コンピュータを使って物理的な機械を動かしたい。 今回は、ペンを設定した通り動かすペンプロッタを作りたい。
既存の作例は、リニアレールを使ったり既存の直動機構を使ったり、 専用の部品を使って精度高く作ってあるものが多い。
今回は、誰の家にもありそうな、汎用の部品と、 3Dプリンタで印刷したもの、 あとは100円ショップで買えるものを組み合わせて組む事で、 肩肘立てずに適当に作れる事を目標にした。
3つのグループの物が必要。
今回のために特別に買ったのではなく、家に落ちてたものを使った。
- RaspberryPi Pico (もしくは互換ボード) 1つ 300円ぐらい
- 28BYJ-48ステッピングモータ 2つ 制御基板つきのもの 200円ぐらい
- M3 ボルトナットセット 500円ぐらい
- ジャンパワイヤ
- ブレットボード
自分はどれもAliexpressで買った。 国内の通販でも買えると思う。
- バインダー
- 凧糸
- 太さ3mmのたけひご
- ボールペン
- はさみ
- ねじまわし
プラスチックのバインダーはポリカーネート製で、厚さが2mmあった。
ペンはゴムの持ち手がついてない方がよさそう。 鉛筆でもいいかも。
- (A)プーリー 8つ
- (B)プーリークリップ 2つ
- (C)プーリー軸 2つ
- (D)モータークリップ 2つ
- (E)モーター用プーリー 2つ
- (F)Xブロック 2つ
- (G)Xブロック軸 2つ
- (H)ヘッド 1つ
FreeCADでデザインした。
自分はBambuLabのP1Sで印刷したが、 だいたいのプリンタでは印刷できると思う。
下記の向きで印刷すれば、サポート無しで印刷できました。
このプロッタを作りたいけど、 3Dプリンタがなくて困ってるという人は、 日本国内の住所を教えてくれたら郵便で送ります。
(B)プーリークリップには、ナットを入れる所が2箇所があるので押し込む。 反対からボルトを入れて締めると入れやすい。
(C)プーリー軸にも2箇所に入れるところがあるので入れる。 裏表に注意
(A)プーリーを挟んで8mmのネジと10mmのネジで組み立てる。
28BYJ-48モータを(D)モータクリップにつける。 5mmのボルトで止める。
モータの軸に(E)モータ用プーリーをつける。 抜けないようにキツめに作ってあるので、 がんばって押し込む。
まず、2連プーリーモジュールと同じ感じで組み立てる。
(F)Xブロックに2個、(G)X軸に2つナットを入れる。
左右のブロックをたけひごでつなぐ。 モジュール全体の長さがバインダーの幅と同じになるように調整したい。 たけひごはバインダーの幅から1cm減らした長さに切る。
裏にナット4つをつける。 表に5mmのボルトを入れる。
ペンを付けられるように20mmのボルトとナットをつける。
バインダーの四隅にプーリーモジュールとモーターモジュールを挟む。 裏返して、紐をまわして縛る。 これで、バインダーにモジュールを固定してる。
Xモジュールとヘッドを置き、糸をはわせる。
次の図を参照
1本の糸で、1-14まで順番に通す。 糸がピンと張るようにして、糸の両端をネジで止める。
中間(7と8の間)のネジはゆるめておき、 たけひごとヘッドが、水平になるように調整し中間をネジで止める。
モータを制御基板を経由してマイコンにつなぐ。 左のモータをマイコンの0-3ピン、 右のモータをマイコンの4-7ピンにつないだ。
制御基板の電源をマイコンのVCCとGNDにつなぐ。 自分は分配にブレッドボードを使った。
自分はMicroPythonで制御した。
MicroPythonのサイトからU2Fをダウンロードし、 RaspberryPiに入れる。
次に用意したサンプルスクリプト(sample.py)を書き込む。 Linuxならmpremoteコマンドを使ってる。 このスクリプトは設定した四角形を描く。
このプロッタはCoreXY方式を使っている。
左右のモーターを同じ方向にまわすとヘッドが左右に動く。 例えば、両方のモータを反時計回りに動かすと、ヘッドは右に動く。
モーターを左右で逆の方向に動かすとヘッドが上下に動く。 例えば、左のモータを反時計まわり、右のモータを時計まわりに動かすと、 ヘッドは上に動く。
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無保証/MIT License
- 2025-08-16: 公開 (v2)
- 2026-03-03: プーリーの厚さを増やした (v3)