Timothyのひみつ

天キー Vol.4 - 2023.03.04 Timothyのひみつ by ぎーくらびっと

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

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

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

Timothy以前の話（動機） 5

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

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

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

自分にとっての理想ってなんだ？ 9

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

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

さあ、作ってみよう 12

途中１年以上放置したけど、、、 できた！ 13

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

常用できるように作り直そう 15

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

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

途中、何度も挫折しながら、、、 できた！！ 18

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

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

何度も挫折したけど、、、 できた！！！ 21

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

さあ、準備が整った！ 23

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

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

しょうがない、試作2号を作ろう 26

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

よし、設計できた！ 28

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

試作2号も完成だ！ 30

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

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

あー、試作3号作るか。。。 これを最終版にしたい！ 33

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

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

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

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

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

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

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

パームレストは？？ 41

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

もうちょっと続くよ 43

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

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

最後に 46

● 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

キーボードを設計してみたい人へ 48

● 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

ご清聴ありがとうございました！ 50