Teknisen piirustuksen välineet

Laivan höyrykoneiden asennuspiirustus vuodelta 1865.

Käsin piiretty julkisivupiirustus vuodelta 1969.

Teknisen piirustuksen välineet ovat teknisessä piirustuksessa käytettäviä työvälineitä: kyniä, viivoittimia ja muita apuvälineitä.

Historiaa

Jo muinaisten egyptiläisten tiedetään käyttäneen puisia kulmaviivaimia. Antiikin Kreikassa käytettiin metallisia piirtimiä ja kaivertimiä, suhdeviivaimia ja kolmioviivaimia. Pompeijin kaivauksissa löytyi roomalaisten aikoinaan käyttämä pronssista valmistettu piirustusvälinesarja, joka sisälsi kolmioviivaimen, harppeja ja viivoittimen kanssa käytettävän kynän.

Vaikka erilaisia piirtimiä kehittiin jo antiikin ajoilta säilyi sulkakynä yleisenä teknisen piirustuksen välineenä 1700-luvulle asti. Piirtimenä käytettiin myös norsunluisia tai eebenpuisia kyniä.

Kulmien mittaamiseen käytettiin ympyräsektorin tasavälein jakamiseen perustuvia asteviivaimia 1200-luvullta lähtien. 1500-luvun loppupuolella matematiikan ja tieteen kehitys vaati myös tarkempia piirustusvälineitä. Säädettävä kulmaviivain kehitettiin jo 1600-luvulla, mutta käyttökelpoinen ruuvikiristeinen versio vasta 1920-luvulla.

Opaskuva tussipiirtimen ja hakaviivaimen käytöstä vuodelta 1901.

Rakennuspiirustuksissa ortogonaaliprojektio nousi yleiseksi esitystavaksi 1600-luvulla. Samaan aikaan kehitettiin tasalevää viivaa piirtävä mustepiirrin, vetopiirrin. Piirtimessä oli kaksi kaarevaa metalliterää, joiden väli oli säädettävä, esimerkiksi ruuvin avulla. Muste tiputettiin terien väliin, josta se valui tasaleveänä paperille. Perusmalli säilyi pitkään, se korvautui pikku hiljaa vasta viime vuosisadalla saksalaisten teknisten tussipiirtimien tullessa markkinoille 1930-luvulla.

Piirustusvälineitä kehittelivät yleensä piirtäjät itse, esimerkiksi Leonardo da Vinci ja Albrecht Dürer, Nicholas Bion ja George Adams. Teknisten piirustusvälineiden teollinen valmistus alkoi vuonna 1853, jolloin englantilainen William Ford Stanley (1829-1909) perusti piirustusvälineitä valmistavan yrityksen Lontooseen. Vielä tuolloin kuitenkin useat työvaiheet tehtiin käsityönä.

1930-luvulta välineistö kehittyi yhä teknisemmäksi: kehitettiin piirustuskoje ja siistimpää piirrosjälkeä ja erityisesti tasaista viivaleveyttä piirtävät Rapidograf-tussipiirtimet. Rapidograf-mallisen piirtimen ohella käytettiin kuitenkin pitkään perinteisempiä Grafos-tyyppisiä piirtimiä, joissa eri viivanleveydet saatiin aikaan piirtoterää vaihtamalla. Suomessa Grafosta käytettiin yleisesti ensisijaisena piirustusvälineenä vielä 1970-luvun alussa.

Välineet muuttuivat perinpohjaisesti 1990-luvun aikana, kun tietokoneavusteinen suunnittelu syrjäytti käsinpiirron lähes kokonaan. Tekninen suunnittelu on muuttunut käsin piirtämällä tehdystä piirustusten tuottamisesta tietokoneavusteiseksi suunnitteluksi, jossa ei enää "piirretä" piirustuksia, vaan rakennetaan kohteesta virtuaalinen tuotemalli. Piirustuksia ei välttämättä tuoteta lainkaan, ja mikäli niitä tarvitaan ne syntyvät osin automaattisesti tietokoneohjelman avulla. Käsinpiirtämistä käytetään kuitenkin vielä yleisesti luonnossuunnitteluvaiheessa.

Piirustusvälineet

Kynät

Tyypillisiä ja perinteisiä teknisen piirustuksen kyniä ovat lyijy- ja tussipiirtimet.

Lyijykyninä käytetään yleensä lyijypaksuudeltaan vakioituja lyijytäytekyniä jäljen tasapaksuuden vuoksi. Yleiset viivanvahvuudet ovat 0,18 mm, 0,25 mm, 0,5 mm ja 0,7 mm. kovuus vaihtelee yleisesti HB-2H. Pehmeämpi lyijy antaa paremman kontrastin, mutta kovemmassa on tarkempi jälki. Lyijyjäljen huono kontrasti on ongelmallinen kopioitaessa, mutta uudet skannaavat kopiotekniikat ovat parantaneet lopputulosta. Paperi- ja muovialustalle on omat lyijylaatunsa.

• 
  Perinteinen jo 1600-luvulla kehitetty vetopiirrin.
• 
  Grafos-piirrin.
• 
  Grafos purettuna eri levyisine piirustusterineen.
• 
  Eri levyistä viivaa piirtäviä Rapidograf-tussipiirtimiä: 0,35; 0,5 ja 0,7 mm.
• 
  Rapidograf-piirtimen osat. Teräosan voi purkaa pienempiin osiin.

Jalustallinen yhdensuuntaisviivaimella varustettu piirustuslauta. Piirros norjalaisessa teknisessä aikakauslehdessä Teknisk Ukeblad vuonna 1893 julkaistusta artikkelista, jossa esiteltiin uudentyyppistä pystypiirustuskojetta. Lauta oli varustettu nostomekanismilla, joka paransi työasentoa suurikokoisia piirustuksia tehtäessä.

Useimmiten lopulliset piirustukset piirrettiin tussilla joko kuultopaperille tai muoville. Kynä oli yleensä Rapidograf-tyyppinen tekninen tussipiirrin, tussikynä joka piirtää paksuudeltaan tasaleveää ja tasalaatuista viivaa (ns. terästussi). Kynässä tussisäiliöstä lähtee metalliputki, jonka sisällä on ohut metallineula tai -lanka, sielu. Tussi imeytyy neulan ja putken seinämän väliin, eikä sitä näin ollen tule liikaa. Neulassa on paino, jonka avulla kynää edestakaisin heiluttamalla neula saadaan irti putkesta ja tussi pääsee juoksemaan. Aiemmin säiliö täytettiin tussipullosta, uudemmissa piirtimissä käytetään tussipatruunaa.

Jokaiselle viivaleveydelle oli oma piirtimensä. Viivaleveydet ovat standardisoituja: Suomessa yleisimmin käytettiin sarjaa 0,13 mm; 0,18 mm; 0,25 mm; 0,35 mm; 0,50 mm ja 0,70 mm. Myös kuultopaperi- ja muovipiirtoon oli omat piirtimensä, sillä muovialusta vaatii kovemman piirtimen kärjen. Tussipiirtimistä käytetään Suomessa usein yleisimmän tuotemerkin mukaista nimitystä rotring-tussi. Toimiakseen hyvin erityisesti ohuemmat tussipiirtimet vaativat säännöllistä huoltoa.

Piirustuslauta

Piirustuslauta on apuväline, piirustusalusta. Laudalle piirustuslehti saadaan kiinnitettyä suoraksi ja liikkumattomaksi, sekä asemoitua riittävän tarkasti. Laudalle kiinnitetylle lehdelle piirretään yleensä erilaisia apuviivaimia käyttäen. Piirustuslauta on yleensä kiinnitetty lattiajalustaan, jossa lauta kääntyy eri asentoon ja myös sen korkeus voi olla säädettävä. Pienemmät piirustuslaudat on tarkoitettu käytettäväksi pöydän päällä.

Piirustuskoje

Oikeakätiselle piirtäjälle tarkoitettu, vastapainolla varustettu suunnikaskoje-tyyppinen piirustuskoje.

Piirustuskoje on piirustuslautaan kiinnitettävä koje, jossa on säätölaittein liikuteltavat viivaimet. Kojeita on kahta mallia: nivelöityyn varteen perustuva suunnikaskoje ja laudan yläreunan kiskossa liikkuva vaunukoje. Suunnikaskojeen tarkkuus on parempi laudan keskialueella kuin reunoilla, vaunukojeen tarkkuus ei vaihtele. Suunnikaskojeet on usein varustettu vastapainolla, joka keventää kojeen liikuttelua. Vaunukojeessa piirustuspää liukuu laakereiden varassa pystykiskossa, joka puolestaan liukuu piirustuslaudan yläreunassa kulkevassa vaakakiskossa. Molemmissa on liikuteltava piirustuspää, johon viivaimet on kiinnitetty niin että niiden keskinäinen kulma on säädettävissä.

Piirustuskojeen avulla saadaan paperin eri alueille helposti piirrettyä yhdensuuntaisia viivoja. Viivainten keskinäisen kulman säädön ansiosta saadaan viivoja piirrettyä haluttuun kulmaan. Viivaimia voidaan käyttää myös erillisten erikoisviivainten tai kirjainmallineiden tukena. Viivaimet ovat vaihdettavia, ja niissä voidaan käyttää esimerkiksi suhdeviivainta.

Piirustuskoje on kehitetty piirustuslautaan kiinnitetystä yhdensuuntaisviivaimesta ja pantografista, suhteita kopioivasta piirtimestä.

Viivaimet

Teknisessä piirtämisessä käytettävät viivaimet valmistetaan yleensä polystyreenistä. Viivaimia on kahta tyyppiä reunan muotoilun mukaan. Suorareunaista viivainta voidaan käyttää lyijy- ja huopakynätyöskentelyyn. Tussityöskentelyyn käytettävä viivain on varustettava "tussireunalla", jolloin särmät on uritettu musteen leviämisen estämiseksi.

Teknisen piirron perustyökalu on kolmikulmainen kulmaviivain, joko 90/60/30- tai 90/45/45-kulmamitoituksella. Portaattomasti 0-90 asteeseen säädettävää kulmaviivainta eli säätökolmiota nimitetään usein hauenleuaksi. Hakaviivain on piirustuslaudan reunaan tukeutuva irrallinen suorakulma.

Suhdeviivain eli skaalatikku.

Suhdeviivain eli skaalatikku on kolmiomainen mittaviivain, joka sisältää valmiiksi muunnetut mitat kuudelle eri mittakaavalle. Tyypillinen yhdistelmä esimerkiksi rakennusdetaljointiin on 1:20, 1:50, 1:100, 1:25, 1:75 ja 1:125. Asemakaavatyöhön ja tuumamitoitukselle on omat viivaimensa. Nykyisin skaalatikut valmistetaan muovista, aiemmin jalopuusta. Samaan tarkoitukseen valmistetaan myös taskukokoista viivainta, jossa taipuisiin muoviliuskoihin on painettu mittakaava-asteikkoja.

Yhdensuuntaisviivain. Taustalla näkyy myös suhdeviivain. Piirustusmateriaalina muovi.

Yhdensuuntaisviivain on piirustuslaudalla käytettävä liikuteltava viivain, jonka kulma pysyy samana, jolloin paperin eri puolille saadaan helposti piirrettyä vaakaviivoja. Viivainta käytetään myös kulmaviivainten ja kirjainmallineiden tukena. Viivain on yleensä kiinnitetty piirustuslautaan naruilla. Naruja löysäämällä viivainta pystyy myös kääntämään pieneen kulmaan.

Viivaimia ja mallineita.

Eri tyyppisiä käyräviivaimia 1900-luvun alusta.

Käyrien piirtämiseen käytetään erilaisia ja erikokoisia käyräviivamia, papukaijaviivaimia, tai muovattavaa käyräviivainta.

Mallineet

Mallineet sisältävät valmiiksi oikeaan mittakaavaan mitoitettuja reikiä, joiden avulla aikaansaadaan haluttu symboli tai merkki.

Kirjaimallineiden avulla saadaan aikaan tekstiä, sekä numero- ja kirjainmerkkejä. Kaaviot ovat yleensä stardardisoitu kirjainmuodoltaan ja kooltaan standardien mukaisille merkistöille (esimerkiksi DIN tai ANSI). Suomessa käytettävä kokosarja on ovat 1,8 mm, 2,5 mm, 3,5 mm, 5,0 mm ja 7,0 millimetriä. Mallineet soveltuvat aivan suurimpia lukuun ottamatta vain tussipiirrintyöskentelyyn.

Ympyröiden ja ympyränkaarten piirtämiseen käytetään ympyrämallineita, jotka sisältävät sopivaan mittakaavaan mitoitettuja reikiä. Mallineita on myös muiden geometristen muotojen, esimerkiksi neliöiden ja ellipsien piirtämistä varten.

Suunnittelualakohtaisten mallineiden avulla piirretään yleisimpiä piirustussymboleita, esimerkiksi arkkitehtimallineiden avulla voidaan piirtää erikokoisia ovia avautumiskaarineen, rakennusosa- ja laitesymboleita ja kalusteita. Mallineiden avulla voidaan piirtää myös lämmöneristesymbolit.

Piirustusmateriaalit

Luonnospaperi

Silkkipaperimainen läpikuultava paperi eli skissi. Suomessa sitä valmistaa Tervakoski. Paperi rypistyy kostuessaan ja se soveltuu lähinnä lyijy- ja huopakynille. Lyijyjälkeä voi rajoituksin korjailla pyyhekumillla, tussijälkeä ei korjailla.

Paksu luonnospaperi

Voipaperimainen läpikuultava ohut paperi, kutsutaan nimillä terässkissi tai puolikuulto. Eri paksuuksia, pinta voi olla hivenen kiilloitettu. Myös tämä rypistyy kostuessaan. Soveltuu lyijy- ja huopakynille, sekä rajoituksin tussipiirrintyöskentelyyn. Lyijyjäljen korjailuun käytetään pyyhekumia, tussijälkeä ei voi korjailla.

Kuultopaperi

Kiilloitettu voipaperimainen läpikuultava paksu paperi, joita on eri vahvuuksia. Rypistyy kostuessaan. Soveltuu sekä lyijy- että tussikynille, korjailuuun käytetään pyyhekumia tai raapetekniikkaa.

Piirustusmuovi

Läpikuultava muovikalvo, jossa on yleensä harmaa tai ruskeankellertävä pohjasävy. Markkinoilla on useita eri vahvuuksia, tyypillisimmät 0,05; 0,07 ja 0,10 mm. Piirustusmuovia käytetään yleisesti myös kopiointipohjana. Materiaalina käytetään yleisimmin polyesterimuoveja, joskus myös PVC- ja polykarbonaattimuoveja.

Piirustusmuovin etu kuultopaperiin verrattuna on suurempi mekaaninen kestävyys ja mittatarkkuus: muovi ei kuultopaperin tavoin kutistu ja veny ilmankosteuden mukaan. Muovi on myös piiruspintana täysin tasainen, kun taas kulltopaperin pinta on suhteellisen rosoinen. Muovi soveltuu sekä lyijy- että tussikynillä piirtämiseen. Pinta on kuitenkin hyvin kuluttava, joten tussipiirtimissä on oltava kovametallikärki. Tavallinen tussi ei imeydy piirustusmuoviin lainkaan, joten jälki voidaan poistaa helposti pyyhekumilla. Kopiojälki voidaan poistaa raapetekniikalla.

Tussit

Tussit voidaan jakaa kahteen ryhmään: nokitussit ja muovitussit. Nokitusseilla voidaan piirtää papereille ja useimmille piirustusmuoveille. Yleisimmin käytettävä musta nokitussi on veden ja kimröökin kolloidinen seos. Muovitusseja on polyesteripohjillle tarkoitettuja syövyttämättömiä, ja harvinaisempia PVC- ja polykarbonaattipohjille tarkoitettuja syövyttäviä tusseja. Syövyttäviä tusseja käytetään lähinnä kartanpiirtämisessä.

Lähteet

• Kielitoimiston sanakirja. Kotimaisten kielten tutkimuskeskuksen julkaisuja 132: Verkkoversio MOT Kielitoimiston sanakirja 1.0. Kotimaisten kielten tutkimuskeskus ja Kielikone Oy, 2004. ISBN 952-5446-11-5.
• Gordon Higgott: Review: Drawing Instruments, 1580-1980 by Maya Hambly. The Journal of the Society of Architectural Historians, 3/1990, 49. vsk, nro 1, s. 111-112. Society of Architectural Historians. www-lähde maksullinen (pdf). Viitattu 25.11.2007. (englanniksi)
• protractor Encyclopædia Britannica Online. 2007. Encyclopædia Britannica. Viitattu 25.11.2007. (englanniksi) (maksullinen)
• hand tool Encyclopædia Britannica Online. 2007. Encyclopædia Britannica. Viitattu 25.11.2007. (englanniksi) (maksullinen)
• drafting Encyclopædia Britannica Online. 2007. Encyclopædia Britannica. Viitattu 25.11.2007. (englanniksi) (maksullinen)
• Aimo Pere: Koneenpiirustus 1 & 2. Espoo: Kirpe, 2004. ISBN 951-97096-0-6.

Katso myös

• Piirustus
• Tekninen piirustus
• Koneenpiirustus
• Isometrinen projektio
• Ortografinen projektio

Kirjallisuutta

• Jan van der Does, Adriaan van Haaften, Rudi Kegel: Presentation techniques (Publikatieburo Bouwkunde, Delft University of Technology, 1999)
• Matti Heikkilä: Tekniset piirustukset (WSOY 2001)