大学校及び設置科 近畿職業能力開発大学校 附属京都職業能力開発短期大学校生産技術科
課題実習の前提となる科目または知識、技能・技術 物理、機械力学?、機械製図、測定、機械要素設計、CAD実習?・?、機械加工実習、機械工作実習(手仕上げ、アーク溶接)、精密加工実習(ワイヤーカット放電加工)、シーケンス制御実習?
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

物理(エネルギー保存の法則、落下運動)、機械力学(固有振動)、機械製図、手仕上げ(けがき、やすりがけ)、旋盤・フライス盤加工、レーザー加工、ワイヤーカット放電加工、3次元プリンタ(RP)、はんだ付け、シーケンス制御、アーク溶接、機械要素、機械組立調整

製作の目的と概要

 本課題では、学生の基礎学力の向上と力学の理論と実際を見える化した装置を製作することで、苦手科目の理解度向上につながるものと考えました。また、本製作物をものづくりイベント等で展示する事を想定し、将来のものづくり分野を担う子供達に対して興味が沸くような装置を製作しました。
 本課題のマーブルマシンは、力学等を考慮し、ビー玉を転がして多種多様な動きを与える装置です。身近な動く工作物の多くは、エネルギーの変換や運動形態の変化等が関係しており、実際の乗り物等のモデルとなることも少なくありません。これらの動きについて力学等を用いて検証し、装置の製作を進めてきました。
 
★技能・技術習得目標:

 本課題の目標は4点あります。
1点目は、基礎学力(数学・物理・力学等)の向上を最大の目標とします。
2点目は、基礎的な力学等を実験・検証することで今まで学んできた学科・実技等により興味を持たせ、自ら考えて、自ら提案し、自ら行動ができる学生を養成します。
3点目は、チームでの作業となるため、進捗管理や作業連携、トラブルシューティングの共有化等を実習開始前・終了時におけるミーティング時に徹底することで、取り組み内容への責任感を助長させます。
4点目は、長い時間をかけながらトライアルアンドエラーを繰り返すことで、知識・技能・技術の習得度向上を目指します。

成果

 エネルギー保存の法則や落下運動等の物理学・力学を活用してビー玉を動かします。そのため、空気抵抗や摩擦抵抗等を除外して計算した理論値と実験値との違いを把握させ、実際の効率を考慮した装置を製作した結果、理論と実際を学ぶことができ、設計通りの動作確認ができました。そのため、最大の目標としていた基礎学力の向上に大きくつながったと考えます。
また、外部で開催されるものづくりイベント等での展示を視野に入れているため、持ち運びしやすいように各機構の分解を容易にできるようにユニット化することでねじ止め等の組立調整を極端に軽減しました。

★アピールポイント:

動力を与えている間は、ビー玉がジョットコースターの1回転ループやビー玉を上方へ投げ上げる斜方投射等の機構を通過して順次転がり続け、各機構を通過するビー玉の転がりを見て楽しむことができます。そして、エネルギーの変換や運動形態の変化等が作用していることを説明することで、将来ものづくり分野を担う子供達に興味を持たせることができると考えます。
ポリテックビジョンやオープンキャンパス等において、本装置を多くの方々に触れていただき、力学等の面白さ等をアピールしています。
マーブルマシンの製作(H26)の画像1
図1 装置全体
マーブルマシンの製作(H26)の画像2
図2 装置詳細