JP2020123593A5

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Filing date: 2020-05-21
Publication date: 2020-09-24
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Description

プラズマ発生装置、及びプラズマ発生装置における電流検出方法

本発明は、プラズマ発生装置、及びプラズマ発生装置における電流検出方法に関するものである。

特許文献１には、例えば３相のケーブルの各々の地絡電流を検出する電流センサを備え、地絡電流が所定値を超えた場合に、ケーブルの故障を表示するケーブル故障表示装置が開示されている。特許文献１のケーブル故障表示装置によれば、ケーブルの各々が地絡したことを検出することができる。

特開２００１−３１４００９号公報

ところで、プラズマ発生装置は、１対の電極に電圧が印加されて、１対の電極の間に放電が生じ、プラズマを発生する。１対の電極に電力を供給する１対のケーブルが破損し、１対のケーブルの間で、短絡もしくは放電が発生する場合がある。１対のケーブル間で短絡もしくは放電が発生した場合には、一方のケーブルから他方のケーブルに異常電流が流れる。特許文献１では、ケーブルの各々が地絡したことを検出できるものの、ケーブル間での短絡もしくは放電を検出することは困難であった。

本願は、上記の課題に鑑み提案されたものであって、ケーブルの短絡もしくは放電を検出することができるプラズマ発生装置、及びプラズマ発生装置における電流検出方法を提供することを目的とする。

本明細書は、ロボットアームを備えるロボットと、電力を供給する制御装置と、ロボットアームに沿って取り付けられ、制御装置からの電力を伝送するケーブルと、ロボットアームの先端に取り付けられ、ケーブルからの電力が供給されるプラズマヘッドと、ケーブルに生じる異常電流を検知する検知モジュールと、を備えるプラズマ発生装置を開示する。また、本明細書は、プラズマを発生させる電極へ、シールド部材によりシールドされたケーブルを介して、電源装置から電力を伝送するステップと、電力を電極で放電させてプラズマを発生させるステップと、シールド部材に流れる電流を検出するステップと、を備えるプラズマ発生装置における電流検出方法を開示する。また、本明細書は、放電によりプラズマを発生させる１対の電極と、１対の電極へ供給する電力を生成する電源装置と、電源装置から１対の電極へ電力を伝送する１対のケーブルと、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、シールド部材に流れる電流を検出する検出器と、検出器が所定値以上の電流を検出することに応じて、電流異常を報知する報知部と、を備えるプラズマ発生装置を開示する。

本開示によれば、ケーブルの短絡もしくは放電を検出することができるプラズマ発生装置、及びプラズマ発生装置における電流検出方法を提供することができる。

産業用ロボットに取り付けられたプラズマ発生装置の概略構成を示す図である。プラズマヘッドの斜視図である。プラズマヘッドの内部構造を示す断面図である。プラズマ発生装置の制御系統を示すブロック図である。検知モジュールの電気的構成を示すブロック図である。プラズマ発生装置における処理ガスの供給に係わる構成を示す模式図である。プラズマ発生装置におけるガス流量と圧力との関係を示すグラフである。プラズマ発生装置におけるガス漏れ量と圧力との関係を示すグラフである。プラズマ発生装置における放電開始からの時間経過と圧力との関係（プラズマモード圧力変化）を示すグラフである。プラズマ発生装置に係わる各種情報を閲覧するネットワーク構成図である。サポートデスクの端末の表示画面の図である。管理者端末の表示画面の図である。

第１実施形態
全体構成
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、およびガス配管８０、および検知モジュール１２０などを備える。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、アースケーブル４３を有する。ガス配管８０は、第１ガス配管８１および第２ガス配管８２を有する。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には、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。

プラズマヘッドの構成
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に示す方向を用いる。

本体ブロック２０の上面には、上下方向に貫通する穴（不図示）が形成されており、貫通する穴に円筒状の上部ホルダ５４，５４が取り付けられている。上部ホルダ５４，５４には、棒状の導電部５８，５８が挿入されており、上部ホルダ５４，５４によって固定的に保持されている。導電部５８，５８は、夫々、第１ケーブル４１および第２ケーブル４２と電気的に接続されている。導電部５８，５８の下の先端部には１対の電極２２が取り付けられている。１対の電極２２は、概して棒状である。本体ブロック２０には、本体ブロック２０の上面のＹ軸方向に沿う中心線上の位置に、上下方向に貫通する第１ガス流路６２の開口部が形成されている。また、本体ブロック２０の左右の面には、２本の第２ガス流路６６の開口部が形成されている。第１ガス流路６２および第２ガス流路６６は、夫々、第１ガス配管８１および第２ガス配管８２が物理的に接続されている（接続状態については不図示）。

緩衝部材２６は、概して板状をなし、シリコン樹脂製の素材により成形されている。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は、概して板厚形状をなし、セラミック製の素材により成形されている。

次に、図３を用いて、プラズマヘッド１１の内部構造について説明する。本体ブロック２０の下面には、１対の円柱状の円柱凹部６０が形成されている。また、本体ブロック２０の内部には、第１ガス流路６２と、２本の第２ガス流路６６とが形成されている。第１ガス流路６２は１対の円柱凹部６０の間に開口し、２本の第２ガス流路６６は１対の円柱凹部６０の内部に開口している。尚、第２ガス流路６６は、本体ブロック２０の左右面から、本体ブロック２０の中央部に向かって、Ｘ軸方向に沿って所定距離、延びた後、下方向に向かって折れ曲がって形成されている。また、第１ガス流路６２は、本体ブロック２０の上面から、下に向かって、Ｚ軸方向に沿って所定距離、延びた後、後方向に向かって折れ曲がり、さらに、下方向へ折れ曲がって形成されている。

緩衝部材２６には、円柱凹部６０と連通する挿入部７６が形成されている。第１連結ブロック２８には、挿入部７６と連通する挿入部６４が形成されている。反応室ブロック３０には、挿入部６４と連通する挿入部６３が形成されている。本体ブロック２０の円柱凹部６０、挿入部７６、挿入部６４、および挿入部６３が連通しており、内部の空間が反応室３５である。第２連結ブロック３２には、上下方向に貫通する複数の連通穴３６が形成されている。複数の連通穴３６は、Ｙ方向における中央部において、Ｘ方向に並ぶように形成されている。

プラズマ照射
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との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。なお、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。

制御系統
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、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、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などを制御する。

検知モジュールによる漏電検知
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、引っ張りなど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、検知モジュール１２０により、電力ケーブル４０が損傷するなどして生じる異常電流を検知する。次に詳述する。

図５に示すように、商用電源（不図示）から給電される電源装置１４０は、ＡＣ電源１４１，１４２およびＤＣ電源１４３を有する。検知モジュール１２０は、カレントトランスＣＴ、比較回路１２１、電源回路１２２、およびスイッチ１２３を有する。電力ケーブル４０は、第１ケーブル４１、第２ケーブル４２およびアースケーブル４３を有する。第１ケーブル４１、第２ケーブル４２およびアースケーブル４３の各々は、電線に絶縁体が被覆されているものである。第１ケーブル４１、第２ケーブル４２およびアースケーブル４３は、メッシュ状の導電性のシールド部材４５でシールドされている。ＡＣ電源１４１は、第１ケーブル４１および第２電源ケーブルを介して、プラズマヘッド１１へ交流電力を供給する。詳しくは、第１ケーブル４１および第２電源ケーブルの各々は、プラズマヘッド１１の電極２２，２２へ電力を供給する。シールド部材４５はアースケーブル４３を介してアースされている。

検知モジュール１２０は、カレントトランスＣＴ、比較回路１２１、電源回路１２２、およびスイッチ１２３を有する。カレントトランスＣＴは、アースケーブル４３に取り付けられている。カレントトランスＣＴは、アースケーブル４３に流れる電流値に応じた検出電圧を比較回路１２１へ出力する。電源回路１２２は、ＡＣ電源１４２から供給されるＡＣ２００Ｖから比較回路１２１へ供給する駆動電圧および閾値電圧を生成し、比較回路１２１へ供給する。比較回路１２１は、検出電圧が閾値電圧以上となると、スイッチ１２３をオンさせる電圧を出力する。スイッチ１２３の一端はＤＣ２４Ｖを出力する電源回路１２２に、他端はコントローラ１３０に接続されている。比較回路１２１からスイッチ１２３をオンさせる電圧が入力された場合、スイッチ１２３はオンし、ＤＣ２４Ｖをコントローラ１３０へ出力する。一方、比較回路１２１からスイッチ１２３をオンさせる電圧が入力されない場合、スイッチ１２３はオフし、ＤＣ２４Ｖをコントローラ１３０へ出力しない。

ここで、第１ケーブル４１もしくは第２ケーブル４２と、アースケーブル４３との間で短絡もしくは放電が発生した場合、ＡＣ電源１４１から接地電圧へ電流が流れるため、カレントトランスＣＴの検出電圧は閾値電圧以上となり、コントローラ１３０にＤＣ２４Ｖが入力される。また、第１ケーブル４１と、第２ケーブル４２との間で短絡もしくは放電が発生した場合、電磁誘導により、シールド部材４５に電流が流れる。これにより、アースケーブル４３に電流が流れ、カレントトランスＣＴの検出電圧は閾値電圧以上となり、コントローラ１３０にＤＣ２４Ｖが入力される。このように、検知モジュール１２０は、第１ケーブル４１もしくは第２ケーブル４２の地絡の時だけでなく、第１ケーブル４１および第２ケーブル４２間の短絡もしくは放電も検知することができる。

コントローラ１３０は、検知モジュール１２０によりＤＣ２４Ｖが入力されると、電源装置１４０にＡＣ電源１４１のプラズマヘッド１１への給電を停止するように指示する。また、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の各駆動回路１３２に、ガスの供給を停止するように指示する。これにより、プラズマヘッド１１の電極２２，２２への電力が停止され、処理ガスの供給が停止される。また、タッチパネル１１３の駆動回路１３２に、例えば、全域を赤色表示して、漏電もメッセージを表示させるなどの警告表示を指示する。

第２実施形態
次に、プラズマ発生装置１０における処理ガスの供給に関わる構成について説明する。
図６で図示したように、プラズマヘッド１１と制御装置１１０がガス配管８０で連結されている。この制御装置１１０は、圧力センサ９２、流量制御計９４、コントローラ１３０などを備えており、これら圧力センサ９２、流量制御計９４は、コントローラ１３０により制御されている。コントローラ１３０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に接続されている。ガス配管８０は、第１処理ガス供給装置１１１から供給される窒素ガスが流れる第１ガス配管８１と、第２処理ガス供給装置１１２から供給されるドライエアが供給される第２ガス配管８２とを有する。

コントローラ１３０に備えられるＣＰＵ１３４（図６、参照）では、判断処理を行うプログラムが実行される。この判断処理は、供給される処理ガスの流量毎に規定される第１ガス配管８１と第２ガス配管８２との配管圧力が標準値から外れることに応じて、プラズマ発生装置１０の状態を判断する。第１ガス配管８１および第２ガス配管８２内の圧力が標準値以上の場合に、プラズマヘッド１１内においてプラズマがあらかじめ定められた規定の状態で発生していると判断する。ここで、あらかじめ定められた規定の状態とは、例えば、所定量の処理ガスがプラズマヘッド１１まで供給され、安定してプラズマが発生している状態をいう。さらには、第１ガス配管８１および第２ガス配管８２内の圧力が標準値以下の場合に、プラズマ発生装置１０の状態を異常と判断する。ここで、異常とは、例えば、第１ガス配管８１または第２ガス配管８２が外れているような場合、配管の破損や破れなどにより処理ガスが外部に漏れだしているような場合、異常放電の場合、プラズマヘッド１１において正常にプラズマが正常に発生していない場合、ガス供給の不良の場合など、である。また、ガスの減圧量に応じてガスの漏れ量を判断する。

また、タッチパネル１１３には、プラズマ発生装置１０による作業に必要な各種情報が表示される。

流量制御計９４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から第１ガス配管８１および第２ガス配管８２に供給されるガスの流量を制御する。この流量制御計９４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の下流側Ｘであって、圧力センサ９２の上流側Ｙに配設する。流量制御計９４は、例えば、公知のマスフローコントローラを用いることができる。

プラズマ発生装置１０では、処理ガスの供給量が足りない場合にはプラズマヘッド１１においてプラズマが安定して発生し難くなる。流量制御計９４により処理ガスの供給量を規定の流量に制御する。この流量制御計９４によって、プラズマが発生する適正なガス供給量とする。

なお、ガス流量の調整は、具体的には、自動弁（不図示）の開閉を制御することよって行われる。

圧力センサ９２は、第１ガス配管８１および第２ガス配管８２内の圧力を検出する。この圧力センサ９２は、流量制御計９４の下流側Ｘであって、プラズマヘッド１１の上流側Ｙに配設する。圧力を検出することによって、ガス配管の外れ、漏れなどを検出できる。また、プラズマが正常に発生しているか否かを検出できる。

第１ガス配管８１および第２ガス配管８２を備えるガス配管８０は第１ガス配管８１および第２ガス配管８２とともに、可撓性がある樹脂性チューブによって構成される。例えば、テフロン（登録商標）製のチューブなどが該当する。

図７は、プラズマ発生装置１０のガス流量と圧力の違いに関するグラフ図である。横軸がガス流量（Ｌ／ｍｉｎ）、縦軸がガス配管内の圧力（ｋＰａ）である。配管等の破損や外れのない正常なプラズマ発生装置１０において、プラズマが発生していない状態でのガス流量に対する内部の圧力が標準値として示されている。ガス流量が増大することに応じて第１ガス配管８１および第２ガス配管８２内等の内部の圧力が大きくなる。したがって、ガス流量ごとに、ガス流量に応じた圧力を装置状態を判断する際の内部圧力の検出の標準値とし、標準値からの圧力の変化を検出することにより装置内部の状態を把握する。

図８は、外部へのガス漏れ量と圧力の関係に関する図である。横軸がガス漏れ流（Ｌ／ｍｉｎ）、縦軸がガス配管内の圧力（ｋＰａ）である。ガス漏れの無い場合の配管内部の圧力が８０ｋＰａである場合に、第１ガス配管８１および第２ガス配管８２から処理ガスが漏れ出ているときの配管内部の圧力の変化を示している。ガスの漏れ量が増大するに応じて圧力が標準値（この場合、８０ｋＰａ）から低下する関係にあり、圧力センサ９２により検出される配管内部の圧力低下が検出されることに応じて、判断処理によりガス漏れと判断する。ガス漏れの無い状態での既定の圧力（標準値）は図７のグラフよりガス流量ごとに求められる。ガス流量ごとに規定される圧力（標準値）に対して、圧力低下の程度によりガス漏れの程度を判断することができる。また、圧力低下は、ガス漏れの他にも、プラズマヘッド１１内での異常放電、プラズマが発生していない異常状態、処理ガスの供給が不足している状態なども考えられる。これらの異常状態においてもガス漏れの場合と同様に圧力低下により異常状態と判断することができる。

図９は、プラズマヘッド１１においてプラズマを発生させる際、プラズマを発生させるための放電開始からの時間経過に伴う内部圧力の変化（プラズマモード圧力変化）を示している。横軸が放電開始からの経過時間（ｍｉｎ）、縦軸がガス配管内の圧力（ｋＰａ）である。ガス漏れの無い場合の配管内部の圧力が４５ｋＰａである場合のグラフである。放電開始によりプラズマの発生が始まる。処理ガス中のドライエアに存在する酸素等の化学反応によりプラズマの生成が促進され、この化学反応に伴い熱を発生する。発生した熱は処理ガスを暖め、その結果処理ガスが膨張する。処理ガスが膨張することによりガスの滞留が発生することによりプラズマヘッド１１および配管内の圧力が上昇する。一方、発生したプラズマは処理ガスとともに連通穴３６から外部に噴出する。プラズマの生成が安定した後には、プラズマヘッド１１内の圧力上昇は一定の値でバランスすることとなる。図９では、プラズマ生成が安定した後には内部圧力が上昇し略８０ｋＰａの圧力でバランスすることを示している。したがって、放電開始から所定時間が経過した後、配管内部の圧力が放電開始前より所定圧力（この場合、略８０ｋＰａ）に上昇することをもって、プラズマが正常に発生していると判断できる。放電しているにも関わらず配管内部の圧力が所定値まで上昇しない場合は、プラズマが正常に生成されていないか、あるいは配管の外れ、破れなどが発生したと判断できる。

次に、本実施形態の稼働状況を遠隔から把握することができるインターネットＩＮを介した情報閲覧システムについて説明する。この情報閲覧システムによれば、各工場において複数のプラズマ発生装置１０が設置されている生産ライン１５０での各々のプラズマ発生装置１０の状態や設定を示す情報、すなわち、異常情報、警報情報、メンテナンス情報、設備データ等の各種情報をクラウドサーバＣＳにアップロードし、必要なときにインターネットＩＮに接続された管理者端末１６０、サポートデスク端末１７０にダウンロードして上記各情報を閲覧することができる。

図１０に基づいてプラズマ発生装置１０に関する情報閲覧システムを説明する。まず、生産ライン１５０に設置されている各々のプラズマ発生装置１０の状態や設定等に関する各種情報が、インターネットＩＮを介して、各プラズマ発生装置１０の制御装置１１０からクラウドサーバＣＳへ送信される（Ｄ１）。この送信は所定期間ごとに行われ、クラウドサーバＣＳには送られてきた各種情報が順次蓄積されていく。プラズマ発生装置１０や生産ライン１５０を管理する管理者、またはプラズマ発生装置１０のサプライヤが運営するサポートデスクでは、作業者などからの問い合わせなどの必要に応じてクラウドサーバＣＳから必要となる期間の必要となる種類の各種情報を、それぞれが有する端末、すなわち、管理者端末１６０またはサポートデスク端末１７０にダウンロードして閲覧することができる（Ｄ２、Ｄ３）。これにより、管理者またはサポートデスクは、プラズマ発生装置１０や生産ライン１５０から離れた場所にあって作業者からの問い合わせに対して現場に急行することができない場合でも、必要な期間の必要な各種情報を閲覧することができ、異常状態の把握をし、警報情報を確認し、メンテナンス情報や設備データ等を参照しながら、遠隔から電話連絡する等により作業者に的確な対応を指示することができる。

また、サポートデスク端末１７０では、プラズマ発生装置１０に対してメール送信などのメッセージが送信できる機能を備えていれば、作業者が担当している現場のプラズマ発生装置１０にメッセージを送信することができる（Ｄ４）。メッセージとしては、例えば、「ガス配管をチェックして下さい。」、「ブレーカを落として下さい。」等が挙げられる。作業者はタッチパネル１１３に表示されたメッセージに従って対処することができる

ここで、サポートデスク端末１７０の表示画面１７２、および管理者端末１６０の表示画面１６１に表示される各種情報の一例を示す。

プラズマ発生装置１０のタッチパネル１１３には、操作により表示されたメインメニューの項目を選択すると、不図示のメインメニュー画面が表示される。このメインメニュー画面には、プラズマ発生装置１０に関する各種情報などを選択して表示するための選択ボタンが配置されている。選択ボタンとしては、例えば、「設定」、「運転」、「アラーム」、「メンテナンス」、「履歴」などが挙げられ、各選択ボタンを選択すると選択ボタンに対応する画面が表示され、各種情報が表示される。作業者は、各種情報を選択に応じてタッチパネル１１３上で閲覧し、プラズマ発生装置１０の状態や設定等の情報を確認することができる。

サポートデスク端末１７０の表示画面１７２上には、図１１に示すように、作業者がタッチパネル１１３上で閲覧する各情報の表示画面と同様の画面を一覧表示することができる。一画面で各種情報を把握することができる。

図１１はサポートデスク端末１７０の表示画面１７２に表示する場合の具体例である。各種情報をサポートデスク端末１７０の表示画面１７２で５分割して一覧表示している。図中１７５は、「アラーム画面」である。プラズマ発生に関する異常やガスに関する異常などのプラズマ発生装置１０で発生するアラームの内容とその発生日時が時間順に表示されている。画面では、上に行くほど最新の情報が表示され、下に行くほど古い情報が表示される。上スクロールボタン１８２や下スクロールボタン１８４を操作することによってスクロールすることができる。なお、リセットボタン１８６で表示をリセットさせることができる。

図中１７６は、「稼働時間」である。項目として「電極使用時間」、「ヒーター使用時間」、「稼働時間」などが表示され、これらの現在値が表示される。なお、リセットボタンをタッチすることによって表示をリセットさせることができる。

図中１７７は、「バージョン情報」の画面である。装置のバージョン情報が表示される。図中１７８は、「運転パラメータ」である。主にガス流量を確認することができる。この画面では、流量制御計９４の設定値、ガス流量の現在値、単位などが表示される。具体的には、例えば、「MAIN（GAS１）」の窒素、「MAIN（GAS２）」のドライエア、「SUB（GAS１）」の窒素、「SUB（GAS２）」のドライエアの流量制御計９４で設定した設定値、および現在のガス流量を確認することができる。なお、リセットボタンで表示をリセットさせることができる。

図中１７９は、「放電監視」である。プラズマを発生させるために必要な放電を監視するものである。具体的には、所定周期のパルスごとに放電の有無を計測し、所定時間（この場合、１分間）で放電しなかったパルス数をカウントするものである。すなわち、放電閾値として予めプラズマを発生させるために必要な放電パルス数閾値を設定し、測定値として放電パルス数をカウントする。放電パルス数が放電パルス数閾値に達していないような場合はアラームで知らせるなどの措置を施す。この画面では、放電閾値の項目に放電パルス数閾値、測定値の項目に放電パルス数、および単位などが表示される。なお、リセットボタンで表示をリセットさせることができる。

図１２は管理者端末１６０の表示画面１６１に表示する場合の具体例である。表示画面１６１のサイズ等の制約から、各情報のうち選択された１つの情報が表示される。図１２では、アラーム画面１７５を表示した場合を例示するが、図１１で図示した「稼働時間」、「バージョン情報」、「運転パラメータ」、「放電監視」などを選択に応じて表示させることができることは勿論である。

第１実施形態において、プラズマ発生装置１０は、プラズマ発生装置の一例であり、電極２２，２２は１対の電極の一例であり、電源装置１４０は電源装置の一例であり、第１ケーブル４１および第２ケーブル４２は１対のケーブルの一例であり、シールド部材４５は、シールド部材の一例であり、アースケーブル４３はアースケーブルの一例であり、カレントトランスＣＴは検出器の一例であり、タッチパネル１１３は報知部およびディスプレイの一例である。また、コントローラ１３０は制御部の一例であり、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は供給装置の一例である。また、警告表示は、「電流異常を報知する」一例である。また、プラズマヘッド１１は可動部の一例である。

以上、説明した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
プラズマ発生装置１０は、カレントトランスＣＴが検出した、アースケーブル４３に流れる電流の電流値に応じた検知電圧が、閾値電圧以上となることに応じて、タッチパネル１１３は、警告表示して電流異常を報知する。つまり、アースケーブル４３に流れる電流の電流値が、閾値電圧に対応する所定値以上となると、警告表示して電流異常を報知する。電極２２，２２の各々に電力を供給する、第１ケーブル４１および第２ケーブル４２の間で短絡もしくは放電が発生した場合には、電磁誘導により、シールド部材４５に誘導電流が流れる。閾値電圧を誘導電流に応じた検知電圧未満とすることにより、カレントトランスＣＴにより、第１ケーブル４１および第２ケーブル４２の間における短絡もしくは放電を検出することができる。また、プラズマ発生装置１０は、カレントトランスＣＴが検出した、アースケーブル４３に流れる電流の電流値に応じた検知電圧が閾値電圧以上となることに応じて、タッチパネル１１３に警告表示する。これにより、作業者は、第１ケーブル４１および第２ケーブル４２の間における短絡もしくは放電が発生したことを認識することができる。

また、コントローラ１３０は、カレントトランスＣＴが検出した、アースケーブル４３に流れる電流の検知電圧が閾値電圧以上となることに応じて、電源装置１４０に電力の供給を停止させ、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に処理ガスの供給を停止させる。これにより、第１ケーブル４１および第２ケーブル４２の間における短絡もしくは放電が発生した場合、プラズマヘッド１１への電力およびガスの供給を速やかに停止することができる。

また、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明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、カレントトランスＣＴが検出した検知電圧が閾値電圧以上となることに応じて、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。

また、コントローラ１３０が、産業用ロボット１００が備える制御装置と通信する構成としても良い。この場合、カレントトランスＣＴが検出した検知電圧が閾値電圧以上となることに応じて、産業用ロボット１００が備える制御装置に停止信号を出力する構成としても良い。この構成によれば、カレントトランスＣＴが検出した検知電圧が閾値電圧以上となることに応じて、速やかに産業用ロボット１００の作業を停止させることができる。

また、制御装置１１０はタッチパネル１１３を備え、タッチパネル１１３に警告表示させると説明したが、これに限定されない。例えばＬＥＤなどの表示灯を点灯させて、異常電流を報知する構成、スピーカから警告音を放音させて、異常電流を報知する構成などとしても良い。

また、電力ケーブル４０は難燃性の材料で覆われることが望ましい。

１０プラズマ発生装置
２２電極
４０電力ケーブル
４１第１ケーブル
４２第２ケーブル
４３アースケーブル
４５シールド部材
１１１第１処理ガス供給装置
１１２第２処理ガス供給装置
１１３タッチパネル
１３０コントローラ
１４０電源装置
ＣＴカレントトランス

Claims

ロボットアームを備えるロボットと、
電力を供給する制御装置と、
前記ロボットアームに沿って取り付けられ、前記制御装置からの電力を伝送するケーブルと、
前記ロボットアームの先端に取り付けられ、前記ケーブルからの電力が供給されるプラズマヘッドと、
前記ケーブルに生じる異常電流を検知する検知モジュールと、を備えるプラズマ発生装置。
プラズマを発生させる電極へ、シールド部材によりシールドされたケーブルを介して、電源装置から電力を伝送するステップと、
前記電力を前記電極で放電させてプラズマを発生させるステップと、
前記シールド部材に流れる電流を検出するステップと、を備えるプラズマ発生装置における電流検出方法。
放電によりプラズマを発生させる１対の電極と、
前記１対の電極へ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１対の電極へ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器と、
前記検出器が所定値以上の電流を検出することに応じて、電流異常を報知する報知部と、を備えるプラズマ発生装置。