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スケッチとは:3D CADの基礎知識3

3D CADの基礎知識

更新日:2019年1月25日(初回投稿)
著者:D2FORM 代表 榎本 実

前回は、ソリッドCAD特有の概念であるフィーチャーを紹介しました。今回は、フィーチャーの作成に不可欠な2D作図機能、スケッチについて解説します。スケッチは、フィーチャーと同様に、ソリッドCAD独特の機能です。2D CADに慣れている人は、先入観にとらわれないように気を付けてください。

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1. スケッチとは

スケッチの最も重要な役割は、スケッチ型フィーチャーの作成に必要な2D断面形状の作図です。また、スイープフィーチャーのパスなど、ワイヤーとしても利用します。ただし、スケッチの作図は、2D CADの作図とは役割と仕組みが大きく異なります。

ソリッドCADにおける通常の作業対象は、フィーチャーです。そこでは1つのスケッチを、1つの要素として扱います。線分や円などの2D要素は直接扱えません。ソリッドCADでは、スケッチの作図は、スケッチモードと呼ばれるスケッチ専用の作業環境で行います。このため、スケッチの作業を行うには、スケッチモードに入る、またはスケッチモードから抜けるといった操作が必要です。CAD操作に慣れないうちは、この仕組みを意識しながら、混乱のないように作業してください。

2. スケッチ面とスケッチ形状

・スケッチ面

3D空間で2Dのスケッチを作図するには、3D空間内で、どの平面上に作図するかを指定する必要があります。これがスケッチ面です。例えば、スケッチから立体を押し出す押出フィーチャーでは、スケッチは立体の基準の面となるので、最初のフィーチャーのスケッチ面によって、3D座標の中での部品の向きが決まります(図1)。

図1:スケッチ面と部品の向き

図1:スケッチ面と部品の向き

慣れない設計者は、スケッチ面を指定する際、直感や操作性で選んでしまいがちです。フィーチャーの形状の機能や役割を考え、基準としてふさわしい面を指定する必要があります。図2の形状図面を例に、考えてみましょう。この場合、20mmの寸法(円柱の高さ)に機能的な意味があるとします。モデル上面をスケッチ面にすると、押出距離の計算が必要になります(図2の中央)。これに対し、基準平面(またはモデル底面)をスケッチ面にすると、図面寸法のままモデリングができます(図2の右)。

図2:スケッチ面の取り方

図2:スケッチ面の取り方

なお、スケッチ面として記録されるのは指定先の平面です。指定先の平面の位置が変更されると、スケッチ面も追従します。また、スケッチ面を別の平面に変更することも可能です。

・スケッチ形状

スケッチの線を作図するコマンドは2D CADと大差ありません。線分、円・円弧、トリム、面取り・フィレットなどの作図・編集機能を使用します。ただし、ソリッド作成のためのスケッチ形状は断面形状です。閉じた領域を持つ形状であることが必要条件です(図3の左)。複数の領域があるものや、交差やはみ出した形状は、断面形状として不適切です(図3の中央、右)。なお、CAD製品によっては、複数領域や交差した線がある形状も、閉じた領域として認識します。しかし、特に理由のない限り、原則に従い作図するのがよいでしょう。

図3:スケッチ形状の要件

図3:スケッチ形状の要件

3. 寸法拘束・幾何拘束

スケッチでは、正確な大きさで線を作成する必要はありません。作成後の線に寸法拘束と幾何拘束を与えると、それらをCADが計算し、正しい線の位置と大きさに変化します。寸法拘束は、スケッチで作成する寸法です。寸法数値は変数として記憶され、変数の値を変更すると形状に反映されます(図4の上)。寸法拘束と呼ばれるのはこのためです。一方、幾何拘束は、線の姿勢を定義します(図4の下)。

図4:寸法拘束と幾何拘束

図4:寸法拘束と幾何拘束

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4. 既存形状の投影

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