技術図面

製図、製図、または描画は、何かの機能や構造を 視覚的に伝える図面を作成する行為および分野です。

技術図面は、産業やエンジニアリングにおいてアイデアを伝えるために不可欠です。図面をわかりやすくするために、人々は使い慣れた記号、遠近法、測定単位、表記法、視覚スタイル、ページ レイアウトを使用します。これらの規則が組み合わさって視覚言語を構成し、図面が明確で比較的理解しやすいものになるようにします。技術図面の記号や原則の多くは、 ISO 128と呼ばれる国際標準に体系化されています。

機能的な文書を作成する際に正確なコミュニケーションが必要となる点が、技術図面と視覚芸術の表現的な図面を区別するものです。芸術的な図面は主観的に解釈され、その意味は複数に決定されます。技術図面は、意図された意味が 1 つであると理解されています。^[1]

製図工とは、図面（技術的または表現的）を作成する人です。技術的な図面を作成するプロの製図工は、製図技術者と呼ばれることもあります。

スケッチとは、通常は完成作品として意図されない、素早く描かれたフリーハンドの絵です。一般的に、スケッチは、後で使用するためにアイデアを記録する簡単な方法です。建築家のスケッチは、主に、完成作品が高価で時間のかかるものである場合に、より完成された作品の前にさまざまなアイデアを試し、構成を確立するための手段として使用されます。

例えば、建築スケッチは一種の図表です。^[2]これらのスケッチは、比喩のように、建築家が設計コラボレーションを支援するためのコミュニケーション手段として使用されます。このツールは、建築家が仮説的な暫定設計ソリューションの属性を抽象化し、複雑なパターンを要約するのに役立ち、それによって設計プロセスを強化します。^[2]

基本的な製図手順は、直角の角と直線の辺を持つ滑らかな表面（通常は製図板）に紙（またはその他の素材）を置くことです。次に、 T 定規と呼ばれるスライド式定規を片方の面に置き、テーブルの側面を横切って紙の表面上でスライドできるようにします。

「平行線」は、T 定規を動かし、鉛筆またはテクニカル ペンをT 定規の端に沿って動かすことで描くことができます。T 定規は、三角定規や三角形などの他の器具を保持するために使用されます。この場合、製図者は、既知の角度の 1 つ以上の三角形を T 定規 (それ自体はテーブルの端に対して直角) に置き、ページ上の他の三角形に対して任意の角度で線を描くことができます。現代の製図台には、テーブルの両側で支えられ、大きな紙の上をスライドする製図機が装備されています。両側で固定されているため、端に沿って描かれた線は平行であることが保証されています。^[3]

製図者は、曲線や円を描くためにいくつかの製図用具を使用します。これらの中で主なものは、円弧や円を描くためのコンパスと、曲線を描くためのフレンチカーブです。スプラインは、ほとんどの曲線に手動で曲げることができる、ゴムでコーティングされた関節式金属です。

製図テンプレートは、毎回最初からオブジェクトを再現することなく、図面内で繰り返し使用されるオブジェクトを作成するのに役立ちます。これは、共通のシンボルを使用する場合に特に便利です。たとえば、舞台美術のコンテキストでは、照明デザイナーは、複数の位置にわたる共通の器具の位置を示すために、 USITT標準の照明器具シンボル ライブラリからシンボルを取得します。テンプレートは、通常、特定のタスクに合わせてカスタマイズされ、多くのベンダーによって市販されていますが、製図者が独自のテンプレートを作成することも珍しくありません。

この基本的な製図システムには、正確なテーブルと、ツールの配置に対する絶え間ない注意が必要です。よくある間違いは、三角形が T 定規の上部をわずかに押し下げ、すべての角度が狂ってしまうことです。1 点で交わる 2 本の角度のある線を描くという単純な作業でも、T 定規と三角形を何度も動かす必要があり、一般に製図は時間のかかる作業です。

これらの問題の解決策は、機械的な「製図機」の導入でした。これはパンタグラフ(この状況では誤って「ペンタグラフ」と呼ばれることもあります) を応用したもので、製図者はページ上のどの点でも正確な直角を素早く得ることができました。これらの機械には角度を変更する機能が含まれていることが多く、三角形は不要になりました。

紙の上に線、円弧、円（およびテキスト）を描くメカニズムの習得に加えて、物理的なオブジェクトの詳細に関して、製図作業には幾何学、三角法、空間把握の徹底的な理解が必要であり、すべての場合において、精度と正確さ、および高度な細部への注意が求められます。

製図はプロジェクト エンジニア、建築家、または工場の従業員 (機械工など) によって行われることもありますが、通常は熟練した製図者 (および/または設計者) がその作業を実行し、常にある程度の需要があります。

今日では、製図作業の仕組みは、コンピュータ支援設計システム (CAD) の使用により大幅に自動化され、高速化されています。

技術図面の作成に使用されるコンピュータ支援設計システムには、2 次元(「2D」) と3 次元(「3D」) の 2 種類があります。

AutoCADやMicroStationなどの 2D CAD システムは、紙の製図の分野に取って代わります。線、円、円弧、曲線はソフトウェア内で作成されます。図面の作成は、ユーザーの製図スキルにかかっています。第一角および第三角の正投影図、補助投影図、断面図を作成する場合、図面にエラーが生じる余地はまだたくさんあります。2D CAD システムは、単なる電子製図板です。紙に直接描画する製図に比べて、2D CAD システムの最大の強みは、修正が行えることです。従来の手描きの製図では、間違いが見つかった場合や修正が必要になった場合は、新しい図面を最初から作成する必要がありますが、2D CAD システムでは、元の図面のコピーを修正できるため、かなりの時間を節約できます。2D CAD システムは、建物や航空機などの大規模プロジェクトの計画を作成するために使用できますが、さまざまなコンポーネントが互いに適合するかどうかをチェックする方法はありません。

3D CAD システム ( KeyCreator、Autodesk Inventor、SolidWorksなど) は、最初にパーツの形状を作成します。技術図面は、その形状のユーザー定義ビューから作成されます。正投影ビュー、投影ビュー、または断面図は、ソフトウェアによって作成されます。これらのビューの作成にエラーが発生する余地はありません。エラーが発生する主な余地は、第 1 角投影または第 3 角投影のパラメータの設定と、技術図面上の関連シンボルの表示にあります。3D CAD を使用すると、個々のパーツを組み合わせて最終製品を表現できます。建物、航空機、船舶、自動車は、技術図面が製造用にリリースされる前に、3D でモデル化、組み立て、チェックされます。

2D CAD システムと 3D CAD システムの両方を使用して、あらゆる分野の技術図面を作成できます。さまざまな分野 (電気、電子、空気圧、油圧など) には、共通のコンポーネントを表す業界認定のシンボルがあります。

BSとISO は推奨される方法を示す標準を作成しますが、標準に従って図面を作成するのは個人の責任です。レイアウトやスタイルに明確な標準はありません。エンジニアリング ワークショップの図面全体にわたる唯一の標準は、正投影図と断面図の作成です。

複雑な 3 次元オブジェクトを 2 次元図面で表現する場合、オブジェクトは、少なくとも 1 つのビューと材料の厚さの注記、またはオブジェクトのすべての特徴を示すために必要な 2 つ、3 つ、または任意の数のビューとセクションで記述できます。

建物を建てる際に使われる芸術とデザインは建築と呼ばれています。形状やデザインのすべての側面を伝えるために、詳細な図面が使用されます。この分野では、ドア、窓、階段などの位置を示すために、完成した床から3フィート上から見たこれらの図面の完全な断面図を指すときに、プランという用語はよく使用されます。^[4] 建築図面は、建築家の設計を説明し、文書化します。^[5]

エンジニアリングは非常に幅広い用語です。ラテン語のingenerareに由来し、「創造する」という意味です。^[6] これは人間が作り出すあらゆるものに当てはまるため、技術図面の文脈ではより狭い定義が与えられています。エンジニアリング図面は一般に、製造された部品や装置などの機械工学アイテムを扱います。

エンジニアリング図面は通常、レイアウト、命名法、解釈、外観 (書体や線のスタイルなど)、サイズなど の標準化された規則に従って作成されます。

その目的は、製品またはコンポーネントのすべての幾何学的特徴を正確かつ明確に把握することです。エンジニアリング図面の最終目標は、製造業者がそのコンポーネントを製造するために必要なすべての情報を伝えることです。

ソフトウェアエンジニアリングの専門家は、ソフトウェアを設計するためにダイアグラムを活用します。統一モデリング言語（UML）などの正式な標準やモデリング言語は存在しますが、ほとんどのダイアグラム作成は、概念モデルを示す非公式のアドホックダイアグラムを使用して行われます。^[7]

実務家は、ダイアグラム作成が要件分析、^{[7] : 539、}設計、リファクタリング、ドキュメント作成、オンボーディング、利害関係者とのコミュニケーションに役立ったと報告しています。^{[8] : 560}ダイアグラムは、必要に応じて一時的なものであったり、再描画されることがよくあります。再描画されたダイアグラムは、チーム内での共通理解の形として機能することができます。^{[8] : 561}

テクニカルイラストレーションは、技術的な性質の情報を視覚的に伝えるためにイラストレーションを使用することです。テクニカルイラストレーションは、コンポーネントの技術図面または図表である場合があります。テクニカルイラストレーションの目的は、「視覚チャネルを介して人間の観察者に特定の情報を効果的に伝える表現力豊かな画像を生成すること」です。^[9]

テクニカルイラストレーションの主な目的は、多かれ少なかれ非技術的な聴衆にこれらの項目を描写または説明することです。視覚的な画像は、寸法と比率の点で正確である必要があり、「オブジェクトが何であるか、または何をするかについての全体的な印象を与え、視聴者の興味と理解を高める」必要があります。^[10]

ヴィオラ（2005）によると、「イラストレーションの技法は、技術的な知識がない人でも作品を明確に理解できるように設計されていることが多い。質量、近接性、スケールを強調するためにさまざまな線幅を使用することで、単純な線画を素人にとってより理解しやすくすることができた。クロスハッチング、点描、その他の抽象度の低い技法は、主題に大きな深みと次元を与えた」^{[9] 。}

断面図は、3 次元モデルの表面の一部が削除され、モデルの内部の一部が外部と関連して表示される技術的な図解です。

カットアウェイ図の目的は、「見る人が、本来は不透明な物体の内部を覗き見できるようにすることです。内側の物体を周囲の表面から透かして見せるのではなく、外側の物体の一部を単に取り除きます。これにより、あたかも物体の一部を切り取ったか、またはスライスしたかのような視覚的外観が生まれます。カットアウェイ図は、空間的順序に関する曖昧さを避け、前景と背景の物体の間に鮮明なコントラストを提供し、空間的順序の理解を容易にします」。^[11]

2種類の技術図面はグラフィカル投影に基づいています。^[1] これは、3次元オブジェクトのイメージを2次元の表面に作成するために使用されます。

2 次元表現では、正投影を使用して、オブジェクトの 3 次元のうち 2 次元のみが表示される画像を作成します。

絵画的とも呼ばれる 3 次元表現では、オブジェクトの 3 つの次元すべてが視覚的に表示されます。

マルチビューは正投影の一種です。マルチビューの使用法には、第一角法と第三角法の 2 種類があります。どちらの場合も、オブジェクトの前面またはメイン サイドは同じです。第一角法では、オブジェクトの側面を、その位置に基づいて描画します。たとえば、前面を見て、オブジェクトを右に 90 度回転させます。表示されるものは、前面の右側に描画されます。第三角法では、オブジェクトの側面を、その位置に基づいて描画します。たとえば、前面を見て、オブジェクトを右に 90 度回転させます。表示されるものは、実際にはオブジェクトの左側であり、前面の左側に描画されます。

マルチビューはオブジェクトの外部サーフェスに関連しますが、断面図はオブジェクトを切断した仮想平面を表示します。これは、オブジェクト内の空隙を表示する場合に便利です。

補助ビューは、マルチビューの共通平面以外の追加の投影平面を利用します。オブジェクトの特徴はオブジェクトの実際の形状とサイズを示す必要があるため、投影平面はオブジェクトの表面と平行でなければなりません。したがって、3 つの主軸と一致しない表面では、特徴を正しく表示するために独自の投影平面が必要です。

パターンは、展開図とも呼ばれ、後で3次元の形状に曲げたり折り畳んだりするために必要な平らな材料のサイズと形状を示します。^[12]

分解図は、物体のさまざまな部品の関係や組み立て順序を示す技術図面です。 ^{[13]分解図では、物体の部品がわずかに離れた位置にあるか、3}次元の分解図の場合は周囲の空間に浮かんでいるように見えます。物体は、あたかも物体の中央から小さな制御された爆発が発生し、物体の部品が元の位置から相対的に離れた位置にあるかのように表現されます。

分解図（EVD）は、機械部品やその他の部品の意図された組み立てを示すことができます。機械システムでは、通常、中心に最も近いコンポーネントが最初に組み立てられるか、他の部品が組み立てられる主要部品になります。EVDは、部品の分解を表すのにも役立ちます。通常、外側の部品が最初に取り外されます。^[14]

さまざまな時代や国で、さまざまな標準の用紙サイズがありましたが、現在では世界のほとんどの国で国際標準 (A4 およびその類似サイズ) が使用されています。北米では独自のサイズが使用されています。

• 
  世界のほとんどの国で使用されている ISO「A シリーズ」の用紙サイズ
• 
  北米で使用されるANSI用紙サイズ

特許出願人は、その性質上、発明と職務を理解するために図面が必要な場合、法律により発明の図面を提出することが義務付けられます。この図面は出願書類に添付する必要があります。これには、物質またはプロセスの構成を除くほぼすべての発明が含まれますが、多くのプロセスの場合にも図面は有用です。^[13]

図面は、請求項に明記された発明の特徴をすべて示す必要があり、特許庁の規則により特定の形式であることが要求されている。特許庁は、図面を作成する用紙のサイズ、用紙の種類、余白、および図面の作成に関連するその他の詳細を指定している。基準を詳細に指定する理由は、特許が発行されると図面が統一されたスタイルで印刷および公開され、図面は特許の説明を使用する人々が容易に理解できるものでなければならないためである。^[13]

施工図は、製品の製造段階で使用される一連の技術図面です。^[15]建築分野では、土木図面、建築図面、構造図、機械システム図、電気図面、配管図が含まれます。

組立図は、さまざまな部品がどのように組み合わされているかを示し、それらの部品を番号で識別し、部品表と呼ばれる部品リストを持っています。^{[16]技術サービスマニュアルでは、このタイプの図面は}分解図または図表 と呼ばれることがあります。これらの部品はエンジニアリングで使用される場合があります。

施工図または完成図とも呼ばれる。施工図は完成した工事の記録を表し、文字通り「取り付けられた状態」である。これらは作業図面に基づいており、建設中または製造中に行われた変更や修正を反映するように更新される。^[17]

• Peter J. Booker (1963)。『エンジニアリング図面の歴史』ロンドン: Northgate。
• フランツ・マリア・フェルドハウス（1963年）『製図の歴史』
• ヴォルフガング・ルフェーブル編 (2004)。『Picturing Machines 1400–1700: How technical drawings shaped early engineering practice』 MIT Press、2004 年。ISBN 0-262-12269-3 

ウィキメディア・コモンズには、技術図面に関連するメディアがあります。

• NASA.gov の歴史的な技術図と図面
• CAD の歴史 2009 年 9 月 18 日にWayback Machineにアーカイブされました
• 起草基準