大学校及び設置科 北海道職業能力開発大学校生産システム技術系
課題実習の前提となる科目または知識、技能・技術 安全衛生のほか、機械系(工業力学、材料力学、メカニズム、機械製図、など)、電気電子系(DCモータ制御技術、電子回路の設計製作技術、電子系CAD、など)、情報系(PIC マイコンプログラム、数値計算、など)
課題に取り組む推奨段階 各科標準課題終了後
課題によって養成する知識、技能・技術

機械系(主に自動化機器の設計、製作、組立技術の実践力)、電気・電子系(主にモータ制御回路、増幅回路、表示回路の設計製作 、センサ応用技術の実践力)、情報系(主にPIC マイコンプログラム、Windowsアプリケーション作成技術の実践力)

製作の目的と概要

 機械工学実験では、測定データの精度は一定の水準に達していれば良いので、操作が簡便で目で見てわかりやすい実験装置を数多く揃えることが実験の目的に沿っていると考えられます。ここではそのための3つのユニット、
(1)台車の強制振動実験のための加振台(図1)
(2)軸内部のひずみを可視化するためのねじり変形測定装置(図2)
(3)平面リンク実験装置(図3)を製作しました。
(1)ではDCモータの回転数を変化させたときの振動台の振動波形をリニアポテンショメータで測定します。(2)では、軸線に垂直な断面に生ずるせん断応力が軸線からの距離に比例することを検証します。アクリル製丸棒内部に、複数のひずみゲージを貼り付け、その一端にねじりモーメントを加えて軸内部に生じたひずみを測定します。(3)は4節リンクなどの平面リンク機構を組み立て、出力軸の回転加速度、角速度を測定することができます。また、Windows® PCで動作する平面リンク機構のシミュレーションプログラムで動作を確認することができます。

成果

 上記(2)は、重錘を用いてトルクを負荷するものから、圧縮ばねを使用した負荷機構に変更することで、軽量化や安全性の向上を実現することができました。また、ひずみゲージの測定電圧に含まれるノイズを除去するためのノウハウを得ることができました。
 機械工学実験で使用するためには、実験の担当教員や学習者からのフィードバックが必要ですが、このシステムを複数揃えることにより、学習者1〜2名に対して1テーマを課する少人数教育の実施が期待できます。
機械工学実験支援システムの開発(H19)の画像1
図1 機械振動実験ユニット
機械工学実験支援システムの開発(H19)の画像2
図2 丸軸の ねじり変形測定ユニット
機械工学実験支援システムの開発(H19)の画像3
図3 平面リンク実験ユニット