大分工業高等専門学校紀要

第 44 号(平成 19 年 11 月)

SolidWorksを用いた三次元図面作成

中道

つかさ1 福永

1技術センター圭悟2 高橋設計生産グループ健一12機械工学科

大分工業高等専門学校機械工学科４年次前期における設計製図Ⅰの授業の一環として行った，SolidWorksを用いた三次元図面作成について報告する．SolidWorksとは3D設計ツールの一種であり，全世界で最も使われている3DCADソフトの一つである．
開発期間短縮，より高品質な製品の効率的な設計，競合他社に対する優位性，販売効果の向上に有効である．
ここでは，CADソフトを使用し図面を作成するという経験の少ない学生に対して，SolidWorksを用いた図面作製がどのような影響を与えているかについてアンケート調査した．

キーワード : SolidWorks，3DCAD，2DCAD，手巻きウインチ

１．緒言

その種類は手動ウインチと電動ウインチの二つに分けることができる．ウインチ設計は，主要な機械要素が多く含ま機械設計時に使用されるCADソフトの多くは2DCADであったが，現在3DCADへの移行が進んでいる．その大きれるので，最も基礎的な設計製図課題の一つである．ここでは「手巻きウインチ」の3DCAD設計を試みた．

な要因として次の4つが考えられる．

表1に示す通り，それぞれに与えられる巻上荷重と揚程① 直線や円弧を描画したり，手間のかかる図面ビューをは違う値であり，各人それに向かい設計を進めていくもの

作成，操作，管理することなく，3D モデル情報から詳細とする．

図面を瞬時に作成することができる．
② 設計意図を容易に視覚化して取り込むことができる．
③ 設計時に応力集中箇所の把握や動作シミュレーションを行うことができる．
④ 立体的に表示できるので，図面が読める設計者以外とのコミュニケーションも容易である．
①～③に共通して言える事は，設計時間とコストの削減が可能であるという事である．また図面を読む知識が浅い学生にとって④は非常に有効な教育材料に成り得る．
二次元の製図能力も重要だが，世の中の流れは確実に三次元設計に移ってきている．こうした状況の中，学生のうちから3元でものを考えるトレーニングが必要であると考えられる．そこで，大分高専では例年機械工学科4年次に行ってきた設計製図の課題「ウインチの設計」において，今年度より3DCADソフト， SolidWorksを導入する事となった．

２．演習内容図1

ウインチとは，1本のワイヤロープを巻き取って重量物を引き寄せたり，高い所まで引き上げたりする時に用いられる機械（図1）であり，その用途は非常に広く，船舶，土木，鉄工業など，あらゆる産業分野に使用されている．

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手巻きウインチ大分工業高等専門学校紀要

表1

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ウインチ設計課題

ウインチの設計用

途

土木工事用

巻上荷重

1.0～2.5ｔｆ

揚22～38ｍ

程

全13回の授業の内訳を表2に示す．1回の授業は2コマであり，3時間に相当する．2～9回までは全45名の学生を2
図３グループに分け，設計・製図を交互に行い，10～13回につ授業風景-2

いては設計計算の終わった学生は3DCADによる図面作成
図4は，組立図を作成している学生の様子である．他ののみ行った．

学生が部品図の2～3枚目に取り掛かっている状況の中，こ
表2の学生は第10回目の演習の時には組立図作成に入っていた．

授業内訳

ほとんどの学生がCAD ソフトを使用するのは初めてだっ回
1

講義内容

たが，進捗状況にこれほど差が出た事には驚かされた．

学生の活動内容

オリエンテーション

授業方針と目的の理解

2～5

SolidWorks の使用方法

3DCAD 使用方法習得

6～9

モデル作成

設計の終わった部品を図面化

10～133D 図面を 2D 図面化作成した 3D モデルを 2D 図面に落とし込み，寸法をあげる

３．授業風景図2は授業風景の1コマである.

図4

授業風景-3４．完成図面
学生が演習で作成した図面例を図5～7に示す．
図5は歯車である．作図方法はまずスケッチした円弧を，押し出しボスコマンドで立体にし，その上に歯を一枚のみスケッチする．次に円形パターンコマンドで円周方向に歯を増やすと完成である．
図6は巻胴である．巻胴は表面にワイヤーを巻きつける
図2

ための溝を作図する必要がある．作図方法は歯車と同様に

授業風景-1

スケッチした円弧を立体にし，表面をスイープ機能でスパ
図3は，質問する学生の様子である．描写したスケッチを立体的に押し出すという作業でエラーが発生し，そのエラーの解除についての質問があった．スケッチを立体的に押し出すというコマンド（押し出しボス）で必要な事は，閉じられた領域内で完全にスケッチを終えているという事である．この種の質問が一番多かった．

イラルカットすると完成となる．
大半の学生は部品図を10枚～15枚程度仕上げる程度であった．授業時間外で課題に取り組んだ学生は部品図40枚提出する事ができた．
図7の組立図は完璧ではないものの，40個もの部品図を完成させ，アセンブリ機能を使いこなし，組立図まで仕上げた学生の図面である．
前期末試験が始まるため，設計書と図面の提出日は9月7日に設定していたが，もう少し図面を仕上げて提出したいという申し入れが多かった．そこで最終提出日を9月27日とした．

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５．ＣＡＤ操作概観
大分工業高等専門学校機械工学科では，1年次に，手描きでの基礎的な図面作成，2年次には，規格を学び機械製作図の描き方を身に付ける．さらに3年次には，JIS規格に基づく実社会で通用する図面にまで仕上げる事を目標に，製図学を学ぶ．続いて，4年次はCADソフトでの図面作成という事で，例年はフリーソフトである建築用2DCADソフト（JWCAD）を使用していた．しかし，今年度より4年次の設計製図Ⅰの授業に導入したSolidWorks が物体を図面化するという能力育成に大いに役立ったと実感している．
図5

学生作成図面歯車

６．アンケート
図9は第12回目の授業で学生に対して行ったアンケート結果例である．
表3-1

アンケート結果まとめ（Ａ）

A．3DCAD(SolidWorks)の操作方法についてはどの程度習熟しましたか？
1) どのようなモデルも作成できると思う．
2) ある程度のモデルであれば作成できると思う．
3) 作成方法を説明されたモデルであれば作成できると思う．
4) ほとんどのモデルを作成できない．

図6

学生作成図面巻胴

図8-1

アンケート回答まとめ（Ａ）

表3-2

アンケート結果まとめ（Ｄ）

D．3DCAD は何年生でやるのがベストと思いますか？
1) 1 年生もしくは 2 年生
図7

学生作成 組立図2) 3 年生
3) 4 年生
4) 5 年生－59－大分工業高等専門学校紀要

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・もっと時間がほしい！
・操作方法が難しい
・楽しかった！

実際に SolidWorks を使用すると物体の形状を理解しやすいのか，学生はどのように感じたのかを知る目的で 11項目のアンケートを実施した．図 8-1 に示す操作方法においては，どのようなモデルも作成できると答えた学生は 2名にとどまったが，37 名中 30 名の学生がモデルを作成できると答え，短期間で SolidWorks を扱えるようになっている事がうかがえる．
図8-2

アンケート回答まとめ（Ｄ）

図 8-2 示すとおり 37 名中 31 名の学生がもっと早い段階

表3-3

アンケート結果まとめ（Ｅ）えた．これは表 4 に示す回答にも多く見られた意見であっでの SolidWorks を使用した CAD 演習をするべきだと答E．今後 2D 図面を用いずに，直接 3DCAD で設計することた．

ができますか？

図 8-3 では半数以上の学生が二次元図面を用いずに，直1) どのようなモデルも作成できると思う．

接三次元図面を作成できるだろうという回答を得た．これ

2) ある程度のモデルであれば作成できる．

は SolidWorks を使用する事で，空間把握能力が上がった

3) ほとんどのモデルを作成できない．という事がうかがえる．

4) 二次元図面がないと，3DCAD での設計はできない

８.まとめ
アンケート結果からも，演習時間が足りない，又は演習時間内で終わる課題量ではないと感じている学生が多いという事がわかった．時間内に組立図まで仕上げた学生もいるので，決して無理な内容ではないのだが，当初に明確なゴールを設定できていなかったため，学生のモチベーションを維持できなかったのではないかと思う．その点の見直しもしていきたい．また，筆者等はSolidWorksのスキルが低く，指導力不足を感じた．
来年度は，よりわかりやすい操作ガイドを作成し，学生
図8-3全員が課題をクリアできるように努力したい．

アンケート回答まとめ（Ｅ）

また，もっと早い段階でのCADソフトを使用した設計
製図の授業も視野に入れ，より一層の総合学習効果を目指
表4

していく．

アンケート結果まとめ

K．その他，授業に関する感想，意見等あれば自由に書いてください．
・3 年生から二次元図面作成と 3DCAD を同時進行してほしかった
・授業中で終わる内容にしてほしい
・進度に差がですぎるのはどうにかしてほしい・もっとわかりやすい操作ガイドがほしい
・分からない人には積極的に教えてあげてほしい・穴あけコマンド等手描き製図ではない作業が理解しづらい
・授業をもっとゆっくりわかりやすく進めてほしい
・説明が足りないと思う－60－(2007.9.28受付)

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図(平成 19 年 11 月)

9アン

ケー－61－

ト回

答例