はじめての設計:立体の投影法(3次元を2次元で表現)の基礎知識

技術職で採用され設計をすることになったものの、なぜか品証の私に「OJTと称して過去図面の修正やトレースをしていれば設計ができるようになるのでしょうか?」と質問がありました。

ISOと言えば私(はかせ)のところに聞きに来るので分からないでもないのですが、設計はさすがになと思いつつ設計・開発規定を見直して作成していたりもするので、これは設計者になるつもりで実際にやってみるしかないかと、FreeCADを使ってやってみることにしました。

大学で立体図学や製図の勉強はしましたが、苦手意識が残っていて3D CADによるモデリングもなかなか手強いと思っている私(はかせ)ですが、2022年1月、はじめての設計を始めます。

前回は立体図形について説明しました。

はじめての設計:まずはFreeCADで設計する立体物をイメージする
立体図学や製図の勉強した頃の苦手意識が残っていて、3D CADによるモデリングもなかなか手強いと思っています。実際に手を動かしながら「はじめての設計」をテーマに、まずは、「設計者に必要な立体をイメージすること」について説明します。

ここでは、製図の前に、立体の投影法(3次元の立体と2次元の平面に表現する方法)の基礎知識について説明します。CADで図面を描き始める前に、設計する物の概略形状を把握するために必要な知識の1つです。

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投影法とは3次元を2次元で表現する方法

立体は3次元です。

図面は2次元、CADの画面表示も2次元です。

絵や写真も3次元(実際の物や風景)を2次元(紙)で表現しています。

投影図とは、3次元の立体を2次元に表現する方法です。

代表的な投影法は、以下の3つです。

  • 等角投影図
  • キャビネット図
  • 透視投影図

透視投影図は、絵画や遠近法について調べると出てくるかと思いますので、ここでは、等角投影図とキャビネット図について説明します。

設計対象の形状や機能を検討する際に、自己流でスケッチしているかもしれません。基本的な投影法について知っているとスケッチのクオリティ(品質)が上がるのではないかと考えています。

はかせ
はかせ

作図と言うと、小学校高学年か中学の頃、ガンダムのコアファイターの機首が回転する部分を作りたくて、方眼紙や工作用紙に何やら描いていたことを思い出します。

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等角投影図

下図は、立体(立方体、正六面体)を等角投影図で表したイメージ図です。

等角投影図のイメージ

等角投影図のイメージ

図1 等角投影図のイメージ

上図を参照しながら等角投影図について補足します。

  • X、Y、Zの座標軸の角度を120度にする。
  • 立体の各辺の長さは、実際の長さの82%で描く。

なお、実際に等角投影図を描く場合に、辺の長さを実寸で描く場合もあります。

また、私の場合ですが、角度は意識せず、上図の立方体であれば、立方体の奥をZ軸にするのではなく、立方体の手前をZ軸ににして描くことが多かったです。

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キャビネット図

下図は、立体(立方体、正六面体)をキャビネット図で表したイメージ図です。

キャビネット図のイメージ

キャビネット図のイメージ

図2 キャビネット図のイメージ

上図を参照しながら等角投影図について補足します。

  • 1つの軸(上図ではX軸)を45°傾ける。
  • 奥行き(上図ではX軸方向)は、実際の長さの半分とする。

立方体の1面(上図では正面のYZ平面)の形状を正確に表すことができます。言葉を変えると、正面図を正確に描いて奥行きをつけることで、3D形状を分かりやすく表した図と考えています。

はかせ
はかせ

DIYや工作などで図を描くときに使っています。

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まとめ

技術職で採用され設計をすることになったものの、なぜか品証の私に「OJTと称して過去図面の修正やトレースをしていれば設計ができるようになるのでしょうか?」と聞かれ「設計標準を作ってよ」とつぶやかれ、設計の最初の教育は何をするのか考え始めました。

大学で立体図学や製図の勉強はしましたが、苦手意識が残っていて3D CADによるモデリングもなかなか手強いと思っている私(はかせ)です。

実際に手を動かしながら「はじめての設計」をテーマに学びまとめていきたいと考えています。

ここでは、設計者に必要な「立体の投影法(3次元を2次元で表現)の基礎知識」について以下の項目でまとめました。

  • 投影法とは3次元を2次元で表現する方法
  • 等角投影図
  • キャビネット図
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