このSTEAMメカニズムプロジェクトでは、学生はLaserMaker、レーザー切断機、およびオルゴールの動きを使用して音楽風車を設計および構築します。このレッスンでは、ボックスボディのデザイン、窓とドアの装飾、バヨネットスタイルのリムパーツ、穴の配置、風車のブレードのデザイン、レイヤーのセットアップ、レーザー加工、およびハンズオンアセンブリを接続します。

このプロジェクトは、以前のオルゴールのレッスンに基づいています。ハート型のオルゴールとミュージックカーを作った後、学生は同じオルゴールの動きを新しい風車スタイルのモデルに適用し、フラットなレーザーカットデザインがどのように3次元の装飾オブジェクトになるかを探ります。

音楽風車STEAMレーザー切断プロジェクトカバー画像 — 学生は、LaserMaker、レーザー切断、および組み立てスキルを使用して、音楽風車を作成します。

1.レッスンの概要

アイテム	詳細
プロジェクト	音楽风车レーザー切断プロジェクト
ソフトウェア	LaserMaker
主なスキル	ボックスレイアウト編集、窓のデザイン、ドアのデザイン、長方形の描画、配列コピー、回転グラフィック、バヨネットスタイルのリムデザイン、溶接、穴の配置、風車の刃のデザイン、レイヤーのセットアップ、レーザー切断、およびアセンブリ
提案された材料と部品	レーザーカットシート素材、オルゴールの動き、ネジ、白いラテックス接着剤またはホットメルト接着剤、および基本的な教室組み立てツール
教室フィット	ロボット工学とメカニズムプロジェクト、音楽をテーマにしたSTEAM活動、風車モデル、レーザー切断、製品デザイン、初心者のLaserMaker実践、創造的な教室プロジェクト

1.1プロジェクトの目標

学生は、ボックスデザインファイルを変更し、窓とドアを作成し、バヨネットスタイルの機能を備えた装飾的なリムをデザインし、オルゴールの動きのための穴を追加し、風車の刃を描き、レーザー処理パラメータを設定し、部品を切断し、直方体のボディを組み立て、移動し、風車ブレードアセンブリを取り付けます。

1.2推奨される教室の使用

教師の場合:このプロジェクトを使用して、オルゴールのメカニズム、建築装飾、風車の構造、およびレーザーカットアセンブリを接続します。

学生のために:アクティビティを使用して音楽風車を構築し、測定、位置合わせ、穴、および可動部品が最終モデルにどのように影響するかを学習します。

Makerspacesの場合:デジタルデザイン、切断、組み立て、製品スタイルの仕上げを組み合わせた装飾的なメカニズムプロジェクトとして使用します。

2.学習目的

2.1学生が学ぶこと

さまざまなレーザーカット製品デザインでオルゴールの動きをどのように使用できるかを確認します。

LaserMakerを使用してボックスデザインファイルを配置し、窓、ドア、装飾的なリムパーツを追加します。

6.5mmと3.15mmの円を使用して、オルゴールの動きのためのワインドアップとネジ穴を作成します。ネジ穴の間隔の測定基準は19mm × 1.5mmです。

長方形、グリッド参照、回転、位置合わせ、および溶接を使用して、4枚羽根の風車を設計します。

レーザーカットされた部品を直方体の風車本体に組み立て、ムーブメントを取り付け、ブレードアセンブリを取り付け、最終モデルをテストします。

2.2 STEAMスキル開発

デザイン思考:おなじみのオルゴールのメカニズムを新しい装飾的な風車モデルに変えてください。

計算思考:寸法、配列、繰り返し部品、回転角度、レイヤーの色、処理順序を使用して、使用可能なレーザーファイルを作成します。

エンジニアリング思考:ボックスフィット、ウィンドウの配置、リムの配置、オルゴールの移動穴の間隔、ブレードバランス、接着剤の強度、および最終的なアセンブリの安定性について検討します。

2.3責任あるメイキング

学生は、教師またはラボの監督者の指導の下でのみレーザーカッターを操作する必要があります。処理する前に、材料の配置、焦点距離、層の順序、ライン処理、および切断経路を確認します。組み立て中は、ホットグルーを慎重に扱い、動きが調整された後にのみネジを締め、指を可動部品から遠ざけます。

3.プロジェクトコンテキスト: オルゴールから音楽風車まで

音楽風車プロジェクトは、学生に基本的なオルゴールを超えて考えるように求めています。動きを単純な箱の中に入れる代わりに、生徒は窓、ドア、装飾的なリム、風車の刃を使ってテーマにしたオブジェクトを作成します。

設計上の課題は、オルゴールの動きに十分なスペースと正確な穴を残しながら、風車を完全に見せることです。生徒は、ボディ構造、ブレードの位置、取り付け穴、および最終モデルの組み立て方法について考える必要があります。

音楽風車プロジェクトのインスピレーション画像 — 教師は、以前のハート型のオルゴールとオルゴールのプロジェクトの後に、どのようなオルゴールをデザインしたいかを生徒に尋ねることから始めることができます。

4.クラス前の思考の質問

ソフトウェアを開く前に、教師は短いレビューとデザインの質問で生徒を導くことができます。

最後の2つのレッスンでは、学生はハート型のオルゴールとミュージックカーを作りました。彼らは次にどのようなオルゴールを作るべきですか?

学生が音楽風車を作るように頼まれた場合、モデルにはどの部品が必要ですか?

ボックスボディはオルゴールの動きと風車の刃をどのようにサポートできますか?

風車を認識できるようにするデザインの詳細は何ですか?

生徒はどのようにして完成した音楽風車をより創造的または有用にすることができますか?

5.レッスン手順

5.1 Boxデザインファイルの準備

LaserMakerでボックスのデザイン描画ファイルを開き、各パーツを所定の位置に移動します。学生は、後で直方体に組み立てられる6つの主要な木片を確認する必要があります。

LaserMakerで音楽風車ボックスのデザインファイルを開いて配置する — ボックスデザインファイルを開き、LaserMakerワークスペースで部品を配置します。

5.2 Windowsを描く

小さなウィンドウ単位として10mm × 15mmの四角形を描きます。ウィンドウの開口部をきれいに繰り返すことができるように、プロジェクトのレイアウトに従って配列コピーを使用します。

音楽風車用の小さな窓の長方形を描く — 四角形の描画と配列コピーで小さなウィンドウユニットを作成します。

30mm x 60mmの長方形をウィンドウフレームとして描画し、レイヤーの色を赤に設定します。次に、ウィンドウの配列コピーを作成し、繰り返されるウィンドウをボックスの長方形の壁に配置します。

30mm × 60 mmの窓枠を描く — ウィンドウフレームを描画し、レイヤーの色を設定します。

風車の箱の壁に繰り返し窓を置く — ウィンドウのデザインをコピーしてボックスの壁に配置します。

5.3ドアと小さな窓を描く

内側のドアフレームには30mm x 60mmの長方形を、外側のドアフレームには36mm x 66mmの長方形を描きます。これらの2つの長方形は、風車本体にクリアなドア構造を作成するのに役立ちます。

音楽風車のための内側と外側のドアフレームを描く — ドアデザインの内側と外側の長方形を作成します。

ドアの窓には、20mm x 20mmの内側の正方形と22mm x 22mmの外側の正方形を描き、デザインレイアウトに従って配置します。 2mm x 17mmの長方形を描画し、ソースワークフローに示すような位置にコピーします。

ドアのデザインに繰り返し狭い長方形を追加する — ドアの詳細に繰り返し狭い長方形を追加します。

1.5mmの内側の円と4mmの外側の円でドアハンドルを描き、レイヤーを赤に変更します。完成したドアを風車本体に置きます。

完成したドアを風車本体に配置する — ドアハンドルを追加し、完成したドアをボックスデザインに配置します。

5.4窓とドアのリムを描く

ウィンドウリムのバヨネット機能として、10mm x 2.7mmの長方形を描画します。 Shape > Rotate Graphicsを使用して、四角形を30度回転させます。

窓の縁のバヨネットを描いて回転させる — ウィンドウリムの角度付きバヨネット機能を作成します。

一時的な長方形を描き、ウィンドウの中央に配置して、2つのリムバヨネット間の距離を測定します。両方の窓の縁部分を中央の参照の周りに揃えてから、残りの窓とドアに同じ方法を繰り返します。

中央の長方形を使用して音楽風車の窓のリムを配置する — 2つのウィンドウリム部分を正確に配置するには、中心測定基準を使用します。

ウィンドウの端として2.6mm × 25 mmの四角形を描きます。バヨネットと同じ角度に回転させ、2つの部分が正しく重なっているかどうかを確認します。

音楽風車の角度の付いた窓の端を描く — バヨネットの方向に一致するようにウィンドウの端を描画して回転させます。

3.2mm × 5 mmの長方形を描画して、2つのウィンドウエッジ間の距離を測定します。測定が正しくなったら、部品を90度の角度に戻し、窓の端に置きます。

音楽風車の窓の端の間の距離を測定する — 2つのウィンドウエッジの間隔を測定します。

修正されたウィンドウエッジ部分の配置 — 測定を確認した後、修正されたエッジ部分を配置します。

3.2mm x 10mmのカード位置の長方形を描き、ウィンドウの端に配置します。小さな箱を取り出し、溶接を使用して構造を接続します。反対側で同じ操作を繰り返してから、配列コピーを使用して残りのリムパーツを作成します。

窓リムカードの位置を溶接する — カード位置機能を追加し、リム部分を溶接します。

アレイコピー音楽風車窓リム部品 — 完成したウィンドウリム部品を配列コピーします。

5.5オルゴールの動きのための穴を加える

ワインドアップ穴に6.5mmの円を描き、ネジ穴に2つの3.15mmの円を描きます。設計プロセス中に、2つのネジ穴間の距離の測定基準として19mm × 1.5mmの長方形を描きます。

音楽風車の動きのためにワインドアップとネジ穴を追加する — オルゴールの動きを取り付けるためのワインドアップ穴とネジ穴を追加します。

測定リマインダー:オルゴールの動きは変わるかもしれません。学生は、サンプルの寸法だけに頼るのではなく、最終切断の前に実際の巻き取りとネジの位置を確認する必要があります。

5.6風車の刃を描く

1つの風車ブレードに対して30mm × 90 mmの長方形を描きます。次に、ブレードグリッド位置の大まかな測定基準として5mm x 5mmの正方形を描画します。

1つの風車ブレードとグリッドリファレンスを描く — 最初の風車ブレードを作成し、グリッド位置の参照として小さな正方形を使用します。

余分な正方形を取り除き、ブレードの設計レイアウトに従って配列コピーを使用します。 3つの追加のブレードをコピーし、それらを所定の位置に回転させます。 4つのブレードのそれぞれのグリッド位置は、同一ではなくオフセットされるべきである。

アレイコピー風車ブレードグリッド部品 — 必要なレイアウトに従って、ブレードとグリッド関連の部品をコピーします。

4つの音楽風車ブレードを所定の位置に回転させる — コピーしたブレードを4枚羽根の風車の形に回転させます。

ソースレイアウトの赤い基準線に従って風車ブレードを揃えて移動します。次に、ブレード間に長方形を描き、溶接を使用してブレード構造を接続します。

風車のブレードを参照線に合わせる — ブレードを整列させ、最終的な風車レイアウトに移動します。

風車の刃の間にコネクタの長方形を描く — ブレード間にコネクタの長方形を追加します。

音楽風車の刃の構造を溶接する — 溶接を使用して、接続されたブレードアセンブリを作成します。

風車ブレードアセンブリが完了したら、最終部品の位置を調整して、完全な音楽風車の設計が処理できるようにします。

LaserMakerで完成した音楽風車デザインのレイアウト — レーザー加工の前に完成した音楽風車部品を配置します。

5.7セットレーザー加工パラメータ

デザインが完了したら、レイヤーパラメータを設定して処理順序を調整します。ソースワークフローは、切断する前にライン処理を行う必要があると述べています。

音楽風車プロジェクトのレイヤーパラメータの設定 — レイヤーパラメータを設定し、切断前にラインワークが完了するように処理順序を配置します。

6.レーザー加工

完成したデザインファイルをレーザー切断機にインポートして加工します。ジョブを開始する前に、不完全な切断のリスクを減らすために焦点距離を慎重に調整してください。

音楽风车プロジェクトのためのレーザー切断机加工 — 音楽風車の部品をカットする前に、フォーカス、素材の配置、レイヤーの設定を確認してください。

7.スプライシングとアセンブリ

7.1オルゴールの動きをインストールする

オルゴールの動きからスプリングハンドルを取り外します。ソースワークフローに示されているレーザーカット部分にムーブメントを取り付け、ネジで固定します。

音楽風車にオルゴールの動きをインストールする — オルゴールの動きを取り付け、穴を揃えた後に固定します。

7.2ボックス本体を組み立てる

一致する構造に従って6つの木片を組み立て、直方体に作ります。接着剤または最終圧力をかける前に、エッジのフィット感を確認してください。

音楽風車本体に6つの木片を組み立てる — 6つの木片をメインの風車本体に組み立てます。

7.3小さな部品を取り付ける

プロジェクトのレイアウトに従って、残りの小さな部品を取り付けます。これらの部品は、風車の外観を完成させ、最終的なブレードアセンブリをサポートするのに役立ちます。

音楽風車本体に小さな部品を取り付ける — 本体を組み立てた後、残りの小さな部品を取り付けます。

7.4 Windmillブレードアセンブリを取り付ける

白いラテックス接着剤またはホットメルト接着剤を使用して、風車のハンドルと風車のブレードアセンブリを接続します。次に、風車のオルゴール本体にブレードアセンブリを取り付けます。

風車ブレードアセンブリを音楽風車に取り付ける — 風車のハンドルとブレードを接着してから、アセンブリを音楽風車に取り付けます。

8.テスト、デバッグ、および改善

組み立て後、オルゴールの動きをテストし、モデルが安定しているかどうかを観察します。生徒は、動きがしっかりしているかどうか、ブレードアセンブリがしっかりと取り付けられているか、ボックス本体が使用中にその形状を保持しているかどうかを確認する必要があります。

オルゴールの動きが正しい方向に取り付けられているかどうかを確認します。

ワインドアップとネジ穴が実際の動きと一致するかどうかを確認します。

直方体のボディが正方形で、安定していて、しっかりと組み立てられているかどうかを確認します。

風車のブレードがバランスが取れていてしっかりと接着されているかどうかを確認します。

風車のデザインを別のスタイルや機能に変更する方法について話し合います。

9.教室の実践と教育のヒント

9.1学生ワークフロー

デザイン計画:学生は、作成したい音楽風車の種類について話し合い、主要部分を特定します。

ソフトウェアデザイン:生徒はボックスファイルを配置し、窓とドアを引き、リムを追加し、移動穴を配置し、風車の刃を設計します。

マシン処理:生徒は、教師の監督下で安全な教室の順序でファイルを処理します。

アセンブリ:学生はオルゴールの動きを取り付け、ボックス本体を作り、小さな部品を追加し、風車の刃を取り付けます。

テスト:学生は完成した風車をテストし、何を改善するかを記録します。

9.2教師の提案

音楽風車を紹介する前に、ハート型のオルゴールとミュージックカーのレッスンを確認してください。

ワインドアップとネジ穴を完成させる前に、実際のオルゴールの動きを測定するように生徒に依頼します。

最終的な切断の前にライン処理を行う必要があることを生徒に思い出させます。

組み立てを再試行する必要があるグループのために、余分な小さな装飾部品とブレードピースを準備します。

完成した風車を使用して、平らな部品がどのように立体構造になるかについて話し合います。

10.反射と評価

10.1リフレクションの質問

クラスで示されている風車モデルのほかに、どのような風車モデルを設計しますか?

別の音楽風車を作った場合、ボディ、窓、ドア、またはブレードで何を変えますか?

音楽風車が建設された後、他にどのような用途がありますか?

あなたのグループは、設計、切断、または組み立て中にどのような問題に遭遇しましたか?

音楽風車レッスンのSTEAM接続チャート — 学生は、プロジェクトがデザイン、テクノロジー、アート、メカニズム思考をどのように結び付けるかを考えることができます。

10.2学生とピアの評価

学生は自分の作品を評価し、創造性、技術的プロセス、芸術的効果、コラボレーションに基づいてピアフィードバックを与えることができます。

評価アイテム	自己評価	ピア評価
創造性、30ポイント
テクノロジー、30ポイント
アート、20点
アシスト、20点
合計、100ポイント

11だ完成したプロジェクトと共有

レッスンの最後に、生徒は音楽風車を提示し、ボディ、窓、ドア、ブレードアセンブリ、オルゴールの動きの設置をどのように設計したかを説明し、次のバージョンで何を改善するかについて話し合うことができます。

音楽風車クリエイティブエクステンションの例1 — 基本的な構造が機能した後、学生はさまざまな風車のスタイルを探索できます。

音楽風車のクリエイティブ拡張例2 — 完成したプロジェクトは、創造的、技術的、チームワークの観点から議論できます。

オルゴールクリエイティブエクステンションの例3 — 装飾と製品のスタイリングは、完成した音楽プロジェクトをより個人的にすることができます。

オルゴールクリエイティブエクステンションの例4 — 学生はオルゴールのフォームを比較して、新しいバージョンを想像できます。

12. エクステンションチャレンジ

基本的な音楽風車を完成させた後、学生は風車本体を再設計したり、ブレードの形状を変更したり、より詳細な窓やドアを追加したり、新しいテーマのオルゴール構造を作成したりできます。また、ブレードのサイズ、ブレードの位置、体型、装飾が最終的な外観にどのように影響するかをテストすることもできます。

メカニズムの課題として、学生はオルゴールの動きがハート型のオルゴール、音楽車、音楽風車にどのように取り付けられているかを比較し、1つの動きがさまざまな製品デザインをどのようにサポートできるかを説明できます。

13. 教師向け機器ノート

このプロジェクトは、小さなメーカーやメカニズムプロジェクトのシート材料の切断や彫刻をサポートする教室用レーザーカッターに適しています。学校や初心者のSTEAMラボでは、音楽風車、オルゴールモデル、装飾ボックス、初心者のLaserMakerアクティビティなどのプロジェクトを、次のような教室のレーザーカッターで完了できます。雷レーザーボルトシリーズ.

教師は、教室のスペース、学生の監督のニーズ、材料の厚さ、プロジェクトのサイズ、オルゴールの動きの寸法、および換気のセットアップに基づいて、機械と材料のセットアップを選択できます。生徒は、最終的な切断の前に、常に設定をテストし、フォーカスを確認し、学校のレーザー安全規則に従う必要があります。

内容