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, 10];
  37 cleat_horn_d_max = [10, 12];
  38 cleat_height = 25;
  39 cleat_stem_l = 20;
  40
  41 // ---------- hhook ----------
  42
  43 hhook_inside = 40;
  44 hhook_th = 4;
  45 hhook_l = 40;
  46
  47 // ========== defaults ==========
  48
  49 pin_head_th = th/2;
  50 pin_dia = th;
  51 pin_hole_dia = pin_dia/2;
  52 pin_tail = pin_hole_dia + pin_head_th + hinge_z_gap*3;
  53
  54 // ========== calculated ==========
  55
  56 TAU = PI*2;
  57
  58 hole_dia = th + pin_gap;
  59
  60 bolt_hole_r = (bolt_dia + bolt_gap)/2;
  61
  62 main_r = tube_dia/2 + th;
  63
  64 hinge_gap = pin_gap;
  65
  66 hinge_o_r = 0.5 * hole_dia + th;
  67
  68 hinge_x = -0.5 * tube_dia - hinge_o_r;
  69 bolt_x = 0.5 * tube_dia + th + bolt_flat * 0.5;
  70 max_x = bolt_x + max(bolt_hole_r + th, 0.5 * bolt_flat/2);
  71
  72 flats_y = open_gap/2 + th;
  73
  74 stride_z = hinge_unit*2 + hinge_z_gap*2;
  75 total_z = hinge_units * stride_z - hinge_z_gap;
  76
  77 min_z = -total_z/2;
  78 max_z = +total_z/2;
  79
  80 pin_flatten = pin_dia/2 * (1 - cos(45));
  81
  82 bolt_stride = total_z / nbolts;
  83
  84 // calculated - vhook
  85
  86 vhook_inside = 15;
  87
  88 vhook_theta = atan2( smooth_r, main_r );
  89
  90 vhook_y0 = -max(main_r, (tube_dia/2 + vhook_th));
  91 vhook_ctr = vhook_y0 - vhook_inside/2;
  92 vhook_outer_dia = vhook_inside + vhook_th*2;
  93
  94 // calculated - hhook
  95
  96 hhook_outer_dia = hhook_inside + hhook_th*2;
  97
  98 hhook_ctr = -max(main_r + hhook_inside/2,
  99                  tube_dia/2 + hhook_outer_dia/2);
 100
 101 $fa = 3;
 102 $fs = 0.1;
 103
 104 module SmoothPlan(){
 105   offset(r=-smooth_r) offset(delta=smooth_r) children(0);
 106 }
 107
 108 module TubePlan(){ circle(r = tube_dia/2); }
 109 module MainCirclePlan(){ circle(r = main_r); }
 110
 111 module PlanWeldMainCircle(){
 112   intersection(){
 113     difference(){
 114       SmoothPlan(){
 115         union(){
 116           MainCirclePlan();
 117           children(0);
 118         }
 119       }
 120       TubePlan();
 121     }
 122     rotate(-135) square(100);
 123   }
 124 }
 125
 126 module MainPlan(flatten=false) {
 127   difference(){
 128     SmoothPlan()
 129       union(){
 130       translate([hinge_x, 0]) circle(r= hinge_o_r);
 131       MainCirclePlan();
 132       rectfromto([0,           -flats_y],
 133                  [max_x,       +flats_y]);
 134     }
 135     TubePlan();
 136     rectfromto([0,       -open_gap/2],
 137                [max_x+1, +open_gap/2]);
 138     translate([hinge_x, 0]) {
 139       intersection(){
 140         circle(r= hole_dia/2);
 141         if (flatten)
 142           translate([ pin_flatten, 0 ])
 143           square(center=true, [hole_dia, hole_dia + 1]);
 144       }
 145     }
 146   }
 147 }
 148
 149 module Portion(d=0) {
 150   translate([hinge_x, 0]) circle(r= hinge_o_r + d);
 151   rectfromto([hinge_x*2, 0],
 152              [max_x+10, -(tube_dia/2+th+10)]);
 153 }
 154
 155 module MainPlanA(flatten){
 156   intersection(){
 157     MainPlan(flatten);
 158     Portion(0);
 159   }
 160 }
 161
 162 module MainPlanB(flatten){
 163   difference(){
 164     MainPlan(flatten);
 165     Portion(hinge_gap);
 166   }
 167 }
 168
 169 module HalfClampX(flatten=false){
 170   difference(){
 171     translate([0,0, min_z]) {
 172       linextr(0, total_z) mirror([0,1]) MainPlanB();
 173       for (i=[0 : hinge_units-1]) {
 174         translate([0,0, stride_z*i])
 175           linextr(0, hinge_unit) MainPlanA(flatten);
 176       }
 177     }
 178     for (j=[0:nbolts-1]) {
 179       translate([ bolt_x, 0, min_z + (j + 0.5) * bolt_stride ]) {
 180         translate([0, -tube_dia/2, 0])
 181           rotate([-90,0,0])
 182           cylinder(r= bolt_hole_r, h= tube_dia);
 183         translate([0, -flats_y, 0])
 184           rotate([90,0,0])
 185           cylinder(r= bolt_flat/2, h= tube_dia/2);
 186       }
 187     }
 188   }
 189 }
 190
 191 // ---------- vhook ----------
 192
 193 module VHookProfile() {
 194   translate([0, -vhook_inside/2 - vhook_th/2])
 195     circle(r = vhook_th/2);
 196 }
 197
 198 module VHookHookMain(outer=false){ ////toplevel
 199   rotate([0,90,0])
 200     rotate_extrude(convexity=10)
 201     rotate([0,0,90])
 202     hull(){
 203       VHookProfile();
 204       if (outer) {
 205         translate([0,-vhook_outer_dia]) square(center=true, vhook_th);
 206       }
 207     }
 208 }
 209
 210 module VHookA(){ ////toplevel
 211   DummyA();
 212
 213   translate([0, vhook_ctr, 0]){
 214     for (m=[0,1]) {
 215       mirror([0, m, 0]) {
 216         linextr(-0.1, vhook_outer_dia/2)
 217           VHookProfile();
 218         translate([0, -vhook_inside/2 -vhook_th/2, vhook_outer_dia/2])
 219           sphere(r= vhook_th/2);
 220       }
 221     }
 222
 223     intersection(){
 224       VHookHookMain(outer=true);
 225       linextr_y_xz(0, vhook_outer_dia/2) hull(){
 226         VHookProfile();
 227         translate([0,-0.1]) square(center=true, [vhook_th, 0.2]);
 228       }
 229     }
 230
 231     intersection(){
 232       VHookHookMain();
 233       translate([0,0, -vhook_outer_dia])
 234         cube(center=true, vhook_outer_dia*2);
 235     }
 236   }
 237
 238   //translate([0, vhook_y0, 50]) rotate([0,0,-90]) color("black") cube(10);
 239   // translate([0,0,-150]) rotate([0,0,180 + theta]) color("blue") cube(100);
 240 }
 241
 242 module VHookPlanDemo(){
 243   MainPlanA();
 244   translate([0, vhook_ctr, 5])
 245     for (m=[0,1]) {
 246       mirror([0,m])
 247         color("blue") VHookProfile();
 248     }
 249 }
 250
 251 // ---------- cleat ----------
 252
 253 function cleat_frame_theta(s) = s * cleat_horn_l / cleat_curve_r * 360/TAU;
 254 function cleat_frame_z(s) = cleat_curve_r * (1 - cos(cleat_frame_theta(s)));
 255 function cleat_frame_x(s) = cleat_curve_r * sin(cleat_frame_theta(s));
 256 function cleat_frame_r(s) = ( cleat_horn_d_min * s +
 257                               cleat_horn_d_max * (1-s) ) * 0.5;
 258
 259 module CleatFrameSphere(r) {
 260   scale([1, r[1]/r[0], 1])
 261     sphere(r= r[0]);
 262 }
 263
 264 module CleatFrame(s) {
 265   r = cleat_frame_r(s);
 266   translate([cleat_frame_x(s), 0, cleat_frame_z(s)])
 267     rotate([0, 90, 0])
 268     CleatFrameSphere(r);
 269 }
 270
 271
 272 module CleatHorn(){
 273   for (si=[0 : cleat_frames-2]) {
 274     s0 = si / (cleat_frames-1);
 275     s1 = (si+1) / (cleat_frames-1);
 276     //hull(){
 277       CleatFrame(s0);
 278       CleatFrame(s1);
 279     //}
 280   }
 281 }
 282
 283 module CleatBase(){
 284   frames = cleat_frames/2;
 285   se = cleat_stem_l/2 / cleat_horn_l;
 286   r = cleat_frame_r(se);
 287
 288   for (si=[0: frames-2]) {
 289     s0 = se * si / (frames-1);
 290     s1 = se * (si+1) / (frames-1);
 291     hull(){
 292       for (z= [-(cleat_height + tube_dia/2),
 293                cleat_frame_z(se)]) {
 294         translate([cleat_frame_x(se), 0, z])
 295           CleatFrameSphere(r);
 296       }
 297     }
 298   }
 299
 300   for (si=[0 : cleat_frames-2]) {
 301     s0 = si / (cleat_frames-1);
 302     s1 = (si+1) / (cleat_frames-1);
 303     //hull(){
 304       CleatFrame(s0);
 305       CleatFrame(s1);
 306     //}
 307   }
 308 }
 309
 310 module VCleatA(){ ////toplevel
 311   %DummyA();
 312
 313   translate([0, -(main_r + cleat_height), 0]) {
 314     rotate([0, -90, 90]) {
 315       for (m=[0,1]) {
 316         mirror([m,0,0]) {
 317           CleatHorn();
 318         }
 319         mirror([m,0,0]) {
 320           CleatBase();
 321         }
 322       }
 323     }
 324   }
 325 }
 326
 327 // ---------- hhook ----------
 328
 329 module HHookHookPlan(){
 330   translate([0, hhook_ctr]){
 331     difference(){
 332       circle(r = hhook_outer_dia/2);
 333       circle(r = hhook_inside/2);
 334       rectfromto([+hhook_outer_dia, -hhook_outer_dia],
 335                  [0,                +hhook_outer_dia]);
 336     }
 337     translate([0, -(hhook_inside/2 + hhook_th/2)]){
 338       hull(){
 339         for (x=[-0.1, hhook_l]) {
 340           translate([x,0]) square(center=true, hhook_th);
 341         }
 342       }
 343     }
 344   }
 345 }
 346
 347 module HHookA(){ ////toplevel
 348   DummyA();
 349   linextr(min_z, max_z) {
 350     HHookHookPlan();
 351   }
 352 }
 353
 354 module HHookPlanDemo(){
 355   MainPlanA();
 356   HHookHookPlan();
 357 }
 358
 359 // ---------- misc ----------
 360
 361 module PinSitu(){ ////toplevel
 362   difference(){
 363     union(){
 364       translate([0,0, -pin_head_th])
 365         cylinder(r= pin_dia/2, h = total_z + pin_head_th + pin_tail);
 366       mirror([0,0,1])
 367         cylinder(r= hinge_o_r - pin_gap, h = pin_head_th);
 368     }
 369     translate([0,0, total_z + pin_tail/2])
 370       rotate([0,90,0])
 371       translate([0,0, -pin_dia])
 372       cylinder(r= pin_hole_dia/2, h=pin_dia*2);
 373     translate([pin_dia/2 * cos(45), -50, -pin_head_th*2])
 374       cube([50,100, total_z*2]);
 375   }
 376 }
 377
 378 module Pin(){ ////toplevel
 379   rotate([0,90,0]) {
 380     PinSitu();
 381   }
 382 }
 383
 384 module GeneralB(){ ////toplevel
 385   HalfClampX(true);
 386 }
 387
 388 module DummyA(){ ////toplevel
 389   HalfClampX();
 390 }
 391
 392 module PlanDemo(){ ////toplevel
 393   MainPlan();
 394   translate([0,0,-4]) color("red") Portion(1);
 395   translate([0,0,-2]) color("grey") Portion(0);
 396
 397   translate([0, tube_dia*1.5]) {
 398     MainPlanB();
 399     MainPlanA();
 400   }
 401
 402   translate([0, -tube_dia*1.5]) {
 403     VHookPlanDemo();
 404   }
 405   translate([tube_dia*4, 0]) {
 406     HHookPlanDemo();
 407   }
 408 //  translate([max_x - hinge_x + 20, 0]) color("blue") MainPlanA();
 409 }
 410
 411 module DemoA(){ DummyA(); }
 412
 413 module Demo(){ ////toplevel
 414   color("red") rotate([180,0,0]) GeneralB();
 415   color("blue") DemoA();
 416   color("orange") translate([hinge_x, 0, min_z - hinge_z_gap])
 417     rotate([0,0,180]) PinSitu();
 418 }
 419
 420 //PlanDemo();
 421 //HalfClamp();