Geminiに作らせたCherry MXキースイッチ向けキーキャップ

cherry_mx_enter_keycap.scad

// ========================================================
// JIS / ISO Enter Keycap Generator (Uniform Scale Edition)
// ========================================================

$fn     = 48;   // コーナー解像度
dish_fn = 120;  // 天面シリンダー凹解像度

// ========================================================
// 1. 基本パラメータ設定 (mm)
// ========================================================

unit_pitch   = 19.05;   // 1U標準ピッチ
gap_size     = 1.05;    // 隣接キーとの隙間

// JIS Enter寸法 (U単位)
top_u_x      = 1.50;    // 上段幅 (1.5U)
bot_u_x      = 1.25;    // 下段幅 (1.25U)

// 外形寸法 (底面)
b_w_top      = top_u_x * unit_pitch - gap_size;     // 約 27.525 mm
b_w_bot      = bot_u_x * unit_pitch - gap_size;     // 約 22.7625 mm
b_h_total    = 2.0 * unit_pitch - gap_size;         // 約 37.05 mm (全高/奥行き)

// 高さ & テーパー
height       = 10.0;    // 全高 (OEM Row2/3相当)
wall_thick   = 1.5;     // 外壁肉厚
shrink_val   = 2.2;     // 側面テーパー絞り込み量 (片側約 2.2mm)

// 角丸パラメータ
corner_r     = 1.2;     // 垂直コーナー丸み半径 (mm)

// 天面ディッシュ設定
dish_depth   = 0.7;     // くぼみ深さ (mm)

// ステム設定
stem_outer_dia     = 5.6;
stem_cross_len     = 4.15;
stem_cross_wid     = 1.30;
stem_cross_dep     = 4.2;
stem_inset         = 0.5;
box_clearance_size = 7.0;

// ========================================================
// 2. 幾何座標・天面曲率の自動計算
// ========================================================

// 境界座標（下段スイッチ中心 (0,0) 基準）
xr  =  b_w_bot / 2;                        // 右端 (+11.38mm)
xbl = -b_w_bot / 2;                        // 下段左端 (-11.38mm)
xtl = xr - b_w_top;                        // 上段左端 (-16.14mm)

yb  = -(unit_pitch - gap_size) / 2;        // 最下端 (-9.00mm)
ym  = yb + unit_pitch;                     // 段差部 (+10.05mm)
yt  = yb + (2.0 * unit_pitch);             // 最上端 (+28.05mm)

// 逆L字全体のバウンディングボックス中心（スケーリング中心）
center_x = (xtl + xr) / 2;                 // -2.38mm
center_y = (yb + yt) / 2;                  // +9.525mm

// テーパーのスケーリング係数（底面から天面への収縮比率）
scale_x = (b_w_top - shrink_val * 2) / b_w_top;
scale_y = (b_h_total - shrink_val * 2) / b_h_total;

// 3連ステム位置
stem_y_bot = 0.0;                          // 下段 (Row 2 中心)
stem_y_mid = unit_pitch / 2;               // 中央 (9.525mm)
stem_y_top = unit_pitch;                   // 上段 (Row 3 中心 / 19.05mm)

// 上段天面幅からシリンダー凹半径 R を自動計算
top_dish_target_w = (b_w_top - shrink_val * 2) - 1.0;
dish_radius = (pow(top_dish_target_w / 2, 2) / (2 * dish_depth)) + (dish_depth / 2);

// ========================================================
// 3. 2D 逆L字プロファイル
// ========================================================

// 2D角丸逆L字ポリゴン（スケーリング中心 (0,0) を基準に定義）
module jis_l_2d_centered(offset_val = 0, r = corner_r) {
    // 中心 (center_x, center_y) を原点にオフセット
    offset(r = r)
        offset(delta = -r + offset_val)
            polygon(points = [
                [xr  - center_x, yb - center_y],     // 1. 右下
                [xr  - center_x, yt - center_y],     // 2. 右上
                [xtl - center_x, yt - center_y],     // 3. 左上
                [xtl - center_x, ym - center_y],     // 4. 段差左
                [xbl - center_x, ym - center_y],     // 5. 段差内角
                [xbl - center_x, yb - center_y]      // 6. 左下
            ]);
}

// 均等スケーリングによる歪みゼロの一体型ソリッド
module jis_l_extruded_solid(w_inset = 0, h_total = height) {
    // 内部中抜き用のアジャスト
    sx = (w_inset > 0) ? (b_w_top - (shrink_val + w_inset) * 2) / (b_w_top - w_inset * 2) : scale_x;
    sy = (w_inset > 0) ? (b_h_total - (shrink_val + w_inset) * 2) / (b_h_total - w_inset * 2) : scale_y;
    cr = (w_inset > 0) ? max(0.2, corner_r - 0.4) : corner_r;

    translate([center_x, center_y, 0])
        linear_extrude(height = h_total, scale = [sx, sy], convexity = 10)
            jis_l_2d_centered(offset_val = -w_inset, r = cr);
}

// ========================================================
// 4. 主要パーツ
// ========================================================

// キーキャップ外殻
module keycap_shell() {
    difference() {
        // 1. 均等テーパー外郭（歪み・ねじれ・切れ目ゼロ）
        jis_l_extruded_solid(0, height);

        // 2. 内部空洞（中抜き）
        translate([0, 0, -0.1])
            jis_l_extruded_solid(wall_thick, height - wall_thick);

        // 3. 上段1.5U幅全体に均等に広がるシリンダー凹
        translate([center_x, center_y, height + dish_radius - dish_depth])
            rotate([90, 0, 0])
                cylinder(r = dish_radius, h = b_h_total * 2.5, center = true, $fn = dish_fn);
    }
}

// 十字ステム（単体）
module single_mx_stem(stem_h) {
    stem_bottom_z = stem_inset;

    difference() {
        translate([0, 0, stem_bottom_z])
            cylinder(r = stem_outer_dia / 2, h = stem_h);

        translate([0, 0, stem_bottom_z - 0.1]) {
            translate([-stem_cross_len/2, -stem_cross_wid/2, 0])
                cube([stem_cross_len, stem_cross_wid, stem_cross_dep + 0.1]);
            translate([-stem_cross_wid/2, -stem_cross_len/2, 0])
                cube([stem_cross_wid, stem_cross_len, stem_cross_dep + 0.1]);
            cylinder(r1 = stem_cross_len/2 * 0.9, r2 = 0, h = 0.6);
        }
    }
}

// ステム配置（3連ステム: 下段・中央・上段）
module all_stems() {
    stem_h = height - wall_thick - stem_inset;

    translate([0, stem_y_bot, 0]) single_mx_stem(stem_h);
    translate([0, stem_y_mid, 0]) single_mx_stem(stem_h);
    translate([0, stem_y_top, 0]) single_mx_stem(stem_h);
}

// 補強リブ
module support_ribs() {
    rib_thick  = 1.0;
    rib_base_z = 3.5;
    rib_height = height - wall_thick - rib_base_z;

    if (rib_height > 0) {
        difference() {
            intersection() {
                jis_l_extruded_solid(wall_thick, height - wall_thick);
                translate([-rib_thick/2, yb, rib_base_z])
                    cube([rib_thick, yt - yb, rib_height]);
            }

            // スイッチ・スタビ逃げ
            translate([-box_clearance_size/2, stem_y_bot - box_clearance_size/2, rib_base_z - 0.1])
                cube([box_clearance_size, box_clearance_size, rib_height + 0.2]);

            translate([-box_clearance_size/2, stem_y_mid - box_clearance_size/2, rib_base_z - 0.1])
                cube([box_clearance_size, box_clearance_size, rib_height + 0.2]);

            translate([-box_clearance_size/2, stem_y_top - box_clearance_size/2, rib_base_z - 0.1])
                cube([box_clearance_size, box_clearance_size, rib_height + 0.2]);
        }
    }
}

// ========================================================
// 最終組み立て
// ========================================================
union() {
    keycap_shell();
    all_stems();
    support_ribs();
}

cherry_mx_keycap.scad

// ========================================================
// Cherry MX Smooth Parametric Keycap Generator
// ========================================================

$fn        = 48;   // 外形・コーナーの基本解像度
dish_fn    = 120;  // 天面ディッシュ/円筒の専用高解像度

// ========================================================
// 1. キーサイズ・形状タイプ設定
// ========================================================

// --- キーサイズ (U単位) ---
key_u_x     = 6.25;     // 横幅: 1.0(通常), 2.0(Back), 2.25(Enter), 6.25(Spacebar)
key_u_y     = 1.0;      // 縦幅: 通常 1.0

// --- 天面形状タイプ ---
// "concave" : なめらかな凹（1Uは高精度球面、長手キーは高精度シリンダー）
// "convex"  : なめらかな凸（多段ロフトによる真円弧かまぼこドーム）
// "flat"    : 平面天面
dish_type   = "convex"; 

// --- 天面の曲率・深さ設定 ---
dish_depth  = 0.9;      // 凹の深さ、または凸の盛り上がり高さ (mm)
dish_radius = 45.0;     // 曲率半径 (mm)
convex_steps= 16;       // 凸天面の分割ステップ数（12〜20推奨）

// --- 行（Row）別プロファイル ---
height       = 9.0;     // 基準高さ (mm)
tilt_angle   = 0.0;     // 前後傾斜角（度）
top_offset_y = 0.0;     // 前後重心オフセット (mm)

// ========================================================
// 2. 寸法自動計算 & 固定パラメータ (mm)
// ========================================================

unit_pitch   = 19.05;   // 1Uピッチ (0.75インチ)
gap_size     = 1.05;    // 隣接クリアランス

bottom_size_x = key_u_x * unit_pitch - gap_size;
bottom_size_y = key_u_y * unit_pitch - gap_size;

top_size_x    = max(2.0, bottom_size_x - 5.5);
top_size_y    = max(2.0, bottom_size_y - 4.5);

wall_thick    = 1.5;    // 外壁肉厚
corner_r      = 1.2;    // 縦コーナー丸み半径
top_bevel_r   = 0.8;    // 天面エッジ丸み半径

// ステム・クリアランス設定
stem_outer_dia     = 5.6;
stem_cross_len     = 4.15;
stem_cross_wid     = 1.30;
stem_cross_dep     = 4.2;
stem_inset         = 0.5;
box_clearance_size = 7.0;

// ========================================================
// スタビライザー間隔（Cherry MX標準）
// ========================================================
function get_stab_spacing(u) =
    (u >= 6.0) ? 100.0 :
    (u >= 2.0) ? 23.8 :
    0.0;

stab_spacing_x = get_stab_spacing(key_u_x);
stab_spacing_y = get_stab_spacing(key_u_y);

// ========================================================
// モジュール定義
// ========================================================

// 2D角丸四角形
module rounded_rect_2d(size_x, size_y, r) {
    rx = max(0.01, size_x/2 - r);
    ry = max(0.01, size_y/2 - r);
    hull() {
        translate([-rx, -ry]) circle(r = r);
        translate([ rx, -ry]) circle(r = r);
        translate([-rx,  ry]) circle(r = r);
        translate([ rx,  ry]) circle(r = r);
    }
}

// なめらかな外殻ソリッド（Convex多段曲面対応）
module ultra_smooth_solid(b_w, b_d, t_w, t_d, h, tilt, off_y, c_r, b_r, is_convex, c_depth) {
    hull() {
        // 1. 底面スライス
        linear_extrude(height = 0.05)
            rounded_rect_2d(b_w, b_d, c_r);

        // 2. 天面エッジ直前スライス（テーパー部）
        h_trans = h - b_r;
        translate([0, off_y * (h_trans / h), h_trans])
            rotate([tilt, 0, 0])
                linear_extrude(height = 0.05)
                    rounded_rect_2d(
                        b_w + (t_w - b_w) * (h_trans / h),
                        b_d + (t_d - b_d) * (h_trans / h),
                        c_r
                    );

        // 3. 天面エッジ部スライス
        translate([0, off_y, h])
            rotate([tilt, 0, 0])
                linear_extrude(height = 0.05)
                    rounded_rect_2d(
                        max(1.0, t_w - b_r * 2),
                        max(1.0, t_d - b_r * 2),
                        max(0.1, c_r - b_r)
                    );

        // 4. Convex（凸）多段円弧サンプリング
        if (is_convex) {
            for (i = [1 : convex_steps]) {
                // 0度(エッジ)〜90度(頂点)を正弦波・余弦波でサンプリング
                angle = (i / convex_steps) * 90;
                
                // 高さ：サインカーブで滑らかに上昇
                step_z = h + sin(angle) * c_depth;
                
                // 前後幅(Y)：コサインカーブで外側から中央へ滑らかに収縮
                ratio_y = cos(angle);
                step_d = max(0.5, (t_d - b_r * 2) * ratio_y);
                
                // 1U凸キーはX軸方向も収縮、長手キー（スペースバー等）はX幅をフル維持
                step_w = (key_u_x > 1.25) 
                    ? max(1.0, t_w - b_r * 2) 
                    : max(0.5, (t_w - b_r * 2) * ratio_y);

                translate([0, off_y, step_z])
                    rotate([tilt, 0, 0])
                        linear_extrude(height = 0.05)
                            rounded_rect_2d(
                                step_w,
                                step_d,
                                max(0.1, (c_r - b_r) * ratio_y)
                            );
            }
        }
    }
}

// キーキャップ外殻
module keycap_shell() {
    is_convex = (dish_type == "convex");
    
    difference() {
        // 外形ソリッド
        ultra_smooth_solid(
            bottom_size_x, bottom_size_y,
            top_size_x, top_size_y,
            height, tilt_angle, top_offset_y,
            corner_r, top_bevel_r,
            is_convex, dish_depth
        );

        // 内部空洞（内壁は底付き防止のためConvexドーム化せずフラットで中抜き）
        ultra_smooth_solid(
            bottom_size_x - wall_thick * 2, bottom_size_y - wall_thick * 2,
            top_size_x - wall_thick * 2, top_size_y - wall_thick * 2,
            height - wall_thick, tilt_angle, top_offset_y,
            max(0.2, corner_r - 0.3), 0.01,
            false, 0
        );

        // Concave（凹）削り込み（高解像度）
        if (dish_type == "concave") {
            translate([0, top_offset_y, height])
                rotate([tilt_angle, 0, 0]) {
                    if (key_u_x > 1.25) {
                        // 高精度シリンダー削り込み
                        translate([0, 0, dish_radius - dish_depth])
                            rotate([0, 90, 0])
                                cylinder(r = dish_radius, h = bottom_size_x * 2, center = true, $fn = dish_fn);
                    } else {
                        // 高精度球面削り込み
                        translate([0, 0, dish_radius - dish_depth])
                            sphere(r = dish_radius, $fn = dish_fn);
                    }
                }
        }
    }
}

// 十字ステム（単体）
module single_mx_stem() {
    stem_bottom_z = stem_inset;
    min_top_h = height - (top_size_y / 2) * sin(abs(tilt_angle));
    stem_height = min_top_h - wall_thick - stem_inset;

    difference() {
        translate([0, 0, stem_bottom_z])
            cylinder(r = stem_outer_dia / 2, h = stem_height);

        translate([0, 0, stem_bottom_z - 0.1]) {
            translate([-stem_cross_len/2, -stem_cross_wid/2, 0])
                cube([stem_cross_len, stem_cross_wid, stem_cross_dep + 0.1]);
            translate([-stem_cross_wid/2, -stem_cross_len/2, 0])
                cube([stem_cross_wid, stem_cross_len, stem_cross_dep + 0.1]);
            cylinder(r1 = stem_cross_len/2 * 0.9, r2 = 0, h = 0.6);
        }
    }
}

// ステム配置（中心 + スタビライザー）
module all_stems() {
    single_mx_stem();

    if (stab_spacing_x > 0) {
        translate([-stab_spacing_x / 2, 0, 0]) single_mx_stem();
        translate([ stab_spacing_x / 2, 0, 0]) single_mx_stem();
    }
    if (stab_spacing_y > 0) {
        translate([0, -stab_spacing_y / 2, 0]) single_mx_stem();
        translate([0,  stab_spacing_y / 2, 0]) single_mx_stem();
    }
}

// 補強リブ
module support_ribs() {
    rib_thick  = 1.0;
    rib_base_z = 3.5; 
    min_top_h  = height - (top_size_y / 2) * sin(abs(tilt_angle));
    rib_height = min_top_h - wall_thick - rib_base_z;

    if (rib_height > 0) {
        difference() {
            intersection() {
                ultra_smooth_solid(
                    bottom_size_x - wall_thick * 2, bottom_size_y - wall_thick * 2,
                    top_size_x - wall_thick * 2, top_size_y - wall_thick * 2,
                    height - wall_thick, tilt_angle, top_offset_y,
                    max(0.2, corner_r - 0.3), 0.01,
                    false, 0
                );
                union() {
                    translate([-bottom_size_x/2, -rib_thick/2, rib_base_z])
                        cube([bottom_size_x, rib_thick, rib_height]);
                    translate([-rib_thick/2, -bottom_size_y/2, rib_base_z])
                        cube([rib_thick, bottom_size_y, rib_height]);
                }
            }

            // スイッチ・スタビ逃げ
            translate([-box_clearance_size/2, -box_clearance_size/2, rib_base_z - 0.1])
                cube([box_clearance_size, box_clearance_size, rib_height + 0.2]);

            if (stab_spacing_x > 0) {
                translate([-stab_spacing_x/2 - box_clearance_size/2, -box_clearance_size/2, rib_base_z - 0.1])
                    cube([box_clearance_size, box_clearance_size, rib_height + 0.2]);
                translate([ stab_spacing_x/2 - box_clearance_size/2, -box_clearance_size/2, rib_base_z - 0.1])
                    cube([box_clearance_size, box_clearance_size, rib_height + 0.2]);
            }
            if (stab_spacing_y > 0) {
                translate([-box_clearance_size/2, -stab_spacing_y/2 - box_clearance_size/2, rib_base_z - 0.1])
                    cube([box_clearance_size, box_clearance_size, rib_height + 0.2]);
                translate([-box_clearance_size/2,  stab_spacing_y/2 - box_clearance_size/2, rib_base_z - 0.1])
                    cube([box_clearance_size, box_clearance_size, rib_height + 0.2]);
            }
        }
    }
}

// ========================================================
// 最終組み立て
// ========================================================
union() {
    keycap_shell();
    all_stems();
    support_ribs();
}