(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース板と、該ベース板に立設された一対の支柱板と、これら一対の支柱板にその両端が上下傾動自在に軸支されたカタパルトと、該カタパルトの一端を斜め下方に付勢するバネ部材と、前記カタパルトの他端上面に設けられた投てき用ボールを載置する受け皿と、前記バネ部材の付勢力に抗した状態で前記カタパルトの一端下面とベース上面の間に配置された突っ張りスティックとを備えていることを特徴とする投てき器型知育器具。
【請求項２】
前記カタパルトの水平方向の支軸位置及び高さ位置が可変にされていることを特徴とする請求項１記載の投てき器型知育器具。
【請求項３】
前記受け皿の取付け位置が水平方向に可変にされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投てき器型知育器具。
【請求項４】
前記バネ部材の付勢力が可変にされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の投てき器型知育器具。
【請求項５】
前記突っ張りスティックは複数本設けられ、該突っ張りスティックの各々は、前記高さ位置に応じて異なる長さに形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の投てき器型知育器具。
【請求項６】
前記受け皿の取付け角度が可変にされていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の投てき器型知育器具。
【請求項７】
前記投てき用ボールの飛び出し角度が可変にされていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の投てき器型知育器具。
【請求項８】
前記投てき用ボールが球面全体を複数の吸盤から構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の投てき器型知育器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、品質工学の学習、いわゆる、ＱＣ教育に用いて有用な知育器具に関し、特に投てき器を模した小型の知育器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場等の生産現場では、ユーザーの要求するような品質の製品又はサービスを提供するために、製品の不具合を管理によって減らしていくと共に、作業上の不具合も作業者自身が自主的に改善して品質や生産性を高めていく品質管理活動、いわゆる、ＱＣ（Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）活動が作業者同士のサークル活動で行われている。上記ＱＣは、製品や作業場で採取した各種データをＱＣ手法に基づいて処理して品質や作業性等を管理し、且つ、それを製品や作業場に還元させてその改善を図っていくもので、データ処理手段の一例としては、パレート図、グラフ、特性要因図、管理図、ヒストグラム、チェックリスト、散布図等が活用されている。
【０００３】
パレート図は、データを項目別に分類して大きさの順序に並べたもので、「どの項目に問題があるか」「その影響がどの程度か」を見出だすことができる。グラフは、棒グラフや折れ線グラフ等により視覚に訴えてより多くの事柄を要約して、より早く伝える。
【０００４】
特性要因図は、特性、すなわち、原因がどう影響しているかを一覧に書き出したもので、現場の課題の改善の手がかりを得る手段として非常に大きな効果がある。
【０００５】
管理図は、製品の品質の偶然のばらつきと異常原因によるばらつきとを区別する工程管理用グラフである。
【０００６】
ヒストグラムは、ある条件の下で得られたデータが数多く（例えば１００個）あるとき、データがどんな値を中心に、どんなばらつき方をしているのかを調べるのに用いられる図で、データの傾向を知る。
【０００７】
チェックリストは、欠点等のチェック用で、大別して記録用と点検用とがあり、記録用チェックリストは、データをいくつかの項目別に分類してマーキングできるように欠点を計数できるようにした表又は図で、点検用チェックリストは、確認しておきたい事柄を下記並べた表である。
【０００８】
散布図は、２種類のデータの関係を図に表して相関の有無を調べるためのものである。
【０００９】
上記各図表により、まず課題を見付け、次に課題の原因と同時にその中で重要な原因を見付けてその対策を打ち、且つ、それによる改善具合を見て対策の適、不適を知る。これらの活動を経て品質管理や生産性の向上、更には仕事に対するやりがいの向上をも図っていく。
【００１０】
例えば、特許文献１に開示されているように、球を投てきすることで、品質工学による設計方法を学習させる品質工学の学習装置が提案されている。この装置は、基台と、所定の発射位置から移動することで球を投てきする投てき板と、投てき板の移動を阻止する角ピンと、投てき板の発射位置を定める位置決め部材とを備え、基台の角度、投てき板の投てき板条件、角ピンの位置、位置決め部材の爪部の位置の少なくとも何れか一つの条件を複数の水準で変えることで品質工学の制御因子を設定し、複数の水準に対して更なる可変を加えることで品質工学の誤差因子を設定するようにされている（特許文献１の「請求項５」、段落「０００８」〜「００５９」、図１〜図７等参照。）。
【００１１】
また、特許文献２には、一定の間隔をもって平行、且つ、植立的に対向・配置した一対の矩形板状第１、第２支柱の各周辺部及び中央部にそれぞれ貫通孔及び縦長孔を穿設し、各支柱から複数個ずつ方形状に選択した貫通孔の対向する孔間及び各縦長孔間にそれぞれ対応本数の固定棒及び支持棒を挿通して橋架・固定すると共に、各支柱間の底部に底板を配置してなる発射台と、上記発射台の底板上の所定位置に配したボールと、上記支持棒に振子動自在で、且つ、振子長可変に軸支され、振子動によって上記ボールを打って一定方向に転がすハンマ部と、上記ボールの転がり方向に延在すると共に、その転がり面に一定の摩擦を持ってボールを停止させるマット部とを具備し、発射台、ボール及びハンマ部を適宜、改善又は交換してマット部上におけるボール停止位置を人為的に変えられるようにして、ボールを転がせてマット部上の設定領域内に停止させることを達成目標とし、被教育者がゲーム形式で実際にボールを転がせてその転がり具合の決定要因を逐次検討してボール停止位置のばらつきを示す各種データを採取すると共に、そのデータをＱＣ手法に基づいて処理してゲームに還元し、且つ、そこから上記転がり具合の決定要因を改善して被教育者が目標達成に要する最適条件をＱＣ手法やストーリに基づいて見出し、それに到るまでの実践的活動を経てＱＣ手法やストーリ及びＱＣ的ものの見方、考え方を実地で学習させるＱＣ教育用ゲーム機器が提案されている（段落「０００６」〜「００１１」、図１等参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−３０９９６８号公報
【特許文献２】特開平５−２５７４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明もまた、上記のような課題に鑑み、位置エネルギーと運動エネルギーの関係を直感的に把握する器具である投てき器を用いてゲーム感覚で楽しみながら品質工学的手法や考え方を学習することができる知育器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ベース板と、該ベース板に立設された一対の支柱板と、これら一対の支柱板にその両端が上下傾動自在に軸支されたカタパルトと、該カタパルトの一端を斜め下方に付勢するバネ部材と、前記カタパルトの他端上面に設けられた投てき用ボールを載置する受け皿と、前記バネ部材の付勢力に抗した状態で前記カタパルトの一端下面とベース上面の間に配置された突っ張りスティックとを備えていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記カタパルトの水平方向の支軸位置及び高さ位置が可変にされていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明であって、前記受け皿の取付け位置が水平方向に可変にされていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発明であって、前記バネ部材の付勢力が可変にされていることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発明であって、前記突っ張りスティックは複数本設けられ、該突っ張りスティックの各々は、前記高さ位置に応じて異なる長さに形成されていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明であって、前記受け皿の取付け角度が可変にされていることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明であって、前記投てき用ボールの飛び出し角度が可変にされていることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の発明であって、前記投てき用ボールが球面全体を複数の吸盤から構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ゲーム感覚で楽しみながら品質工学的手法や考え方を学習することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る投てき器型知育器具を右側面方向から見た斜視図である。
【図２】本発明に係る投てき器型知育器具を後方向から見た斜視図である。
【図３】本発明に係る投てき器型知育器具を示す平面図である。
【図４】本発明に係る投てき器型知育器具を示す左側面図である。
【図５】（ａ）はカタパルトを示す平面図、（ｂ）はカタパルトを示す左側面図である。
【図６】（ａ）はステーを示す平面図、（ｂ）はステーを示す側面図、（ｃ）は支持ピンを示す側面図、（ｄ）は受け皿を示す平面図、（ｅ）は受け皿を示す側面図である。
【図７】（ａ）はベース板を示す正面図、（ｂ）はベース板を示す平面図である。
【図８】（ａ）は支柱板を示す平面図、（ｂ）は支柱板を示す側面図、（ｃ）は支柱板を示す正面図である。
【図９】突っ張りスティックの種類を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（実施形態）
以下、本発明の実施形態の投てき器型知育器具について、図１〜図９を参照しながら説明する。図１及び図２は、本実施形態における投てき器型知育器具１００の斜視図である。この図のように、投てき器型知育器具１００は、いわゆる、「投てき器（トレビッシュ）」であり、後述のカタパルト１をシーソー状に傾動付勢させてボールＢを投てきする器具である。具体的には、ベース板３と、ベース板３上に立設された支持台６に軸支されたカタパルト１とを備えており、ボールＢの載置位置・高さ・重量、弾発力の違い、発射位置や角度を異ならせて多数の組み合わせ条件を設定して投てき実験できるように構成されている。
【００２５】
図１及び図２において、１はボールを投てきするアームとなるカタパルト、６はカタパルト１の支持台、３はベース板である。支持台６は、一対の木製矩形板状の支柱板２，２を所定の間隔をもって平行、且つ、植立的に対向・配置し、その下部に掛け渡された底板４の左右をノブボルト５によってベース板３に取り外し可能に取付け固定されている。ベース板３にはノブボルト５に対応するノブボルトの雌ネジ３ａが設けられており（図７参照。）、底板４に芽設された貫通孔にノブボルト５のネジ部が挿通され、ノブボルト５を雌ねじ３ａに螺着することで、底板４がベース板３に固定される。このようにして、支持台６がベース板３に取付けられる。
【００２６】
すなわち、カタパルト１は、ベース板３と、このベース板３に立設された一対の支柱板２，２とを有し、これら一対の支柱板２，２にカタパルト１の両端が上下傾動自在になるように、カタパルト１の長手方向中央近傍部が支持ピン１２により軸支されており、カタパルト１の一端側下面には、所定の間隔をおいて３本のフック７が突出して取付けられ、支柱板２，２を基準にしてフック７と反対側のベース板３の上面には、フック７と同様に所定の間隔をおいて３本のフック８が突出して取付けられ、所定のフック７と所定のフック８との間にバネ部材となるゴム紐９を掛け渡して、カタパルト１を斜め下方に弾発付勢して投てき力を付与できるようにされている。ゴム紐９は、一般的な輪ゴムでよい。
【００２７】
カタパルト１は、支持ピン１２で支柱板２に軸支されているので、カタパルト１の前部が斜め下方向に、且つ、カタパルト１の後部が斜め上方向に回転するように、つまり、図１においてカタパルト１が反時計回りに回転するように、ゴム紐９によって付勢されている。
【００２８】
ここで、フック８は、ベース板３に固定されているので、ゴム紐９には、フック７からフック８方向に付勢力が働いているが、ゴム紐９の付勢力を平衡状態に一旦阻止するべく、カタパルト１の下面とベース板３上面の間に突っ張りスティック１０を配置する。そして、突っ張りスティック１０を瞬時に外すことで、カタパルト１が、支持ピン１２を支軸として、ゴム紐９の付勢力により付勢方向（図１において反時計回り方向）に回転して投てき動作を行うようにされている。つまり、ゴム紐９を張架した状態で掛止するフック７及び８を任意に組み合わせて選択し、ゴム紐９の張架距離を可変にすることで、ゴム紐９の付勢力が変わり、投てき力の強弱を変更できるようにされている。なお、選択されるフック７及びフック８の組み合わせに応じて、ゴム紐９の水平面に対する張架角度が異なる場合もある。
【００２９】
カタパルト１のフック７と反対側の他端上面には、アルミ製のステー１３が、化粧ネジ１４により取付けられている。ステー１３には、１つのステージ固定用貫通孔１３ａ芽設され、カタパルト１には、３つのステージ固定用ネジ孔１３ｂ，１３ｂ，１３ｂが所定間隔で芽設されており、ステー１３を水平方向の所定位置に化粧ネジ１４でネジ止め固定できるようにされている。つまり、ステー１３にネジ固定された受け皿１１の取付け位置を、ステー１３の長手方向に沿って水平方向に可変することができる。この受け皿１１は、投てき用ボールＢを載置するものであり、ステー１３に受け皿固定用ネジ１１ｃでネジ固定されている。なお、ステージ固定用貫通孔１３ａは、複数設けられてもよい。
【００３０】
受け皿１１には、ステー１３の長手方向に沿って、３つの受け皿固定用貫通孔１１ａ，１１ａ，１１ａが所定間隔で芽設され、ステー１３には、１つの受け皿固定用ネジ孔１１ｂが芽設されており、所定の受け皿固定用貫通孔１１ａと受け皿固定用ネジ孔１１ｂとに受け皿固定用ネジ１１ｃを螺入して、受け皿１１がステー１３に固定されている。受け皿固定用ネジ１１ｃを螺入する受け皿固定用貫通孔１１ａの位置を適宜変更することで、受け皿１１のステー１３への取付角度を可変することができ、この取付け角度を変えることで、ボールＢの飛び出し角度（仰角）を可変することができ、投てき高さ、投てき距離を変更できるようにされている。
【００３１】
カタパルト１の略中央部付近には、カタパルト１を幅方向に貫通する３つの支持ピン貫通孔１ａ，１ａ，１ａが所定の距離をおいて穿設され、カタパルト１の水平方向の支軸位置が可変にされている。なお、本実施例においては、３つの支持ピン貫通孔１ａ，１ａ，１ａは、カタパルト１の長手方向中心位置から、フック７側に所定距離ずらして形成されているが、支持ピン貫通孔１ａ，１ａ，１ａの位置は適宜調整されてよい。
【００３２】
また、支柱板２，２には高さの異なる３つの支持ピン貫通孔２ａ，２ａ，２ａが所定間隔で穿設されており、カタパルト１の支持高さ位置を可変することができる。また、このカタパルト１の支持高さ位置に対応するために、前記突っ張りスティック１０は、カタパルト１の各々の支持高さに応じた長さのものを複数本作成しておく（図９参照）。突っ張りスティック１０は、異なる長さＬ１〜Ｌ９のものを組み合わせてセット化したり、黄色Ｙ、緑Ｇ、赤Ｒなどの色彩１０ａをスティック１０の一部又は全体に施して実験後のデータ処理が容易になるようにするとよい。
【００３３】
本実施例では、最下位置の支持ピン貫通孔２ａに対応した異なる３つの長さＬ１〜Ｌ３（黄色Ｙで示す。）、中間位置の支持ピン貫通孔２ａに対応した異なる３つの長さＬ４〜Ｌ６（緑Ｇで示す。）、最上位置の支持ピン貫通孔２ａに対応した異なる３つの長さＬ７〜Ｌ９（赤色Ｒで示す。）のスティック１０が設けられている。スティック１０は、例えば、長さＬ２が、最下位置の支持ピン貫通孔２ａの高さと略等しく、長さＬ１は、最下位置の支持ピン貫通孔２ａの高さよりも低く、長さＬ３は、最下位置の支持ピン貫通孔２ａの高さよりも高くなるように形成されている。そして、長さＬ１〜Ｌ３を適宜変更することで、カタパルト１の付勢角度、つまり、投てき用ボールＢの発射角度を変更することができる。
【００３４】
長さＬ４〜Ｌ６は、中間位置の支持ピン貫通孔２ａに対応して、また、長さＬ７〜Ｌ９は、最上位置の支持ピン貫通孔２ａに対応して、それぞれ、長さＬ１〜Ｌ３の説明と同様に形成されている。
【００３５】
なお、投てき用ボールＢが球面全体を複数の吸盤１５から構成され、投てき後の落下位置に吸着して飛距離の測定を確実かつ正確に把握できるものが好ましい。この場合、投てき用ボールＢの落下面の状態も考慮する必要がある。
【００３６】
次に、上記構成に基づき本発明の動作を説明する。先ず、カタパルト１の所定の支持ピン貫通孔１ａを選択して、投射のアーム長、つまり、選択された支持ピン貫通孔１ａからカタパルト１の長手方向端部までの長さを設定すると共に、支柱板２，２の所定の支持ピン貫通孔２ａを選択して、支持ピン１２を挿通させて、カタパルト１を支持すると共に、支持高さを設定する。次いで、カタパルト１の所定のフック７と、ベース板３の所定のフック８との間にゴム紐９を張架して、カタパルト１を斜め下方に弾発付勢して投てき力を付与した状態で、突っ張りスティック１０をカタパルト１の下面とベース板３上面の間に投てき力に抗しながら配置する。そして、受け皿１１に投てき用ボールＢを載置した後、実験者は突っ張りスティック１０を打圧する等して瞬時に取り外すことで、カタパルト１がゴム紐９の引っ張り作用で回転して投てき用ボールＢが投射される。
【００３７】
そして、品質工学的には、最長飛距離点、又は、最高到達点に投てき用ボールＢを到達させることを達成目標とする。又は、予め投てき用ボールＢの飛距離、高さを測定しておき、この測定値を実験者に知らせずに、所定の飛距離範囲内に、又は、所定の高さ範囲内に投てき用ボールＢを到達させることを達成目標とする。その際、カタパルト１の支持高さ・アーム長、受け皿のステー１３への水平方向の取付け位置、受け皿のステー１３への取付け角度（投てき用ボールの飛び出し角度）、突っ張りスティック１０の長さ（カタパルト１の投てき用ボールＢ発射角度）、ゴム紐９を張架して掛止するフック７及びフック８の組み合わせ（ゴム紐９の付勢力・張架角度）、ゴム紐９の本数、投てき用ボールＢの種類や材質等の投てき用ボールＢの投てき距離、投てき高さの決定要因を逐次検討し、投てき用ボールＢの到達位置のばらつきを示す各種データを採る。
【００３８】
次に、そのデータからＱＣ手法による例えばパレート図、グラフ、特性要因、管理図、ヒストグラム、チェックリスト、散布図等を作成すると共に、それらをＱＣ手法やＱＣストーリに基づいて処理する。それをゲームに還元して、そこからボール到達位置のばらつきや平均値、及び規格に対するばらつきを改善すべく上記決定要因に対する提案を行う。それらを繰り返して可及的に多くのボールＢを所望する距離に投てきするための最適設定条件を見出し、これを標準化することを学習目的とする。
【００３９】
例えば、実験者が低年齢層の場合は上記図表をメモ程度のものとしてもよく、また、数人ずつ複数のグループに分け、各グループ内で学習させながら、一定時間内にどのグループが最も早く最適設定条件を見つけるかを競わせるようにしてもよい。
【００４０】
なお、上記実施例の知育器具は、ボールＢの投てき距離の決定要因として膨大な数の組み合わせが存在する。本実施例においては、３つの支持ピン貫通孔１ａ、３つの支持ピン貫通孔２ａ、１つの支持ピン貫通孔２ａに対する３つの突っ張りスティック１０、３つのフック７、３つのフック８、３つの受け皿固定用ネジ孔１１ａ、３つのステー固定用ネジ孔１３ｂが形成されているので、これらを全て組み合わせると、２１８７（３の７乗）通りの組み合わせが存在する。さらに、ゴム紐９の長さ、太さ、ゴム素材の弾性力、ゴム紐９の本数、投てき用ボールＢの大きさ・重量等を可変すれば、さらに膨大な組み合わせが存在する。当然に、一定時間内で実験者に効果的に学習させる場合には、使用する決定要因を適宜制限したり、組み合わせの数を適宜制限することができるが、いずれにしても、組み合わせ数は膨大である。しかしながら、ボールＢの到達位置には規則性が存在する。また、実験開始時の決定要因を各グループ共通に設定しておいてもよい。つまり、投てき器型知育器具１００の基本構成を各グループ同じものとし、この基本構成を中心に展開させる。このとき、決定要因を目標の最適条件に近い数値にしておいてもよい。したがって、目標に対して所定時間内で客観的に改善可能なデータが得られるようにすることができるので、ＱＣ教育器具として非常に有用である。なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、説明のため例示したもので、特許請求の範囲から逸脱しない限りにおいて構成要件の変更及び付加が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１      カタパルト
１ａ    支持ピン貫通孔
２      支柱板
２ａ    支持ピン貫通孔
３      ベース板
３ａ    ノブボルトの雌ネジ
４      底板
５      ノブボルト
６      カタパルトの支持台
７      フック
８      フック
９      ゴム紐（バネ部材）
１０    突っ張りスティック
１１    受け皿
１１ａ  受け皿固定用貫通孔
１１ｂ  受け皿固定用ネジ孔
１１ｃ  受け皿固定用ネジ
１２    支持ピン
１３    ステー
１３ａ  ステージ固定用貫通孔
１３ｂ  ステージ固定用ネジ孔
１４    化粧ネジ
１５    ボールの吸盤
１００  投てき器型知育器具
Ｂ      ボール
【要約】
【課題】位置エネルギーと運動エネルギーの関係を直感的に把握する器具である投てき器を用いてゲーム感覚で楽しみながら品質工学的な手法や考え方を学習することができる知育器具を提供する。
【解決手段】投てき器型知育器具であって、ベース板と、該ベース板に立設された一対の支柱板と、これら一対の支柱板にその両端が上下傾動自在に軸支されたカタパルトと、該カタパルトの一端を斜め下方に付勢するバネ部材と、前記カタパルトの他端上面に設けられた投てき用ボールを載置する受け皿と、前記バネ部材の付勢力に抗した状態で前記カタパルトの一端下面とベース上面の間に配置された突っ張りスティックとを備えていることを特徴とする。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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