Y箱

ケース

Ergodoxのケースは、専用のできあがっているものが何種類か入手可能です

• Falbatechで売っている各種ケース

が、自作するのであれば、

• カットした板を積層して作る
• 3Dプリンタで作る

のいずれかになります。

3Dプリンタで作る方がそれらしくて無駄の無いものができそうです。 最近は、3Dプリンタも表面かかなりなめらかで強度のあるものが作れるみたいですよ。そのうち挑戦してみたいですね。

ですが、今回は、以下のような理由でカットした板を積層する方式を選びました。

• 基板がカスタムされているので、図面をいじる必要がある。
• 3D CADをいじった経験あまり無し。
• 2D CADならそこそこ使えるはず。
• 知り合いにレーザーカットを仕事にしている人がいる。

ということで図面が必要です。
機械に読み込ませるデータは、Adobi Illustrator(ai)形式のものが必要になるとのこと。
以前レーザーカットで物を作ってもらったときに、途中から図面の加工までお願いしていたのですが、調整で手間をかけさせてしまうなどしました。
今回は、形も複雑で種類も多いので、自前でaiファイルまで作りたいと思います。

CAD

まずは、CADソフトの選択です。
ラジコングライダーの自作をやっていて、自分でCADを使って図面を書いたりしていたのですが、小さなパーツなどの図面を書いて、紙に出力して、材料に貼って、手で切り出す程度のことしかしてなくて、そのときに使いやすいものを使ってました。 主にJW_CADを使ってました。
ただ、JW_CADは、Windowsじゃないと動かないとか、dxf形式がものによってはうまく読めないとか、操作性が今一肌に合わないとかいろいろ不満がありました。 なので今回、dxfがちゃんと扱えるということを基準にFreeのCADを調べてみました。

• FreeCAD
  http://www.freecadweb.org/?lang=ja
• DraftSight
  http://www.3ds.com/ja/products-services/draftsight-cad-software/

結果としてこの2つがよさそうで、今回はDraftSightを使うことにしました。

FreeCADの方はどちらかというと3Dデータを作る作業に向いている感じで、2Dデータを作るならDraftSightのほうが直感的な感じです。

図面を引く

CADの練習をちょっとして、実際の図面を作っていきます。

図面作成でキーになるのは、スイッチをはめ込む穴がたくさん開いたプレートです。ここにはめ込んだスイッチが基板にちゃんとはまらなければなりません。
基板を分けていただいた方が、JW_CADの図面を作っていただいていたのでその部分は使わせていただきました。
残りの部分については、基本的に全面書き直しました。
- レーザーカットを効率的にやるには、繋った線はポリラインにする必要がある。
- ポリラインにするためには、全ての線がちゃんとつながっていないとだめ。
ということ。
あと、元データそのものがこれまでいろいろな人がいじったものであるためか、
- 余計な線などのゴミデータがあちこちにある
というのが理由です。

慣れないCADでの作業なので、何度もはじめからやり直したり、途中で効率的なやりかたを発見したりなどしましたが、なんとか作ることができました。

• つながっているところはちゃんとつながっている。
• ポリラインにする。
• スケールの調整のために流さがわかっているキリのいい長さの線を入れておく。

aiファイル

さて、aiファイルです。
基本的に、Adobe illustratorが無いと作ることができません。できたとしても互換性に心配があります。
ただ、上記のDXFができていれば調整はすぐできるはずなので、こちらで用意しなくてもよかったのですが、なんと、CS2であれば手に入るという情報があり、ちょっと試してみることにしました。

ここでは詳しく書きませんが、調べてみると黒に近いグレーということで、おすすめできる方法ではありませんでした。
ですが、たしかに使うことができて、aiファイルを作ることができました。

Illustratorでやった作業は以下のことです。

• dxfファイルを読み込む。
• 縮尺がおかしいので、入れておいた長さのわかる線、今回は3cmのものを使って縮小率を計算して全体を縮小する。
• 線を消す。

これだけ。

カット!

持ち込んでカットします。カットの様子。



カットした部品です。



コスト削減のため、加工で出た端材を使ってもらったので、保護のための紙がない状態でのカットだったので、表面が曇っていたりしますが、使うのに支障はありません。

タップを立てる。

組み立てるためには、底面の板の穴に3mmのネジを切り(=タップを立て)ます。



今回はここまで。

キーキャップ

キーボードを自作するとき、どんなキーキャップにするかはデザイン上・実用上大事なポイントになるわけですが、今回Ergodoxを作ってみると、最もコストのかかる部分でもあることが判明しております。へたすると、コストの5割以上になってしまいます。

使ったもの

今回は、ジャンクのキーボードを入手して、そこから取ったものを使いました。
ジャンクといっても、メカニカルキーボードのジャンクはなかなか手に入りませんよ。

Kinesisと比較

親指クラスターが1キー分くらい遠い感じがする

親指と残りに段差がない

唐突ですがErgodoxできました。

土曜日にケースのアクリルをカットして、夕方組み立てました。
この記事もそのErgodoxで書いています。

現状の仕上がりはこんな感じです。

感想

ディスプレイ改造

付けることにしたディスプレーは、Seeed Studioってところのものです。

この会社、今回始めて知ったんですが、基板そのものとか、基板に何か実装したものとか、そういうものを請け負って作っているところのようです。

また、製品として、Arduinoの周辺機器とかも作っているのですが、その流れで、Groveという共通規格を打ち出して、それに沿ったセンサーボードとか、モータードライバーとかいろいろ出しています。

今回のディスプレーもそのGrove規格のもので、生のディスプレーとコントローラだけだと面倒な電源回りとかを処理してI2CだけつなげればOKなようにしてあるので、簡単に使うことができます。
ただ、そのGroveのコネクタは、プロトタイピングにはいいのでしょうが、組み込んで使うにはちょっと大きいなぁと思ったので、いきなり外してしまいました。



ちょっとスッキリ
裏の養生は組み込むときに考えます。

届いた

Massdropで頼んだGateronの茶軸のスイッチが届きました。
9/22に発送されて、9/29に自宅に到着なので、想像以上に早かったですね。

Massdropの配送

キースイッチ

キーボードというのは、キーを押してその押したキーに対応する情報を本体に送る装置で、キーは1つ1つがスイッチになっています。最近の一般的なキーボードは、スイッチが一体成形されたものになっていることが多いのですが、自作の場合は1つのキーに1つのスイッチを使うのが一般的です。そこに使われているスイッチは、昔は日本のメーカも出していましたが、今では、スタンダードなチェリーブランドのものか、それのコピー品を使うのが一般的です。 このあたりのことは、書ききれないほどの情報がありますので、興味のある方は検索してみてください。

さて、Ergodoxのキースイッチは左右で80個ぐらい必要で、日本で買うと1こ80円くらい。まあ、予備もいくらかあればいいなぁと思っていたのですが、ちょうどいいタイミングで、MassdropでGateronのスイッチが出ました。軸が選べて120個で25ドル。送料は9.25ドルまあ、だいたい3600円程度でスイッチが手に入りました。
Massdropというのは、共同購入サイトで、商品に特定の数の買い手が付くと安く買えるという仕組み。
Gateronというのは、チェリーのコピースイッチを作っている中国のメーカーで、品質の評価はそこそこ良い。

茶軸

チェリーのスイッチには押した感触の違いによっていくつか種類があります。
職場で使っているKinesisのAdvantageは、チェリーの茶軸と呼ばれるスイッチを使っています。このスイッチは、Advantageに使うために開発されたという説があるようなスイッチで、軽めの感触で、ONの場所が感触でわかるような仕様になっています。
チェリーのコピー品を作っているメーカーもだいたい同じようなラインナップを揃えていて、Gateronにもほぼ同じ性質を持つ茶軸のスイッチがあって、今回はこれを頼みました。



手に入りましたと書きましたが、まだ届いていなくて、9/22にUSのNJから発送されたようです。
着くのにまだしばらくかかりそうです。

メインの石

ハード寄りで石って言えば、普通(昔？)は裸のICを指しましたが、時代は変ったんですよ。今では小型のマイコンボードが昔の石の代わりをしています。
Arduino の Mini とか Micro、ダ・ヴィンチ32Uとか、こういうマイコンボードはハードウェアのアーキテクチャも公開されていて、豊富なサンプルも手に入る。

さらに、マイコンと言えばちょっと前まで専用のライター(Writer)が無いと中のプログラムを書き換えられないし、石によってライターが違ったりで、なかなか手が出しにくいものだったけれど、これらのマイコンボードは、USBのインターフェースを持ってる上に、内蔵メモリが大きくなったのもあってか、ブートローダを内蔵していて、パソコンとUSBてつないでライター無しで直接ファームを書き込むことができるようになっている。

時代は変った。

Ergodoxの基板には、コントローラとして、Teensy2.0(https://www.pjrc.com/teensy/)っていうマイコンボードを使うようになっています。(このPJRCっていう会社？もすごいんだけど、まあいずれ)
Teensy2.0 には AtmelのAVRマイコンAtmega32U4が載ってます。この石、Arduinoとかにも使われているくらいポピュラーな石なので、いろいろなファームウェアが手に入るのですが、そのなかには、キーボード用のもありまして、好きなのを選ぶことができます。
さらに、その中の、いくつかのキーボード用のファームウェアは、Ergodoxにも対応していて、標準の設定で満足できるのであれば、そのまま使うこともできます。

気に入らなければ、自分で書くこともできますよ。

時代は変った。

サブの石 (I/Oエキスパンダー)

マイコンはだいたい足(端子)に掛っている電圧で外の状態を知るわけです。対してキーボードは、いずれにしても沢山のスイッチを並べて、On/Offで入力する装置で、だいたい100個くらいのスイッチが並んでいます。 マトリクスを使うなどの工夫をしても1つの石だけでチェックできるスイッチの数には限りがあるので、足を追加する石を使うことが多いです。I/Oエキスパンダーってやつです。

Ergodoxでは、MCP23018というI/Oエキスパンダーを使います。Teensyとの間は、I2C接続なので、4本の線をつなぐだけで住むので、Ergodoxではこれを利用して左右を分離しています。

右の基板には頭脳であるTeensy、左の基板にはI/Oエキスパンダーを載せ、その間を4本の線(物理的には1本に見えますが)でつないでます。

ディスプレイ

Ergodoxにはディスプレイなど付いていない。

でも、基板をいただいた方から、「ディスプレイに情報を表示されるようにすると、デバッグに役立つよ」との情報をいただき、なにそれかっこいいってことで僕も付けることにしたのでした。

付けたのは、紹介してもらった、Seeedが出している有機ELのディスプレイです。

このディスプレイもI/Oエキスパンダと同じI2Cのインターフェースを持っているので、線を引き出すところさえ見つければ特に改造などしなくても付けられるはずです。

つなげてみる

ブレッドボードに並べて、接続してみました。

PCに開発環境を調えて、サンプルとかいろいろ書き込んで、とりあえず、目的のファームでの基本的な動作は確認できました。今はいろいろいじくっています。
画面に何を表示するかとか、マクロとかの機能追加をどうしようとか、いろいろ考え中です。

光っているのは、CapsLockとかを表示するLEDです。が、多分他の用途に使うことになるでしょう。