スケッチ・ワークベンチのアイコン
概要
スケッチ・ワークベンチ(スケッチャー、Sketcher) で、他のワークベンチで利用するための2Dスケッチを作成できます。2Dスケッチは多くのCADモデルの出発点であり、通常は3D形状を作成するための断面形状(プロファイル)や軌道(パス)を定義します。モデルは、最終的な形状を作り上げるために複数のスケッチに依存する場合があります。
Partワークベンチ で定義されるブーリアン操作と組み合わせることで、スケッチ・ワークベンチは、空間領域構成法 (CSG)によるソリッド構築手法の重要な要素となります。2Dスケッチは、そのままブーリアン演算に利用されたり、他の操作の基礎として用いられたりすることで、CSGプロセス全体において中核的な役割を果たします。また、 PartDesignワークベンチ の操作とも連携し、ソリッド作成における特徴の編集 手法の基本的な構成要素となります。さらに、多くの他のワークベンチでもスケッチが活用されています。
スケッチャー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、長さ、角度、(水平、垂直、直角、といった形状間の)関係性などの条件に厳密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チェックしたりすることが可能です。
スケッチャーは2D製図のためのものではありません。スケッチをもとに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。また、拘束条件はスケッチの編集モード時のみ表示されます。もし単に2D図面を印刷したく、2D図面から3Dのモデルを作るのではないのであれば、Draftワークベンチ の利用を検討してください。
完全に拘束されたスケッチ
拘束
拘束は、オブジェクトの自由度を制限するために使用されます。例えば、線分は拘束がない場合は4つの自由度(あるいは「DoF」と略されます)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。2本の線分があった場合、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2本のラインの間の角度を設定したり、2本のラインが垂直になるよう設定することも可能です。線分を円弧や円の接線となるように拘束することもできます。このように様々な種類の拘束があります。複数の図形からなる複雑なスケッチを拘束するのには複数のやり方があることが通常です。そのような複雑なスケッチが完全拘束 になったとは、実際に与えた拘束条件によって、可能なやり方の一つが完成した、というふうに考えられます。
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 で詳しく説明します。
拘束条件の編集
寸法拘束(制約型) が作成され、かつ寸法拘束を作る際に寸法を聞く 設定 が選択されていると(デフォルト)、ダイアログが開き寸法を編集できます。
値あるいは数式 を寸法として入力できます。他の数式からその拘束の値を参照するために、名前を付与することもできます。参照 チェックボックスをチェックすることで、拘束条件を参照型 (参照型拘束は、実際には図形を拘束せず、単に寸法を表示するだけのもの)に変更することもできます。
次のいずれかの方法で寸法拘束の値を編集できます。
3Dビュー 上で拘束の値をダブルクリックする。
スケッチャー・ダイアログ 中の拘束の値をダブルクリックする。
スケッチャー・ダイアログ中の拘束で右クリックし、メニューから値の変更 を選択する。
拘束の表示位置の変更
3Dビュー中の寸法拘束は、ドラッグすることで位置を変更できます。表示されている寸法拘束の値の上でマウスに左ボタンをおして動かします。幾何拘束のシンボルの表示位置は自動的に決まるので、移動できません。
特徴として用いるスケッチ
作成したスケッチを、ソリッドな部品を作成するための特徴として使う場合、下記のルールに合致している必要があります。
スケッチには閉曲線だけがあるようにしなければなりません。それがどれほど小さくても、端点に隙間があってはいけません。
閉曲線は、穴をつくるために入れ子にすることはできますが、自分自身や他の曲線と交差してはいけません。
曲線は、他の曲線とエッジを共有してはいけません。エッジの重複は避けてください。
T字接続、つまり2本以上のエッジが一つの点を共有したり点がエッジに接触する、ということは避けてください。
これらのルールは、(デフォルトでは青で示される)補助線には適用しません。補助線は編集モード以外では表示されません。あるいは、スケッチを(ソリッドな部品を作る以外の)別の目的で作るときも関係ありません。スケッチを特徴として利用する際、ワークベンチやツールによっては、更に追加の条件がある場合があります。
作図支援
スケッチ・ワークベンチには、図形を作成し拘束を適用する際に役立つ、支援ツール等の様々な機能があります。
連続モード
連続モードには2つの種類があります。図形作成「連続モード」 と拘束作成「連続モード」 です。設定 においてこれらをチェック(デフォルト)している場合、図形作成後、ツールが自動的に再起動します。連続モードを抜けるにはEsc キーを押すか、右マウスボタンをクリックしてください。すでに図形作成連続モードが何らかの入力を受け付けている場合は、Esc を何回か押す必要があります。 また、別の図形の作成や拘束の作成を開始すれば、直前の連続モードから抜けます。どのツールも起動されていない状況でEsc を押すと、スケッチ編集モードから抜けてしまうことに注意してください。もし期せずにEsc を度々押してしまうようであれば、設定 のEscでスケッチ編集モードを終了する のチェックを外してください。
自動拘束条件付与
スケッチ編集で自動拘束(Auto constraints) が有効(デフォルト)の場合、拘束条件が自動的に適用されます。カーソルが正しい位置にあると、システムが自動で提案する拘束条件のアイコンをカーソルの横に表示します。この状態で左クリックすると、その拘束条件が適用されます。自動拘束条件を付与するのかどうかは、各スケッチごとスケッチ・ワークベンチ・ダイアログ で変更するか、設定 でスケッチの ビュー Autoconstraints プロパティをで変更することで設定を調整できます。
以下の拘束が自動的に適用されます。
スナップ
introduced in 0.21
グリッド線、グリッド線の交点、図形のエッジ、線分や円弧の中点、特定の角度にスナップ させることが可能です。スナップ自体は拘束条件を生成しません。例えば、自動拘束条件付与 を有効にしている場合、エッジにスナップすると点がオブジェクト上にある(Point on object)拘束条件 を適用しますが、単に線分上の点を選択するだけでも同じ結果になります。
ビュー上でのパラメター設定
introduced in 1.0
設定 での選択に応じて、寸法のみ、あるいは寸法と位置の両方を、ビュー上で編集できるようにすることが可能です。位置パラメターを入力すると、円の中心や線分の開始点といったものの座標を正確に指定できます。寸法パラメターを入力すると、円の半径や線分の長さや角度と言ったものを正確に指定できます。ビュー上でのパラメター設定は、すべてのツールに対応しているわけではありません。
位置パラメターの入力して円の中心点を指定
寸法パラメターの入力して円の半径を指定
値を入力し、Enter またはTab で確定すると、その結果として連携して拘束条件を自動的に追加します。例えばX座標とY座標のように、同時に2つのパラメターが表示されている場合、片方だけ値を入力し(訳注:その結果連携して拘束条件が追加される)、他方はビュー上で位置を指定するだけでも構いません(訳注:この場合拘束条件は追加されません)。オブジェクトによっては、完全拘束状態にするには拘束を追加しなければならないことがあります。ビュー上でのパラメター入力に連携した拘束条件は、自動拘束 よりも優先されます。
円弧を作成し、ビュー上からすべてのパラメターを設定した結果、関連する拘束が自動的に生成されています。
座標表示
設定 編集中にカーソルの横に座標を表示 を有効にしている場合、現在のツールに応じてパラメター(座標、半径、長さ、角度)をカーソルの横に表示します。ビュー上でパラメター設定をしている間は表示されません。
図形要素の選択方法
スケッチの編集中に図形を選択するには以下の方法があります。
3Dビュー上での要素の選択
FreeCADの他のワークベンチと同様、3D view 上、クリックで要素を選択できます。スケッチ・ワークベンチでは、複数の要素を選択する場合に、必ずしもCtrl キーを押す必要はありません。ただし、Ctrl を押すことも可能で、この場合誤って違う場所をクリックしても、それまでの選択がクリアされないという利点があります。エッジ、点、拘束をこの方法で選択することができます。
3Dビュー上での矩形選択
3Dビュー上での矩形選択は、共通・矩形選択 や共通・矩形要素選択 を使わなくても実行できます。
どのツールもアクティブになっていないことを確認します
以下のいずれかの操作をします。
空白の領域をクリックし、左から右にドラッグして、矩形内に完全に収まる要素を選択します。
空白の領域をクリックし、右から左にドラッグして、矩形に接触または交差する要素を選択します。
エッジ、点は矩形選択できますが、拘束条件は矩形選択できません。
接続要素選択
introduced in 1.0
3Dビュー上でエッジをダブルクリックすると、その端点に直接または間接に接続されているすべてのエッジを一括選択します。この際、端点が一致拘束 されている必要ありません。単に端点が同じ座標であれば、接続されているとみなします。
ダイアログ上で選択
スケッチャー・ダイアログ では、「要素」セクションのリストでエッジと点を選択できます。同様に、「拘束」セクションで拘束条件を選択できます。
コピー・カット・ペースト
introduced in 1.0
標準的なキーボードショートカットCtrl +C 、Ctrl +X 、Ctrl +V でスケッチャー上で選択した要素と拘束をコピー、カット、ペーストできます。これらのツールはスケッチ → スケッチャーツール メニューからも利用できます。同じスケッチ内で使用できるだけでなく、別のスケッチや別のFreeCADインスタンスにペーストすることも可能です。データーはPythonコードの形でクリップボードにコピーされるため、他の(例えばフォーラムで共有する、といった)他の方法でも利用可能です。
ツール
スケッチ・ワークベンチの各ツールは、スケッチ メニューやツールバーからアクセスできます。introduced in 0.21 : ほとんどすべてのスケッチ・ワークベンチのツールバーは、スケッチが編集モードのときにだけ表示されます。例外は、スケッチャー・ツールバー で、これはスケッチが編集モードでないときのみ表示されます。
いくつかのツールは、スケッチが編集モードの時に、3Dビュー のコンテキスト・メニュー、あるいはスケッチャー・ダイアログ のコンテキスト・メニューからアクセスできます。
introduced in 0.21 : スケッチが編集モードにある場合、構造体ツールバーは非表示になります。これは、このツールバー上のツールがすべて編集モードでは使用できないためです。
一般ツール
スケッチャー・ツールバー
スケッチを編集 :スケッチャー・ダイアログを開き、既存スケッチを編集します。
スケッチの方向を変更 :スケッチを主平面のいずれかに配置し、オプションでオフセットを指定します。スケッチをデタッチするためにも使用できます。
スケッチを検証 : 編集できなくなったスケッチや無効な拘束があるスケッチを分析して修復します。また、欠落している一致拘束を追加することもできます。
スケッチを鏡像化 :x軸、y軸、または原点に対して鏡像となるスケッチを作成します。
スケッチャー編集モード・ツールバー
セクション表示 :セクション表示(スケッチ平面の手前にあるオブジェクトやその一部を非表示する)を切り替えます。
スケッチャー編集ツール・ツールバー
その他
操作を停止 : 現在実行中の図形作成ツールや拘束作成ツールを停止します(訳注:ESC を押すのと同じ)。
スケッチャー図形
以下は図形を作成するためのツールです。
ポリラインを作成 :端点同士が接続された一連の線分または円弧を作成します。複数のモードがあります。
円弧を作成:
円・楕円を作成:
長方形を作成:
角丸長方形 :角が丸い長方形を作成します。(訳注:長方形を作成 でオプションの「角の丸め」を指定したものと同じです)。
正多角形を作成:
正多角形 :エッジの数を指定して正多角形を作成します。
長円形を作成:
Bスプラインを作成:
スケッチャー拘束
以下は拘束 を作成するためのツールです。いくつかの拘束には、付随拘束 の使用が必要です。
寸法拘束:
水平距離拘束 :2点間または線分の両端点間の水平距離を指定します。もし1点だけが選択されている場合は、原点との水平距離になります。
垂直距離拘束 :2点間または線分の両端点間の垂直距離を指定します。もし1店だけが選択されている場合は、原点との垂直距離になります。
半径拘束 :円、円弧、またはBスプラインスプライン曲線の重み円の半径を指定します。
角度を拘束 :2つの線分、線分と水平座標軸、または円弧の開口角度を指定します。
ロック拘束 :点に対して水平距離拘束 と垂直距離拘束 を適用します。1点だけが選択されている場合は、その点と原点の間の水平および垂直距離を指定します。複数の点が選択されている場合は、最後の選択点と、それ以外の点の間の水平および垂直距離を指定します。
一致拘束 :複数個の点が一致していること、または同心円であるよう拘束します。
水平・垂直拘束:
水平拘束 :2つの線分、または複数個の点の並びが水平になるよう拘束します。
垂直拘束 : 2つの線分、または複数個の点の並びが垂直になるよう拘束します。
並行拘束 :選択した複数の線分が平行になるよう拘束します。
直角拘束 :2つの線分、または2つのエッジ(曲線)、またはエッジと座標軸が垂直になるよう拘束します。2つのエッジがある点で直行するよう拘束する場合、その点と各エッジとに一致拘束も適用します。
正接拘束または共線拘束 :2つのエッジ、またはエッジと座標軸が接するよう拘束します。2つのエッジがある点で接するよう拘束する場合、その点と各エッジとに一致拘束も適用します。
等値拘束 :もし2つのエッジが直線なら、それらが同じ長さを持つように拘束します。Bスプライン以外の曲線なら、同じ曲率を持つように拘束します。
対称拘束 :2つの点が、線、座標軸、または第3の点に対して対称になるよう拘束します。
固定拘束 :この拘束だけで、エッジの位置を固定するよう拘束します。主にBスプライン曲線のためのものです。
拘束の切り替え:
スケッチャー・ツール
フィレットまたは面取りの作成:
エッジの編集:
エッジを分割 :エッジを分割し、ほとんどの制約を引き継ぎます。
エッジを延長 :線分または円弧を、任意の位置、または目標となる円や点まで延長または短縮します。
外部ジオメトリを作成 :スケッチの外部にあるオブジェクトのエッジや点をスケッチ平面に投影します。1.0 and below
外部ジオメトリ:
対称 :選択した要素の対称コピーを作成します。
Bスプラインツール
ノットを挿入 :Bスプラインにノットを挿入する、または既存のノット多重度を増やします。
スケッチャー表示ツール
Bスプライン補助情報の表示設定:
内部ジオメトリの表示/非表示 :要素の内部ジオメトリ(訳注:たとえば楕円の長軸や短軸)を削除、または欠落している内部ジオメトリを再作成します。
仮想スペース切り替え :選択した拘束をもう一つの仮想スペースに移動する(訳注:そのため表示されなくなります)、または表示される仮想スペースをもう一つのものに切り替えます。
廃止されたツール
Clone : Clones a Sketcher element. 1.0 and above で廃止されました。
Close shape : Creates a closed shape by applying coincident constraints to endpoints. 0.21 and above で廃止されました。
Corner-preserving fillet : Creates a fillet between two non-parallel lines while preserving their corner point. 1.0 and above で廃止されました。
Connect edges : Connect Sketcher elements by applying coincident constraints to endpoints. 0.21 and above で廃止されました。
Copy : Copies a Sketcher element. 1.0 and above で廃止されました。
Move : Moves the selected geometry taking as reference the last selected point. 1.0 and above で廃止されました。
Rectangular array : Creates an array of selected Sketcher elements. 1.0 and above で廃止されました。
設定
ベストプラクティス
各FreeCADのユーザーは自分なりの作業スタイルを確立していくものですが、以下のような一般的な原則に従うと効率的です。
複雑なスケッチを1つ作るよりも、シンプルなスケッチを複数作る方が管理が簡単です。例えば、最初のスケッチで基礎となる3D形状(押し出しや回転)を作成し、2つ目のスケッチで穴や切り欠き(ポケット)を追加する、という方法です。後から詳細部分を3Dオブジェクト上で追加することもできます。例えばフィレットがたくさんある場合、それをスケッチ上で作成せず、3Dオブジェクト上で追加するのが一般的です。
常に閉じた曲線を作ります。閉じた曲線にしないと、スケッチから生成されるのはソリッドではなく開いた面の集合になってしまいます。もし一部の図形をソリッド生成に含めたくない場合は、構造要素(補助線)ツールを使ってその図形を構造要素(補助線)に指定してください。
自動拘束追加機能を使うことで、手動で追加する拘束の数を減らすことができます。
一般的には、幾何拘束を先に作成し、次に寸法拘束を作成し、最後にスケッチを固定します。ただし、これは厳密に守るべきルールというわけではありません。スケッチ全体を完成させる前に、いくつかの図形だけを先に拘束してしまったほうが操作が楽になることもあります。
もしスケッチが対称ならば、ロック拘束を使って、原点を中心に合わせると便利です。もしスケッチが非対称なら、点の一つを原点に合わせるか、ロック距離にわかりやすい値を選ぶと良いでしょう。
長さ拘束と、水平・垂直拘束のどちらを適用するか迷ったら、水平・垂直拘束を優先してください。水平・垂直拘束は計算付加が軽いためです。
推奨される拘束は、水平拘束、垂直拘束、水平距離拘束、垂直距離拘束、点と点の接線拘束です。可能ならば避けたほうが良い拘束は、(一般)距離拘束、エッジとエッジの接線拘束、オブジェクト上への点固定拘束、対称拘束です。
完全拘束になり図形が緑色になった後でも、スケッチの有効性に(訳注:例えば見た目では繋がっているように見る端点が実は繋がっていないなど)不安がある場合は、一旦スケッチを閉じた後で スケッチを検証 ツールを使って見てください。
チュートリアル
スクリプティング
スケッチャー・スクリプティング に、Pythonスクリプトから拘束をどのように作成したらいいのかの例があります。
例
スケッチャーツールでできることのアイディアが、スケッチャーの例 にあります。
Sketcher
General: Create sketch , Edit sketch , Attach sketch , Reorient sketch , Validate sketch , Merge sketches , Mirror sketch , Leave sketch , View sketch , View section , Toggle grid , Toggle snap , Configure rendering order , Stop operation
Sketcher geometries: Point , Polyline , Line , Arc , Arc by 3 points , Arc of ellipse , Arc of hyperbola , Arc of parabola , Circle , Circle by 3 points , Ellipse , Ellipse by 3 points , Rectangle , Centered rectangle , Rounded rectangle , Triangle , Square , Pentagon , Hexagon , Heptagon , Octagon , Regular polygon , Slot , Arc slot , B-spline by control points , Periodic B-spline by control points , B-spline by knots , Periodic B-spline by knots , Toggle construction geometry
Sketcher constraints:
Dimensional constraints: Dimension , Horizontal distance , Vertical distance , Distance , Auto radius/diameter , Radius , Diameter , Angle , Lock
Geometric constraints: Coincident (unified) , Coincident , Point on object , Horizontal/vertical , Horizontal , Vertical , Parallel , Perpendicular , Tangent or collinear , Equal , Symmetric , Block
Other constraints: Refraction (Snell's law)
Constraint tools: Toggle driving/reference constraint , Activate/deactivate constraint
Sketcher tools: Fillet , Chamfer , Trim , Split , Extend , External geometry , Carbon copy , Select origin , Select horizontal axis , Select vertical axis , Array transform , Polar transform , Scale transform , Offset geometry , Symmetry , Remove axes alignment , Delete all geometry , Delete all constraints
Sketcher visual: Select unconstrained DoF , Select associated constraints , Select associated geometry , Select redundant constraints , Select conflicting constraints , Show/hide circular helper for arcs , Show/hide B-spline degree , Show/hide B-spline control polygon , Show/hide B-spline curvature comb , Show/hide B-spline knot multiplicity , Show/hide B-spline control point weight , Show/hide internal geometry , Switch virtual space
User documentation
Getting started
Installation: Download , Windows , Linux , Mac , Additional components , Docker , AppImage , Ubuntu Snap
Basics: About FreeCAD , Interface , Mouse navigation , Selection methods , Object name , Preferences , Workbenches , Document structure , Properties , Help FreeCAD , Donate
Help: Tutorials , Video tutorials
Workbenches : Std Base , Assembly , BIM , CAM , Draft , FEM , Inspection , Material , Mesh , OpenSCAD , Part , PartDesign , Points , Reverse Engineering , Robot , Sketcher , Spreadsheet , Surface , TechDraw , Test Framework