大学校及び設置科 東北職業能力開発大学校生産技術科
課題実習の前提となる科目または知識、技能・技術 材料力学、機械製図、機械加工実習、CAD実習、精密測定
課題に取り組む推奨段階 専門課程2年
課題によって養成する知識、技能・技術

機械設計法、材料力学、フライス盤を用いた機械加工、3次元CAD、工程管理

製作の目的と概要

学生実験に使用するヤング率測定装置は高額なため、同型のものを多数揃えておくことが困難です。しかし、学生実験では、測定精度は一定の水準に達していれば良いので、操作が簡単でわかりやすい実験装置を量産することにしました。この装置は、突き出しはりの長手方向に沿って、リニアガイドに取り付けたダイヤルゲージを走行させて、はりのたわみを測定します。実験者は、測定子の軌跡に対してはりの中心線がわずかに傾いている状態でたわみ曲線を測定します。簡単な後処理で、たわみ曲線に含まれる傾きの誤差を補正することで、材料のヤング率を良好な精度で求めることができます。
★技能・技術習得目標:
装置の設計から半自動フライス盤を用いた機械加工、組立調整を一貫して体験することで、ものづくりの基本を学ぶことができました。さらに、実験マニュアルを作成することで真直はりの理論を学び、材料力学や機械設計に対する興味を喚起させることができました。

成果

鋼製はりのたわみを測定した結果、材料のカタログデータに対して5%以内の誤差でヤング率を求めることができました。学生は、従来から苦手意識をもっていた「はりの実用理論」を体験的に理解することができました。
★アピールポイント:
学習者が実用理論を理解するためには、測定精度が一定の水準に達していれば良いので、製作が簡単な本装置を量産することで、学生ひとり当たり一台の実験装置を割り当てることが可能です。
ヤング率測定装置の製作(H24)の画像1
図1 力学モデル
ヤング率測定装置の製作(H24)の画像2
図2 測定装置
ヤング率測定装置の製作(H24)の画像3
図3 たわみ曲線