scaffold-clamp-common.scad

   1 // -*- C -*-
   2
   3 include <utils.scad>
   4
   5 tube_dia = 48.3;
   6
   7 th = 7;
   8
   9 pin_gap = 1.5; // around
  10
  11 smooth_r = 15;
  12
  13 bolt_dia = 5;
  14 bolt_flat = 10 + 1;
  15
  16 nbolts = 2;
  17
  18 open_gap = 10;
  19
  20 hinge_unit = 10;
  21 hinge_z_gap = 1;
  22
  23 hinge_units = 4;
  24
  25 bolt_gap = 1.0; // total, on both sides
  26
  27 // ---------- vhook ----------
  28
  29 vhook_th = 14;
  30
  31 // ---------- cleat ----------
  32
  33 cleat_frames = 10;
  34 cleat_curve_r = 200;
  35 cleat_horn_l = 60;
  36 cleat_horn_d_min = 8;
  37 cleat_horn_d_max = 10;
  38
  39 // ---------- hhook ----------
  40
  41 hhook_inside = 40;
  42 hhook_th = 4;
  43 hhook_l = 40;
  44
  45 // ========== defaults ==========
  46
  47 pin_head_th = th/2;
  48 pin_dia = th;
  49 pin_hole_dia = pin_dia/2;
  50 pin_tail = pin_hole_dia + pin_head_th + hinge_z_gap*3;
  51
  52 // ========== calculated ==========
  53
  54 TAU = PI*2;
  55
  56 hole_dia = th + pin_gap;
  57
  58 bolt_hole_r = (bolt_dia + bolt_gap)/2;
  59
  60 main_r = tube_dia/2 + th;
  61
  62 hinge_gap = pin_gap;
  63
  64 hinge_o_r = 0.5 * hole_dia + th;
  65
  66 hinge_x = -0.5 * tube_dia - hinge_o_r;
  67 bolt_x = 0.5 * tube_dia + th + bolt_flat * 0.5;
  68 max_x = bolt_x + max(bolt_hole_r + th, 0.5 * bolt_flat/2);
  69
  70 flats_y = open_gap/2 + th;
  71
  72 stride_z = hinge_unit*2 + hinge_z_gap*2;
  73 total_z = hinge_units * stride_z - hinge_z_gap;
  74
  75 min_z = -total_z/2;
  76 max_z = +total_z/2;
  77
  78 pin_flatten = pin_dia/2 * (1 - cos(45));
  79
  80 bolt_stride = total_z / nbolts;
  81
  82 // calculated - vhook
  83
  84 vhook_inside = 15;
  85
  86 vhook_theta = atan2( smooth_r, main_r );
  87
  88 vhook_y0 = -max(main_r, (tube_dia/2 + vhook_th));
  89 vhook_ctr = vhook_y0 - vhook_inside/2;
  90 vhook_outer_dia = vhook_inside + vhook_th*2;
  91
  92 // calculated - hhook
  93
  94 hhook_outer_dia = hhook_inside + hhook_th*2;
  95
  96 hhook_ctr = -max(main_r + hhook_inside/2,
  97                  tube_dia/2 + hhook_outer_dia/2);
  98
  99 $fa = 3;
 100 $fs = 0.1;
 101
 102 module SmoothPlan(){
 103   offset(r=-smooth_r) offset(delta=smooth_r) children(0);
 104 }
 105
 106 module TubePlan(){ circle(r = tube_dia/2); }
 107 module MainCirclePlan(){ circle(r = main_r); }
 108
 109 module PlanWeldMainCircle(){
 110   intersection(){
 111     difference(){
 112       SmoothPlan(){
 113         union(){
 114           MainCirclePlan();
 115           children(0);
 116         }
 117       }
 118       TubePlan();
 119     }
 120     rotate(-135) square(100);
 121   }
 122 }
 123
 124 module MainPlan(flatten=false) {
 125   difference(){
 126     SmoothPlan()
 127       union(){
 128       translate([hinge_x, 0]) circle(r= hinge_o_r);
 129       MainCirclePlan();
 130       rectfromto([0,           -flats_y],
 131                  [max_x,       +flats_y]);
 132     }
 133     TubePlan();
 134     rectfromto([0,       -open_gap/2],
 135                [max_x+1, +open_gap/2]);
 136     translate([hinge_x, 0]) {
 137       intersection(){
 138         circle(r= hole_dia/2);
 139         if (flatten)
 140           translate([ pin_flatten, 0 ])
 141           square(center=true, [hole_dia, hole_dia + 1]);
 142       }
 143     }
 144   }
 145 }
 146
 147 module Portion(d=0) {
 148   translate([hinge_x, 0]) circle(r= hinge_o_r + d);
 149   rectfromto([hinge_x*2, 0],
 150              [max_x+10, -(tube_dia/2+th+10)]);
 151 }
 152
 153 module MainPlanA(flatten){
 154   intersection(){
 155     MainPlan(flatten);
 156     Portion(0);
 157   }
 158 }
 159
 160 module MainPlanB(flatten){
 161   difference(){
 162     MainPlan(flatten);
 163     Portion(hinge_gap);
 164   }
 165 }
 166
 167 module HalfClampX(flatten=false){
 168   difference(){
 169     translate([0,0, min_z]) {
 170       linextr(0, total_z) mirror([0,1]) MainPlanB();
 171       for (i=[0 : hinge_units-1]) {
 172         translate([0,0, stride_z*i])
 173           linextr(0, hinge_unit) MainPlanA(flatten);
 174       }
 175     }
 176     for (j=[0:nbolts-1]) {
 177       translate([ bolt_x, 0, min_z + (j + 0.5) * bolt_stride ]) {
 178         translate([0, -tube_dia/2, 0])
 179           rotate([-90,0,0])
 180           cylinder(r= bolt_hole_r, h= tube_dia);
 181         translate([0, -flats_y, 0])
 182           rotate([90,0,0])
 183           cylinder(r= bolt_flat/2, h= tube_dia/2);
 184       }
 185     }
 186   }
 187 }
 188
 189 // ---------- vhook ----------
 190
 191 module VHookProfile() {
 192   translate([0, -vhook_inside/2 - vhook_th/2])
 193     circle(r = vhook_th/2);
 194 }
 195
 196 module VHookHookMain(outer=false){ ////toplevel
 197   rotate([0,90,0])
 198     rotate_extrude(convexity=10)
 199     rotate([0,0,90])
 200     hull(){
 201       VHookProfile();
 202       if (outer) {
 203         translate([0,-vhook_outer_dia]) square(center=true, vhook_th);
 204       }
 205     }
 206 }
 207
 208 module VHookA(){ ////toplevel
 209   DummyA();
 210
 211   translate([0, vhook_ctr, 0]){
 212     for (m=[0,1]) {
 213       mirror([0, m, 0]) {
 214         linextr(-0.1, vhook_outer_dia/2)
 215           VHookProfile();
 216         translate([0, -vhook_inside/2 -vhook_th/2, vhook_outer_dia/2])
 217           sphere(r= vhook_th/2);
 218       }
 219     }
 220
 221     intersection(){
 222       VHookHookMain(outer=true);
 223       linextr_y_xz(0, vhook_outer_dia/2) hull(){
 224         VHookProfile();
 225         translate([0,-0.1]) square(center=true, [vhook_th, 0.2]);
 226       }
 227     }
 228
 229     intersection(){
 230       VHookHookMain();
 231       translate([0,0, -vhook_outer_dia])
 232         cube(center=true, vhook_outer_dia*2);
 233     }
 234   }
 235
 236   //translate([0, vhook_y0, 50]) rotate([0,0,-90]) color("black") cube(10);
 237   // translate([0,0,-150]) rotate([0,0,180 + theta]) color("blue") cube(100);
 238 }
 239
 240 module VHookPlanDemo(){
 241   MainPlanA();
 242   translate([0, vhook_ctr, 5])
 243     for (m=[0,1]) {
 244       mirror([0,m])
 245         color("blue") VHookProfile();
 246     }
 247 }
 248
 249 // ---------- cleat ----------
 250
 251 module CleatFrame(s) {
 252   translate([0,0, cleat_curve_r])
 253     rotate( s * cleat_horn_l / cleat_curve_r * 360/TAU * [0,1,0] )
 254     translate([0,0, -cleat_curve_r])
 255     rotate([0, 90, 0])
 256     sphere(r= ( cleat_horn_d_min * s +
 257                 cleat_horn_d_max * (1-s) ) * 0.5);
 258 }
 259
 260
 261 module CleatHorn(){
 262   for (si=[0 : cleat_frames-2]) {
 263     s0 = si / (cleat_frames-1);
 264     s1 = (si+1) / (cleat_frames-1);
 265     hull(){
 266       CleatFrame(s0);
 267       CleatFrame(s1);
 268     }
 269   }
 270 }
 271
 272 module VCleatA(){ ////toplevel
 273 //  DummyA();
 274
 275   CleatHorn();
 276 }
 277
 278 // ---------- hhook ----------
 279
 280 module HHookHookPlan(){
 281   translate([0, hhook_ctr]){
 282     difference(){
 283       circle(r = hhook_outer_dia/2);
 284       circle(r = hhook_inside/2);
 285       rectfromto([+hhook_outer_dia, -hhook_outer_dia],
 286                  [0,                +hhook_outer_dia]);
 287     }
 288     translate([0, -(hhook_inside/2 + hhook_th/2)]){
 289       hull(){
 290         for (x=[-0.1, hhook_l]) {
 291           translate([x,0]) square(center=true, hhook_th);
 292         }
 293       }
 294     }
 295   }
 296 }
 297
 298 module HHookA(){ ////toplevel
 299   DummyA();
 300   linextr(min_z, max_z) {
 301     HHookHookPlan();
 302   }
 303 }
 304
 305 module HHookPlanDemo(){
 306   MainPlanA();
 307   HHookHookPlan();
 308 }
 309
 310 // ---------- misc ----------
 311
 312 module PinSitu(){ ////toplevel
 313   difference(){
 314     union(){
 315       translate([0,0, -pin_head_th])
 316         cylinder(r= pin_dia/2, h = total_z + pin_head_th + pin_tail);
 317       mirror([0,0,1])
 318         cylinder(r= hinge_o_r - pin_gap, h = pin_head_th);
 319     }
 320     translate([0,0, total_z + pin_tail/2])
 321       rotate([0,90,0])
 322       translate([0,0, -pin_dia])
 323       cylinder(r= pin_hole_dia/2, h=pin_dia*2);
 324     translate([pin_dia/2 * cos(45), -50, -pin_head_th*2])
 325       cube([50,100, total_z*2]);
 326   }
 327 }
 328
 329 module Pin(){ ////toplevel
 330   rotate([0,90,0]) {
 331     PinSitu();
 332   }
 333 }
 334
 335 module GeneralB(){ ////toplevel
 336   HalfClampX(true);
 337 }
 338
 339 module DummyA(){ ////toplevel
 340   HalfClampX();
 341 }
 342
 343 module PlanDemo(){ ////toplevel
 344   MainPlan();
 345   translate([0,0,-4]) color("red") Portion(1);
 346   translate([0,0,-2]) color("grey") Portion(0);
 347
 348   translate([0, tube_dia*1.5]) {
 349     MainPlanB();
 350     MainPlanA();
 351   }
 352
 353   translate([0, -tube_dia*1.5]) {
 354     VHookPlanDemo();
 355   }
 356   translate([tube_dia*4, 0]) {
 357     HHookPlanDemo();
 358   }
 359 //  translate([max_x - hinge_x + 20, 0]) color("blue") MainPlanA();
 360 }
 361
 362 module DemoA(){ DummyA(); }
 363
 364 module Demo(){ ////toplevel
 365   color("red") rotate([180,0,0]) GeneralB();
 366   color("blue") DemoA();
 367   color("orange") translate([hinge_x, 0, min_z - hinge_z_gap])
 368     rotate([0,0,180]) PinSitu();
 369 }
 370
 371 //PlanDemo();
 372 //HalfClamp();