Brevet FR2998053A1 — publié le 20140516

[1] Description Etat du sachant : Les bancs optiques sont des équipements utilisés dans le cadre des études optiques. Ces bancs sont caractérisés par un rail qui doit avoir une rigidité tridimensionnelle absolue (torsion, latérale et longitudinale), car de cette qualité dépend la fiabilité des données relevées. Sur ces bancs, sont installés des composants (source lumineuse, éléments de diffraction et outils de mesure) qui sont posés sur des éléments de fixation intermédiaire appelés cavaliers, et qui circulent et se bloquent sur le rail. Là encore il importe que le rail offre une circulation des éléments au moindre jeu possible, tandis que le couple rail/ cavalier doit avoir un blocage permettant d'offrir la précision fonctionnelle attendue (précision de l'axe optique = torsion, latérale et longitudinale). Trois techniques sont actuellement employées pour la réalisation des bancs : Les bancs dits « haut de gamme>) sont conçus via un procédé d'extrusion d'aluminium plein, structure permettant de garantir la précision de relevé du fait de la rigidité du composant principal. SI ce type de rail répond aux exigences de précision des données relevées, sa limite est son poids (environ 3,5 Kg par mètre linéaire). De plus il n'y pas de contact entre la partie supérieure du rail et le fond du cavalier, cela induit une stabilité amoindrie. Pour pallier ce manque, les cavaliers ont un poids important dont l'objet est de compenser le jeu latéral existant entre le rail et le cavalier. Pour pallier au jeu existant entre le rail et le cavalier, il est également fait appel à des coussins de glissement sur les faces internes du cavalier. En outre, les rails disposent de rainures de serrage avec un angle d'environ 45°, dans le but de plaquer le cavalier sur le rail. Pour se faire, la vis de serrage doit être à bout conique, de façon à plaquer et d'éviter de rayer le rail une fois serré. Enfin, les cavaliers ont une forme asymétrique pour accueillir le filet qui doit avoir plus de 10mm de long pour assurer la pression, en raison de l'utilisation de vis à bout tronc conique. Pour pallier aux problèmes de prix, les industriels ont conçu des rails en tôle emboutie de forme en U, qui sont nettement moins chers (rapport de 1 à 5), mais offrent des qualités de précision très inférieures du fait que le rail ne répond pas aux exigences de rigidité. De plus les cavaliers ayant une action de frottement sur le rail aux deux extrémités repliées, le traitement de surface s'use et la corrosion s'installe. Enfin d'autres bancs en profilé existent, mais ne font pas appel à une structure prismatique, qui est gage de précision. Description de l'invention : L'invention concerne un banc optique à structure prismatique en profilé d'aluminium creux ayant les qualités suivantes : Le rail doit offrir une rigidité comparable aux bancs haut de gamme en aluminium plein, sans avoir l'inconvénient du poids, [2] Les composants doivent être posés de telle façon qu'il n'y ait aucun jeu une fois serrés sur le banc, de même que l'action de fixation ne doit pas modifier le réglage du composant sur le rail, Le tout offre un réglage de l'équilibre du cavalier sur les 3 points du rail : partie haute, deux parties latérales. Le banc optique est composé : - d'un rail alu profilé évidé à renfort interne (figure 1) caractérisé par, o la rigidité tridimensionnelle absolue sur les dimensions de plus de 2 mètres de long. Cette performance de rigidité, gage de la précision du banc, est acquise par un système de profilage multipliant le nombre d'angles internes longitudinaux, avec au moins 6 angles internes (a), rigidifiant ainsi le profilé et lui évitant tout risque de déformation (torsion, déformations latérale et longitudinale), cette technologie offre une rigidité pour le moins comparable aux rails à structure pleine. Au regard d'un rail plein, le poids du rail est divisé par 2, ce qui autorise des manipulations moins contraignantes. o son dessus (b) offrant une partie plane sur laquelle porte le cavalier, ce qui permet à l'ensemble d'avoir une très grande stabilité. Ainsi le cavalier repose sur la partie supérieure plate du rail et sur les deux côtés latéraux (c), sans risque de frottement au motif que les angles du rail sont évidés (d) permettant ainsi un bon glissement du cavalier sur le rail. o De rainures de serrage des cavaliers (e), usinés en profil inversé sur le rail, qui viennent plaquer le cavalier sur le rail lors de l'opération de serrage (f), le dit serrage ramenant le cavalier sur le rail sans modifier la position du cavalier afin de garantir un réglage à la mesure souhaitée. La particularité de cette rainure est qu'elle offre un angle de plus de 80° par rapport à l'horizontal qui permet d'utiliser des vis plates, et évite à la fois de marquer le rail en position de serrage, tout en offrant une puissance de serrage plus importante qu'une vis à bout conique (point d'appui plus important). - De cavaliers (figure 2) présentant les caractéristiques : o De pouvoir être plus légers que ceux utilisés sur des produits haut de gamme (action de surdimensionnement des cavaliers des produits haut de gamme pour offrir de la stabilité) tout en offrant une rigidité accrue, du fait du jeu limité (g) (inférieur à 0,25 mm) entre les parties en friction du rail et du cavalier, et du système de fixation du cavalier sur le rail. Le poids du cavalier est réduit de moitié au regard d'un dispositif haut de gamme conventionnel. o d'avoir une forme prismatique parfaitement symétrique (h), ce qui induit une stabilité naturelle sur 3 points d'appui. Le cavalier symétrique est permis par l'utilisation de vis à bout plat, qui ne nécessite qu'un filet court (4mm pour lOmm sur une vis à bout conique), et n'impose pas de matière supplémentaire à [3] l'endroit du filetage (i). L'utilisation de ce type de vis étant par ailleurs permise grâce à la conception du rainurage du rail à plus de 80°. De par sa conception qui engendre un équilibre naturel, l'ensemble rail cavalier repose sur un système de réglage à équilibre parfait des pieds : caractérisés par 3 points d'appuis. Dessins : - Planche 1/3 : Coupe du rail - Planche 2/3 : Coupe du cavalier - Planche 3/3 : Coupe du cavalier sur le rail 10 Légende des croquis : a = angles internes du rail b = dessus plane du rail c = côtés latéraux du rail 15 d = angles du rail évidés e = rainures de serrage des cavaliers en profil inversé f = vis de serrage g = jeu limité entre le rail et le cavalier h =forme prismatique et symétrique du cavalier 20 i = filet réduit à 4 mm, cavalier sans surépaisseur REVENDICATIONS1. Banc optique à structure prismatique caractérisé par un rail, des cavaliers et un réglage d'équilibre sur 3 points (figure 3) : le rail (figure 1) en profilé d'aluminium creux avec au moins six angles internes (a) offre une rigidité en torsion - latérale et longitudinale sur des dimensions de plus de 2 mètres de long, le haut du rail (b) comporte une partie plane et des côtés (c) sur lesquels se plaquent les cavaliers, les angles de la partie plane (d) sont évidés pour permettre un bon glissement des cavaliers symétriques (h), le jeu entre le rail et chaque point de liaison du cavalier est au plus de 0,25 mm (g), des rainures de serrage en profil inversé (e) d'un angle d'au moins 800 par rapport à l'horizontale sont intégrés au rail plaquant le cavalier sur le rail lors de l'opération de serrage (f), l'opération de serrage étant optimisée par l'utilisation de vis à bout plat, 2. Banc optique à structure prismatique selon la revendication 1 caractérisée en ce que le rail en profilé d'aluminium creux dispose d'au moins six angles internes (a) autorisant une rigidité latérale longitudinale et en torsion absolues sur des longueurs de plus de 2mètres, 3. Banc optique à structure prismatique selon la revendication 1 caractérisée en ce que le rail offre une partie supérieure plate (b) sur la quelle coulisse le cavalier, apportant ainsi une stabilité à l'ensemble, 4. Banc optique à structure prismatique selon la revendication 3 caractérisée en ce que la partie plate du rail est évidée dans les angles (d) afin d'assurer un bon glissement du cavalier sur le rail, 5. Banc optique à structure prismatique selon la revendication 1 caractérisée en ce que le rail dispose de rainures inversées (e) sur un angle minimum de 80° par rapport à l'horizontal, afin de permettre le serrage des cavaliers en le plaquant sur le rail (f), ce qui renforce la rigidité de l'ensemble afin d'augmenter la précision de l'appareil, 6. Banc optique à structure prismatique selon la revendication 5 caractérisée en ce que le rainurage à 80° minimum par rapport à l'horizontal du rail, autorise l'emploi de vis à bout plat et amplifie ainsi la capacité de serrage du cavalier sans dégrader le rail (f), 7. Banc optique à structure prismatique selon la revendication 1 caractérisée en ce que la forme symétrique du cavalier (h) permise par l'emploi de vis à bout plat autorise un filet réduit à 4mm environ, ce qui évite une surépaisseur du cavalier à l'endroit du filet (i), 8. Banc optique à structure prismatique selon les revendications 1 et 3 caractérisée en ce que le jeu réduit à 0,25mm entre le rail et le cavalier (g), en tous points de liaison entre ces éléments, augmente la rigidité de l'ensemble et la précision de l'appareil, 9. Banc optique à structure prismatique selon les revendications 1, et 7 caractérisée en ce que la structure parfaitement symétrique du rail et des cavaliers (h), offre la possibilité au système de reposer sur un appui à équilibre parfait, 3 points.