0)から伸びる100mmの水平線を描きたければまずラインツールを選択し、画面をクリックするか座標(0, 0)と入力して始点を設定した後、終点をクリックするか座標を(100,0)を入力します。あるいは位置を気にせずに線を描き、後から位置を調整します。形状を描き終わったらそれらに寸法を追加します。

拘束スケッチ

スケッチャーの方法は全く異なります。物体を厳密に描く必要はありません。なぜなら物体は後で拘束をかけることによって定義されるからです。物体はおおまかに描けばよく、拘束をかける前であれば変更も可能です。実際の所、物体は"流動的"で動かしたり、伸ばしたり、回転させたり、拡大縮小させたりといったことが可能です。これによってデザイン作業がとても柔軟なものになります。

拘束とは何なのか?

拘束は物体の自由度を制限するために使用されます。例えばラインは拘束がない場合は4つの自由度を持ちます。つまり水平方向、垂直方向への移動と拡大縮小と回転が可能です。

水平拘束、垂直拘束、あるいは(他のラインか座標軸の一つに対する)角度拘束を適用すると回転が制限され自由度は3つに減ります。片方の短点を原点に対してロックすることでさらに2つの自由度が減ります。最後にサイズ拘束を適用すれば最後の自由度が無くなります。こうしてラインは完全拘束状態になります。

複数のオブジェクトがある場合は相互に拘束が可能です。二本のラインがあった場合、点一致拘束を使用することでそれぞれの端点をつなぎ合わせることができます。また二本のラインの間の角度を設定したり、二本のラインが垂直になるよう設定することも可能です。ラインに対しては円弧や円の接線となるように拘束することもできます。

拘束には二種類あります。幾何拘束と寸法拘束です。これらについては下の'ツール'セクションで詳しく説明します。

スケッチャーに向かないもの

スケッチャーは2次元図面を作成するためのものではありません。ソリッド形状を作成するとスケッチは自動的に非表示になります。寸法はスケッチ編集モード時のみ表示されます。

もし印刷用の2次元表示を作成するだけで3次元モデルが必要ないのであれば製図ワークベンチをチェックしてください(製図ワークベンチでも2次元形状が作れることを記憶に留めておいてください。今のところスケッチャーでは使用できない機能、例えばB-スプラインなどを使うこともできます)。

スケッチャーでの作業手順

追加予定

良いやり方

CADのユーザーであれば誰しも自分なりの作業のやり方を作り上げているものですが、以下にあげるような便利な一般的原則がいくつかあります。

  • 簡単なスケッチをたくさん作るほうが複雑なものを一つ作るより簡単です。例えばベースとなる3次元形状(押し出したものか、回転させたもの)用に一つ目のスケッチを作成できたとし、一方で二つ目のスケッチに穴や切り抜き(くぼみ)があったとしましょう。その場合には細かい形状は取り除いておいて、それらは後で3次元形状上で実現した方がいいでしょう。フィレットがたくさんある場合にはスケッチ上では取り除いておいて3次元形状上で追加するといった具合です。
  • 常に輪郭線は閉じた状態で作成します。そうしなければスケッチからソリッドを作成するつもりが開いた面の集合ができてしまいます。もしソリッド作成に含めたくないオブジェクトがある場合は構築モードツールを使ってそれらを構築要素にしてください。
  • 自動拘束機能を使って手作業で追加しなければならない拘束の数を減らしてください。
  • 一般的なルールとしてまず幾何拘束を適用し、次に寸法拘束を適用し、最後にスケッチをロックします。しかしルールは破るためにあるということも忘れないでください。もしスケッチの操作で困ったら、輪郭線を描き終わる前にいくつかオブジェクトを拘束するといいでしょう。
  • 可能な場合にはロック拘束を使ってスケッチの中心が原点(0,0)にくるようにしましょう。スケッチが対象でない場合はスケッチ上の一点を原点に置くか、適当な数値で距離をロックしてください。v0.12では外部拘束(スケッチをエッジや他のスケッチといった既存の3次元形状に対して拘束する機能)が実装されていません。つまり後から追加したスケッチを最初のスケッチに対して配置するには最初のスケッチに対する相対距離を手動で設定する必要があるのです。原点から(25,75)で拘束とした方が(23.47,73.02)で拘束とするよりも憶えやすいでしょう。
  • もし長さによる拘束と水平距離拘束、垂直距離拘束のどちらでも同じことができる状況であれば後の方を使うようにしましょう。水平距離拘束、垂直距離拘束の方が計算コストが安価です。

ツール

スケッチャーワークベンチのツールはスケッチャーワークベンチをロードすると表示されるSketcherメニューに配置されています。

スケッチャーによる形状作成

オブジェクト作成のためのツールです。

  • Sketcher CreatePoint.png : 点を描きます
  • Sketcher Arc.png 円弧: 中心、半径、開始角度と終了角度から円弧を描きます
  • Sketcher Circle.png : 中心と半径から円を描きます
  • Sketcher Line.png 2点線部ん: 2点からなる線分を描きます
  • Sketcher CreatePolyline.png ポリライン(複数の点から鳴る線分): 複数点の線分で作られる線を描きます
  • Sketcher CreateRectangle.png 四角形: 2つの対点から四角形を描きます
  • Sketcher CreateFillet.png フィレット: 一つの点でつながる二本のライン間にフィレットを作成します。両方のライン選ぶか、節点をクリックしてからこのツールを実行してください。
  • Sketcher Trimming.png トリム: クリックした点に応じてライン、円、円弧をトリムします
  • Sketcher External.png 外部形状: 外部形状につながるエッジを作成します
  • Sketcher AlterConstruction.png 作成モード: 作成モードを切り替えます。作成したオブジェクトは3D形状操作では使用することはできません。

スケッチャーによる拘束

拘束はスケッチ要素間にルールを設定したり、垂直軸や水平軸に従ってスケッチをロックしたりする場合に使用されます。

  • Sketcher ConstrainLock.png ロック: 原点に対して垂直方向または水平方向の寸法を設定することで選択されたアイテムにロックをかけます(寸法は後で編集できます)。
  • Constraint PointOnPoint.png 一致: 選択された二点間に一致拘束(点ごと)をかけます。
  • Constraint PointOnObject.png オブジェクト上の点: 選択されたアイテムに対してオブジェクト上の点の拘束をかけます。
  • Constraint HorizontalDistance.png 水平距離: 2点またはライン終端間の水平距離を固定します。選択されているアイテムがひとつの場合、原点に対する距離が固定されます。
  • Constraint VerticalDistance.png 垂直距離: 2点またはライン終端間の垂直距離を固定します。選択されているアイテムがひとつの場合、原点に対する距離が固定されます。
  • Constraint Vertical.png 垂直: 選択されたラインまたはポリライン要素に対して垂直方向の拘束をかけます。一つ以上のオブジェクトが選択可能でなければなりません。
  • Constraint Horizontal.png 水平: 選択されたラインまたはポリライン要素に対して水平方向の拘束をかけます。一つ以上のオブジェクトが選択可能でなければなりません。
  • Constraint Length.png 長さ: 選択されたラインに長さ拘束をかけます。
  • Constraint Radius.png 半径: 選択された円弧、円に半径の拘束をかけます。
  • Constraint Parallel.png 平行: 二本の選択されたラインが常に平行となるよう拘束をかけます。
  • Constraint Perpendicular.png 直交: 二本の選択されたラインが常に直交するよう拘束をかけます。
  • Constraint InternalAngle.png 内角: 二本の選択されたラインの内角が常に同じとなるよう拘束をかけます。
  • Constraint Tangent.png 正接: 選択された要素に対して正接拘束をかけます。あるいは二本の線分に対して共線拘束をかけます。
  • Constraint EqualLength.png 等しい長さ: 二つの選択された要素に対して等しくなるよう拘束をかけます。円または円弧に対して使用した場合、その半径が等しくなるように設定されます。
  • Constraint Symmetric.png 対称: 二点とそれが形作るラインが対称となるように拘束をかけます。

その他

  • Sketcher NewSketch.png 新しいスケッチ: 選択された面または平面上に新しいスケッチを作成します。デフォルトの動作ではXY面が使用されます。
  • Sketcher LeaveSketch.png スケッチの解除: スケッチ編集モードを解除します。


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