はじめに

開発するにあたっての動機や試作機の諸々をメモ書きします。作る工程には関係ないのでstep1は省略しても大丈夫です。

経緯

明路は2016年、FabLab Kamakuraで受講したFab Basic Programの卒業制作でした。Programでは、共有する意義と方法について学んだものの、製作した作品はあまりに手作りの部分が多く、他の誰かが作るというのが難しい状態でした。これを解決した後に公開しようと心に決めたものの、公私とも忙しくなり休止を余儀なくされました。2019年秋に再開し、ようやく合格点をつけられるものとなったので、Fabbleに公開します。

MDF部品を作る

レーザーカッターを使って、MDFをカットして部品を作ります。

材料：MDF (400mm×300mm×3mmt)

カットデータ

　PDF版：cut_data_MDF.pdf

　CorelDRAW版：準備中

※1

カットデータは上記サイズで作っていますが、部品は94mm×94mm（もしくはそれより小さい）が11枚で構成されています。加工環境や入手できる材料に合わせて調整ください

※2

3mm厚で透明でなければ材料はMDFでなくてもOK

カットデータを用意する

カットデータをダウンロードします。データはPDF形式とCorelDRAW形式を用意しています。
レーザーカッターに用いるソフトがCrelDRAWの場合は、同形式をそのまま使ってください。
AIなど他の環境の場合はPDF形式を使って、お使いの環境でカットできるように編集をしてください。

加工条件を設定する

各色は以下の加工を想定して作っています。それに合わせた設定を行います。

・黒線：カット（穴、部品の切り抜き）

・赤線：カット（部番、位置合わせ用線を描画。カットの設定でpower, speedの値を下げる）
・青：彫刻（基板部品のニゲ形状。1mm以上の深さが得られるように設定）

・緑：彫刻（ロゴ。視認できればOK）

Trotec社製 Speedy100の場合
・黒：カット/Power95/Speed0.7

・赤：カット/Power95/Speed70

・青：彫刻/Power90/Speed10

・緑：彫刻/Power90/Speed50

カットする

アクリル部品を作る

同様にアクリル板をカットして部品を作ります。

材料：アクリル板 (300mm×300mm×3mmt)

カットデータ：

　PDF版：cut_data_acryl.pdf

　CorelDRAW版：cut_data_acryl.cdr

※1

カットデータは上記サイズで作っていますが、部品は94mm×94mm（もしくはそれより小さい）が9枚で構成されています。加工環境や入手できる材料に合わせて調整ください

※2

各階層の穴の位置は変えられませんが、路はオリジナルで作り直すこともできます。良かったらぜひ。

カットデータを用意する

加工条件を設定する

各色は以下の加工を想定して作っています。それに合わせた設定を行います。

・黒線：カット（穴、部品の切り抜き）

・赤線：カット（部番を描画。カットの設定でpower, speedの値を下げる）
・緑：彫刻（導光用）

Trotec社製 Speedy100の場合
・黒：カット/Power95/Speed0.5

・赤：カット/Power95/Speed70

・緑：彫刻/Power90/Speed50

カットする

基板を作る

ユニバーサル基板を使います
部品は秋月電子で購入できるもので揃えました

60 ユニバーサル基板(95*72mm)/AE-B2-TH

61 Neopixelモジュール/AE-WS2812B ×4p

62 連結ピンヘッダ(20mm, 1x2)/SH-1x40SG(20) ×5p

63 スライドスイッチ/SS12D01G4

64 L型ピンヘッダ(1x3)/H-1X6RG(2)

65 ピンソケット(1x3)/FH-1x3SG/RH

66 Seeeduino xiao/102010328

67 垂直取付用ブロック/CB3-8

68 電池ボックス(単4x3本)/BH-431-1A150

84 基板固定用ねじ/M3×6

回路図

これから作る基板の回路図がこちら。マイコンは数多あるArduino互換機のひとつSeeeduino xiaoを使います。ボールが落ちたことを検知するピンヘッダをスイッチとして5つつなぎ、LEDの信号線はマイコンからの信号線をひと繋ぎに配線していきます。電源は電池からスイッチを介してマイコンとLEDに接続します。

基板を切る

ユニバーサル基板をのこぎりなどで切って80×72mmにします。また、カットしていない側の角から6.8×5mmの位置にハンドドリルなどを使ってΦ3.2mmの穴をあけます。

配線する１-配置-

図のように表面に連結ピンヘッダ、LED、Seeeduino、裏面にL型ピンヘッダ、スライドスイッチを配置し、はんだ付けしていきます。赤線の電源＋および青線のGNDは表面にスズメッキ導線で、緑線のLED用信号線および黄線のピンヘッダ用信号線は裏面にポリウレタン線でそれぞれ配線しています。

※ポリウレタン線の使い方はwebで調べてください。参考ページを張っておきます。

配線する２-手順-

以下のような流れでやるとやりやすいと思います

・部品を取り付ける位置をマジックなどでマーキング

・垂直固定ブロックをねじ(M3×6)で基板に固定

・Seeeduino、LEDを両面テープ（またははんだ）で仮止め

・連結ピンヘッダを基板にはんだ付け

・L型ピンヘッダ、スライドスイッチを基板にはんだ付け

・電源線、GND線を配線

・信号線を配線

都度、テスターで導通確認しながら進めてください

配線する３-連結ピンヘッダ-

連結ピンヘッダははんだ付けの後、上側の樹脂部分は取り外してください。

またピンヘッダは基板に対して垂直に取り付けることが重要です。MFDで作製した部品の中に図のような治具があります。治具のΦ1の穴の部分にピンヘッダ(はんだ付けしない方)を挿して立て、その上にユニバーサル基板を乗せてはんだ付けすればやり易いかと思います。このときユニバーサル基板側には所定の位置にマーキングするなどして、位置ずれしないように注意してください。大きいブレッドボードがあればそれを使っても良いです。

配線する４-電池ボックス-

基板に接続する電池ボックスも加工します。電池ボックスのケーブルが約12〜13cmの長さになるようにカットします。先端の被覆を向き、ピンソケットをはんだ付けします。このとき真ん中が＋(赤線)、端がGND(黒線)になるようにします。反対側の端には何もつけません※。この時、はんだ付けした部分は熱収縮チューブで被覆すると良いです。

※こうすることで基板と接続するとき、コネクタの向きがどちら向きでもよくなります。