ボルト・ナット製図の教育効果＊ 一低学年の製図教育の改善について一

ボルト・ナット製図の教育効果＊

一低学年の製図教育の改善について一

重 松 清＊＊，戸井詔彦＊＊，里吉昭宣＊＊

（昭和55年4月28日受理）

The lnstructional Effects of the Bolt−Nut Drawing

一 On the Improvement of the Drawing Instruction for the Lower Classes 一

（Received April 28， 1980）

1 緒 言

 工業高専の機械工学科における設計製図教育は，実践を 重視するという特質を考えるとき非常に重要である。ま た，大学をも含めた高等教育機関においても，常に古くて 新しい工学問題であるから，工業高専の設計製図教育を担 当する教官は，その教育効果を向上させるために教育方法 等の改善に努力を重ねているのが現状である。すなわち，

工業高専における設計製図の教育方法の研究組織の一つと して「西日本地区工業高専，図学・製図研究会」が昭和39 年度より開催されており，設計製図の教育効果を向上させ るため，設計製図とそれ以外の専門科目とを関連させた教 育方法の改善）〜3）も試みられている。

 とくに，昭和52年度から実施された新教育課程に対応し て， 「西日本地区工業高専，図学・製図研究会」では昭和 52年8月2日（鹿児島高専会場：第12回）と昭和54年8月

1日（津山高専会場：第13回）の2回にわたる研究会にお いて，学年別の製図課題および課題別時間配当について各 校の実情を紹介するとともに，これらに対する検討を重ね

た。

 一方，昭和50年頃から高専の学生の資質が問題にされ始 め，設計製図の教育方法の改善の試みも設計製図教育その ものの改善と同時に，この低下する学生の資質に十分に対 応し得るものでなければならないことは言うまでもない。

 このような背景のもとで，本報告は本校の機械工学科に

＊「西日本地区工業高専，第13回下学・製図研究会（昭  54）」で講演

＊＊機械工学科

おける設計製図の教育効果を向上させるには，どのような 教育方法を採用すればよいかという教育方法改善のための 基礎資料を得る目的で学生の製図力を調査したものであ る。調細は，主として機械工学科の第2学年から第5学年 に対して，最も基本的な機械要素であるボルト・ナットを 共通課題の実力試験で製図させ，学年進行に伴う理解度を 設計製図のみならず，工作法，機械工作実習，機械工学実 験材料学等の専門科目との関連性をも考慮して総合的に 検討したものである。

2 調 査 方 法

 2−1 調 査 対 象

 調査対象は，機械工学科の第2学年から第5学年の8ク ラス（各学年2クラス）である。

 2−2 調 査 方 法

 図1は調査のために実施した試験問題である。問1はボ ルト・ナットの材質に関係した材料記号の理解，問2はボ ルト・ナットのねじ部の各部名称，問3はボルト・ナット の製図力，ボルトねじ込み状態の製図力を調べることを目 的としている。

 調査方式は実力試験方式とし，試験時間は100分間，配 点は問1が10点，問2，問3および問4がそれぞれ30点で ある。採点に際しては問1（B）および（C）については 多少の許容範囲を設けた。また，問3と問4については，

図2に示すようなチェックポイント（問4でボルト頭部の

形状の図示を省略）を設定し，各チェックポイント別に採

点を行ったが，これらの採点にも多少の許容範囲を設け

た。チェックポイントの詳細は次のとおりである。

津山高専紀要第18号（1980）

図1

1．（A）左欄の材料名に対応する材料記号を右欄より選び記号で答えよ。

（1）一般構造用圧延鋼材

㈲ねずみ鋳鉄品

（3）炭素鋼鍛鎭1品

（4）クロム鋼鋼材

（5）炭素鋼鋳鋼品

（6）ニッケルクロムモリブデン鋤鋼材

（7）青銅鋳物

（8）機械構造用炭素鋼鋼材

（9）ステンレス鋼鋼材

OQニッケルクロム鋼鋤材

ぐf）FC30

（戸）sc3ワ

？SSF55

←）ss4ユ

（trgSB42

（Ns30c

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（e）sNe2

（リ）BC2

（ヌ）SCr4

ρりSNCMg

tt）SUS364

解  答

^{5 ︶ 4 ︶ 5 ︶}

^{9 ︶} q

（B）材料記号「S30σ」の「30」は何を示すか。

（σ）材料記号「FG30」の「30」は何を示すか。

解 答 （B）

（c）

2．図中に示すねじの各部の名称を記せ。

ねじ山の角度

A創︸ ∩  「

寸︸ ゆ︸

圏

〔1

       團     画

3。下記の水平中心線を基準にM24六角ボルト及びM 24六角ナットの図を描け。

  ただし①呼び径を基準にして各部を比例寸法で描く略画法で作図すること      ②尺度は／ttとし，ナットはボルトに取付けた状態で作図すること

     ⑤ねじ部の長さは54mm，ボルトの長さは70mmとし，この寸法を泥中に記入すること      ④ねじ先は「平先」とし，また不完全ねじ部も示すこと

ω

解答

（5）

（4）

（5）

4．図に示す垂直中心線を基準に厚さ80mmの鉄板にM．30六角ボルト（ねじ部の長さは66mm，ボルトの長さは80mm）

  を30mmだけねじ込んだ状態を作図せよ。

   ただし①尺度はUsとする

     ②ねじ下穴キリ径は26．5mm，ねじ下穴深さは60m血とする

     ③めねじの深さは50mrnとし，不完全ねじ部も示すこと

     ④各部の寸法は図中に記入すること      ⑤鉄板の断面にはハッチングを施すこと

1

墨

も魅

1

1

津山高専紀要第18号（1980）

2

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六角ボルトのチエツクポイント番号

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図2 六角ボルトねじ込み部のチェックポイント番号

 （i）六角ボルト製図のチェックポイント（問3）

1：大略の形状，2＝ボルト頭の寸法比率，3：ボルト頭 のR（アール），4：おねじの谷底線 5：おねじの不完 全ねじ部，6：完全ねじ部と不完全ねじ部の境堺線，7：

ねじ長さとボルト長さの寸法，8：ねじ先の形状  （ii）六角ボルトねじ込み部のチェックポイント（問4）

1：大略の形状，2：おねじ優先の原則，3：めねじの谷 底線，4：キリ先の形状，5：ねじ下穴キリ径，6：めね

じの不完全ねじ部，7：完全ねじ部と不完全ねじ部の境堺 線，8：めねじの切り始め部，9：めねじ部のハッチン

グ，10 ：下穴深さとねじ深さの寸法

 3−1 総合点の正答率

 図3は，全問題に対する学年別の正答率，および正答率 と人員割合の関係を示したものである。

 学年別の正答率は各学年とも7割前後であり，学年進行 に伴う正答率の向上はまったく認められない。教育効果を 判断するのに，この7割の正答率が妥当であるか否かは客 観的な資料の不足のため速断できないが，学年進行に伴い ボルト・ナット製図の機会が増加し，材料などに関する知 識も深くなることを考えれば，正答率は当然増加するはず

 別

 年

 学

答の

 題

 問串 正

 図答

 製正

図 3

i． o

であるにもかかわらず，この傾向がまったく認められない のは問題である。筆者らは，このことを低学年における教 育の重要性を示すものと解釈し，教育方法の改善を図って

いるが，具体的なことについては後述する。

 正答率と人員割合の関係を見てみると，正答率が約8割 のところに人員割合のピークがあり，そのときの人員割合 は約3割である。教育効果を判断するに際しては，正答率 と人員割合の両方が高いことが望ましく，この観点から判 断すると，正答率が約8割のところに人員割合のピークが あるのは好ましいが，そのときの人員割合が約3割である ということは満足し得るものではない。この傾向は多少の 差異はあるが，各学年に共通するものがあり，望ましい教 育効果を得ようとすれば，正答率が6割から4割の範囲の 学生達の製図力を向上させなければならない。正答率が3 割以下の学生数は受験人員の約5％であるが，これらの学 生達は製図教育の改善だけでは解決し得ない学習意欲の喪 失などの問題を有していると思われ，全人的教育の面から の教育の必要性を痛感している。

 3−2 材料記号の正答率

 図4は材料記号に対する学年別正答率，および正答率と 人員割合の関係を示したものである。

 学年別正答率のうち，選択解答方式の問1（A）に対す る正答率は各学年とも約8割であり，この割合は常識的に みて，教育効果の判定上，満足し得るものと考えられる。

しかし，材料記号の意味を記述解答する問1（B）および

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      正    答   率       図4 材料記号の学年別正答率

（C）の正答率は，第3学年においてやや高いが，他の学 年においては5割前後で全体としてはきわめて低い。図に

には示していないが，別に第1学年に実施した材料記号の 意味を問う問題（設計製図の学年末試験問題）の正答率が

4割に満たない結果をもあわせ考えると，材料記号の意味 を理解しているものは，全体としては約5割である。

 学年別正答率において，とくに着目したいことは，第4 および第5学年の記号の意味に対する問題の正答率で，両 学年とも，第3学年までに機械工作実習において，各種の 機械材料の加工経験があり，第4学年では機械工学実験に おいて，各種の機械材料の機械的性質に関して，それぞれ 理解を深めているはずであるのに，予想に反して正答率が 低いことである。

 このように学年進行に伴う正答率の向上がみられない主 因としては，学生達が設計製図と工作法，材料学，機械工 作実習，機械工学実験等の科目とを，有機的に結合して受 容していないことが考えられる。この問題を解決するため には，たとえば実習作品を実験材料や設計製図に利用する とか，設計製図で作成した製作図に基づいて工作実習を実 施する等の方法により，設計製図と専門科目とを実物の機 械要素，機械部品，工作物で直結させた教育が重要であろ

う。

 正答率に対する人員割合の分布を見てみると，その分布 状態は各学年とも理想的状態とは言えず，また，各学年相 互には顕著：な特徴は認められない。

 3−3 ねじの正答率

 図5はねじの名称に対する学年別の正答率，および正答

〈U o． 4

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O一一一一〇 2学年 O一一一．O 5 ．，

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一 一 S e

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 O．2 e．4 e．6 o．s

    正     答     率

園5 ねじの名称の学年別正答率

1． 0

率と人員割合の関係を示したものである。

 学年別の正答率は，各学年とも5割前後ときわめて低 い。また，正答率と入員割合の関係においても，正答率が 4割以下の人員割合が高くなっている。これは材料記号の 場合（図4）よりもさらに悪い状態である。このように正 答率が5割前後と低いのは，「谷の径」のようにめねじと おねじでは紛らわしくて聞違いやすい問題が含まれていた ことも一因であるが，それ以外の「ピッチ」や「外径」の ように工作に密接な関係を有するものを誤答している者が 多いことが大きく影響している。

 このように，最も基本的な機械要素であるボルト・ナッ トの各部の名称に対する正答率が低いことについては，早 急な対策の必要性を痛感し，この調査ののち，外見上は外 径がほぼ同一である各種のねじモデルを実習工場の協力を 得て製作し，次年度からピッチゲージやノギスを使用する スケッチ方式によるねじの講義や製図を実施する予定であ

る。

 3−4 六角ボルトの正答率

 図6は六角ボルトに対する学年別正答率，および正答率 と人員割合の関係を示したものである。

 学年別の正答率は各学年とも約8割で，教育効果の判定

上問題はないと思われるが，この場合も前述の材料記号や

ねじの名称の場合と同様に，学年進行に伴う正答率の向上

はまったく認められない。すなわち，低学年で修得したボ

ルトの製図力が，その後の製図の経験によっても向上しな

いことを意味しており，低学年においてもボルト・ナット

津山高専紀要第18号（1980）

1，0

 O． 8 Ku

 O． 6

H

2 学

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 年

5

  （1）ボルトの大略形状

O． 5

1． o

2 5 4 5

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  e，2 e．4 e．6 o．s

    正     答 ・  率

図6 六角ボルトの学年別正答率

O． 5

雄      2      s

   （3）ボルト頭のR ₁

o

l o

4 5

   2        3        4

（4）おねじの谷底線寸法比率

5

1，0

製図の教育をスケッチ方式の製図を導入する教育方法に改 善し，製図力の向上を図ることで対処したい。

 正答率と人員割合の関係では，正答率の高いところで人 員割合が高く，教育効果の判定上好ましい状態となってい る。正答率が1割以下の人員も多少存在するが，これは学 習意欲に欠ける学生達であると思われ，全入的教育に待た ねばならない。

 図7および図8は，図6に示した正答率の内容をチェッ クポイント別に示したものである。チェックポイント番号

（．7）のねじ長さおよびボルト長さの寸法記入と（8）の ねじ先の形状において，第3学年以上の正答率が低くなっ ている。（7）および（8）のチェックポイントは，実用 上，非常に重要であるだけに，材料記号（3−2）のとこ

ろでふれたような教育方法の改善を考えている。

 3−5 六角ボルトねじ込み部の正答率

 図9は六角ボルトのねじ込み部に対する学年別正答率，

および正答率と人員割合の関係を示したものである。

 学年別正答率は，図6に示した六角ボルトの正答率が約 8割であるのに比べて，6〜7割と低いが，学年進行に伴 う正答率はやや向上しているようである。また，正答率と 人員割合の関係も，正答率の低い学生の人員割合が高いこ とから，あまり好ましくないし，第3学年の正答率が他学 年よりも多少低い原因ともなっている。

 このように，学年別の正答率が全般的に六角ボルトのそ よれりも低いこと，および正答率の人員割合の関係が好ま

。． 5

cN一一一一一一一一．．．一．．．．．p一．．．．一一一一一 一一 一一一一一〇

1． o

2

_学 ⁴ _年

図7 六角ボルトのチェックポイント別正蒼率

（5）おねじの不完全ねじ部

5

e． 5

．．．一一 一〇 b一 一 一一一〇一一一一一一一一．

 ユ。o 甜

O．5

  2        5 4        5

（6）おねじの完全ねじ部と不完全ねじ部の境界

。一一一一一一一一一一。＞一一 p一

  （7）ねじ長さおよびボルト長さの寸法記入

1． o

pt o． 5

x． o

o． 5

（8）ねじ先の形状

    2        5        4        5

        学         年

図8六角ボルトのチェックポイント別正答率II

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e． 8

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_学 ⁴

年 5

O． 5 ぐロ

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   o．2 o，4 e．6 o．B

     正      答      串

図9  六角ボルトねじ込み部の学年別正答率

1．o

しくない原因は，調査方式が実力試験方式の製図であった ため，時間的制約が大きかったと考えられる。しかし，ボ ルトねじ込み部のような簡単な製図では，時間的因子のみ が主因であるとは思われず，基本的には製図力の不足が主 因であろう。

 10  1＞六角ボルトねじ込み部の大略の形状

0 5

．一一／一一 一〇 X h C一一一一一一一〇

 図10および図11は，前述のことを分析する意味をかね て，六角ボルトねじ込み部の正答率をチェックポイント別 に示したものである。チェックポイント番号（8）のめね じの切り始め，（9）のねじ部のハッチングおよび（10）

の下穴寸法とねじ深さの寸法記入では，チェックポイント 番号（10）を除けば，正答率は各学年とも5割以下と低

く，前述のことを裏付けしている結果である。

 図12は，本校の機械工作実習において，フライス加工，

やすりがけ，穴あけ，リーマ通し，ねじ切り等を行なわせ た実習作品の一例である。これとは別に製作した円柱部と おねじ部を有する実習作品を穴部へさし込んだり，めねじ 部へねじ込んだりすることにより，精度，めねじの下穴，

ねじ切りの精度等について教育している。今回実施したね じ込み部に関する問題（問4）は，この図12の最：左端のね じ部におけるおねじとめねじのねじ込み状態を製図させた ものである。このことを念頭においてねじ込み部の正答率 を考えると，学生達は製図法のうち図示についての単純な 約束的事項は理解し，実践することが可能であるが，製作 上の約束をもあわせ有する製図法に対しては理解が十分で ないため，製図も不正確になって正答率も低くなったと思

 これまで教官側には，学生に機械工作実習等において体 験させておけば，設計製図の理解が早いであろうし，ま  ユ。 （6）めねじの不完全ねじ部

。．5

．．．．， fie ＝r−e：r−11e

  （2／おねじ優先の原則

1． o

o．

1

1．o

O． 5

（7）めねじの不完全ねじ部と完全ねじ部の境界線

即

O． 5

1． （4）キリ先の形状

。．5

1

O．5

（5）ねじ下穴キリ径とめねじの内径

      2        5 4        5          学         年

図IO六角ボルトねじ込み部のチェックポイント別   正答寧 i

麟

  （8）めねじの切り始め

。． 5

o

（9）ねじ部のハッチング

。．5

o

O．6

（10）下穴寸法およびねじ深さの寸法記入

2  5

学

4 年

5

図ユ1六角ボルトねじ込み都のチェックポイント別

  正答率ii

津山高専紀要第18号（1980）

w （v）

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M12ネジ深17下穴lO．5深21     M12ネジ下穴10．5

12リーマ  ^{ノ＼11  8}

︐ ︐

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1

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30

5 20   5

頃

めρ建 圏

を記号で選び出す選択解答：方式の問題4）を，

第4学年（実力試験時では第3学年）の進路 指導模擬試験として出題した。その中から，

実力試験問題の問3および問4のチェックポ イントに類似するものを抜き出し，両者の正 答率の比較をしたものが図13である。

 正答率はいずれも選択解答方式の方が高 く，正答率の平均も8割5分以上と実力試験 の正答率の平均より2割以上高い。このこと は試験方式の特性から予測したとおりである が，実践を重視する高専では，選択解答方式 の正答率が高いからといって，正しい理解が なされていると考えてはならない。高専に要 求されているのは，この程度の製図では，実 践能力を試す実力試験方式の製図において，

8割5分以上の正答率が得られたと解釈して

いる。

図■2基本工作実習（1年） 穴あけ，ネジ立て 素材口32：

た，教室で教授したことを理解してくれれば，機械工作実 習や設計製図を十分に実践してくれるであろうという基本 理念があった。しかし，六角ボルトねじ込み部の製図に対 する正答率の低さは，この理念の訂正を示唆するものであ る。換言すれば，教育効果を向上させるためには教育方法 の大改善を要するものと受け止めたい。具体的には，3−

2節でふれたように設計製図と専門科目の直結授業を検討 している。

 3−6 選択解答方式によるボルト製図の正答率  問いに対する解答を3例図示し，その申から正しい解答

おねじの不完全ねじ部

おねじ優先の法則

キリ先の形状

めねじの不完全ねじ部

。   む  ら

正  察  率 ^1．o

  比較

4 ま  と  め

       工業高専の機械工学科における設計製図教 育の授業方法を改善して教育効果をあげる目的で，基本的 機械要素であるボルト・ナット製図の実力試験を実施し た。その結果，やや資料不足ではあるが，次のようなこと がわかった。

 現行の教育方法では，学生達は設計製図と機械工作実 習，機械工学実験などの設計製図に深い関連を有する他の 専門科目との有機的結合を十分になし得ていないと思われ る。したがって，これらを有機的に結合するには，設計製 図と他の専門科目とを，実物により直結させた授業：方式を 導入することが必要である。機械工学科低学年の機械要素 に対する設計製図に限定すれば，機械工作実習の作品や市 販の製品実物に基づいて，その工作法や材質等をも検討し ながら，製図法を具体的に教育することが必要と考えられ

る。

 幸い，機械工学科教官各位の特別の予算的配慮を頂き，

各種機械要素，模型，計測器具等を整備しつつあるので，

教育効果は漸次向上するものと期待している。

 最後に，この調査の遂行にあたり，御指導と御協力を頂 いた本校機械工学科，三森太郎助教授と土井永淑助教授に 深く謝意を表します。

︶︶︶︶

1234

村山他；鹿児島高専研究報告，12号（昭53）P．1 教育方法改善試行報告，高松高専（昭54）

教育方法改善試行報告，小山高専（昭54）

近藤；機械製図問題集（1），パワー社（昭53）P．37，38