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