JP2020035685A - プラズマ発生装置と情報処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、プラズマ発生装置10は、プラズマヘッド11、制御装置110、電力ケーブル40、ガス配管80、および電流検出器120等を備える。プラズマ発生装置10は、制御装置110から電力ケーブル40を介してプラズマヘッド11に電力を伝送し、ガス配管80を介して処理ガスを供給し、プラズマヘッド11からプラズマを照射させる。プラズマヘッド11は、産業用ロボット100のロボットアーム101の先端に取り付けられている。電力ケーブル40およびガス配管80はロボットアーム101に沿って取り付けられている。ロボットアーム101は、2つのアーム部105,105を1方向に連結させた多関節ロボットである。産業用ロボット100は、ロボットアーム101を駆動して、ワーク台5が支持するワークWにプラズマを照射する作業を行う。後述するように、電力ケーブル40は、第1ケーブル41、第2ケーブル42、第1アースケーブル43、および第2アースケーブル44を有する(図5参照)。制御装置110は、第1処理ガス供給装置111および第2処理ガス供給装置112を有する。第1処理ガス供給装置111は、窒素等を含む不活性ガスを処理ガスとして供給する。第2処理ガス供給装置112は、ドライエア等を含む活性ガスを処理ガスとして供給する。また、制御装置110は、タッチパネル113を備える。タッチパネル113は、各種の設定画面や装置の動作状態等を表示する。
次に、プラズマヘッド11の構成について、図2,3を用いて説明する。図2に示すように、プラズマヘッド11は、本体ブロック20、1対の電極22(図3)、緩衝部材26、第1連結ブロック28、反応室ブロック30、および第2連結ブロック32を備えている。以下の説明において、方向は、図2,3に示す方向を用いる。
次に、プラズマ発生装置10におけるプラズマ発生について説明する。第1ガス流路62に、窒素等の不活性ガスとドライエアの活性ガスとが混合されたガスが処理ガスとして供給される。第1ガス流路62に供給されたガスは、反応室35に供給される。また、第2ガス流路66に、窒素等の不活性ガスが処理ガスとして供給される。第2ガス流路66に供給された不活性ガスは、反応室35に供給される。また、1対の電極22に電圧が印加される。これにより、1対の電極22間に疑似アーク放電が生じ、電流が流れる。疑似アーク放電により、処理ガスがプラズマ化される。尚、疑似アーク放電とは、通常のアーク放電のように大電流が流れないように、プラズマ電源(つまり、後述する電源装置140)で電流を制限しながら放電させる方式のものである。反応室35で発生したプラズマは、第2連結ブロック32の複数の連通穴36を介して噴出され、ワークWにプラズマが照射される。
次にプラズマ発生装置10の制御系統について、図4を用いて、説明する。制御装置110は、上記した構成の他に、コントローラ130、1対の電極22に繋がれた電源装置140、および複数の駆動回路132を備えている。複数の駆動回路132は、第1処理ガス供給装置111、第2処理ガス供給装置112、およびタッチパネル113に接続されている。コントローラ130は、不図示のCPU、ROM、RAM等を備え、コンピュータを主体とするものであり、複数の駆動回路132および電源装置140に接続されている。コントローラ130は、電源装置140、第1処理ガス供給装置111、第2処理ガス供給装置112、およびタッチパネル113等を制御する。
図1に示したように、プラズマヘッド11の電極22と電源装置140とを繋ぎ、電極22に電力を供給する電力ケーブル40は、産業用ロボット100のロボットアーム101に取り付けられている。このため、ロボットアーム101の動きに応じて、電力ケーブル40には、屈曲、拠り、引っ張り等のストレスがかかり、損傷を受ける場合がある。そこで、プラズマ発生装置10は、電流検出器120を使用して、電力ケーブル40が損傷する等して生じる異常電流を検知する。次に詳述する。
第1ケーブル41、第2ケーブル42、およびシールド部材45と、大地とを接続するアースケーブル43,44には、常に、僅かな電流が、電線を被覆する絶縁体の内部や表面等を通じて大地に流出している。以下、そのような僅かな電流を、アースケーブル43,44の漏洩電流と表記する。すなわち、アースケーブル43,44の漏洩電流は、短絡、放電、および断線等が発生していない通常状態において、アースケーブル43,44から大地に流出している。アースケーブル43,44の漏洩電流は、例えば、プラズマ発生装置10の設置環境、個体差、電力ケーブル40の長さ、ロボットアーム101の駆動等の使用条件に応じて、絶えず変化している。そのようなアースケーブル43,44の漏洩電流の変化は、(上述した上限基準値又は下限基準値を使用して行われる)短絡、放電、又は断線等の検知に影響を及ぼす。そこで、プラズマ発生装置10は、短絡、放電、および断線等を検知する際に、アースケーブル43の漏洩電流の変化に応じて、上限基準値および下限基準値を更新している。次に詳述する。
本開示は前記実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内での種々の改良、変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、プラズマ発生装置10が処理ガスを加温するためのヒーターおよびヒーターを駆動する駆動回路を備える構成としても良い。この場合、電流検出器120の検出電流が下限基準値以下又は上限基準値以上になることに応じて、ヒーターを駆動する駆動回路に加温を停止する指示を出す構成としても良い。
11 プラズマヘッド
41 第1ケーブル
42 第2ケーブル
45 シールド部材
110 制御装置
120 電流検出器
140 電源装置
200 情報処理方法
AV1 第1許容値
AV2 第2許容値
AP オートチューニング期間
DP 一定期間
LV 下限基準値
MN 最小値
MX 最大値
PV1 第1現在基準値
PV2 第2現在基準値
S12 第1算出処理
S14 第2算出処理
S16 更新処理
S18 判定処理
S20 電力供給停止処理
UV 上限基準値
Claims (6)
- 放電によりプラズマを発生させるプラズマヘッドと、
前記プラズマヘッドに供給する電力を生成する電源装置と、
前記電源装置から前記プラズマヘッドに前記電力を伝送する1対のケーブルと、
前記1対のケーブルをシールドする導電性のシールド部材と、
前記シールド部材に流れる電流を検出する検出装置と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記検出装置で検出した電流の電流値と所定値を比較した結果に応じて、電流異常の有無を判定する判定処理を実行するプラズマ発生装置。 - 前記制御装置は、
オートチューニング期間終了時点から一定期間前までの前記電流値の平均である第1現在基準値を算出する第1算出処理と、
前記オートチューニング期間終了後の現時点から前記一定期間前までの前記電流値の移動平均である第2現在基準値を算出する第2算出処理と、
前記第1現在基準値と前記第2現在基準値との差分を用いて前記所定値を更新する更新処理と、を実行する請求項1に記載のプラズマ発生装置。 - 前記所定値は、前記オートチューニング期間中の前記電流値の最小値から第1許容値が減算された下限基準値であり、
前記制御装置は、前記判定処理において、前記検出装置が前記下限基準値以下の電流を検出したときに、前記電流異常が有ると判定する請求項2に記載のプラズマ発生装置。 - 前記所定値は、前記オートチューニング期間中の前記電流値の最大値から第2許容値が加算された上限基準値であり、
前記制御装置は、前記判定処理において、前記検出装置が前記上限基準値以上の電流を検出したときに、前記電流異常が有ると判定する請求項2に記載のプラズマ発生装置。 - 放電によりプラズマを発生させるプラズマヘッドと、前記プラズマヘッドに供給する電力を生成する電源装置と、前記電源装置から前記プラズマヘッドに前記電力を伝送する1対のケーブルと、前記1対のケーブルをシールドする導電性のシールド部材と、を備えるプラズマ発生装置における情報処理方法であって、
前記シールド部材に流れる電流の電流値と所定値を比較した結果に応じて、電流異常の有無を判定する判定工程を備える情報処理方法。 - 前記判定工程において前記電流異常が有ると判定された場合に前記電源装置による前記電力の供給を停止する停止工程を備える請求項5に記載の情報処理方法。
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