JP2005518943A - レーザ光線を用いた車両マーキング装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、レーザを用いて、車両にマークを付ける方法及び装置を提供する。シンプルで、丈夫なレーザ光線伝達導管を用いて車両のあらゆる部分にもマークを付けることができるようにするため、上記レーザは車両ステーション（１０２）上に延在する構造（１０１）上に設置される。この構造は、少なくとも３つ、好ましくは４つのレーザ設置位置（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を定義する。レーザ設置位置は、２次元において互いに離間しており、少なくとも１つのレーザ装置（１０７）をマウントする。このレーザ装置（１０７）は、車両の一部分にマークを付けることが可能なレーザ光線を生成するレーザ・エミッタ（１０８）と、レーザ・エミッタ（１０８）から車両ステーション（１０２）の選択可能なポイントにレーザ光線を伝達するレーザ光線伝達手段（１１０）とを有する。レーザ装置（１０７）は、少なくとも２つの、好ましくは４つすべてのレーザ設置位置（Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤ）の間を移動可能である。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、車両にマーク（ｍａｒｋ）を付ける装置及び方法に関する。

車両マーキングは、特に、車両の窃盗を防止する方法として重要である。少なくとも１つの消えないマークが車両の一部分に付けられれば、窃盗犯は、盗難車を売ろうとするときにその車両の身元を偽装することが難しくなる。消えないマークは、構造中の秘密の又は閉ざされたスペースに付けることができる。しかし、そのようなマークは、購買者が容易に見ることができないという欠点を持つ。窃盗防止には、高い可視性を有する消えないマークが必要とされる。

したがって、現実には、車両外表面の容易に見える位置にマークが付けられている。これらのマークは、構造中の任意の適切な部分に施すことができるが、特に車両のウィンドウにマークを付けることが好ましい。通常、ウィンドウ・ガラスからマークを取り除くことはできない。窃盗犯は、車両の身元を偽装するために、車両のウィンドウにカバーを掛けたり、塗り潰したりできない。表面全体を再度研磨することなく、又は、ガラスが改ざんされたことを明らかな印を残さず、ウィンドウ・ガラスからレーザ・エッチングされたマークを取り除くことはできない。ガラスを再度研磨するには車両からガラスの取り外すことが必要となるであろう。

本分野では、エッチング処理によって車両のウィンドウ・ガラスにマークを付けることが良く知られている。通常、車両の識別を可能にする固有のコードを定義したステンシル（型板）が用いられ、このステンシルを通ってエッチング物質がウィンドウ・ガラスに適用される。通常、エッチング物質は、フッ化水素又は関連物質を有する。しかし、これらは取り扱いが非常に危険な物質であり、この処理の自動化は極めて困難である。

レーザを用いてガラスにマークを付けるシステムは、例えば、米国特許第５，２９８，７１７号において提案されている。この場合、ガラス表面にマークを付けるレーザ光線を生成する炭酸ガス・レーザが用いられる。このシステムは、更に、レーザ光線を制御する信号を提供するコントローラと、軸が直交する一対の鏡を有するレーザ光線操舵システムとを有する。使用中、レーザ光線は、最初に、一方の鏡に衝突し、その後、他方の鏡に衝突する。これら鏡の角度位置は、レーザ光線の位置を動かすことによってガラス上に適切なパターンをカットするシステム・コントローラからの信号に応じて変更される。一実施形態において、レーザは、車両ステーションの上方に配置されたガントリー（ｇａｎｔｒｙ；構台）から防振支持によって吊り下げられる。別の実施形態においては、レーザ自体がガントリー上にマウントされ、レーザ光線を必要とされているパターンとして偏向させる鏡を含むマーキング・ヘッドへ向けてレーザ光線が下ることができるフレキシブルアームが設けられる。ガントリー上にマウントされたレーザ・エミッタは、オペレータの要求に応じて、車両のフロントからリアまで移動させることができる。

この従来の装置は、多くの欠点を持つ。まず、レーザ・エミッタは、損害を防止し、作業者を保護するために、非常に頑丈に組み立てられることを必要とする。レーザ・エミッタは、更に、長期間連続的に作動できるように、大規模な冷却装置を必要とする。実際には、第一の実施形態に示された方法でアームの一端に十分に良好に組み立てられたレーザ・マーキング装置をマウントすることは現実的でないことが判っている。こうして得られた構造は、かさばりすぎていて、操作が困難である。したがって、レーザ・エミッタは、第二の実施形態に従って、車両ステーションの上方のサポート構造又はガントリーにマウントされなければならないことが判っている。しかし、第二の実施形態は、レーザ光線をレーザ・エミッタからマーキング・ヘッドに向かって下らなければならないフレキシブルアーム自体が損傷しやすいという欠点を持つ。フレキシブルアームは、アームの様々な部分の角度位置がどこであってもレーザ光線が略同じ軸に沿ってアームを下るように非常に高い基準で組み立てられなければならない。さもないと、アーム自体の内部への損傷又はレーザ光線の誤った開始位置を原因とするマーキング品質の劣化の危険がある。使用中、フレキシブルアームは、繰り返し移動させられ、継続的な引張と時折発生する衝撃とを受ける。実際には、既知の種類のフレキシブルアームは、約１ヶ月に１度、調整しなければならないことが判っている。

ガラスにマークを付けるのにレーザを用いることには更に問題がある。なぜなら、レーザは、あまりクリアでないマークを作り出すことがあるからである。その一方で、レーザの他の設定においては、ガラスがひび割れる可能性もある。これは明らかに望ましくない。

本発明者らは、これらの問題を克服する方法を追究した。

本発明者らは、後述するように、ガラス・マーキング・レーザ用の最適な設定を追究した。

本発明者らは、この目的のための既存のフレキシブルアームの問題は、それらが長過ぎ且つ複雑過ぎであり、個々の構成要素が長過ぎることである、ということに気が付いた。本発明者らは、フレキシブルアームがより短く作ることができ、構成要素をより短く作ることができれば、フレキシブルアームをより頑強で、信頼性高く作ることができることに気が付いた。

本発明者らは、更に、既存のフレキシブルアームは、使用中、あまりにも多くの捻りと伸張を受けることに気が付いた。これは、ユーザがマーキング・ヘッドを繰り返し操作して車両の多くの部品と接触させた結果である。本発明者らは、更に、これらの問題は、アームを比較的短くできるようにレーザ・エミッタを車両の片側に配置することによって克服できることに気が付いた。しかし、車両を移動させずに車両の両側にマークを付けることを可能にするためには、車両の反対側に別のレーザを配置するか、或いは、第一のレーザを車両の片側から反対側へ移動させることが必要となる。加えて、エミッタを車両のフロントからリアへ移動させることができる必要がある。

本発明者らは、これらの要件は、少なくとも２次元に互いに移動する少なくとも３つのレーザ設置位置を構造上に設けることによって満たすことができることに気が付いた。１つのレーザが３つのレーザ設置位置のうちの２つの間で移動可能であって且つ別のレーザが残りのレーザ設置位置にマウントされるか、或いは、１つのレーザがこれら３つの位置すべてに移動可能であれば、車両のすべての側面をカバーすることができる。

したがって、本発明は、車両マーキング装置であって、
車両ステーションに隣接して延在する構造を有し、
前記構造は少なくとも２次元において互いに離間した少なくとも３つのレーザ設置位置を定義し、前記レーザ設置位置は少なくとも１つのレーザ装置をマウントし、前記レーザ装置は、前記車両の一部分にマークを付けることが可能なレーザ光線を生成するレーザと、前記レーザからのレーザ光線を前記車両ステーションの選択可能な点に伝達するフレキシブルなレーザ光線伝達手段とを有し、前記レーザ設置位置のうちの少なくとも２つの間で移動可能である、装置を提供する。

上記構造は、車両ステーションのそばに延在してもよく、或いは、車両ステーションの一端又は他端に延在してもよく、或いは、車両ステーション上方に延在してもよい。この構造は、車両ステーションの両側に延在してもよい。例えば、車両ステーションは、ベルトの両側に上記構造を備えたベルトコンベアを有してもよい。

上記構造は、任意の適切なデザインとすることができる。この構造は、骨組みと、車両ステーション上で又は隣接してこの骨組みを吊り下げる１以上のサポートとを有することが好ましい。この骨組みは、例えば、壁と、支柱又は例えば格子細工構造などの他の剛体構造部材とを有する。上記車両ステーションは、上記構造と一体の面によって定義されてもよく、或いは、上記１以上のサポートがマウントされた既存の面の領域を有してもよい。車両ステーションは、マークが付けられる車両のサイズにサイズが対応していることが好ましい。車両ステーションの幅は、車両が車両ステーションに駐車されたときに、車両の両側に作業者が車両に沿って動くのに十分なスペースが存在するような幅であることが好ましい。車両のドアを開け、アクセスを可能にするのに十分なスペースが存在することが好ましい。

車両の両側のスペースは、例えば、０．３〜１．０メートル幅であり、好ましくは０．４〜０．６メートル幅である。車両を車両ステーション内へ運転して乗り入れることができるように、上記構造はは車両ステーションの少なくとも一端において開放していることが好ましい。車両を一端から搬入し、他端から搬出できるように、車両ステーションは両端が開放していることがより好ましい。これにより、本装置を通る車両の流れが向上する。車両は、運転して乗り入れられてもよく、或いは、コンベアに沿って推進されてもよい。

上記骨組みは、任意の適切な構造から構成することができる。例えば、この骨組みは、略平らな部材、梁、又はこれらの組み合わせから構成されてもよい。

この骨組み用のサポートは、該骨組みを片側のみで支持し、該骨組みを該サポートから突き出た片持ちとしてもよい。別の方法として、このサポートが、該骨組みの両側に配置されてもよい。

別の実施形態において、上記サポートは、車両ステーション上方に配置された天井又は梁などの部材から上記骨組みを支持する。

車両ステーションの幅は、２．５〜５．０メートル、より好ましくは３．０〜４．０メートル、であることが望ましく、その長さは、３．５〜７．０メートル、より好ましくは４．０〜６．０メートル、であることが望ましい。上記骨組みは、車両ステーション上方の１．５〜３．０メータ、より好ましくは２．０〜３．０メータの高さで支持されることが望ましい。上記骨組みは、車両ステーションより幅及び長さが大きくてもよいが、以下に述べる理由により同じ長さ及び幅であることが好ましい。

上記構造は、特に該構造の上記骨組みは、少なくとも３つのレーザ設置位置を定義する。

これら少なくとも３つのレーザ設置位置は、少なくとも２次元において互いに間隔をおいて配置される。それらは、略水平であることが望ましい車両ステーションに略平行な面において互いに感覚をおいて配置されてもよい。別の方法として、それらは、車両ステーションに対して略直角な方向において、例えば略垂直な面において、間隔をおいて配置されてもよい。少なくとも３次元において互いに間隔をおいて配置された少なくとも４つのレーザ設置位置が存在することが好ましい。

例えば、車両ステーションの横方向において互いに間隔をおいて配置され、車両ステーションの一端の上方に配置可能な２つのレーザ設置位置と、車両ステーションの縦方向において他の２つのレーザ設置位置から離れた、車両ステーションの他端に設置された第三のレーザ設置位置とが存在する。第一、第二、及び第三のレーザ設置位置は、略同じ水平面に設置される。別の方法として、少なくとも１つのレーザ設置位置が、他のものより垂直方向において下方に配置されてもよい。これら少なくとも３つのレーザ設置位置は、同じ水平面内に配置されてもよく、異なる高さに配置されてもよい。これにより、比較的低いレーザ設置位置にあるレーザが、例えばヘッドライト、テールランプ、フェンダ、ナンバープレートなどの車両の比較的低い位置にある部分にマークを付けることができるようになる。車両のリアのあらゆる位置にもマークを付けることができるように、最初の２つの位置の間に移動可能に設置された第一のレーザ装置を設けることができる。車両の他端にマークを付けるための第二のレーザ装置は、第三のレーザ設置位置に設置することができる。

別の方法として、３つのレーザ設置位置が存在し、第一のレーザ装置は第一及び第二のレーザ設置位置の間で移動可能であり、第二のレーザ装置は第二及び第三のレーザ設置位置の間で移動可能であってもよい。このように、車両にマークを付ける２つのレーザ装置は、略あらゆる位置に配置することができる。

より好ましい実施形態においては、少なくとも４つのレーザ・マーキング位置が存在する。これらは、略長方形のパターンで配置されることが好ましい。これら少なくとも４つのレーザ・マーキング位置は、同じ水平面内に配置されることが好ましい。第一のレーザ装置は第一及び第二のレーザ設置位置の間で移動可能であることが好ましく、第二のレーザ装置は第三及び第四のレーザ設置位置の間で移動可能である。第一及び第二のレーザ設置位置は、車両ステーションの略片側に配置され、縦方向において互いに間隔をおいて配置され、第三及び第四のレーザ設置位置も同様に配置される。しかしながら、第一及び第二のレーザ設置位置を車両ステーションの横方向において互いに間隔をおいて配置することも可能である。レーザ装置がその間を移動可能なレーザ設置位置は、互いに任意の適切な距離を隔てて配置される。この距離は、マークを付ける車両の幅と略同じであることが好ましく、２．５〜４．５メートルであることが望ましい。横方向に距離を隔てて配置される場合には３．０〜４．０メートルであることがより好ましく、縦方向に距離を隔てて配置される場合には、３．５〜５．０メートルでることが好ましく、４．０〜５．０メートルであることがより好ましい。

同様のコメントは長方形のパターンにもあてはまる。

別の好ましい実施形態においては、少なくとも８つのレーザ・マーキング位置が存在する。第一の面に略長方形のパターンで配置された４つのレーザ・マーキング位置から成る第一のレーザ・マーキング位置群と、第二の面に略長方形のパターンで配置された４つのレーザ・マーキング位置から成る第二のレーザ・マーキング位置群とが存在し、第一の長方形パターンは、第二の長方形パターンと略同一であって、第二の長方形パターンの略垂直上方に配置される、ことが好ましい。

別の好ましい実施形態においては、上述のように、好ましくは略長方形のパターンで間隔をおいて配置された４つのレーザ設置位置が存在する。ただし、本実施形態においては、第一、第二、第三、及び第四のレーザ設置位置のすべての間を移動可能なレーザ装置が設けられる。このように、非常に広い対象範囲を１つのレーザによって得ることができる。同様に、８つのレーザ設置位置が存在する場合、レーザ装置は８つすべてのレーザ設置位置の間で移動可能であることが好ましい。

例えば、第一及び第二のレーザ設置位置の間に延在した少なくとも１つの第一の軌道が設けられ、第一のレーザ・サポートは第一の軌道に沿って移動可能であり、第一の軌道から第一の軌道に平行ではない方向に延在した第二の軌道が設けられ、第二の軌道に沿って移動可能な第二のレーザ・サポートが設けられ、レーザ装置が第二のレーザ・サポート上に設置される。

このように、レーザ装置の位置は、第一の軌道に沿った第一のレーザ・サポートの移動及び第二の軌道に沿った第二のレーザ・サポートの移動を表す１組の座標によって定義することができる。第二の軌道は第一の軌道に略直角に延び、レーザ装置の位置は１組のデカルト座標（Ｘ，Ｙ）によって定義される、ことが望ましい。

１つの水平面内の第一のレーザ設置位置パターンと、この第一の水平面と異なる高さに位置する第二の水平面内の第二のレーザ設置位置パターンとが存在する場合、第二のレーザ・サポートに対して移動可能な第三のレーザ・サポートを設け、この第三のレーザ・サポート上にレーザ装置を設置する。この第三のレーザ・サポートは、伸縮可能アームと、空気圧又は油圧シリンダと、電動ネジ又は他の装置とを有することが望ましい。このように、レーザ装置の位置に対して第三の座標Ｚを定義することができる。

レーザ装置が第一及び第二のレーザ設置位置の間で移動可能なすべてのケースにおいて、レーザ装置の位置は、２つの位置の間で略連続的に可変であることが好ましい。これにより、レーザ装置の非常に細かい位置決めが可能となるため、車両の所定の一部分上にマークを付けるのに最適な位置決めを得ることができる。

また、レーザ装置は、軸周りの第一のレーザ・サポートの回転と第一のレーザ・サポート上の軌道に沿ったレーザ装置の移動の組み合わせにより、第一及び第二のレーザ設置位置の間で移動可能とすることができる。

レーザ装置が１組のレーザ設置位置の間で移動可能なすべてのケースにおいて、レーザ装置を動かすモータが存在することが望ましい。

このモータは、任意の適切な機構により、レーザ装置を動かすことができる。例えば、このモータは、軌道に対して固定され、レーザ装置又はそのマウントに接続された直線的に延びるトランスミッションを動かす。例えば、このトランスミッションは、該モータによって駆動可能な剛体ロッド、チェーン、又はケーブルを有する。別の方法として、このモータは、レーザ装置又はそのマウントに設置され、該モータによって駆動可能で、上記骨組みに固定された軌道と係合するトランスミッションが設けられてもよい。例えば、レーザ・サポートと軌道との間には、摩擦駆動又はラック・アンド・ピニオン駆動が存在する。別の方法として、この軌道が、該モータの該トランスミッションと係合したチェーン又はケーブルを有してもよい。

レーザ装置の位置を制御する制御手段を設けることができる。これは、自動化システムにおいては、主にコンピュータによって制御される。別の方法として、ユーザが操作可能なレーザ装置の位置を制御する手段が設けられてもよい。例えば、この制御手段は、後述するレーザ光線伝達手段上に設けられる。

レーザ装置は、後述するレーザを有する。このレーザの重量は、通常、２０〜４０ｋｇであり、例えば約３０ｋｇであり、例えば３２ｋｇである。１組のレーザを用意し、第二のレーザを第一のレーザが故障した場合の予備として機能させることでダウン時間が最小化されるようにしてもよい。

レーザ装置は、例えば空冷式又は水冷式のレーザ冷却手段を有することが望ましい。ポンプ式流体冷却システムが用いられることが好ましい。このポンプ式流体冷却システムは、骨組み又は骨組みのサポート上に設置されたポンプ装置を含む第一の部分と、レーザ装置上に設置された冷却回路装置と、これら第一の部分と冷却回路装置との間に設けられ、冷却流体を出し入れするための柔軟な接続（例えば、フレキシブル・ホース）とを有する。

第一及び第二の軌道の少なくとも一方は、互いに平行に延び、互いに間隔をおいて配置され、第一又は第二のレーザ装置サポートを最適に支持する１組の軌道部材を有することが望ましい。

レーザ光線伝達手段は、いくつかの機能を実行するべきである：
１．作業員及び他の機器を損害から保護するために全体が包装されたレーザからレーザ出口ポイントまで延びる経路を設けるべきである；
２．このレーザから出口ポイントまでの経路は、可撓性を持っていなければならない。

これらの要件を満たすレーザ光線導管は、レーザ光線溶接の分野から良く知られている。

このようなレーザ導管は、接続点で一体に結合された少なくとも２つのレーザ導管セクションを有し、これら導管セクションは該接続点において１つの好ましくは２つの軸周りに相対的に回転可能に設置される、ことが望ましい。少なくとも３つ、最も好ましくは少なくとも４つのレーザ導管セクションが存在することが好ましい。これらレーザ導管セクションの間の接続点は、レーザ導管セクションが斜めに交わるときに接続点においてレーザを方向転換させる鏡を有することが好ましい。この種の装置は、レーザ光線溶接の分野において良く知られている。これらレーザ光線導管セクションは、略まっすぐであってもよく、或いは、ある角度で堅く一体に結合された２つのサブセクションを有してもよい。後者の場合、レーザ光線の向きを変える反射鏡がレーザ導管内に設けられなければならない。適切な装置は、例えば、米国ミズーリ州サウスフィールドのレーザ・メカニズム社（Ｌａｓｅｒ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ Ｉｎｃ．）から入手可能である。幅広い動きが可能となるように、少なくとも３つのレーザ光線導管セクションが存在し、これらレーザ光線導管セクションが各接続において２つの軸周りで回転可能であることが好ましい。

レーザ光線導管セクションは、第一のレーザ光線導管セクションに回転可能に接続可能であって第一の軸周りに回転可能な第一の係合部分と、第一の係合部分に対して回転可能に設置された第二の係合部分とを有する接続を設けることにより、２つの軸周りで相対的に回転可能とすることができる。各係合部分はレーザ反射鏡を有してもよい。また、第二の係合部分は、最適な可撓性を得るために、第二のレーザ光線導管セクションに対して回転可能に設置されてもよい。

レーザ導管セクションには、それらを損害から更に保護するための保護材（例えば、弾力性被覆）が備えられてもよい。

本発明により、レーザ光線導管セクションを比較的短くすることができる。例えば、各セクションの長さは、１メートル以下でもよく、８００ｍｍ以下であることが好ましく、７００ｍｍ以下であることが好ましく、４００〜６５０ｍｍであることが好ましい。

本発明のこの態様は特に重要である。特に、他の物体との衝突によるレーザ光線伝達手段の偶然の損害又は他の物体への損害を防止するために、個々のレーザ光線導管セクション長を可能な限り短くしておくことが望ましいことは明らかである。同時に、車両の様々な場所の様々な位置にマークを付けることができることも必要である。本発明者らは、安全性、操作性、及び車両の様々な位置への到達性について最適なアーム長が上記長さによって得られることを発見した。

レーザ光線伝達手段の全長は、３．０ｍ以下であることが望ましく、２．５ｍ以下であることが好ましく、２．３ｍ未満であることが好ましい。

レーザ光線導管の内径は、１０〜２０ｍｍであることが望ましい。外径は、〜１００ｍｍであることが望ましく、７０〜９０ｍｍであることがより好ましい。

レーザに堅く接続されると共に、第三のレーザ光線導管セクションにフレキシブルに接続された第二のレーザ光線導管セクションにフレキシブルに接続された第一のレーザ光線導管セクションが存在してもよい。最後に、第三のレーザ光線導管セクションにフレキシブルに接続されると共に、マーキング・ヘッドに堅く接続された第四のレーザ光線導管セクションが存在してもよい。

少なくとも１つの導管セクションが可変長であってもよい。これは、少なくとも１つの導管セクションを短くする手段を設けることによって本装置の可撓性を向上させるのに役立つ。

導管セクションは、第二の導管セクション要素内に伸縮可能に設置された第一の導管セクション要素を有することが望ましい。第二の導管セクション要素に対して第一の導管セクション要素を移動させて本構造の長さを増減させる駆動手段が設けられてもよい。

可変長を持つ導管セクションがレーザ光線ソースのすぐ隣りに隣接して配置されることが特に好ましい。このレーザ光線マウントは可変長導管セクション及び駆動手段に適したマウントを提供することが分かっている。

可変長の導管セクションが、導管セクション軸が略垂直であって、レーザ光線伝達手段垂直方向の上げ下げが可能となるように、構成されることが特に好ましい。

本発明に係る装置は、マーキング・ヘッドを有することが好ましい。マーキング・ヘッドは、マークを付ける車両の一部分と接触し、そのマークを付ける車両の一部分にレーザ光線を伝達するように設計される。このマーキング・ヘッドは、更に、レーザ光線を偏向させてマークを形成するのに必要なパターンを定義する手段を有する。

形成されたマークは、任意の適切な種類でよい。例えば、指定行数の指定文字数から成る英数字コードでもよい。別の方法として、形成されたマークは、グラフィックなシンボル、ロゴ、又は他のマークを有してもよい。すべてのケースにおいて、マークを付ける車両の一部分の表面を２次元に亘ってレーザ光線を動かすことが必要である。マークは、マークを付ける車両の一部分の表面に亘ってレーザ光線をラスター走査パターンでスキャンすることによってドットマトリックス・パターンとして形成することができる。別の方法として、複数の文字を個々に描画することも可能である。

２次元においてレーザ光線を偏向させるために、任意の適切なシステムを用いることができる。しかし、少なくとも１つの軸周りに回転可能であってレーザ光線を偏向させる少なくとも１つの鏡が設けられることが好ましい。連続した１組の鏡が用いられ、それぞれがレーザ光線と交差し、それぞれがそれぞれの固定軸周りに回転可能である、ことが好ましい。これらの鏡がそれ周りに回転可能な上記軸は、互いに直角であることが好ましい。鏡の回転は、任意の適切な手段によって制御される。これら鏡の回転は、迅速且つ効果的に動くことが分かっている検流計によって制御されることが好ましい。適切な構成は、例えば米国特許第５，２９８，７１７号に記載されている。

マーキング・ヘッドは、更に、オペレータを保護するためにレーザ放射の漏れを示す遮光性ケーシングを有する。

このケーシングの一部分は、用いられるレーザ放射を通す材料から成るウィンドウを有する。例えば、炭酸ガス・レーザが用いられる場合（後述）、ウィンドウはゲルマニウムを有する。

マーキング・ヘッドは、オペレータが操作可能な制御手段を有することが望ましい。

これらの制御手段は、マーキング・ヘッドが所定の位置にあるときにレーザ・マーキングを開始する手段を有することが望ましい。この制御手段は、上述のように、レーザ装置の位置を制御する手段を更に有する。

この制御手段は、安全装置を含むことが好ましい。この安全装置は、本装置が偶発的に放射されるのを防ぐために、マーキング・ヘッドがマークを付ける車両の一部分上の正しい位置にあるときのみ閉まる少なくとも１つのスイッチを有することが望ましい。少なくとも３つのスイッチが存在し、マーキング・ヘッドが正しい位置にあるときにそれらスイッチのすべてが押し下げられなければならず、３つすべてのスイッチが押し下げられるまでレーザは操作不可能である、ことが好ましい。これにより、レーザが放射される前にマーキング・ヘッドが所定の位置にあることになり、付けられるマークの歪みが防止されると共に、レーザ放射の漏れが防止される。

マーキング・ヘッドは、更に、放射漏れを更に防止するために弾力性シールをマーキング・ヘッド周囲に有してもよい。

光又は焦点の損失を防止するためにレーザ光線ウィンドウを洗浄する手段が設けられてもよい。例えば、レーザ光線ウィンドウから堆積物を吹き飛ばし、レンズの汚染を防止する空気ジェットが設けられてもよい。

ウィンドウ・ガラスへのマーキング中に放出された物質を収集する手段が設けられることが好ましい。例えば、ガラス塵が収集されてもよい。この収集手段は、シンプルな容器を有してもよい。しかし、比較的軽量のガラス粒子を捕獲するために、粘着性表面が設けられてもよい。例えば、１片の両面接着テープが採用されてもよい。

レーザ光線導管及びマーキング・ヘッドの重量を支えるサポート手段が設けられてもよい。このサポート手段は、接合されたロッド、ケーブル、又はチェーンなどの可撓性を有する手段を有することが望ましい。この可撓性を有する手段は、レーザ・マーキング装置上に設置されることが望ましい。この可撓性を有する手段は、例えばレーザ・マウント上に回転可能に設置された梁などの梁から支持されてもよい。

この可撓性を有する手段は、ロッキング・プーリを有してもよい。このロッキング・プーリは、リール周りに巻かれる長さのワイヤを有する。リールはコイル・スプリングなどの弾性手段によって影響を受ける。ロッキング・プーリは、リールをワイヤがリール上に巻かれる方向に回転させる傾向を持つ。リール又はワイヤを固定するロッキング手段が設けられる。このロッキング手段は、例えばワイヤを引っ張ることによって、リリースすることができる。マーキング・ヘッドだけを支持する１つの可撓性を有する手段が存在してもよい。しかし、レーザ光線伝達手段の可撓性を有する要素の各々は、別々のサポート手段によって個別に支持されることが好ましい。

適切なロッキング・プーリは、Ｎｅｄｄｅｒｍａｎ社から入手可能である。

レーザ、レーザ光線伝達手段、サポート手段などを含むレーザ・マーキング装置の可動部分の総重量は、それを容易に動かせるように、可能な限り小さいことが望ましい。例えば、１００〜３００ｋｇであることが望ましく、１５０〜２００ｋｇがより好ましい。これは、アルミニウムなどの軽量物質又はガラス強化プラスチックなどの複合材料から形成された市販の部品により実現できる。

上述のように車両上に付けられるマークが文字を有する場合、ビームを少なくとも２つの方向に偏向し、文字を形成している間、ビームのオン／オフを切り替える必要がある。ビームの位置及びビーム期間の少なくとも一方、好ましくは双方は、制御システムによって制御されることが好ましい。この制御システムは、レーザ装置のマーキング・ヘッドに設置されてもよく、或いは、本発明に係る装置上の別の位置に設置されてもよい。例えば、この制御装置は、車両ステーションに隣接して設置されてもよい。

セキュリティ・コードが車両上にマーキングされる場合、一般的に、各コードの少なくとも１つの要素がマークが付けられている車両に固有であることが必要である。したがって、各車両に必要とされるコードをコントローラに入力する入力手段が設けられてもよい。このコードは、例えばキーボードを用いて手動で入力されてもよい。別の方法として、このコードは、インターネットなどの通信ネットワーク経由で又は電話回線などの専用通信回線によって、制御システムに送信されてもよい。別の方法として、制御システムに、各車両上にマーキングされるコードに関する情報を読むスキャナを備えてもよい。例えば、このスキャナは、本分野では良く知られた種類のバーコード・リーダを有してもよい。

制御システムは、本装置を制御するようにプログラムされたパーソナル・コンピュータ又は類似のコンピュータを有することが望ましい。

例えば、制御システムは、マークが付けられる各車両について、車両マーキング・データ（例えば、車両識別番号）、車両にマーキングされるコード、及びマークが作られた日付を有するデータを記憶する少なくとも１つのメモリに接続されたプロセッサを有する。このメモリ内に車両データを入力するように設計されたプロセッサに車両データを入力する入力が設けられることが好ましい。

プロセッサは、更に、レーザ・コントローラに接続されることが好ましい。所定の車両にマークを付けるために、国際機関によってその車両に割り当てられた固有の番号であるその車両識別番号（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｎｕｍｂｅｒ）がプロセッサに入力される。次いで、プロセッサは、その車両にマークを付けるのに必要なコード・データをメモリから抽出する。このコード・データは、次いで、レーザ・コントローラへ転送される。このコントローラ自体は、レーザに接続されると共に、別途、マーキング・ヘッドにも接続される。レーザ・コントローラは、必要なコードが車両上にマーキングされるように、レーザ・マーキング・ヘッドによるレーザ光線の動きと連係して、レーザをオン／オフ制御する。車両に必要な数字又は時刻がマーキングされたとき、車両へのマーキングが完了したことを示す信号をプロセッサに入力することができる。プロセッサは、次いで、マーキングの確認及びマーキング日付を第二のメモリへ書き込む。

プロセッサは、第二の車両に同じマークが付けられるのを防止するために、メモリからマーキング・データを削除するように構成されることが好ましい。マーキング・データは、第二のメモリに入力され、レコードを提供する。

本発明に係る装置は、車両の任意の適切な一部分にマークを付けるのに用いることができる。しかし、本発明に係る装置を用いて車両の少なくとも１つのウィンドウにマークを付けることが特に好ましい。

様々なデザインの車両においてマークを付けるのに適したウィンドウの一部分の位置は異なり、車両ステーションに駐車される車両の位置も毎回異なり得るにもかかわらず、オペレータは、本レーザ装置の位置の柔軟性により、マークを付けるのに理想的な位置にマーキング・ヘッドを持っていくことが可能である、という利点を本発明は有する。

車両のウィンドウにマークを付けるために、ガラス自体にマークが付けられてもよく、或いは、代替的に、合わせガラスのシート間に形成された有機中間層にマークが付けられてもよい。

第一のプロセスにおいては、ガラスに強力に吸収されるレーザ光線が用いられなければならない。この目的には炭酸ガス・レーザ又はエキシマー・レーザにより発せられたレーザ光線が適切であることが分かっている。

第二のアプローチについては、ガラスでは吸収されないが有機中間膜により吸収されるレーザ光線が用いられてもよい。この場合、ネオジム／ＹＡＧレーザにより生成された光線を用いることができることが分かっている。

ガラスにひびが入るのを防止し、はっきりと定義された輪郭を持ったマークを提供するために、パルス・レーザが用いられることが望ましいことが分かっている。レーザは、交互にオン／オフ切替することによってパルス化されることが好ましい。パルシング周波数は、１０〜１００ｋＨｚであることが望ましく、３０〜６０ｋＨｚであることがより好ましく、３５〜４５ｋＨｚであることが最も好ましい。

レーザの平均パワは、５〜２０ワットであることが望ましい。

マークの品質は、レーザ光線がオフの時間に対するオンの時間の比、いわゆるデューティ比によって影響を受ける。このデューティ比は、２０〜６０％オンであることが望ましく、３０〜５０％オンであることがより好ましく、３５〜４５％オンであることが最も好ましい。例えば、４０ｋＨｚにおいて、デューティ・サイクルが４０％オンのデューティ比であれば、１０ミリ秒間連続のレーザ放射の後に１５ミリ秒間レーザがオフされる。

また、走査速度もマークの品質に影響を与える。走査速度は、２，０００〜８，０００ｍｍ／ｓであることが好ましく、３，０００〜６，０００ｍｍ／ｓであることがより好ましく、４，０００〜５，０００ｍｍ／ｓであることが最も好ましい。

デューティ・サイクルをレーザの走査速度及び平均作動パワにマッチさせることは特に好ましい。特に、デューティ・サイクルが３０〜５０％で、走査速度が３，０００〜６，０００ｍｍ／ｓのときに５〜２０ワットで作動させることが好ましく、デューティ・サイクルが３５〜４５％で、走査速度が４，０００〜５，０００ｍｍ／sのときに１０〜１５ワットのパワで作動させることがより好ましい。

これらの数値は、単位長あたりのエネルギ入力という概念的値によって表されてもよい。例えば、４０％のデューティ・サイクル及び４，５００ｍｍ／ｓの走査速度等級で１０ワットで作動させるとき、単位長あたりのエネルギは１０×０．４／４５００＝約０．９１０ジュール／ｍｍである。ひび割れを防止し、はっきりと定義されたマークを得るために、単位長さあたりのエネルギは、０．５〜２．０ジュール／ｍｍであることが好ましく、０．７５〜１．２ジュール／ｍｍであることがより好ましく、０．８〜１．０ジュール／ｍｍであることが最も好ましい。

車両のウィンドウ・ガラスにマークを付けるためには、５〜２０ワット、より好ましくは約１０〜１５ワットで作動する炭酸ガス・レーザを用いることが特に好ましいことが分かっている。

炭酸ガス・レーザは、好ましくは１０〜５０ＭＨｚの周波数で励起された高周波励起炭酸ガス・レーザであることが好ましい。無線周波数励起炭酸ガス・レーザが用いられることが好ましい。スラブ（ｓｌａｂ）・レーザを用いることが特に好ましい。

レーザのデューティ・サイクル、平均出力、及び走査速度のうちの少なくとも１つは、オペレータによって制御可能であることが好ましく、これらのパラメータのすべてがオペレータによって制御可能であることがより好ましい。

適切な無線周波数励起炭酸ガス・スラブ・レーザは、例えば、英国Ｒｏｆｉｎ Ｓｉｎａｒ社（Ｒｏｆｉｎ Ｓｉｎａｒ ＵＫ Ｌｔｄ．）によって製造されている。

また、本発明において用いられるレーザは、ヘッドライト、プラスチック部品、ペイントされたボディ・ワーク、又は合金ホイール・トリムなどの車両のウィンドウ以外の部分にマークを付けるのにも用いることができる。

無線周波数励起レーザが用いられるとき、このレーザは、該レーザを励起させる無線周波数電源を必要とする。これは、例えば、レーザ装置上に設置される。しかし、そのようなソースは比較的重い場合があるので、本発明者らは、無線周波数ソースは本構造上のどこにでも設置できることに気が付いている。その際、無線周波数信号は、例えばレーザ光線溶接から本分野では知られている種類の無線周波数ケーブルを通じてレーザに送ることができる。例えば、銅芯同軸ケーブルを用いることができる。したがって、好ましい実施形態において、本発明に係る装置は、本構造上に設置された無線周波数ソースと、無線周波数ソースからレーザ装置へ延びる可撓性を持った無線周波数伝送ケーブルとを有する。

本発明者らは、このような無線周波数伝送ケーブルを用いる際には該ケーブルをねじらないように注意しなければケーブルの損傷及びパワ損失が発生することを発見した。したがって、無線周波数供給源とレーザ装置との間に延びる無線周波数伝送ケーブルが、可変構造を有し、該ケーブルの各部分の曲率半径が少なくとも３０ｃｍで固定される、ことが好ましい。

このケーブルは、半径が少なくとも３０ｃｍの第一の湾曲軌道部材、半径が少なくとも３０ｃｍの第二の湾曲軌道部材、及び半径が少なくとも３０ｃｍの第三の湾曲軌道部材の周りを順に延びることが好ましい。ここで、上記第一の湾曲軌道部材は、本構造に対して第一の方向に移動可能に設置される。また、上記第二の湾曲軌道部材は、本構造に対して移動可能に設置される。さらに、上記第三の湾曲軌道部材は、第二の軌道部分上に移動可能に設置されると共に、本構造に対して第一の方向に対してある角度を成す方向（好ましくは直角方向）に移動可能に設置される。このように、第一、第二、及び第三の湾曲軌道部材は、ケーブルを動かし、ピンと張った状態に保つことによって、ケーブル中のあらゆるたるみをなくすことができる。これら湾曲軌道部材は、滑らかに湾曲したガイド又は回転可能なホイールを有してもよい。これら湾曲した軌道部材は、モータによって推進されてもよく、或いは、比較的堅い無線周波数ケーブル自体によって推進されてもよい。

本レーザ装置を冷却する冷却手段が設けられてもよい。この冷却手段は、例えばポンプ式水冷手段などのポンプ式の流体冷却手段を有し得ることが望ましい。ポンピングされる流体を冷却し、冷却効率を向上させる冷却手段が設けられてもよい。

添付図面を参照しながら本発明を例を挙げて説明する。

図１に示す装置１００は、車両ステーション１０２の上方に配置された構造１０１を有する。車両ステーション１０２の範囲は破線で示されている。

車両は、構造１０１の真下で車両ステーション１０２に駐車される。構造１０１は、サポートによって車両ステーション１０２の２ｍ上方に設置された骨組みを有する。このサポートは、車両ステーションの各角に設置された支柱１０４と、該サポートを水平の力に対して強化する強化部材１０５及び１０６とを有する。車両ステーション１０２の幅は約４．０ｍであり、長さは約５．０ｍである。レーザ装置１０７が設けられる。レーザ装置１０７は、一対のレーザ・エミッタ１０８及び１０９を有する。使用中、１つのレーザ・エミッタ（本例ではレーザ・エミッタ１０８）のみが使用のために接続される。他方のレーザ・エミッタ１０９は、第一のレーザ・エミッタ１０８が故障した場合のバックアップとして、用意されている。レーザ・エミッタ１０８には、後述するレーザ光線伝達アーム１１０が接続される。レーザ光線配達アーム１１０の端は、後述するマーキング・ヘッド１１１となっている。

本発明の装置は、少なくとも４つのレーザ設置位置Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを規定する。レーザ１０８は、位置Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤの各々の間を連続的に移動することができる。これを実現するために、構造１０１の反対側に配置された１組の軌道部材１１２を有する第一の軌道が設けられる。第一のレーザ・サポート１１３は、軌道部材１１２の上に移動可能に設置される。第一のレーザ・サポート１１３は、軌道部材１１２に沿って延びるくぼみと係合する車輪によって軌道部材１１２上に設置される。モータ１１４が用意され、軌道部材１１２の一方の一端に設置される。

図４に配置をより詳細に示す。図４には構造１０１の上部が示されており、サポート１０４は簡便のため部分的にのみ示される。軌道部材１１２が構造１０１の上部に設置されているのが分かる。くぼみ１１５は、軌道の上部に沿って延びるように形成される。くぼみ１１５に沿って動く車輪１１６上に設置された第一のレーザ・サポート１１３が図示されている。モータ１１４は、トランスミッション１１８（細部は図示せず）を通じてプーリ１１７を駆動する。トランスミッション１１８は、プーリ１１７がモータ１１４よりゆっくり回転するようなステップダウン・トランスミッションであると適切である。プーリ１１７は、第一のレーザ・サポート１１３の一端からプーリ１１７の周囲を軌道１１２の他端の第二のプーリ１２０への戻りループに沿って延び、第一のレーザ・サポート１１３の他端へ戻るケーブル１１９を動かす。プーリ１１７を反時計回りに回転させると、第一のレーザ・サポート１１３は、図４の左へ移動する。時計回りに回転させると、第一のレーザ・サポート１１３は図４の右へ移動する。

第一のレーザ・サポート１１３は、更に、一対の軌道１２１を有する。レーザ１０８及び１０９が設置された第二のレーザ・サポート１２２が設けられる。第二のレーザ・サポート１２２は、軌道１２１に沿ってホイール１２３上で移動可能である。モータ１２４、トランスミッション１２５、及びプーリ１２６から成る同様の配置が設けられ、軌道１２１に沿って第二のレーザ・サポート１２２を移動させるケーブル（図示せず）と係合する。モータ１１４及び１２４は、後述するように、マーキング・ヘッド１１１上に設置された機器からの制御信号に応答して電気的に駆動される。

また、本装置のための冷却水及び電力の供給源１３０が図１に示されている。入力装置１３１は、図示するように、マークを付ける車両に関する情報入力を受信するキーボード１３２及びバーコード・リーダ１３３を有する。データ入力を表示するためにＶＤＵ１３４が設けられる。入力手段１３１からの信号を受信するレーザ・コントローラ１３５が設けられる。レーザ・コントローラ１３５は、ケーブル（図示せず）を通じて、マーキング・ヘッド１１１におけるレーザ光線位置を制御する制御信号を提供する。レーザ・コントローラ１３５は、更に、無線周波数ケーブル１３７に沿って無線周波数電力を供給する。この無線周波数信号は、レーザ１０８に伝達される。レーザ１０８は、無線周波数励起スラブ炭酸ガス・レーザを有する。このレーザに無線周波数信号が供給されると、レーザ放射が始まる。無線周波数励起信号が中断されると、レーザ放射は止まる。よって、レーザ・コントローラ１３５を用いてレーザ１０８のオン／オフを切り替えることができる。このレーザは、無線周波数励起スラブ炭酸ガス・レーザであることが望ましい。このレーザは、４０ＭＨｚの周波数で励起されることが望ましい。このレーザは、オン時間が４０％の負荷サイクル（例えば、１０ミリ秒オンの後、１５ミリ秒オフ）で作動するパルス・レーザであることが望ましい。このレーザは、約１０ワットの平均電力で作動することが望ましい。このレーザ光線は、４，５００ｍｍ／秒の速度で（後述の装置により）ガラス表面上を走査するように構成されることが望ましい。

また、後述するレーザ光線伝達アーム用のサポート手段１３８も図１に示されている。レーザの温度を制御する冷却コントローラ１３６が設けられる。温度を制御するために、パイプ１３８を通じて冷却水をレーザへ汲み上げる。パイプ１３８はレーザ１０８内の冷却回路に接続されるため、レーザ・エミッタ１０８から熱が取り除かれ得る。

熱は、任意の適切な手段によって冷却水から放散される。実際には、パイプ１３８からの放射、パイプ１３８周囲への空気への伝導、及び比較的重いサポート１０４及び構造１０１への伝導の混合によって、熱が取り除かれ得ることが分かっている。

無線周波数ケーブル１３７は、図示するように、その一端から構造１０１の骨組みに沿って延びる。

無線周波数ケーブルは３０ｃｍ未満の半径で曲がられるべきでないことは重要である。さもなくば、ケーブルへの損傷が発生し得る。無線周波数ケーブル１３７は、骨組みに固定され、骨組みの端の曲面ガイド１３９周りを通る。ガイド１３９から延びる無線周波数ケーブル１３７の長さは、実質的には、支えられていない。それは案内部材１４０周囲を通る。案内部材１４０は、その中に形成された３０ｃｍより大きい半径の曲線軌道を有する。無線周波数ケーブルは、後述するように、その曲線軌道においてスライド可能である。案内部材１４０は、軌道１１２上にスライド可能に設置される。また、案内部材１４０は、上部の案内梁１４１上にもスライド可能に設置される。案内部材１４０の上部から、無線周波数ケーブル１３７は、第一のレーザ・サポート１１３に固定された第二の湾曲案内部材１４２周囲に延びる。第二の案内部材１４２から、無線周波数ケーブル１３７は、軌道１２１上にスライド可能に設置された第三の案内部材１４３に達するまで、実質的に支えられていない。第三の案内部材１４３は、無線周波数ケーブル１３７がスライドする湾曲軌道を含む。この湾曲軌道の半径は、３０ｃｍより大きい。第三の案内部材１４３は、第二のレーザ・サポート１２２に関して移動可能に設置される。無線周波数ケーブルは、第三の案内部材１４３から第二のレーザ・サポート１２２まで延びる。

使用中、レーザ・エミッタを第一及び第二の軌道１２１,１１２に沿って移動させると、後述するように、比較的固い無線周波数ケーブルは、可動案内部材１３９、１４０、１４２、及び１４３の湾曲軌道のまわりで押され、半径が小さ過ぎるという欠点を生ずることなく、可動案内部材を移動させて無線周波数ケーブルの緩みを取る。

図２は、図１の装置において用いられるレーザ装置及びレーザ光線伝達手段の概略図である。レーザ・エミッタ１０８は、図の上部に示されている。レーザ・エミッタ１０８には、レーザ・アーム１１０を有するレーザ光線伝達手段が連結されている。使用中、レーザ光線は、レーザ１０８の端２０１から放射される。レーザ・アーム１１０は、このレーザ・エミッタの端２０１に接続された第一のレーザ導管セクション２０２を有する。第一のレーザ導管セクション２０２は、リジッドカーブ２０３を有する。リジッドカーブ２０３には、該カーブあたりでレーザ光線を反射する反射鏡が当初から設けられている。第一のレーザ導管セクション２０２は、互いに直角なで２つの軸周りで回転可能なフレキシブル・ジョイント２０５において、第二のレーザ導管セクション２０４に接続される。同様に、第二のレーザ導管セクション２０４は、同じく直角な２つの方向周りに回転可能なフレキシブル・ジョイント２０７において、第三のレーザ導管２０６と接続される。第三のレーザ導管セクション２０５は、更に、フレキシブル・ジョイント２０９において、最後の第四のレーザ導管セクション２０８と接続される。第一のレーザ導管セクション２０２には、レーザ光線の進行線が略中心を通ってレーザ・アーム１１０を下るようにレーザ光線を調整することができる調整セクション２１０が組み込まれる。各フレキシブル・ジョイント２０５,２０７、２０９は、レーザ光線がそれぞれのレーザ導管セクションを下るように、レーザ光線を反射させる一対の反射鏡を有する。

第二のレーザ導管セクション２０４の長さ（フレキシブル・ジョイント２０５及び２０７の反射鏡の中心点間の距離）は６２０ｍｍである。フレキシブル・ジョイント２０７及び２０９の間の第三のレーザ導管セクション２０５の長さは６００ｍｍである。このように、個々のアームセクションは比較的短く、装置全体を制御しやすくすると共に、アーム又は近隣の物体へ損傷を与えることがない。

第四のレーザ導管セクションは、マーキング・ヘッド２１１に接続される。マーキング・ヘッド２１１は、レーザ・コントローラ１３１から受信した制御信号に応答して互いに直角な少なくとも２つの方向にレーザ光線を偏向させることによってマークを付ける車両部分に適切なパターンを作る手段（図３に示す）を有する。マーキング・ヘッド２１１は、レーザ・エミッタ１０８により発せられる放射線を通すゲルマニウム・ウィンドウを有するレーザ光線出口２１２を有する。

図２ａは、フレキシブル・ジョイント２０５、２０７、２０９の構造を示す部分図である。図２において、フレキシブル・ジョイント２０５、２０７、２０９は、図２ａの矢印ＩＩの方向から見たものである。図２ａは、矢印ＩＩに直角な方向から見たものである。それぞれの場合において、レーザ導管の２つのそれぞれのセクション２１４及び２１５は、一体に接続されている。第一のレーザ光線導管セクション２１４に対して１つの軸周りに回転可能に設置された第一の係合部材２１６が存在する。この係合部材は、更に、回転可能マウンティング２１８において、第二の係合部材２１７に回転可能に接続される。第二の係合部材２１７は、回転可能マウンティング２１９において、第二のレーザ光線導管セクション２１５に対して回転可能に設置される。レーザ光線のライン２２０及びレーザ光線反射鏡の位置２２１及び２２２を破線で示す。このようなジョイントの構造により、レーザ光線導管セクション２１４及び２１５を直角な２つの軸周りで互いに回転可能に設置することが可能となり、柔軟性が最大化される。

また、図２にはサポート・システムも示されている。これにより、マーキング・ヘッド２１１が任意の所定の高さに保持されたとき、このサポート・システムはその高さで吊り下げられたままを維持することができる。

このサポート手段は、レーザ・エミッタ１０８上部のピボット２２４上に設置された回転可能に設置された梁２２３を有する。カウンターウェイト２２５が設けられる。梁２２３の端に、３つのロッキング・リール２２６、２２７、及び２２８が存在する。ロッキング・リールは、例えばＮｅｄｄｅｒｍａｎｎという企業から市販されている。各々は、周囲にワイヤを備えたバネ式リールを有し、バネはリールを巻き取り方向に回転させる傾向がある。ワイヤを設定された位置に固定するロッキング手段が設けられる。ロッキング手段のワイヤは、素早く引っ張ることによってリリース可能である。素早く引っ張ることにより、ワイヤはリール内に移動してもよく、又はリールの外へ移動してもよい。ワイヤが一瞬静止した状態で保持されると、ロッキング手段は再度係合し、ワイヤを新しい位置に固定する。

このように、ワイヤを素早く引っ張ることによって、ワイヤはアンロックされ、所望の長さが実現されるまで、バネの力により、引き出される又は巻き取ることができる。所望の長さが実現されると、ワイヤは数分の１秒の間その位置に保持され、ロック機構がワイヤをその位置に固定する。ロッキング・リール３２６は、マーキング・ヘッド２１１の重量を支えるのに用いられる。ロッキング・リール２２７は、第一のレーザ導管セクション２０４の重量を支え、ロッキング・リール２２８は第二のレーザ導管セクション２０６の重量を支える。

マーキング・ヘッド２１１を移動させると、ロッキング・リールはそれに応じて伸張又は収縮する。さらに、梁２２３は、任意の位置へ回動する。このように、マーキング・ヘッド２１１を移動させると、マーキング・ヘッド２１１を所望の位置で保持することができる。最後に、図２は、マーキング・ヘッド２１１上の磁石２２９を示す。この磁石２２９は、環状の永久磁石を同軸上に備えて設置された中央電磁石を有する。この電磁石がスイッチオフされると、永久磁石の磁場を用いてマーキング・ヘッド２１１を磁石面に対して固定することができる。電磁石がスイッチオンされると、電磁石の磁場が永久磁石による磁場を相殺するように構成することにより、マーキング・ヘッドをリリースすることができる。

図３に関連して後に詳述するように、マーキング・ヘッド２１１は、更に、オペレータが操作可能な制御入力２１３を有する。

図３は、図２のマーキング・ヘッド２１１を通る概略横断面図を示す。マーキング・ヘッド２１１は、レーザ溶接の分野では既知の設計の接続により上部が第四の導管セクション２０８に接続されたケーシング３０１を含む。マーキング・ヘッドの左側には、ゲルマニウム・ウィンドウ２１２が存在する。このウィンドウは、炭酸ガス・レーザ・エミッタ１０８によって生成された種類の赤外線放射を透過させる。このウィンドウは、弾性材から形成された構造３０２によって保護される。構造３０２は、マーキングを始めることができる位置である車両のウィンドウ・ガラス３０３の一片に隣接するところが図示されている。

レーザ光線の経路を破線３０４で示す。光線は、上部においてマーキング・ヘッド２１１に入り、固定鏡３０５によって方向転換される。方向転換されたレーザ光線は、次いで、鏡３０６に衝突する。鏡３００６は、検流計３０７の回転可能シャフト上に設置される。検流計３０７のシャフトの角度位置は、信号線３０８に沿った検流計への信号入力に応じて変化し得る。レーザ光線は、次いで、鏡３０６の角度位置に依存した正確な位置を有する経路３０９に沿って偏向される。偏向されたレーザ光線は、次いで、第二の検流計３１１のシャフト上に設置された第二の回転可能鏡３１０に衝突する。第二の鏡３１０は、該鏡への法線が検流計３１１のシャフトに直角に延びるように、設置される。検流計３１１は、そのシャフトが検流計３０７のシャフトに略直角に延びるように、設置される。検流計３１１は、鏡３１０の角度位置を信号線３１２に沿って送られる信号に応じて変えることができる。検流計３１１の位置が変わると、鏡３０６によって変更された方向に直角な方向へレーザ光線の位置が変わる。このように、レーザ光線３１３の最終的な経路は直角な２つの方向に変えることができるため、検流計３０７及び３１１に適切な信号を与えることによって、レーザ光線を必要とされるあらゆるパターンを通じて通過させることができる。

一対のスイッチ３１４が設けられ、構造３０２の端に設置される。スイッチ３１４は、それらが押し下げられたときに信号が信号線３１５、３１６に沿って制御ボックス３１７へ供給されるように、構成される。

スイッチ３１４は、安全機能として設けられる。実際には、別のスイッチ３１４（図示せず）が設けられ、３つのスイッチ３１４が２次元上に広がるパターンとして存在する。制御ボックス３１７は、すべてのスイッチ３１４が押し下げられた場合にのみレーザが放射されるように、構成される。これにより、レーザは、マーキング・ヘッド２１１がウィンドウ・ガラス３０３の表面と密接に接触している場合にのみ、放射されるようになる。

最後に、オペレータ・コントロール２１３が設けられる。オペレータ・コントロール２１３は、ブラケット３１８上において、マーキング・ヘッド２１１に対して頑強に固定される。オペレータ・コントロールは、更に、制御ボタンを有する。第一の一対の制御ボタン３１９が存在する。これらのボタン３１９の一方又は他方を押すことにより、図４に示す第一のレーザ設置構造は左又は右へ移動する。第二の一対のボタン３２０が設けられる。これらのボタンの一方又は他方を押し下げることにより、第二のレーザ・マウント１２２は、オペレータの選択に従い、図４の紙の中へ又は外へ移動する。このように、レーザ１０８の位置は、オペレータが制御することができる。最後に、２つのレーザ放射ボタン３２１が設けられる。両レーザ放射ボタン３２１を押し下げることにより、制御線３２２に沿って信号が制御ボックス３１７に送られる。制御ボックス３１７は、上述のように、ボタン３１４のすべてが押し下げられた場合に放射信号がレーザ・エミッタ１０８自体に送信されることだけを可能にする回路を含む。

制御ボックス３１７から延びる別の信号線３２３が設けられる。信号線３２３は、レーザアーム１１０に沿って延び、後述するように、レーザ制御手段１３１にフレキシブルな継手を用いて接続される。ワイヤ３２３は、例えば、検流計３０７及び３１１の制御信号、レーザ位置決め用モータ１１４及び１２４の制御信号、及びレーザを操作するレーザ放射信号などの異なる信号を送信するワイヤの束を有することが望ましい。

図５は、レーザ制御システム１３１の概略図である。システムの中心にはプロセッサ・ユニット５０１がある。プロセッサ・ユニット５０１は、入力手段５０２からの入力を受信するように構成される。入力手段は、例えば公衆交換電話網やインターネットなどの通信ネットワーク５０３経由で情報を受信することができる。また、入力装置５０２は、例えばバーコードを読むバーコード・リーダ１３３からの信号を受信することもできる。入力装置５０２は、更に、キーボード１３２からの入力を受信してもよい。

プロセッサ５０２は、更に、データ・ストア５０５に接続される。レーザ・コントローラ１３１は、更に、レーザ・コントローラ１３５に接続される。

入力装置５０２は、プロセッサ５０１に車両マーキング・データを入力するのに用いられる。入力装置は、このデータを、通信ネットワーク５０３、バーコード・リーダ１３３、又はキーボード１３２のうちの任意のものによって受信することができる。

車両マーキング・データは、車両識別番号（国際機関によって各車両に割り当てられた番号）、車両の説明（例えば車両種類及び色）、車両にマーキングされるコード、及びマークが付けられる車両のウィンドウの数、を有する。プロセッサ５０１は、車両マーキング・データを受信し、データ・ストア５０５に格納する。車両がマーキングのために車両ステーション１０２に置かれると、本システムのオペレータは、車両にマーキングされる車両識別番号を入力することができる。オペレータは、キーボード又はバーコード・リーダを用いてこの入力を行うことができる。プロセッサ５０１がマーキングされる車両の車両識別又は番号を受信すると、該プロセッサは、対応する格納された車両識別番号についてデータ・ストア５０５内をチェックする。対応する格納された車両識別番号が見つかると、プロセッサは、オペレータによる確認のために、その情報をスクリーン１３４上に表示する。例えば、オペレータは、スクリーン上で報告された説明が車両ステーションの車両と一致することをチェックすることができる。オペレータには、車両が正しく識別されたことを確認するオプションが与えられる。これが確認されると、車両マーキング・データはレーザ・コントローラ１３５に送られる。すると、本システムは、使用する準備が整う。

レーザ・コントローラ１３５は、同期して時間とともに変化する３つの制御信号を生成するように構成される。第一の信号は、レーザ１０８のオン／オフを制御する。第二の信号は、制御線１３６に沿ってマーキング・ヘッド１１１へ向かい、レーザ光線の垂直方向位置を制御する。第三の信号は、制御線１３６を下ってレーザ・マーキング・ヘッド１１１に送信され、レーザ光線の水平方向位置を制御する。レーザ・コントローラ１３５は、レーザ１０８及びマーキング・ヘッド１１１を制御して、その車両に対して所望のコードを生成するように構成される。車両にマークを付けるためには、オペレータは、単に、レーザ・ウィンドウがマークを付けるウィンドウに隣接するようにマーキング・ヘッド１１１を置き、ボタン１１４をすべてが押し下げ、レーザ放射ボタンを押せばよい。これにより、レーザ・マーキングを開始させるための信号がレーザ・コントローラ１３５へ送られる。次いで、レーザ・コントローラ１３５は、マーキング・ヘッド１１１のレーザ１０８及び検流計に上述の信号を送り、所望のマークを生成する。

この種のレーザ・コントローラ及びレーザは、例えば、英国Ｒｏｆｉｎ Ｓｉｎａｒ社から市販されている。

次いで、オペレータは、スクリーン１３４上で指示されたのと同じ数の車両ウィンドウにマークを付ける。すべてのウィンドウにマークが付けられると、オペレータは、例えばキーボード１３２を用いてすべてのウィンドウにマークが付けられたことを示す信号をプロセッサ５０１に入力することができる。プロセッサは、その際、車両にマークを付けられたことをデータ・ストア５０５に入力するように構成される。割り当てられた番号のマークが所定の車両に付けられ、すべてのウィンドウにマークが付けられたことを示す信号が供給されたときに、同じ番号が異なる車両にマークされるのを回避するために、同じ番号を再び使わないように、プロセッサは構成される。プロセッサは、例えばサンルーフにマークを付けるなど、特定の車両に対して追加的なマークをオペレータがリクエストすることができるように構成される。

プロセッサは、更に、割り当てられた番号のマークが付けられるまで、ユーザが別の車両へのマーキングを開始できないように構成される。車両が割り当てられた番号のマークを付けるのに十分な表面を持っていない場合、オペレータが代わりにマークを付けることができるレーザ吸収表面が設けられてもよい。例えば、１枚のガラスが車両マーキング・ステーションに隣接して設けられてもよい。

図６は、骨組みの第一の軌道部材１１２及び第一のレーザ・サポートの軌道部材１２１を概略的に示す。また、第一の静止案内部材１３９、第一の可動案内部材１４０、軌道１２１に対して固定された第二の可動案内部材１４２、及び第三の可動案内部材１４３も概略的に示されている。案内部材１４０、１４２、及び１４３の各々には、半径３０ｃｍ以上の曲線の形をしたスロットが形成される。スロットは、ちょうど無線周波数ケーブル１３７を含むのに十分な大きさで、且つ、該ケーブルが該スロットに沿ってスライドできるように十分なほど滑らかである。

図から分かるように、無線周波数ケーブルには４つの支えられていない部分が存在する。第一の部分６０２は、静止ガイド１３９と第一の可動ガイド１４０の間に延在する。第二の部分６０３は、第一の可動ガイド１４０と第二の静止ガイド１４２の間に延在する。支持された第三の部分６０４は、第二の可動ガイド１４２と第三の可動ガイド１４３の間に延在し、支持されていない第四の部分６０５は、第三の可動ガイド１４３とレーザ１０８の間に延在する。

レーザ１０８がＹ方向に移動すると、支持されていない部分６０３が短くなる傾向となる。しかし、無線周波数ケーブル１３７は比較的硬いため、第一の可動ガイド１４０は、レーザ１０８の移動距離の半分に等しい距離だけ、同じくＹ方向に移動する。このように、あらゆるたるみはピンと張られ、よじれが形成されることが防止される。同様に、レーザ１０８がＸ方向に移動すると、支持されていない部分６０５が短くなり、支持されていない部分６０４がレーザ移動距離の約半分、長くなり、第三の可動ガイド１４３は、レーザ１０８移動距離の半分に等しい距離だけ、同じくＸ方向に移動する。

このように、レーザは、無線周波数ケーブルに望まれない曲げを生じさせることなく、本構造上で、あらゆる位置へ移動させることができる。

本配置を図８にグラフィカルに示す。

図８は、第一、第二、及び第三の可動ガイド１４０、１４２、及び１４３を概略的に示している。レーザ１０８の位置は、座標（ｘ，ｙ）により定義される。レーザ１０８からの可動ガイド１４０のＹ方向における位置をｌ_１で示す。レーザ１０８からの第二の可動ガイド１４３のＸ方向における位置をｌ_２で示す。図から分かるように、この骨組みにおける無線周波数ケーブルの全長Ｌは、
Ｌ＝ｙ＋２ｌ_１＋ｘ＋２ｌ_２
である。また、レーザ１０８が最大変位（Ｘ，Ｙ）でその可動範囲の最も端に移動したときの最大位置が破線で図示されている。この場合、無線周波数ケーブルの全長Ｌは、
Ｌ＝Ｘ＋Ｙ
として求められる。

したがって、
Ｘ＋Ｙ＝ｙ＋ｘ＋２ｌ_１＋２ｌ_２
である。レーザの位置（ｘ，ｙ）がどこであっても、第一及び第三の可動ガイド１４０及び１４３は、自動的に、上記数式により定義される位置（ｘ＋ｌ_２，ｙ＋ｌ_１）へ移動する。

第一及び第三の可動ガイドの各々は、図７に示すように組み立てられる。図７に示したガイドは構造７０１を有する。構造７０１は、成形された熱可塑性物質から作られることが望ましい。構造７０１は、中に湾曲した軌道が定義された略平らなプレート７０２を有する。この湾曲した軌道は、湾曲したフランジ７０４及び７０５によって定義される。面７０６は、面７０６と面７０２の間に延在する３つのウェブ（ｗｅｂ）７０７、７０８、及び７０９によって、面７０２に接続される。これらウェブは、これらがフランジ７０４及び７０５間のスペースを遮断しないように配置される。フランジ７０４及び７０５は、無線周波数ケーブルがそれらの間をなめらかにスライドできるように幅及び間隔が正確に構成される。最後に、この構造の上部及び底部にベアリング７１０が設けられる。これにより、この構造は、滑らか且つ迅速に、軌道部材１１２及び１２１上を移動することができる。

図９は、レーザ設置システムの第二の実施形態の概略図である。図９の実施形態は、図１の配置において、レーザ・エミッタ１０８及び１０９の代わりに配置することができる。図９は、図１のＹ方向から見たものである。

第一のレーザ・サポートは、図１に示したレーザ・サポート１１３と略同じである。この第一のレーザ・サポートは、図９に破線で示した一対のレール１２１を支持する。同じく破線で示された第二のレーザ・サポート９０１は、レール１２１上をホイール９０２で移動し、図４に示したものと同様の機構によって推進される。第二のレーザ・サポート９０１は、構造９０３をサポートする。この構造９０３は、円筒形の案内部材９０４と、この円筒形の案内部材にスライド可能に設置された第三のレーザ・サポートとを有する。空気圧シリンダ又は電動ネジ９０６が設けられ、支持構造９０４上に設置され、ピストン・ロッド９０７によって第三のレーザ・マウント９０５に接続される。

レーザ・エミッタ９０８は、第三のレーザ・サポート９０５上に設置されたところが図示されている。

空気圧シリンダ９０６を用いて、レーザ・エミッタ９０８をＺ方向に上下させることができる。

このように、複数のレーザ設置位置が可能であり、高さを変えることも可能であり、レーザ・エミッタの位置はそれらすべての中で連続的に変化することが可能である。

図１０は、本発明と共に用いられるレーザ光線伝達手段の第二の実施形態の概略等角図である。これは、図２に示したレーザ・エミッタ及びレーザ光線伝達手段の代わりに用いることができる。レーザ・エミッタ１０８、第一のレーザ光線導管セクション２０２、隣接セクション２１０、剛体カーブ２０３、レーザ光線導管セクション２０４及び２０６、フレキシブル・ジョイント２０５、２０７、２０８、レーザ光線導管セクション２０８、及びマーキング・ヘッド１１１は、図２０１に関連して説明したものと略同じであり、更に説明しない。図２に関連して説明したサポート手段は、図１０の装置においても存在するが、便宜上図示しない。

図１０のレーザ光線伝達手段は、更に、縦方向に伸縮可能なレーザ光線導管セクション１００１を含む。その軸は、固定され、垂直方向に延びる。しかし、その長さは、その方向において、伸縮可能である。縦方向に伸縮可能な導管セクション１００１は、上部セクション１００２を有する。上部セクション１００２は、第一の組立セクション１００３と、第二の管状セクション１００４とを有する。第二の管状セクション１００４は、それに強度を与えるために、４つの直線的に延びる支柱１００５の内部に保持される。導管セクション１００２の底部には一対のプレート１００６が存在する。これらプレートの各々は、駆動シリンダ１００７と支持ブロック１００８とが設置される。支持ブロックの各々は、導管セクション１００１の延在方向に平行な縦方向に延び、案内ロッド１０１０を設置するための穴を有する。案内ロッド１０１０は、縦方向に伸縮可能な導管セクション１００１の下部可動セクション１０１２に固定されたプレート１０１１に固定される。シリンダ１００７からのピストン・ロッドは、プレート１０１１に作用して、該プレートを上下に押す。ピストンを作動させることによって、縦方向に伸縮可能な導管セクション１００１の長さを増減させることができる。

図１１は、図１０の縦方向に伸縮可能な導管セクション１００１の横断面図を示す。本装置の残りの部分は、便宜上省略した。支持ブロック１００８、支柱１００５、及び案内ロッド１０１０も、便宜上省略されている。上部レーザ光線導管セクション１００２の組立セクション１００３が図示されている。組立セクションからレーザ光線導管セクション１００２の底に延びる管状セクション１００４が図示されている。シリンダ１００７内を移動可能なピストン１０１３は、それらが最も上部に位置するところが図１１に示されている。それらは、可動セクション１０１２を上下に動かすプレート１０１１にピストン・ロッド１０１４によって接続されている。プレート１０１１に固定され、組立セクション１００２及び管状セクション１００４内を縦方向にスライド可能な伸縮自在のレーザ光線導管１０１５が図示されている。図１２は、本装置が伸張位置にあるところを示している。ピストン１０１３は、最も低い位置に動かされており、プレート１０１１が下方へ動かされる。レーザ光線導管は、組立セクション１００３及び管状セクション１００４内部で下方へ伸ばされている。

上記本発明の説明は単なる一例に過ぎず、記載された特徴の等価物に及ぶ本発明の反以内での修正も可能である。また、本発明は、ここに記載又は暗示された或いは図面に示された又は暗示された任意の個々の特徴、又は、それら特徴の任意の組み合わせ、又は、これら特徴若しくは組み合わせの一般化、にも存する。

本発明に係る装置の概略等角図である。 本発明において用いられるレーザ装置の概略側面図である。 本発明において用いられるレーザ・マーキング・ヘッドの概略横断面図である。 レーザ設置システムの概略側面図である。 本発明において用いられる制御システムの概略図である。 無線周波数ケーブル案内機構の概略等角図である。 無線周波数案内機構において用いられる可動案内部材の側面図である。 無線周波数ケーブルの延長を示す図である。 レーザ設置システムの第二の実施形態を示す概略図である。 本発明と共に用いられるレーザ光線伝達手段の代替デザインの概略等角図である。 縦方向に延長可能なレーザ導管部分の収縮状態における概略横断面図である。 縦方向に延長可能なレーザ光線導管部分の延長状態における概略横断面図である。

Claims (15)

1. 車両マーキング装置であって、
   車両ステーションに隣接して延在する構造を有し、
   前記構造は、少なくとも２次元において互いに離間した少なくとも３つのレーザ設置位置を定義し、
   前記レーザ設置位置は、少なくとも１つのレーザ装置をマウントし、
   前記レーザ装置は、
   前記車両の一部分にマークを付けることが可能なレーザ光線を生成するレーザと、前記レーザからのレーザ光線を前記車両ステーションの選択可能な点に伝達するフレキシブルなレーザ光線伝達手段とを有し、
   前記レーザ設置位置のうちの少なくとも２つの間で移動可能である、ことを特徴とする装置。
2. 請求項１記載の装置であって、
   少なくとも４つのレーザ設置位置が存在する、ことを特徴とする装置。
3. 請求項２記載の装置であって、
   前記第一、第二、第三、及び第四のレーザ設置位置のすべての間を移動可能なレーザ装置が設けられる、ことを特徴とする装置。
4. 請求項３記載の装置であって、
   第一のレーザ設置位置と第二のレーザ設置位置の間に延在した少なくとも１つの第一の軌道と、
   第二の軌道とを更に有し、
   第一のレーザ・サポートは、前記第一の軌道に沿って移動可能であり、
   前記第二の軌道は、前記第一の軌道から該第一の軌道に平行ではない方向に延び、
   前記第二の軌道に沿って移動可能な第二のレーザ・サポートが設けられ、
   前記レーザ装置は、前記第二のレーザ・サポート上に設置される、ことを特徴とする装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項記載の装置であって、
   前記レーザ光線伝達手段の長さは、３．０ｍ以下であり、２．５ｍ以下であることがより好ましく、２．３ｍ以下であることが最も好ましい、ことを特徴とする装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項記載の装置であって、
   前記レーザは、炭酸ガス・レーザ又はエキシマー・レーザを有する、ことを特徴とする装置。
7. 請求項６記載の装置であって、
   前記レーザは無線周波数励起炭酸ガス・レーザを有する、ことを特徴とする装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項記載の装置であって、
   前記レーザ設置位置の少なくとも２つは異なる高さに配置され、
   これら異なる高さのレーザ設置位置間で前記レーザ装置を移動させる手段が設けられる、ことを特徴とする装置。
9. 請求項８記載の装置であって、
   前記異なる高さのレーザ設置位置間で前記レーザ装置を移動させる手段は、空気圧シリンダ、電動ネジ、又は油圧シリンダを有する、ことを特徴とする装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項記載の装置であって、
    前記レーザ光線伝達手段は、接続点において一体に結合された少なくとも２つのレーザ導管部分を有し、
    前記レーザ導管セクションは、前記接続点において互いに対して回転可能にマウントされる、ことを特徴とする装置。
11. 請求項１０記載の装置であって、
    前記導管セクションは、前記接続点において２つの軸周りについて互いに回転可能にマウントされる、ことを特徴とする装置。
12. 請求項１０又は１１記載の装置であって、
    少なくとも３つのレーザ導管セクションが存在する、ことを特徴とする装置。
13. 請求項１１乃至１３のいずれか一項記載の装置であって、
    前記レーザ光線導管セクションの各々の長さは１メートル以下である、ことを特徴とする装置。
14. 請求項１乃至１４のいずれか一項記載の装置であって、
    前記レーザの平均パワは５〜２０ワットであり、
    前記レーザがオンである時間の該レーザがオフである時間に対する比を有するデューティ・サイクルは、３０〜５０％であり、
    前記マークが付けられる車両の一部分上での前記レーザ光線の走査速度は３，０００〜６，０００ｍｍ／ｓである、ことを特徴とする装置。
15. 車両マーキング方法であって、
    車両ステーションに車両を置き、
    前記車両ステーションに隣接して延在する構造上にマウントされた車両マーキング装置を用いて前記車両の少なくとも一部分にマークを付け、
    前記構造は、少なくとも２次元において互いに離間した少なくとも３つのレーザ設置位置を定義し、
    前記レーザ設置位置は、少なくとも１つのレーザ装置をマウントし、
    前記レーザ装置は、
    前記車両の一部分にマークを付けることが可能なレーザ光線を生成するレーザと、前記レーザからのレーザ光線を前記車両ステーションの選択可能な点に伝達するフレキシブルなレーザ光線伝達手段とを有し、
    前記車両の異なる部分にマークを付けることができるように前記レーザ設置位置のうちの少なくとも２つの間で移動可能である、ことを特徴とする装置。
    

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