てこクランク機構の使用例

身近な装置からロボットまで：てこクランク機構

1. はじめに：てこクランク機構って何？

「てこクランク機構」は、回転するクランクと、**支点を中心に動くてこ（レバー）**を、**リンク（棒）**でつないで、 回転運動 → 揺れる運動（揺動）や往復運動に変えるための仕組みです。

• クランク：回転軸から少しずれた位置にピン（接続点）があり、回すと円運動をします。
• てこ（レバー）：支点を中心に、行ったり来たり揺れます。
• リンク（連結棒）：クランクとてこをつなぎ、動きを伝えます。

中学校の「技術」で扱う**リンク機構（リンク装置）**の代表例として登場することが多いです。てこクランク機構の使用例を一緒に見ていきましょう。

2. どうして使われる？（便利ポイント）

てこクランク機構が使われる理由は、ざっくり言うと次の4つです。

• 🔁 回転を“行ったり来たり”に変えられる（モーターの回転を揺れる動きへ）
• ↔️ 動く向きを変えられる（横回転 → 左右の往復、など）
• 💪 力のかけ方を工夫できる（てこの作用で、押す力・引く力を調整しやすい）
• ⚙️ 単純な部品で作れて丈夫（ギアだけより構造が分かりやすいことも）

3. まずはイメージ図（超シンプル）

※本当は形がいろいろありますが、考え方は同じです。

  回転（クランク）        リンク         揺れる（てこ）
     ●───◯──────────●
     ↑回転軸                 支点

クランクの接続点（◯）が回る → リンクが押したり引いたりする → てこが支点まわりに揺れる、という流れです。

4. てこクランク機構の使用例（身近なもの中心）

ここからが本題です。どこで使われているかを、用途別にたっぷり紹介します。

A. 自動車・交通での使用例

1) フロントワイパー（代表例）

車のワイパーは、モーターの回転を、ワイパーアームの**左右の往復（揺動）**に変えています。

• モーター：回転を作る
• リンク：回転を押し引きに変えて伝える
• ワイパー軸側：レバーのように揺れる

観察ポイント：ワイパーの根元のあたり（カウル下）にリンクが入っています。

2) 鉄道・バスなどのワイパー

基本の考え方は車と同じです。大きな窓ほど、しっかり往復させる仕組みが必要になります。

B. 家庭・学校で見つかる使用例

3) ミシン（針の上下・布送りの一部）

ミシンは、モーターの回転を利用して、

• 針を上下運動させたり
• 布を一定ピッチで送ったり するために複数の機構が組み合わさっています。

※ミシン内部では「クランク」や「リンク」が使われ、 仕組みとしては「回転 → 往復/揺動」変換がたくさんあります。

4) 工作・教材の“動くおもちゃ”（からくり玩具）

手でハンドルを回すと、

• 人形が手を振る
• 魚が口をパクパクする
• 鳥が羽ばたく など、揺れる動きが作れます。

学校の技術や図工で作る「動く模型」は、まさにこの分野の王道です。

5) 扇風機の首振り機構（※タイプによる）

扇風機の首振りは、

• 回転運動を減速し
• 首を左右に揺らす 仕組みです。

ただし製品によって、

• クランク＋リンク系
• ギア（カム）系 など方式が違うこともあります。 「これはどっちだろう？」と観察すると勉強になります。

C. 工具・機械での使用例

6) 往復運動が必要な装置（切る・押す・叩く）

モーターの回転を、

• 押し引き
• 振り子のような揺れ に変えると、作業がしやすくなります。

たとえば、

• 研磨や振動を利用する工具（※内部機構は機種で異なる）
• 単純な往復動を作る装置 などで、似た考え方のリンク機構が使われます。

7) 小型プレス・ポンプの駆動部（※構造例）

「回して押す」「回して引く」が必要な装置では、 リンクで力を伝える設計がよく出てきます。

D. エンジン・発電での“親戚”例（理解を深める）

ここは大事な注意点があります。

8) 内燃機関（ピストンエンジン）は「クランク機構（クランク・スライダ機構）」が代表

車やバイクのエンジンは、 ピストンの往復運動 ↔ クランクの回転を変換します。

これは多くの場合、

• 「てこ（レバー）」というより
• 「スライダ（直線運動する部品）」 が中心です。

つまり、

• てこクランク機構：回転 → てこの揺れ（揺動）
• クランク・スライダ機構：回転 ↔ 直線往復（ピストン）

と、似ているけれど別物として区別すると理解がスッキリします。

E. ロボット・機構設計での使用例（応用編）

9) 歩行ロボットの“足を振る”仕組み（簡易モデル）

モーターの回転だけで足を動かすには、 リンクとレバーを使って

• 足を前に出す
• 後ろに戻す
• 膝っぽい動きを作る といった工夫が必要です。

てこクランク機構は、単純な部品で周期的な動きが作れるので、 ロボットの入門教材や簡単な自作ロボットに向いています。

10) 産業用の搬送・選別の“首振り”動作

工場の装置では、

• 物を左右に振って落とす
• アームを一定角度で往復させる など「揺れる動き」が必要な場面が多くあります。 そうしたとき、リンク機構が採用されることがあります。

5. てこクランク機構を見つけるコツ（観察ガイド）

身の回りで探すときは、この順番で見ると見つけやすいです。

1. 🔌 回転源を探す：モーター、手回しハンドル、回転軸
2. 🔩 軸からずれた接続点を探す：クランクの“偏心”部分
3. 🦴 細い棒（リンク）を探す：押したり引いたりしている棒
4. 🧷 支点で揺れている部品を探す：レバー（てこ）

「回転→押し引き→揺れ」という流れが見えたら、かなり近いです。

6. よくある混同（テストで差がつくポイント）

「ワイパーはカムだっけ？」となりがちですが、 ワイパーはリンクで揺らすタイプが代表的で、てこクランク系として説明されることが多いです。

7. ミニ工作：紙と割りピンで作る“てこクランク”

家でできる超かんたんモデルです（安全にできる範囲）。

用意するもの

• 厚紙（段ボールでもOK）
• 割りピン（または画びょう＋消しゴム、紙ファスナー）
• ストローや竹ひご（リンク用）
• はさみ、定規、鉛筆

作り方（概要）

1. 厚紙に「回転軸」と「てこの支点」を作る
2. 回転軸から少しずらした位置に「クランクの接続点」を作る
3. ストロー（または竹ひご）でリンクを作り、クランクとてこをつなぐ
4. 手でクランクを回して、てこが揺れるか確認

うまくいかない時のチェック

• クランクのずれが小さすぎる → 揺れが小さくて動きが分かりにくい
• リンクが短すぎる/長すぎる → 引っかかる・動きがカクカクする
• 支点がゆるい/きつい → ガタつく、または回らない

「どこを変えると動きが変わるか」を試すと、機構の理解が一気に深まります。

8. まとめ

• てこクランク機構は、回転を“揺れる動き”や“往復”に変えるリンク機構の代表。
• 代表的な使用例は 自動車のワイパー、教材のからくり模型、機械の往復・首振り動作など。
• 似た仕組みとして クランク・スライダ機構（ピストン） や カム機構 があるので、混同しないのがコツ。

9. 追加：テスト前チェック（覚えるキーワード）

• クランク：偏心した回転
• リンク：押す・引く
• てこ（レバー）：支点で揺れる
• 変換：回転 → 揺動（往復）