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 = 40;
  36 cleat_horn_d_min = [10, 12];
  37 cleat_horn_d_max = [12, 14];
  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 - cleat
  95
  96 cleat_horn_tl = cleat_horn_l + cleat_stem_l/2;
  97
  98 vcleat_dz = max(0,
  99                 cleat_horn_tl + cleat_horn_d_min[0]/2 - total_z/2
 100                 );
 101
 102 // calculated - hhook
 103
 104 hhook_outer_dia = hhook_inside + hhook_th*2;
 105
 106 hhook_ctr = -max(main_r + hhook_inside/2,
 107                  tube_dia/2 + hhook_outer_dia/2);
 108
 109 $fa = 3;
 110 $fs = 0.1;
 111
 112 module SmoothPlan(){
 113   offset(r=-smooth_r) offset(delta=smooth_r) children(0);
 114 }
 115
 116 module TubePlan(){ circle(r = tube_dia/2); }
 117 module MainCirclePlan(){ circle(r = main_r); }
 118
 119 module PlanWeldMainCircle(){
 120   intersection(){
 121     difference(){
 122       SmoothPlan(){
 123         union(){
 124           MainCirclePlan();
 125           children(0);
 126         }
 127       }
 128       TubePlan();
 129     }
 130     rotate(-135) square(100);
 131   }
 132 }
 133
 134 module MainPlan(flatten=false) {
 135   difference(){
 136     SmoothPlan()
 137       union(){
 138       translate([hinge_x, 0]) circle(r= hinge_o_r);
 139       MainCirclePlan();
 140       rectfromto([0,           -flats_y],
 141                  [max_x,       +flats_y]);
 142     }
 143     TubePlan();
 144     rectfromto([0,       -open_gap/2],
 145                [max_x+1, +open_gap/2]);
 146     translate([hinge_x, 0]) {
 147       intersection(){
 148         circle(r= hole_dia/2);
 149         if (flatten)
 150           translate([ pin_flatten, 0 ])
 151           square(center=true, [hole_dia, hole_dia + 1]);
 152       }
 153     }
 154   }
 155 }
 156
 157 module Portion(d=0) {
 158   translate([hinge_x, 0]) circle(r= hinge_o_r + d);
 159   rectfromto([hinge_x*2, 0],
 160              [max_x+10, -(tube_dia/2+th+10)]);
 161 }
 162
 163 module MainPlanA(flatten){
 164   intersection(){
 165     MainPlan(flatten);
 166     Portion(0);
 167   }
 168 }
 169
 170 module MainPlanB(flatten){
 171   difference(){
 172     MainPlan(flatten);
 173     Portion(hinge_gap);
 174   }
 175 }
 176
 177 module HalfClampX(flatten=false){
 178   difference(){
 179     translate([0,0, min_z]) {
 180       linextr(0, total_z) mirror([0,1]) MainPlanB();
 181       for (i=[0 : hinge_units-1]) {
 182         translate([0,0, stride_z*i])
 183           linextr(0, hinge_unit) MainPlanA(flatten);
 184       }
 185     }
 186     for (j=[0:nbolts-1]) {
 187       translate([ bolt_x, 0, min_z + (j + 0.5) * bolt_stride ]) {
 188         translate([0, -tube_dia/2, 0])
 189           rotate([-90,0,0])
 190           cylinder(r= bolt_hole_r, h= tube_dia);
 191         translate([0, -flats_y, 0])
 192           rotate([90,0,0])
 193           cylinder(r= bolt_flat/2, h= tube_dia/2);
 194       }
 195     }
 196   }
 197 }
 198
 199 // ---------- vhook ----------
 200
 201 module VHookProfile() {
 202   translate([0, -vhook_inside/2 - vhook_th/2])
 203     circle(r = vhook_th/2);
 204 }
 205
 206 module VHookHookMain(outer=false){ ////toplevel
 207   rotate([0,90,0])
 208     rotate_extrude(convexity=10)
 209     rotate([0,0,90])
 210     hull(){
 211       VHookProfile();
 212       if (outer) {
 213         translate([0,-vhook_outer_dia]) square(center=true, vhook_th);
 214       }
 215     }
 216 }
 217
 218 module VHookA(){ ////toplevel
 219   DummyA();
 220
 221   translate([0, vhook_ctr, 0]){
 222     for (m=[0,1]) {
 223       mirror([0, m, 0]) {
 224         linextr(-0.1, vhook_outer_dia/2)
 225           VHookProfile();
 226         translate([0, -vhook_inside/2 -vhook_th/2, vhook_outer_dia/2])
 227           sphere(r= vhook_th/2);
 228       }
 229     }
 230
 231     intersection(){
 232       VHookHookMain(outer=true);
 233       linextr_y_xz(0, vhook_outer_dia/2) hull(){
 234         VHookProfile();
 235         translate([0,-0.1]) square(center=true, [vhook_th, 0.2]);
 236       }
 237     }
 238
 239     intersection(){
 240       VHookHookMain();
 241       translate([0,0, -vhook_outer_dia])
 242         cube(center=true, vhook_outer_dia*2);
 243     }
 244   }
 245
 246   //translate([0, vhook_y0, 50]) rotate([0,0,-90]) color("black") cube(10);
 247   // translate([0,0,-150]) rotate([0,0,180 + theta]) color("blue") cube(100);
 248 }
 249
 250 module VHookPlanDemo(){
 251   MainPlanA();
 252   translate([0, vhook_ctr, 5])
 253     for (m=[0,1]) {
 254       mirror([0,m])
 255         color("blue") VHookProfile();
 256     }
 257 }
 258
 259 // ---------- cleat ----------
 260
 261 function cleat_frame_theta(s) = s * cleat_horn_tl / cleat_curve_r * 360/TAU;
 262 function cleat_frame_z(s) = cleat_curve_r * (1 - cos(cleat_frame_theta(s)));
 263 function cleat_frame_x(s) = cleat_curve_r * sin(cleat_frame_theta(s));
 264 function cleat_frame_r(s) = ( cleat_horn_d_min * s +
 265                               cleat_horn_d_max * (1-s) ) * 0.5;
 266
 267 module CleatFrameSphere(r) {
 268   scale([1, r[1]/r[0], 1])
 269     sphere(r= r[0]);
 270 }
 271
 272 module CleatFrame(s) {
 273   r = cleat_frame_r(s);
 274   translate([cleat_frame_x(s), 0, cleat_frame_z(s)])
 275     rotate([0, 90, 0])
 276     CleatFrameSphere(r);
 277 }
 278
 279
 280 module CleatHorn(){
 281   for (si=[0 : cleat_frames-2]) {
 282     s0 = si / (cleat_frames-1);
 283     s1 = (si+1) / (cleat_frames-1);
 284     hull(){
 285       CleatFrame(s0);
 286       CleatFrame(s1);
 287     }
 288   }
 289 }
 290
 291 module CleatBase(){
 292   frames = cleat_frames/2;
 293   se = cleat_stem_l/2 / cleat_horn_tl;
 294   r = cleat_frame_r(se);
 295
 296   hull(){
 297     for (s = [-se, se]) {
 298       for (z= [-(cleat_height + tube_dia/2),
 299                cleat_frame_z(s)]) {
 300         translate([cleat_frame_x(s), 0, z])
 301           linear_extrude(height=0.1)
 302           scale([1, r[1]/r[0]])
 303           circle(r=r[0]);
 304       }
 305     }
 306   }
 307 }
 308
 309 module VCleat(){
 310   translate([0,0, vcleat_dz]){
 311     difference(){
 312       translate([0, -(main_r + cleat_height), 0]) {
 313         rotate([0, -90, 90]) {
 314           CleatBase();
 315           for (m=[0,1]) {
 316             mirror([m,0,0]) {
 317               CleatHorn();
 318             }
 319           }
 320         }
 321       }
 322       linextr(-cleat_stem_l, +cleat_stem_l)
 323         circle(r = tube_dia/2 + 0.1);
 324     }
 325   }
 326 }
 327
 328 module VCleatA(){ ////toplevel
 329   DummyA();
 330   VCleat();
 331 }
 332
 333 // ---------- hhook ----------
 334
 335 module HHookHookPlan(){
 336   translate([0, hhook_ctr]){
 337     difference(){
 338       circle(r = hhook_outer_dia/2);
 339       circle(r = hhook_inside/2);
 340       rectfromto([+hhook_outer_dia, -hhook_outer_dia],
 341                  [0,                +hhook_outer_dia]);
 342     }
 343     translate([0, -(hhook_inside/2 + hhook_th/2)]){
 344       hull(){
 345         for (x=[-0.1, hhook_l]) {
 346           translate([x,0]) square(center=true, hhook_th);
 347         }
 348       }
 349     }
 350   }
 351 }
 352
 353 module HHookA(){ ////toplevel
 354   DummyA();
 355   linextr(min_z, max_z) {
 356     HHookHookPlan();
 357   }
 358 }
 359
 360 module HHookPlanDemo(){
 361   MainPlanA();
 362   HHookHookPlan();
 363 }
 364
 365 // ---------- misc ----------
 366
 367 module PinSitu(){ ////toplevel
 368   difference(){
 369     union(){
 370       translate([0,0, -pin_head_th])
 371         cylinder(r= pin_dia/2, h = total_z + pin_head_th + pin_tail);
 372       mirror([0,0,1])
 373         cylinder(r= hinge_o_r - pin_gap, h = pin_head_th);
 374     }
 375     translate([0,0, total_z + pin_tail/2])
 376       rotate([0,90,0])
 377       translate([0,0, -pin_dia])
 378       cylinder(r= pin_hole_dia/2, h=pin_dia*2);
 379     translate([pin_dia/2 * cos(45), -50, -pin_head_th*2])
 380       cube([50,100, total_z*2]);
 381   }
 382 }
 383
 384 module Pin(){ ////toplevel
 385   rotate([0,90,0]) {
 386     PinSitu();
 387   }
 388 }
 389
 390 module GeneralB(){ ////toplevel
 391   HalfClampX(true);
 392 }
 393
 394 module DummyA(){ ////toplevel
 395   HalfClampX();
 396 }
 397
 398 module PlanDemo(){ ////toplevel
 399   MainPlan();
 400   translate([0,0,-4]) color("red") Portion(1);
 401   translate([0,0,-2]) color("grey") Portion(0);
 402
 403   translate([0, tube_dia*1.5]) {
 404     MainPlanB();
 405     MainPlanA();
 406   }
 407
 408   translate([0, -tube_dia*1.5]) {
 409     VHookPlanDemo();
 410   }
 411   translate([tube_dia*4, 0]) {
 412     HHookPlanDemo();
 413   }
 414 //  translate([max_x - hinge_x + 20, 0]) color("blue") MainPlanA();
 415 }
 416
 417 module DemoA(){ DummyA(); }
 418
 419 module Demo(){ ////toplevel
 420   color("red") rotate([180,0,0]) GeneralB();
 421   color("blue") DemoA();
 422   color("orange") translate([hinge_x, 0, min_z - hinge_z_gap])
 423     rotate([0,0,180]) PinSitu();
 424 }
 425
 426 module DemoPair(){ ////toplevel
 427   color("red") rotate([180,0,0]) DemoA();
 428   color("blue") DemoA();
 429   color("orange") translate([hinge_x, 0, min_z - hinge_z_gap])
 430     rotate([0,0,180]) PinSitu();
 431 }
 432
 433 //PlanDemo();
 434 //HalfClamp();