Timothyのひみつ

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March 05, 23

スライド概要

2023-03-04 開催の 天下一キーボードわいわい会 Vol.4 で発表したセッションの資料。

自作キーボード設計の試行錯誤や失敗談をまとめています。

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キーボードを作るうさぎ

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各ページのテキスト
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天キー Vol.4 - 2023.03.04 Timothyのひみつ by ぎーくらびっと

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今日話すこと ● 自作キーボードTimothyを設計するきっかけから、 どのような試作を経て最終版ができたのか説明します ● Timothyや、キーボードの設計に興味を持ってもらえたら嬉しい 2

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自己紹介 ● キーボードを作るうさぎ と言いたいところだけど、、、 所詮、人間なのでうさぎ様の下僕をしながら、キーボードを作っています ● ● ● Timothy作るまでは3Dモデリングも、回路設計もやったことなかった もちろん、キーボードの設計は初めて プログラムは多少書けるのでファームウェアは抵抗なかった 3

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そもそもTimothyって? ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● 左右分離型の自作キーボード カラムスタッガード配列 一段下がった親指クラスタ 完全ワイヤレス対応 ケース裏の隠しスイッチ アルチザンキーキャップ置き場 3Dプリント製のケース ガスケットマウント クッションフォーム採用 ツールフリーなマグネット固定 専用パームレスト と特徴が盛りだくさん! 4

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Timothy以前の話(動機) 5

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ErgoDashの小さな不満 一目惚れして買った ErgoDash! すごく気に入って使っていたんですが、 1年以上使っていると気になる点が出てき た 6

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遠くのキーが押しにくい 届かない>﹏< どうして? カラムスタッガードに慣れてくると、極 力手のひらを動かしたくなくなる。 でも小指はそんなに長くない。 どうしたい? 自分の指の長さに合わせたい 7

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親指が疲れる どうして? ホームポジションに手を置いたとき、親 指だけが脱力していない。 特に、数字キーを押そうと、指などを伸 ばしたときに、親指がキーを押さないよ うに踏ん張っている。 どうしたい? ホームポジションではすべての指を脱力 させたい。 8

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自分にとっての理想ってなんだ? 9

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自分の手を知ろう① 脱力した状態で、コピー用紙に指をあて て、各指の位置関係を測定。 更に、人差し指と小指は外側に伸ばした 状態も計測して、各キーのホームポジ ションを決定。 10

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自分の手を知ろう② 横(親指側)から見てみる。 脱力していると、親指は他の指よりも下 にある。 ホームポジションではこの状態を維持し たい。 11

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さあ、作ってみよう 12

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途中1年以上放置したけど、、、 できた! 13

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名無しのキーボード 定期的に 反応しなくなるよ 遊舎工房さんのアクリルカットサービス で作成。 ErgoDashで抱いていた不満は解決でき た。 ただ、放置しすぎた罰か、作りが雑なせ いか、定期的にスイッチが反応しなくな る困ったちゃん。 常用するには厳しい。 14

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常用できるように作り直そう 15

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追加の要件は? ● 安定して動いてくれ!! ● 安心して持ち運びたい ● 自作感を無くしたい 16

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安定して動いてくれ!! 専用の基板を設計しよう! でもどうやって? KiCADというもので基板設計できるらし い!しかも中国の業者に頼むと格安で作 れるらしいよ。 まずは練習用の基板を作ってみよう! 17

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途中、何度も挫折しながら、、、 できた!! 18

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練習用基板 10cm x 10cm に収まるように、 10キー のマクロパッドを作成。 上半分が、プレート部分 下半分が、回路部分 2枚1セットで使う。 回路設計して発注する流れを理解! 19

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安心して持ち運びたい& 自作感を無くしたい 3Dでデザインしよう! 3D CADを使って設計するといいらしい。 FreeCADという無料で使える 3D CADが あるのか。 作った3DデータはDMM.makeさんや、中 国の業者でプリントしてくれるらしい よ! FreeCADに慣れたのでそのまま使っています が、個人で楽しむ範囲ならFusion360のほうが 使い易い 20

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何度も挫折したけど、、、 できた!!! 21

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マイコンボードケース 簡単な箱型のケースを作成。 3Dモデル作って、プリントサービスに依 頼するまでの流れを理解! 22

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さあ、準備が整った! 23

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試作1号 ぱっと見は いい出来! ケースはMJFという方式でプリント 親指クラスタの基板を分離 ケースにプレートをネジ止めするトップ マウント方式。 一応、動いた! 24

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試作1号の課題 ネジ止めしにくい ケースへのネジ止めが難しい 配線間違ってる 組み立て手順が考えられていない 改良したつもりの親指クラスタが使いに くくなった 裏側は残念 25

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しょうがない、試作2号を作ろう 26

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試作2号でやる事 ● 親指クラスタを元に戻す ● 組み立てを容易に ● 回路のミスを直す この後の 試作3号で大活躍! ● このタイミングで買った3Dプリンタを活用する! 27

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よし、設計できた! 28

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試作2号の設計 組み立て手順を考えて基板を 3枚に分割 ネジ周りのクリアランスを確保(したつ もり) マウント方式はこれまで通り、トップマ ウント 29

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試作2号も完成だ! 30

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試作2号 やりたいことができた! 親指クラスタも届きやすい! 回路も間違ってない! けど、、、 31

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試作2号の課題 相変わらずネジ止めし にくい やっぱり組み立てにくい。 耐久性に難あり。 光造形方式で作ったケースにインサート ナットは向いてない。 熱を加えるとぼろぼろになるので、接着 剤でごまかしたものの、数か月後には、 ネジが抜けてしまった。 これがインサートナット! 数か月で基板と一緒に ネジが抜けた 32

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あー、試作3号作るか。。。 これを最終版にしたい! 33

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試作3号でやる事 ● ● ● ● ● ● 光造形方式のケースにするなら、インサートナットやめよう 親指クラスタは3キーで十分 ⇒4キーだと、親指が混乱する場面が多々ある 各指の位置の微調整 キットとして販売できる構造にする 設定用の隠しスイッチの新設 専用パームレストの作成 34

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インサートナットやめる 銀色の四角がマグネット どうやって基板固定する? ⇒上下にスポンジを仕込んでガスケット マウントにすれば、ネジ不要になるね。 どうやってケースを固定する? ⇒タッピングビスも考えたけど、、 電池交換などで簡単に開け閉めできるよ う、マグネット固定にしよう。 プレート下の黒いスポンジがクッション フォーム兼ガスケット 35

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デザインの見直し アルチザンキーキャップを 飾ってください 親指クラスタの変更に伴い、デザインを 全面的に見直した。 親指クラスタの変更に伴い、一番内側の キーレイアウトも変更する必要が出てき た。 36

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キットとして成立する構造 基板は両面テープで固定 Pro Micro(マイコン)の長さ違いを許容 する 基板間の接続は市販のケーブルを使う 取り返しのつかない、致命的な部分を極 力無くす。 ⇒磁石の固定だけ妥協してますが、かわ りにビルドガイドを工夫しています。 マイコンが長い場合は 後ろにずらせる 37

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隠しスイッチ キーボード上部に隠しスイッチを配置。 設定レイヤーへの切り替えスイッチを想 定しています。 ほとんど使わない設定レイヤーへの移動 を通常のキーの組み合わせで設定すると 忘れそうなので、独立して配置。 もちろん、他のキーと同じように自由な キーをアサインできるようになっていま す。 リセットスイッチじゃ ないよ 38

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試作3号と言いつつ、、、 基板もケースも5回位作り直してます 何度も基板やケースを作り直して、 試作3号も完成! 39

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試作3号(完成版) 親指クラスタはこれまでで一番使い易い 各キーも無理なく届く トップマウントの時と違い硬すぎない打 鍵感 これなら完成版として納得できる! 40

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パームレストは?? 41

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専用パームレスト 手を自然における角度 何種類か試して、一番しっくり来たのが この形状。 真上から見ると親指クラスタから少しだ け角度がついています。 パームレストがあると、無意識のうち に、パームレストと平行に手を置こうと するのか、この角度が最適。 42

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もうちょっと続くよ 43

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専用?キーキャップセット キーキャップセットも試作中。 組み合わせて使うと使い易さ爆上がり。 文字はあらかじめ彫ってあって、 墨入れしています。 44

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こだわりポイント 縦方向の指の動きを阻害せず、横方向へ は、多少の抵抗を感じつつもスムーズに 移動できるよう、楕円体のキートップを 採用。 横から見るとわかるように、各キーがス ムーズにつながるように設計。 指先の感触だけでミスタイプが減るよう にこだわっています。 R1 R5 45

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最後に 46

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● Timothyは完全に自分のために作ったキーボード ● 時間をかけて、沢山の試作を繰り返した ● 試作するたびに完成度が上がって楽しい ● こだわり貫いて、満足するものができた 47

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キーボードを設計してみたい人へ 48

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● 最初はハードルが高いけど、少しずつ進めば大丈夫 ● 失敗は必要なステップ ● 何度も試行錯誤するつもりで挑もう ● 過程を楽しもう 49

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ご清聴ありがとうございました! 50