手のひらサイズペンプロッタ 製作の軌跡 Maker Faire Tokyo 2019 2019 年 8 月 3 日 いしかわきょーすけ

本プレゼンテーションの内容 1. 自己紹介 2. ペンプロッタの概要 3. ペンプロッタの軌跡 4. ペンプロッタを作るモチベーション

1. 自己紹介 ・ 38 年前 SHARP MZ-80K2 で マイコン少年に 趣味でマイコンやメカと戯れる日々 ・テキスト日記ページ「陰気な男でいいですか」を運営 2016 年より同内容を Twitter でも配信中 (@qx5k_iskw) ・ 2014 年より Maker Faire に出展 - 2014 年にペンプロッタ製作をきっかけに   思い出参加で Maker Faire Tokyo 2014 に出展 - Maker Faire Tokyo 2016 より同じテーマで   毎年参加させて頂く

2. ペンプロッタの概要 2-1. ペンプロッタとは 2-2. 手のひらサイズペンプロッタの概要 2-3. 自作直動機構の概要 2-4. 描画データの作成方法

2-1. ペンプロッタとは ・ペンなどの器具を紙の上で動かして図を描く装置 - 高解像度の線画を効率よく描画できる - 複雑な線画では描画速度が遅くなる ・ペンプロッタという名前で想像するもの 業務として ... マイコン少年として ... Cloud Funding で ...

2-2. 手のひらサイズペンプロッタの概要 ・ボールペンの替芯と自作の直動機構を組合せて紙の上に絵を描く - 紙を固定したテーブルを動かす、今年からテーブル固定方式も - ボールペン替芯は軽いためバネの力で紙に押しつける - Arduino Nano 互換ボード搭載の自作コントローラ基板を使用 テーブル前後移動 ( 自作直動機構 ) ボールペン左右移動 ( 自作直動機構 ) ボールペン上下移動 (RC サーボ + バネ or 自作直動機構 ) ボールペン替芯 コントローラ基板 (Arduino Nano 互換ボード )

2-3. 自作直動機構の概要 ・ DC モータとスライド抵抗と⾧ネジを組合せて位置制御 - 通常はステッピングモータを使うが ... - 電源 ON ですぐに絶対位置が分かる - ALPS 製スライド抵抗とジュラコン四角スペーサを愛用

2-4. 描画データの作成方法 ・描画するためにはペンの移動先を指定する座標データが必要 ① 幾何学模様の座標を Arduino コードで計算 ②SVG 画像から抽出した座標データを Arduino コードに埋込む ③ 自作の HP-GL ビューア PC アプリから描画コマンドを送信 ④ JPEG 画像から Python+OpenCV で HP-GL ファイルを生成 ① 計算で座標データを生成 ② SVG 画像から座標を抽出 HP-GL 出力 ③ PC 上の HP-GL ビューアからコマンド送信 ④ JPEG 画像から HP-GL ファイルを生成 → → → HP-GL ファイル → PC から 描画コマンド 送信 輪郭 抽出 2 値化 斜線化

3. ペンプロッタの軌跡 3-1. 素材の変化 3-2. 固定方法の変化 3-3. 送りねじ駆動方法の変化 3-4. ペンプロッタの形の変化

3-1. 素材の変化 ・夜中に加工するため、最初はユニバーサル基板を構造体として使用 - カッターで切断、ピンバイスでくり抜き、音を出さずに加工可能 ・ Fablab でレーザカッターを使えるようになりアクリル板に移行 - 1 台作るための期間が大幅に減少、但し厚みにばらつきがある ・ 2018 年からは MDF 板を使用 - 最初は安さから、使ってみたら厚みが均一で強度もそれなりに ユニバーサル基板    アクリル板     MDF 板

3-2. 固定方法の変化 ・基板同士を垂直に固定するため、最初は L 字ジョイントを使用 - 値段が高くて沢山使えない、その後入手難に ・市販のキットなどで使われている、ネジとナットによる固定に移行 - レーザカッターのおかげで可能に、ネジ締めにコツが必要 ・ 2019 年からは M1.6 ネジと MDF 板へのネジ切りでの固定に - 2.5mm 厚の MDF 板と安価な中華 M1.6 ネジのおかげ L 字ジョイント    ネジとナット     M1.6 ネジ

3-3. 送りねじ駆動方法の変化 ・モータと送りねじを接続するため、最初はダブルストッパーを使用 - カップリングのように軸ずれに対応できないが、小ささが魅力 ・ダブルストッパーから安価な中華ユニバーサルジョイントに移行 - 安価に異なる軸径のものを入手可能、 M4 送りねじで高速化 ・ 2019 年途中から調整不要な送りねじ直結型モータを使用 - ユニバーサルジョイントはイモネジの締め具合で動きが変わる ダブルストッパー ユニバーサルジョイント 送りねじ直結型モータ

3-4. ペンプロッタの形の変化 ・主に小型、キューブ型、片持ち・紙固定などの妄想がドライブ 2014 2016 2017 2018 2019 高速化 小型 キューブ型 片持ち 紙固定 2017/7 ラックギヤ再投入 2016/9 ラックギヤ使用 2014/5 ユニバーサル 基板ペンプロッタ 2016/2 アクリル板使用 2016/5 キューブ 吊下げ型 2016/6 門型 2017/2 紙固定 ガントリー型 2017/3 門型を ベースに小型化 2018/3 MDF 板 初使用 2017/5 リニア ガイド片持ち型 2019/1MDF 板 紙固定片持ち型 2019/2 キューブ 紙固定片持ち型 2016/1 アクリル板試作機 2018/7MDF 板使用 本線

4. ペンプロッタを作るモチベーション 4-1. 何故ペンプロッタなのか 4-2. 何を取り入れるか 4-3. どうやって手を動かし始めるか 4-4. 如何に作り続けるか

4-1. 何故ペンプロッタなのか ・直動機構が動いている姿を見ると気持ちが良くなる - 多少の摩擦を気にせず自分の進みたい方向にまっすぐ進む    周りに迎合しがちな自分にとっての憧れ ・直動機構を手元で動かしたい欲求をペンプロッタで満たす - 貧弱な強度でも OK    市販のカッティングプロッタ替刃を流用 → ペン以上の圧が必要 - 安価な名刺用紙で気軽にデバッグ    携帯ハンダごて先で発泡スチロールを加工 → 金が融けていく - 安全・安心    安価な中華レーザモジュールの誘惑と日々格闘

4-2. 何を取り入れるか ・同じものを作っていると面白く無くなってくる - ペンプロッタという枠の中に色々な要素を取り入れて変化させる ・自分の原動力はグッときたホンモノを自らの手で形にすること - かつて MZ-80K2 でゲームを作っていたのも、ゲームセンターや    他の機種で動いているゲームを自分の手元でも遊びたかったから ・ホンモノを沢山見て刺激を受け、妄想を膨らませる - 最近は工作機械や産業用ロボットの展示会に行くのがお気に入り - 同人誌も作りました   「展示会でホンモノを見るのは趣味の活動にも刺激になるよね」

4-3. どうやって手を動かし始めるか ・自分に甘いので、つい手が止まりがち - イベントへの参加 → もっと短いサイクルで背中を押して欲しい - チームで活動 → 陰気な男なのでボッチ体質が染みついている ・ Fablab のレーザカッター予約が自分の背中を押してくれる - 自意識過剰なので予約のキャンセルだけは回避したい ・但し最近はチキンレースになりがち - 日曜夕方のレーザカッターを予約 → データ作成は土曜の夜から 最近は予約日当日になってからデータ作成を開始する時も - そもそも予約しないと前に進まない - 新たな背中押しの手法を模索する必要がありそう

4-4. 如何に作り続けるか ・自分の好きなものは⾧く作り続けられる - ペンプロッタの前に小型の直動機構を作り始めたのは 2005 年 - 流行りものや他人の影響を受けて作るものは短命に終わりがち ・しかし自分の好きなものが何なのかを知ることは難しい - 色々なものを沢山作って自分に問いかける、グッとくるかどうか - ホンモノを見てグッときた衝動を力にして、すぐ形にしてみる - 沢山作るためには小さくて安価なものじゃないと続けられない ・しばらくは手のひらサイズペンプロッタを作り続ける予感 - まだまだ自分の理想の姿には程遠い - 小型、高速、キューブ、片持ち、紙固定、吊下げ ...

ご清聴ありがとうございました 数は力なり!