目次
1 トピックの検索と紹介
2 科学的分類
2.1 シュピール
2.2 テクニックとゲーム
2.3 エイショッキー
2.4 エアホッケー
3 計画と施工
3.1 プレイエリア
3.2 フレームワーク
3.3 気密室
3.4 ファン
3.5脚
3.6 とれ
3.7 電子ゴールカウント用のハウジング
3.8 エレクトロニクス
3.9 ゲームユニット
4 製造業
4.1 軍団
4.1.1 フレームワーク
4.1.2 プレイエリア
4.1.3 気密室
4.1.4 合併
4.2脚
4.3 ゲートハウジング
4.4 電子ゴールカウント用のハウジング
4.5 エレクトロニクス
4.7 部品表
フィギュア一覧
参考文献
アタッチメント
1 トピックの検索と紹介
テクノロジーに関するモジュール 3 の実践的な作業のトピックを選択する際、いくつかの検討を経て、技術的な商品であるエア ホッケー テーブルに決定しました。
エアホッケーテーブルを選んだ主な理由は、子供の頃の古い思い出です。私たちはいつも夏休みをトスカーナ南部のイーゾラ・デル・ジリオという小さな島で過ごしました。キャンプ場では、いつも私を魅了し魅了し続けているゲームがエアホッケーです。ビストロのゲームテーブルは、私や他の子供たちにとって魅力的であり、出会いの場でした。毎日ビーチを訪れた後、ゲームは1時間の儀式になった。エアホッケーテーブルの製作により、自分で企画、建設、製造できるという幼い頃からの夢が実現しました。また、甥っ子へのプレゼントにもなる予定で、甥っ子も当時の私と同じようにこのゲームに興奮してくれることを願っています。
公開ですでに説明したように、このプロジェクトでは、さまざまな木材の加工および接合プロセスに加えて、エレクトロニクスやワークピースの製造におけるプログラミングの基礎も提供します。その多様性とそれに伴う複雑さのおかげで、このワークピースはモジュール 3 の試験に適しているように思えます。
推敲の過程で、最初に科学的な埋め込みが行われ、ゲーム、テクノロジー、ゲーム、そしてスポーツのアイスホッケーとそこから発展したゲームのエアホッケーが説明されます。続いて、計画と建設のプロセスについて説明します。次に、製造プロセスで発生した問題とその解決策が説明されます。詳細は、対応する結論で終了します。
2 科学的分類
2.1 シュピール
人がいる限り、ゲームは存在します。まさに最初から、人は遊びの中で、あるいは遊びを通して自分の身体を発見し、手の届く範囲にあるすべての物体で遊びます（Warwitz & Rudolf、2014、p. 8 参照）。 「ゲーム」という言葉は中高地ドイツ語に由来しており、おそらく元来は冗談とダンスを意味する(cf. Poser, 2016, p. 39)。遊びとは何か、意味するものは、定義や概念的な境界線でとらえることはできません。このため、これ以上の考慮は行われません。
1938 年、オランダの社会学者ヨハン ホイジンガは、合理的で生産的な人間であるホモ サピエンスとホモ ファーバーを補完するものとして、ゲーマーであるホモ ルーデンスの概念を開発しました。ヨハン・ホイジンガにとって、遊びは演繹不可能な人間文化とその自由の主要なカテゴリーでした。 1795 年という早い時期に、フリードリヒ・シラーは人々と社会にとっての遊びの重要性と地位について印象深く次のように述べています。 [シラー、1795、p. 88] 遊びに関するすべての社会理論の核心は、遊ぶとリラックスできるということです。原則として、それは「プレイヤーのポジティブで、時にはリラックスした楽しい基本的な気分です。プレーヤーのポジティブで楽しい基本的な気分は、ゲームへの集中力や一時的な身体的緊張を排除するものではありません[...]。」[Poser、2016、p. 42] 子供だけでなく大人も、ゲームをしながら創造的になる機会を持っています。遊ぶことで、生きる喜びを育むことができます。さらに、彼らは遊び心をもって自分のスキルや個性、あるいは他者との接し方を拡張し、それが私たちの文化を発展させていくのです。遊びのきっかけは、環境からの要請であったり、その人の性格からの必要性であったりします。これは次の図で明らかになるはずです。
イラストはこの抜粋には含まれていません
ゲームの分類には多様な範囲と表現があります。可能な分類は、入門ゲームから移動ゲーム、構築ゲーム、その他多くの分類オプションに至るまで、ゲーム状況におけるゲームの意味によって行うことができます。
2.2 テクニックとゲーム
技術的行為の出発点は、技術的成果物の使用を通じて人間のニーズ、興味、欲望を満たすことです。 「人がテクノロジーを作りますが、テクノロジーも人を作ります。」 [DGTB、2018、p. 2] エアホッケーテーブルは、今日行われているほとんどのゲームと同様に、テクノロジーとゲームが出会う多くの例のうちの 1 つです。テクノロジーと遊びは密接に結びついているヒューナムです。どちらも「文化的および社会的発展を深く形成してきた」ため、人間の生活の基本的な機能を表しており、現在に至るまでの歴史的発展に影響を与えています。かくれんぼやキャッチなどの古典的なゲームは、その意味が変わる可能性はほとんどありませんが、設計されたゲームは常に最新化され、さらに開発されています (Poser、2016、p. 11 を参照)。テクノロジーと遊びの組み合わせの多様性は、スポーツから遊園地への訪問、技術的なおもちゃにまで及びます。技術と遊びをリンクさせる一連の作業は、ほぼ無限に続けられます。人間はテクノロジーの遊び心に影響を受け、それがテクノロジーの世界との関係を形作ります。ゲームには技術的および組織的な準備が必要です。これには、「テクノロジーを利用して制作されたゲーム素材」の提供も含まれます。ゲームが技術的になればなるほど、準備はより複雑になります。」 [Poser et al. 2006 年、9 ページ]
2 つの関連するコンポーネントの始まりは石器時代にまで遡ることができます。加工された骨や石、粘土製品の考古学的発見は、当時子供たちが使用していたおもちゃを証明しています（Planet-Wissen、2020を参照）。おもちゃの歴史は続き、オブジェクトはますます現実的になってきました。古代エジプト人による壁画は、このセクションでボードゲームがすでに開発されていたことを示しています。一方、若いギリシャ人とローマ人は、コマやサイコロで遊びました。もう少し最近の歴史的発展は、早くも 1900 年にレジャー産業の重要な経済部門に起因すると考えられます (Poser et al. 2006, p. 9 を参照)。新しい技術による工業化の始まりにより、薄く圧延した金属板で作られた新しい玩具が大量に生産されるようになりました。進歩は続き、1895 年にメルクリン社は最初の鉄道と蒸気動力のおもちゃの列車を市場に送り出しました。これをもとに開発された電気鉄道模型は現在でも購入できます (Planet-Wissen、2020 年を参照)。その間、おもちゃの世界は無限に発展してきました。
すでに上で述べたように、テクノロジーと遊びのネットワーク化はスポーツにも見られます。これは、スポーツ用品やそれぞれのスポーツの技術システムに影響を与えるだけでなく、アスリートのパフォーマンスの最適化にも影響します。このことは、テクノロジーの影響がアスリートの心にまで及ぶことを明らかにします (cf. Poser, 2016, p. 51f.)。テクノロジー、ゲーム、スポーツのネットワーク化の例として、アイスホッケーを次の章で詳しく検討します。
2.3 エイショッキー
アイスホッケーは、世界中で最も速く、最も過酷なチーム スポーツの 1 つであると考えられています。このゲームは氷の表面でプレイされ、これがゲームに独特の特徴を与えています。 NHL (ナショナル ホッケー リーグ) がこのスポーツを世界で「最もクールな」ゲームと表現しているのは理由がありません。氷上のゲームは何世紀にもわたってプレイされてきました。このスポーツのように、当時の人々は新しい娯楽を生み出しました。氷は競技場として使用されました。ヨーロッパにおける最初の氷上競技は、早くも中世に開催されていたという兆候があります (Hache、2002、p. 1 を参照)。スケート靴の登場やスティックでボールやパックを撃つことにより、このスポーツは徐々に進化し、世界で最も人気のある冬のチーム スポーツの 1 つになりました。目標は、現在は小さな加硫ゴムディスクで構成されているパックを相手のゴールに入れることです。
このスポーツには多くの物理学が関係しており、それについてはこの章で詳しく検討します。 2 つの物体が接触すると必ず摩擦が発生します。したがって、それは互いに接触する 2 つの物体 (パックと氷の表面) の間にかかる力です。この摩擦力により、物体が互いに反対に動くことが困難になります。摩擦力は常に、動きに対抗し、動きを抑制または阻止する方向に向けられます。摩擦力が発生する主な原因は、ボディの表面状態です。一見滑らかに見える表面でも、顕微鏡で見ると粗くて凹凸があります (Tipler et al., 2015, p. 112 を参照)。二つの体を重ねると、表面の凹凸が引っかかってしまいます。一般に、物体の動きの種類に応じて、摩擦は静摩擦、滑り摩擦、転がり摩擦に分類できます。静摩擦は、一方の物体が他方の物体に張り付くときに発生します。 「静止摩擦から滑り摩擦への移行は、加えられた力が最大静止摩擦よりも大きい場合に起こります。」 [Tipler et al.、2015、p. 113] 滑り摩擦では、ある物体が別の物体の上を滑ります。物体が滑ると、運動方向と逆方向に動摩擦力が発生し、物体の面上での動きが妨げられます。滑り摩擦力は、物体がベースを垂直に押す力を表す法線抗力に依存します。さらに、それは接触する表面の種類と性質から生じる摩擦係数にも依存します (Tipler et al., 2015, p. 113 を参照)。したがって、垂直抗力が大きくなり、接触面が粗くなるほど、滑り摩擦力が大きくなります。摩擦力は次の式で計算できます。
イラストはこの抜粋には含まれていません
摩擦力を減らすには、垂直抗力を減らすか、表面を滑らかにするか、潤滑剤を使用します。パックをスティックで叩くと、パックは氷の上を滑ります。氷が滑るとき、氷の表面はパックの動きと反対方向に動摩擦力を及ぼし、最終的にパックを停止します (Tipler et al., 2015, p. 113 を参照)。すでに説明したように、摩擦係数は接触する 2 つの材料によって異なります。ご想像のとおり、氷上のゴム (パック) はアスファルト上のゴムより係数が小さく、錆びたブレードでのスケートはきれいなスケートほど簡単ではありません。低摩擦スポーツとしてのアイスホッケーにとって、これは最も重要な特性である。なぜなら、摩擦係数が低くなければスケートは不可能であり、パックは氷上を素早く滑ることができないからである。氷が滑るもう 1 つの理由は、2 つの接触面の間に形成される水の薄い膜の潤滑効果によるものです。ただし、この層の原因は完全には明らかではありません。水膜の形成については 3 つの理論が考えられます。その中には、摩擦によって発生する熱が氷の融解を引き起こすという説も含まれます (Hache、2002、p. 21 を参照)。
エア ホッケー ゲームは 1960 年代後半にアイス ホッケーから派生したものであるため、物理的原理をゲーム テーブルに移す必要があります。このため、3 人のエンジニアは、同様に低摩擦のゲーム テーブルでゲームを実現するにはどうすればよいかを考えました。
2.4 エアホッケー
エアホッケーテーブルの導入により、最初のトーナメントがすぐに開催されました。 USAA (米国エアホッケー協会) は、公式スポーツのルールの基準を設定し、今日に至るまで全国選手権を主催しています (Wikipedia、2019 を参照)。エアホッケーのテーブル、パック、スライダーの正確な寸法も協会 (USAA) によって指定されています。エアホッケーテーブルの公式および承認された寸法は付録に記載されています。典型的なエア ホッケー テーブルは、滑らかな競技面、パックがテーブルから離れるのを防ぐ周囲のバリア、およびテーブルの両端にあるゴールとして機能するスロットで構成されています。競技面の下には密閉空間があり、その下にファンが内蔵されています。ファンはテーブル表面の下の空気を空洞に送り込み、最終的には競技面全体に等間隔に配置された穴を通過させます。これにより、パックの下にエアクッションが形成され、摩擦が軽減され、パックのプレー速度が向上します（Toms Spielewelt、2019 を参照）。
エアホッケーでは、アイスホッケーと同様に、パックはできるだけ少ない摩擦で滑らなければなりません。これはエアクッションを作成することで実現されます。これらはエアクッションボート（ホバークラフト）の原理で動作します。船体全体に取り付けられた柔軟なゴム製シール内で正圧が生成されます。十分に滑らかな表面では、空気のごく一部だけが逃げることができます。エアクッションが形成され、ボートは実質的に摩擦なしで水面に浮かびます (Wikipedia、2020a を参照)。
イラストはこの抜粋には含まれていません
図 2: ホバークラフト (Wikipedia、2020a)
エアホッケーでは、逆の原理 (穴から表面への空気) が使用されます。気密室では、ファンによって体積流量が生成され、個々の流れ穴から流れ出します。気密空間の断面と出口穴の合計は、細くなる管に例えることができます。連続の法則によれば、一方の側に入る流量 (気密空間に入るファン) は、もう一方の側から出る流量 (流れ穴の合計) に等しい (cf. Tipler et al., 2015, p .387f.）。
イラストはこの抜粋には含まれていません
体積流量は、出口穴での流出速度が少なくともパックの重量に等しい力をパックに発生させるのに十分なほど大きくなければなりません。パックの下の空洞は空気で満たされています。パックの特殊な形状により、空気はパックの端からしか逃げることができません。パックはホバークラフトのように浮き、わずかな摩擦で競技面を前後に遊ぶことができます。
イラストはこの抜粋には含まれていません
図 4: パックの特殊な形状とその空気の流れ (独自の画像)
3 計画と施工
技術的なアクションの目的は異なり、アクターの利益によって異なります。この場合、製品が使用のために製造される目的を満たすのに役立ちます。技術商品を実装する前に、計画と建設のプロセスで対象の機能と構造を認識し、記録する必要があります。計画されているタスクは、電子ゴールカウントを備えたエアホッケーテーブルの製造です。まず、技術商品の全体構造とその機能構造を決定します。 2.4 エアホッケーですでに説明したように、滑らかな表面、ファンを使用して必要な空気を穴から競技場に押し出す気密空間は、機能的なプレー体験にとって基本です。パックを持ち上げるが持ち上げないエアクッションを作成することは、おそらく最も難しいことが判明するでしょう。それは穴の数、穴の距離と直径、気密空間、およびファンの適切な選択によって異なります。これにより、通常の力で競技面に作用するパックがわずかな摩擦で競技面上を滑ることができるように、それに応じて均一な空気の流れが保証されなければなりません。可能な限り最高のゲーム体験を生み出すことに加えて、エアホッケー テーブルは安定している必要があります。プロ仕様のテーブルとは対照的に、多くの小型で安価なテーブルでは、現在のゴール位置を手動で設定する必要があります。この手順を簡素化し、公平な試合を保証するために、電子ゴールカウンターが現在のスコアを記録し、出力する必要があります。
このゲーム機器に関しては、フルサイズのエアホッケー テーブルか小型バージョンのどちらかを考えていました。安定性とより広いプレイ可能エリアは、2517 x 1308 mm の大きさのオリジナル バージョンを支持しており、複数のプレイヤーが互いに競争できる可能性があります。小型の遊具は持ち運びが容易で、移動中でも使用でき、必要なスペースが少なくて済むという利点に納得し、後者を選択しました。大きさは違いますが、本来のエアホッケーテーブルとの比率はほぼ維持できるはずなので、テーブルの縦横を1400×700mmに設定しました。ゲーム テーブルは甥の部屋で目を引くものであるはずです。そのため、素材の重要な特性だけでなく、視覚的な表現も考慮することが重要です。
3.1 プレイエリア
適切な競技面を探す中で、目標とする契約に「木製エアホッケーテーブルの製造」が規定されていたため、摩擦係数の低い金属やプラスチックなどの素材を除外することができました。プレー面とパックとの間の摩擦がほとんどないように、プレー面はできるだけ滑らかな面で構成する必要があります。さらに、ゲーム操作のストレスに耐えられるように、ボードは安定している必要があります。さまざまな木質材料を選択する際、多くのインターネット フォーラムやその他の説明では、安価な MDF ボードについて言及していました。ただし、この素材の表面はわずかに滑らかなだけです。ホームセンターや材木店で適当な材料を探していたところ、メラミン加工を施したMDF板を見つけました。合成樹脂はその特性により、家具や床のコーティングによく使用されます。望ましい滑らかな表面に加えて、コーティングは傷がつきにくく丈夫です。さらに、白くコーティングされたMDFボードは美的にも納得できます。プレートのサイズについては、均等なグリッドの通気孔を作成できるように注意する必要があります。フィールドの端にあるホールの最初の列は、パックのリングよりわずかに大きいだけの短い距離を持つ必要があります。サイズを決定するときは、プレー面がフレームの溝に挿入される必要があることにも注意してください。教育大学の KOSY 機械を使って競技面全体に穴を開けるのは不可能に思えたので、手作業で正確に穴を開ける別の方法を考えなければなりませんでした。まず第一に、対称的なグリッドを作成する必要がありました。グリッドを作成する際、まず基板に穴のパターンを手で描くことを考えました。このアイデアは退屈なだけでなく、非常に不正確であることが判明しました。 2 番目のアプローチは、Word 文書を使用してグリッドを作成することでした。しかし、紙に印刷されたグリッドは、紙の上に置くと歪んだり、穴を開けるときにずれたりする可能性があり、また、ドリルのガイドにもなりません。そこで、ボードの幅に対応するテンプレートを木で作るというアイデアが浮かびました。正確な対称パターンは、プレー面上でテンプレートを繰り返し動かすことによって生成できます。このようにして作成された貫通穴は、後でドリルをガイドするために使用できます。
3.2 フレームワーク
木の素材を選ぶときは、白塗装のメラミン合板を選びました。無垢材と比較して、パネル素材の寸法が安定しているという利点があります。強力な解繊と接着剤の割合が高いため、望ましい寸法安定性が確保されます。しかも安価で見た目にも納得です。耐衝撃性メラミンコーティングにより、パックの衝撃時に競技場の境界をより良く保護します。チップボードの欠点は、エッジが粗くて目に見えることであり、さらなるステップで処理する必要があります。 1つの可能性は、アイロンで縁取りをすることです。これらはチップボードの視界を隠しますが、鋭いエッジは残り、ゲームプレイを妨げたり、怪我につながる可能性があります。単にエッジバンドにアイロンをかけることに対する反対のもう 1 つの議論は、激しいプレイ中に摩耗や損傷が発生する可能性が高いということです。後から長寿命で最適なゲーム動作を確保するには、家具の構造と同様に、チップボードも ABS エッジ (= アクリロニトリル ブタジエン スチレン) でコーティングする必要があります。高品質の熱可塑性素材により、プレイ中の怪我のリスクが軽減され、フレームが摩耗や傷から保護されます。構造的に同一で、お手入れが簡単な ABS エッジは防湿加工が施されているため、下の合板が膨張することはありません。さらに、エッジを選択する際には、美的理由も考慮されます。また、本体は競技場の境界として機能し、競技面の下に空気室のためのスペースを提供する必要があります。演奏面は溝を介して本体に一体化されることになっていました。これにより、安定性が向上し、気密空間を作成する際のさらなる利点が得られます。十分な競技場のエッジを作成するために、溝から 15 mm 上の高さを決定しました。これは私にとって正しい選択であるように思えます。なぜなら、一方ではパックがプレー面を横切ってショットすることができない一方で、他方ではプレー中に手首をあまり曲げずにプッシャーを快適に操作できるからです。ボディはかさばりすぎないようにする必要があり、それでも競技面、密閉スペース、足のサポートに十分なスペースを提供する必要があります。したがって、上記の基準を満たすには、高さ 120 mm が適切であると思われます。コーナー接続は留め継ぎによって作成されます。この接続技術により接続面が大きくなり、本体の安定性が高まります。さらに、マイターカットはより優れた接続技術です。
3.3 気密室
均一な空気の流れを実現するには、すべての穴で一定の空気の流れが形成される必要があります。したがって、密閉された気密空間を作成する必要があります。ファンは必要な空気の流れを生成する必要があります。空気層は、競技面の下の 2 番目のプレートによって閉鎖されなければなりません。第２のプレートの取り付けは、第２の溝によって可能となる。文献やインターネット フォーラムで徹底的に調査したにもかかわらず、最初は気密空間のサイズに関する正確な情報を見つけることができなかったため、後で気密空間の設計をより柔軟にするために、溝を使用しないことにしました。したがって、ボディの内側の演奏面の下に取り付けられる薄いストリップは、スペーサーとして機能する必要があります。当初、このために高さ 12 mm のストリップが計画されており、既存の多重パネルから作成できます。カバーには軽くて安価なMDF板を使うことにしました。ファンはプレートの中央に配置する必要があります。パネルがたわまないように、
3.4 ファン
扇風機を選ぶときはさまざまな要素が重要です。気密空間の大きさと穴の数とその断面積。必要なファン電力の計算は非常に複雑で、他の多くの要因に依存します。 YouTube やその他のインターネット プラットフォームで手作りのエア ホッケー テーブルを調べると、空気供給に使用されているさまざまなファンを見つけることができます。 PCファンから掃除機まで、あらゆる可能性が示されました。エアホッケー ゲーム テーブルの交換用ファンを検索しても、ファンの性能に関する情報は得られませんでした。人気のゲームを豊富に取り揃えているオンライン通販会社に問い合わせると、予定していたテーブルのサイズに合わせてさまざまなファンを提供されました。そこで、このようなファンを使用して、構築段階でファンの性能をテストすることにしました。
[...]