Brevet FR3158154A1 — publié le 20250711

Dispositif de raccordement de deux rails sur un banc d’expérimentation des lois de l’optique permettant un aboutement précis et rigide des deux bancs, ainsi qu’une possibilité de rotation de -90° à +90° entre ces deux bancs, caractérisé par : d’un mécanisme goniométrique (a), d’un disque gradué indicateur angulaire (b) situés tous deux sous les rails, de queues d’aronde (c) faisant à la fois office de fixation et de liaison glissière avec les rails, de pièces de liaison entre les rails et le mécanisme goniométrique (d), d’une colonnette escamotable (e), de vis de serrage (f), de pieds de soutien (g). . Figure pour l’abrégé : [Fig 1] Dispositif de raccordement de deux rails sur un banc d’expérimentation des lois de l’optique permettant un alignement précis et un mouvement de rotation entre ces deux bancs. La présente invention se rapporte à un dispositif de raccordement de deux rails sur un banc d’expérimentation des lois de l’optique permettant un alignement précis et un mouvement de rotation entre ces deux bancs. Les outils didactiques ont principalement pour destination d’être employés dans les écoles pour la formation des lycéens, techniciens et ingénieurs. Ils sont pour la plupart des outils d’expérimentation de sujets physiques qui sont utilisés durant les cours. Sur ces bancs, sont installés des composants (source lumineuse, éléments de diffraction, outils de mesure, etc.) qui sont posés sur des éléments de fixation intermédiaire appelés cavaliers, et qui coulissent et se bloquent en position sur le banc (aussi appelé rail). Pour que les expérimentations se réalisent dans de bonnes conditions d’observation, il est nécessaire que le rail offre un guidage des éléments au moindre jeu possible, et que le couple rail/ cavalier ait un blocage permettant d’offrir la précision fonctionnelle attendue (précision par rapport à l’axe optique : absence de torsion et de déviation latérale, longitudinale ou verticale). Dans le cas de la présente demande de brevet, quatre fonctions supplémentaires sont recherchées pour faire varier les expérimentations. Dans ce cadre, le dispositif doit être apte à étudier les lois de l’optique telles que la focométrie et la déviation de la lumière à travers un prisme. Pour ce faire il est nécessaire que le dispositif permette : - une rotation de -90° à +90°, - un aboutement des deux profilés en ligne, - une rigidité de l’ensemble en position aboutée, - et le tout en assurant une précision (comme nous l’avons vu, liée principalement à la rigidité du banc) dans n’importe quelle position. É tat des sachant : L’état des connaissances peut être établi selon deux angles : - le premier concerne l‘état de la technologie connue des dispositifs d’expérimentation des lois de l’optique, - le second concerne d’autres dispositifs connus, qui permettent l’aboutement rigide, la rectitude et la rotation de deux éléments mécaniques séparés. Relativement aux appareils didactiques d’expérimentation des lois de l’optique : Rappelons que l’étude de l’optique a commencé dès l’Antiquité. Si les lois de la réflexion étaient connues d’Euclide (-330 av JC) et les lois de la réfraction ont été énoncées vers l’an 1000, les premiers instruments d’optique sont apparus au XVIIème siècle. Ils servaient principalement à l’étude de l’astronomie. C’est à partir de 1850 que sont développés des appareils et accessoires destinés à produire les expériences des phénomènes d’optique devant un large auditoire. Notamment, les bancs d'optique qui sont des dispositifs utilisés en éducation pour enseigner les principes fondamentaux de l'optique, tels que la réflexion, la réfraction, la diffraction, l'interférence, etc. Notons les éléments optiques « Duboscq », ou encore les premiers bancs d’optique construit dans les années 1930 où l’on remarque pour la première fois la présence d’un rail métallique en forme de « U » d’une longueur approximative de 1,5m (ce qui deviendra un standard de taille). Les bancs d'optique modernes sont conçus pour être faciles à utiliser et offrir une grande précision dans les mesures effectuées. Ils sont équipés de nombreux accessoires tels que des prismes, des lentilles, des miroirs, des filtres et des diaphragmes qui permettent de réaliser une large variété d'expériences. Certains bancs sont également équipés d'appareils de mesure tels que des échelles graduées, des micromètres et des interféromètres qui permettent de mesurer avec précision les angles, les distances et les longueurs d'onde. Les principaux systèmes disponibles sur le marché comportent un rail (aussi appelé banc) d’un seul tenant de plus de 1.5m, ce qui les rend encombrants. Ils sont plus ou moins rigides en fonction de la forme utilisée. La forme du profilé est donc essentielle, tant dans sa conception que sa fabrication, pour garantir une rigidité à même de fournir des expérimentations précises. Le présent demandeur avait d’ailleurs déposé un brevet n°FR299805 pour garantir cette nécessité. Dans ce brevet, la forme du profilé détermine la rigidité du banc et le positionnement du cavalier (supportant l’outil optique placé sur le banc) sur celui-ci. Un fabricant de matériel destiné à la photographie panoramique propose un autre système de banc optique télescopique doté de plusieurs rails et des pièces d’accouplement entre les rails (« NODAL Ninja »®). Mais ces systèmes n’autorisent pas la rotation entre les deux morceaux de rails, nécessaire à l’étude de la déviation de la lumière. Les principaux fabricants proposent un système d’accouplement goniométrique (à l’exemple de la société « TWINSE ») qui permet de relier deux bancs entre eux, de leur donner un angle précis ceci afin de mesurer, par exemple, la déviation d’un faisceau lumineux qui a traversé un prisme. Mais ces systèmes, ne font pas partie intégrante des bancs. Ce sont des accessoires uniquement utilisés pour la déviation angulaire. Si bien qu’en ce qui concerne les bancs optiques, aucune solution ne satisfait au triple objectif réunit : d’assurer une liaison angulaire de deux rails tout en garantissant la rigidité et la précision de l’ensemble du système en position linéaire abouté Relativement aux appareils mécaniques qui permettent l’aboutement rigide, la rectitude et la rotation dans les deux sens de deux éléments mécaniques séparés sans jeux : De nombreux systèmes ont été développé permettant à la fois la rotation de deux profilés entre eux et leur blocage dans une position choisie. Par exemple le compas de dessinateur, le système pour « casser » le fusil de chasse, les bras articulés utilisés pour les engins de chantier, etc… Le plus caractéristique de ces équipements et le plus proche de notre besoin est le système utilisé pour les échelles multifonctions. Il s’agit bien d’un mécanisme reliant deux profilés initialement distincts et qui permet d’obtenir à la fois l’aboutement linéaire et rigide des profilés (cas de l’échelle droite) ainsi que leur assemblage suivant un angle choisi (cas de l’échafaudage). Mais si ce système est suffisamment rigide pour supporter le poids d’un être humain, il n’apporte pas la précision requise pour l’étude des lois de l’optique. De plus la rotation permise par ce système mécanique n’est que de 180° dans le sens horaire ou le sens antihoraire mais pas les deux à la fois. Ainsi, que ce soit dans le domaine de l’optique, ou dans un autre domaine d’activité, il n’existe aucun système identifiable pouvant répondre aux exigences de : rotation de -90° à +90°, possibilité d’abouter les deux profilés en ligne, rigidité de l’ensemble en position aboutée, et de précision du système dans n’importe quelle position. Présentation de l’invention : l’invention est relative à un dispositif de raccordement de deux rails d’expérimentation des lois de l’optique permettant un aboutement précis et rigide des deux rails, ainsi qu’une possibilité de rotation de -90° à +90° entre ces deux rails. Ce dispositif est doté : d’un mécanisme goniométrique (a), d’un disque gradué indicateur angulaire (b) situés tous deux sous les rails, de queues d’aronde (c) faisant à la fois office de fixation et de liaison glissière avec les rails, de pièces de liaison entre les rails et le mécanisme goniométrique (d), d’une colonnette escamotable (e), de vis de serrage (f), de pieds de soutien (g). Ce dispositif fait appel à un procédé caractérisé en ce que les queues d’aronde (c) font office de liaison glissière, selon une première position d’aboutement des rails, ces liaisons renforcent la rigidité tridimensionnelle du banc ; tandis qu’en position distante des rails, les pièces de liaisons (d) maintiennent ces derniers dans une position éloignée permettant une possibilité de rotation de -90° à +90° entre ces deux rails. Ce dispositif se différencie également des dispositifs conventionnels par l’absence de pièces du système dans la zone de contact entre les deux rails (cf. FIG. 1 ), le mécanisme goniométrique (a) et le disque gradué indicateur angulaire (b) étant situés sous les rails, et la colonnette (e) étant escamotable. Cette configuration, pièces de liaison (d) plus queues d’aronde (c) et la possibilité de déplacer l’ensemble du système le long des rails (cf. FIG. 2 ), permet de garantir une rigidité tridimensionnelle absolue (en torsion, longitudinalement et latéralement) du banc assemblé et constitué des deux rails aboutés. En effet, la rigidité est obtenue par un des deux ensemble pièces de liaison et queues d’aronde(c) qui se positionnent dans les deux rails à la fois. Si les dispositifs conventionnels permettent effectivement d’assurer la rotation ainsi que la précision de l’orientation du système dans un intervalle d’étude angulaire de -90° à +90°, le système conçut permet en plus d’abouter les deux rails en ligne tout en garantissant la rigidité nécessaire à l’étude des lois de l’optique. FIG. 1 Vue générale du dispositif dans une position propre à assurer un angle de rotation des deux rails. FIG. 2 Vue générale du dispositif avec les deux rails aboutés pour constituer une droite. Notons qu’une queue d’aronde est positionnée dans les deux rails à la fois et que les vis de serrage (f) fixent les rails aboutés, le tout assurant une parfaite rigidité du banc. Glossaire : (a) d’un mécanisme goniométrique, (b) d’un disque gradué indicateur angulaire, (c) de queues d’aronde, (d) de pièces de liaison avec les rails, (e) d’une colonnette escamotable, (f) de vis de serrage, (g) de pieds de soutien. Dispositif de raccordement de deux rails sur un banc d’expérimentation des lois de l’optique permettant un aboutement précis et rigide des deux bancs, ainsi qu’une possibilité de rotation de -90° à +90° entre ces deux rails, caractérisé par : d’un mécanisme goniométrique (a), d’un disque gradué indicateur angulaire (b) situés tous deux sous les rails, de queues d’aronde (c) faisant à la fois office de fixation et de liaison glissière avec les rails, de pièces de liaison entre les rails et le mécanisme goniométrique (d), d’une colonnette escamotable (e), de vis de serrage (f), de pieds de soutien (g). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les queues d’aronde (c) font office de liaison glissière, selon une première position d’aboutement des rails, ces liaisons renforcent la rigidité tridimensionnelle du banc ; tandis qu’en position distante des rails, les liaisons glissières maintiennent ces derniers dans une position éloignée permettant une possibilité de rotation de -90° à +90° entre ces deux rails.