電験三種 機械 問70：制御・プログラム

電験三種「機械」の「制御・プログラム」に関する問題（令和5年度上期 問14）。正答は(4)です。

【基本公式】メカトロニクス＝機械技術＋電子技術＋情報技術の融合（Mechatronics=Mechanics+Electronics）。

正答(4)「機械 電子 センサ アクチュエータ コンピュータ」の根拠：

(ア)機械技術：元来のメカニズム（機構）を提供する。

(イ)電子技術：マイクロコンピュータなどの電子部品。

(ウ)センサ：圧力・力・速度・温度などの物理量を計測する。

(エ)アクチュエータ：電気/油圧/空気圧エネルギーを機械的な動きに変換する。

(オ)コンピュータ：センサ情報を処理してアクチュエータへの指令を生成する制御装置。

【制御・プログラム（メカトロニクス）の解法と要点】（令和5年度上期 問14）

【メカトロニクスの3技術統合】

(ア)機械技術：構造体・伝達機構・動力学設計

(イ)電子技術：マイコン・センサ回路・ドライバ回路・パワーエレクトロニクス

情報技術：制御アルゴリズム・ソフトウェア・通信プロトコル

【メカトロニクス製品の4要素】

(ウ)センサ：物理量→電気信号変換

種類：エンコーダ（位置/速度）、力覚センサ、温度センサ、視覚センサ等

(エ)アクチュエータ：電気/油圧/空気圧→機械的運動変換

種類：電動機、油圧シリンダ、空気圧シリンダ、圧電素子等

(オ)コンピュータ：センサ情報処理→アクチュエータ指令生成

種類：PLC、マイコン（DSP、ARM等）、IPC（産業用PC）

インタフェース：A-D/D-A変換器・信号調整回路

→選択肢(4)「機械 電子 センサ アクチュエータ コンピュータ」が正しい→正答(4)

【制御・プログラム（メカトロニクス）の深層解析と電験三種合格戦略】（令和5年度上期 問14）

【核心論点と正答根拠】

(ア)機械、(イ)電子、(ウ)センサ、(エ)アクチュエータ、(オ)コンピュータ→選択肢(4)正答。

【現代メカトロニクスの発展形態】

ロボット制御：6軸多関節→各関節：エンコーダ（位置センサ）+AC/DCサーボ（アクチュエータ）+モーションコントローラ（コンピュータ）。

CNC工作機械：G/Mコードプログラム→NC装置（コンピュータ）→サーボ（アクチュエータ）→ボールねじ（機械）。

EV（電気自動車）：アクセル（センサ）→VCU（コンピュータ）→インバータ→PMモータ（アクチュエータ）。

【インダストリー4.0とメカトロニクスの融合】

IoT（Internet of Things）：センサから直接クラウドへデータ→エッジコンピューティング。

デジタルツイン：物理機械の仮想モデル→リアルタイムモニタリング・予知保全。

協働ロボット（Cobot）：力センサ搭載→人との安全な共存→ISO/TS 15066準拠。

【電験三種の出題傾向と対策】

メカトロニクス・通信・フローチャートは「制御・プログラム」として機械科目A問題後半に出題。

用語の暗記（センサ/アクチュエータ/インタフェース）と機能の理解の両方が必要。