JP7066827B2 - プラズマ装置、プラズマヘッド用ダミーノズル - Google Patents

Description

本開示は、プラズマを出力するプラズマヘッドを備えたプラズマ装置、プラズマヘッドのヘッド本体に着脱可能なプラズマヘッド用ダミーノズルに関するものである。

特許文献１の段落[００４２]等には、プラズマ切断装置用のトーチを特定する情報と、プラズマ切断装置の作動時に予定されている圧力、ガス流量を表す情報とが不適合である場合には、プラズマ切断装置の作動の開始が阻止されることが記載されている。しかし、特許文献１には、ダミートーチについての記載はない。

特許文献２，３には、ロボットのティーチング作業が、正規のトーチの代わりにダミートーチを用いて行われることが記載されている。そのうちの特許文献２に記載のロボットは、プラズマ切断用ロボットであり、ダミートーチには光透過用が形成されている。特許文献２に記載のロボットは溶接用ロボットであり、ダミートーチのティーチングチップ３０にはワイヤ挿通穴が形成されている。

特表２０１５－５２０６７６号 実開昭６０－１９０４７０号 特開２０１４－２３１０６６号

開示の概要

解決しようとする課題

本開示の課題は、プラズマヘッドが、ヘッド本体にダミーノズルが装着されている状態であるダミーノズル装着状態にあるか否かを検出可能なプラズマ装置を提供すること、上記ヘッド本体に着脱可能なプラズマヘッド用ダミーノズルを提供することである。

課題を解決するための手段、作用および効果

本開示に係るプラズマ装置において、プラズマヘッド内の気体の圧力に基づいて、プラズマヘッドが、ダミーノズル装着状態にあるか否かが検出される。例えば、ダミーノズルが、そのダミーノズルにおける圧力損失が正規のノズルにおける圧力損失より大きいものである場合において、ヘッド本体にダミーノズルが装着されている場合には、正規のノズルが装着されている場合より、プラズマヘッド内の気体の圧力が高くなる。以上の事情から、プラズマヘッド内の気体の圧力に基づけば、プラズマヘッドがダミーノズル装着状態であるか否かを検出することができる。

なお、プラズマヘッド内の気体とは、プラズマヘッドの内部に存在する気体という意味であり、特定の気体をいうのではない。本開示に係るプラズマ装置は、大気圧でプラズマを生成するものであり、プラズマヘッドの内部は真空状態ではない。

また、正規のノズルとは、プラズマヘッドからプラズマが照射される際に装着されるべきノズルをいう。正規のノズルに対するダミーノズルとは、正規のノズルと、外形の各寸法は同じであるが、プラズマが照射される際に装着されるべきではないノズルをいう。

本開示の一実施形態であるプラズマ装置の周辺を概念的に示す図である。 上記プラズマ装置のプラズマヘッド（カバーを含まない）の斜視図である。 上記プラズマヘッドのｘ軸に垂直な面の断面図である。 上記プラズマヘッドのｙ軸に垂直な面の断面図である。 上記プラズマヘッドのヘッド本体に着脱可能な正規のノズルの斜視図である。 上記ヘッド本体に着脱可能なダミーノズルの斜視図である。 上記ダミーノズルの底面図である。 上記ダミーノズルのｘ軸に垂直な面の断面図である。 上記プラズマ装置における気体の供給経路を表す図である。 上記プラズマ装置の制御装置の周辺を概念的に示す図である。 上記制御装置の記憶部に記憶されたダミーノズル装着状態検出プログラムを表すフローチャートである。 上記ダミーノズルとは別のダミーノズルの斜視図である。 上記正規のノズルとは別の正規のノズルのｙ軸に垂直な面の断面図である。 上記正規のノズルの斜視図である。 上記正規のノズルのダミーノズルの斜視図である。 上記ダミーノズルのｙ軸に垂直な面の断面図である。

実施形態

以下、本開示に係るプラズマ装置、プラズマヘッド用ダミーノズル（以下、単にダミーノズルと略称する）について、図面に基づいて説明する。

図１に記載のように、プラズマ装置は、大気圧でプラズマを発生させるものであり、プラズマヘッド６、制御ボックス８等を含む。プラズマヘッド６はロボット１０に保持可能とされ、ロボット１０により３次元に移動させられ得る。
プラズマヘッド６は、図２に示すように、プラズマ生成部１２、加熱ガス供給部１４等を含む。プラズマ生成部１２は、供給された処理ガスをプラズマ化して、プラズマを生成するものである。加熱ガス供給部１４は、加熱用ガスを加熱することにより得られる加熱ガスを供給するものである。プラズマヘッド６においては、プラズマ生成部１２において生成されたプラズマが、加熱ガス供給部１４によって供給された加熱ガスと共に出力され、図１に示す被処理物Ｗに照射される。プラズマヘッド６には、矢印Ｐの方向に、処理ガスが供給される。

プラズマ生成部１２は、図３，４に示すように、セラミックス等の絶縁体で形成されたヘッド本体１８、一対の電極部２０，２２、ノズル３８等を含む。ヘッド本体１８には一対の電極部２０，２２が幅方向に離間して保持され、ヘッド本体１８の一対の電極部２０，２２の間には放電空間２４が形成される。以下、本プラズマ装置において、ヘッド本体１８の幅方向、すなわち、一対の電極部２０，２２（以下、「一対の」を省略して、単に電極部２０，２２または複数の電極部２０，２２等と称する場合がある。他の用語についても同様とする。）が並ぶ方向をｘ方向、プラズマ生成部１２と加熱ガス供給部１４とが並ぶ方向をｙ方向、電極部２０，２２の各々が伸びる方向をｚ方向とする。ｚ方向はＰ方向と同じである。ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向は互いに直交する。

加熱ガス供給部１４は、図２，３に示すように、ガス管３０、ヒータ３２、連結部３４等を含む。これらガス管３０、ヒータ３２等は図３に示すカバー３５によって覆われている。ガス管３０には、ヒータ３２が配設され、ヒータ３２によってガス管３０が加熱され、それにより、ガス管３０を流れる加熱用ガスが加熱される。

連結部３４は、図３に示すように、ガス管３０を正規のノズル(以下、単に、ノズルと称する場合がある)３８に連結するものであり、加熱ガス供給通路３６を含む。ノズル３８がヘッド本体１８に取り付けられた状態で、加熱ガス供給通路３６は、一端部がガス管３０に連通させられ、他端部がノズル３８に形成された加熱ガス通路３９に連通させられる。

プラズマ生成部１２において、電極部２０，２２の一部の外周部は、セラミックス等の絶縁体で製造された電極カバー４４，４５によって覆われる。電極カバー４４，４５は、それぞれ、概して中空筒状を成し、長手方向の両端部が開口とされる。電極カバー４４，４５の内周面と電極部２０，２２の外周面との間の隙間がガス通路４４ｃ、４５ｃとされ、電極カバー４４，４５の下流側の開口は放電空間２４に対向する。また、電極部２０，２２の一部は、電極カバー４４，４５の下流側の開口から突出した状態にある。

ヘッド本体１８の電極部２０，２２が保持された部分の上流側には、複数のガス通路５１～５３等が形成される。これらガス通路５１～５３、加熱ガス供給部１４のガス管３０は、図９に示すように、チューブ５６ａ～５６ｄを介して制御ボックス８に接続される。一方、制御ボックス８には、窒素ガスを供給する窒素ガス源５４、ドライエア（活性ガスとしての酸素を含む）を供給するドライエア源５５が接続される。制御ボックス８の窒素ガス源５４、ドライエア源５５の接続部とチューブ５６ａ～５６ｄの接続部との間には、流量調整機構６０が設けられる。流量調整機構６０は、プラズマヘッド６に供給される窒素ガス、ドライエア等（以下、単に、ガス、気体と称する場合がある）の流量等を制御するものであり、個別流量調整器６２ａ～６２ｄ、圧力センサ６４ａ～６４ｄ、混合器６６等を含む。

個別流量調整器６２ａ，６２ｂ、圧力センサ６４ａ，６４ｂは、それぞれ、窒素ガス源５４とチューブ５６ａ，５６ｂとの間に位置する。個別流量調整器６２ａ，６２ｂにより窒素ガスが予め定められた流量に調整されて、チューブ５６ａ，５６ｂを経て、ガス通路５１，５２、ガス通路４４ｃ，４５ｃ、放電空間２４に供給される。個別流量調整器６２ｃ１，６２ｃ２、圧力センサ６４ｃおよび混合器６６は、窒素ガス源５４、ドライエア源５５と、チューブ５６ｃとの間に位置する。個別流量調整器６２ｃ１，６２ｃ２によって調整された流量の窒素ガスとドライエアとが混合器６６において混合されて処理ガスとされる。処理ガスは、窒素ガスとドライエアとを予め定められた比率で含むものであり、予め定められた流量に調整されて、チューブ５６ｃを経て、ガス通路５３、放電空間２４に供給される。個別流量調整器６２ｄ、圧力センサ６４ｄは、チューブ５６ｄとドライエア源５５との間に位置する。加熱用ガスとしてのドライエアが予め定められた流量に調整されて、チューブ５６ｄを経てガス管３０等に供給される。

一方、ヘッド本体１８の、放電空間２４の下流側の部分には、ｘ方向に間隔を隔てて並んで、ｚ方向に伸びて形成された複数（本実施例においては、６本）の本体側プラズマ通路７０ａ、７０ｂ・・・が形成されている。複数の本体側プラズマ通路７０ａ、７０ｂ・・・の上流側の端部は、それぞれ、放電空間２４に開口する。

ノズル３８は、セラミックス等の絶縁体で形成されたものであり、図３～５に示すように、ノズル本体７２と、通路構造体７４とを含む。通路構造体７４は、図３，４に示すように、複数（本実施例においては、６本）の貫通孔であるノズル側プラズマ通路８０ａ、８０ｂ・・・が形成された通路形成部８２と、フランジ部８４とを含む。通路構造体７４は、フランジ部８４において、ヘッド本体１８に位置決めされた状態でボルト８６等によって着脱可能に取り付けられる。

ノズル本体７２は、図３，５に示すように、ｘ方向からの側面視において概してＴ字形を成し、保持部７５と突出部７６とを含む。保持部７５には凹部７８が形成され、前述の加熱ガス通路３９が連通させられる。また、突出部７６には、突出部７６を長手方向に貫通する１つの貫通孔７９が形成される。貫通孔７９の一端部は凹部７８に開口する。ノズル本体７２は、保持部７５において、ヘッド本体１８に複数のボルト８７によって着脱可能に取り付けられる。以上により、ノズル３８がヘッド本体１８に着脱可能に装着される。

そして、ノズル３８がヘッド本体１８に装着された状態で、凹部７８の内部にフランジ部８４が位置し、貫通孔７９の内部に通路形成部８２が位置するが、これら凹部７８、貫通孔７９とフランジ部８４、通路形成部８２との間の隙間が加熱ガス出力通路８９とされる。加熱ガス出力通路８９には、加熱ガス通路３９、凹部７８を経て加熱ガスが供給される。また、ノズル側プラズマ通路８０ａ、８０ｂ・・・は、ｚ方向に伸び、それぞれ、本体側プラズマ通路７０ａ、７０ｂ・・・に対応して位置し、ノズル側プラズマ通路８０ａ、８０ｂ・・・と本体側プラズマ通路７０ａ、７０ｂ・・・とはそれぞれ互いに連通した状態にある。なお、ノズル側プラズマ通路８０ａ、８０ｂ・・・の各々の断面積と本体側プラズマ通路７０ａ、７０ｂ・・・の各々の断面積とは、ほぼ同じである。

一方、ヘッド本体１８にはノズル３８の代わりに、図６～８に示す樹脂で製造されたダミーノズル９０を装着することができる。ダミーノズル９０は、通路構造体を含まないため、ダミーノズル本体９０でもある。ダミーノズル本体９０は、図６に示すように、ｘ方向からの側面視において概してＴ字形を成し、保持部９２と、突出部９４とを含む。保持部９２には、凹部９６が形成されるとともに、凹部９６に開口する状態で加熱ガス通路９８が形成される。突出部９４に貫通孔は形成されていないが、保持部９２の、突出部９４に対応する部分から外れた部分に、保持部９２をｚ方向に貫通するガス通路としての貫通孔１００が形成される。貫通孔１００は、ダミーノズル９０の内部である凹部９６とプラズマヘッド６の外部（大気）とを連通する、換言すれば、凹部９６に開口するとともにプラズマヘッド６の外部に開口するものである。また、貫通孔１００の断面積は、本体側プラズマ通路７０ａ、７０ｂ・・・の断面積の合計より小さく、正規のノズル３８のノズル側プラズマ通路８０ａ、８０ｂ・・・の断面積の合計より小さく、加熱ガス出力通路８９の断面積より小さい。そのため、ダミーノズル９０における圧力損失は、正規のノズル３８における圧力損失より大きくなる。

一方、突出部９４の基端部の外周面には、脆弱部としてのスリット１０２が環状に形成される。突出部９４が、物体に当接した場合等に、スリット１０２において折れ易くなる。なお、ダミーノズル本体９０の保持部９２、突出部９４の各々の寸法は、正規のノズル３８のノズル本体７２の保持部７５、突出部７６の各々の寸法と同じである。

ダミーノズル９０は、図８に示すように、保持部９２において、ノズル３８と同様にボルト８７によってヘッド本体１８に着脱可能に装着することができる。ダミーノズル９０がヘッド本体１８に装着された状態において、凹部９６に本体側プラズマ通路７０ａ、７０ｂ・・・が開口し、加熱ガス通路９８を介してガス管３０に連通させられる。また、貫通孔１００のダミーノズル本体９０に対する相対位置は、ノズル３８がヘッド本体１８に装着された状態におけるノズル側プラズマ通路８０ａ、８０ｂ・・・のノズル本体７２に対する相対位置とは異なる。

制御ボックス８には、図１０に示すように、コンピュータを主体とする制御装置１５０が設けられる。制御装置１５０は実行部１５０ｃ、記憶部１５０ｍ、入出力部１５０ｆ、タイマ１５０ｔ等を含み、入出力部１５０ｆには、流量調整機構６０、ヒータ３２、周波数調整機構１５２、ディスプレイ１５４等が接続されるとともに、開始スイッチ１５６、停止スイッチ１５８等が接続される。ディスプレイ１５４には、本プラズマ装置の状態等が表示される。

周波数調整機構１５２は、図示しないＡ／Ｄ（交流直流）変換器、スイッチング回路等を含む。商用の交流電源１６６から供給された交流電圧が、直流電圧に変換されて、スイッチング回路によりＰＷＭ（Plus Width Modulation）が行われる。そして、ＰＷＭによって得られた予め定められた周波数の電圧が電極部２０，２２に印加される。

圧力センサ６４ａ～６４ｄは、チューブ５６ａ～５６ｄを経てプラズマヘッド６に供給される気体の圧力、換言すれば、プラズマヘッド６の内部の気体の圧力をそれぞれ検出する。例えば、正規のノズル３８がヘッド本体１８に装着されている状態で、チューブ５６ａ～５６ｄ、プラズマヘッド６に詰まりがない場合における圧力センサ６４ａ～６４ｄの各々の検出値Ｐｉは、チューブ５６ａ～５６ｄにおける圧力損失ΔＰｔｉとプラズマヘッド６における圧力損失ΔＰｈｉとの和に応じた値となる（ｉは、ａ，ｂ，ｃ，ｄをそれぞれ表す。以下、同様とする）。
Ｐｉ＝ΔＰｔｉ＋ΔＰｈｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）

チューブ５６ａ～５６ｄの各々における圧力損失ΔＰｔｉ（ΔＰｔａ，ΔＰｔｂ，ΔＰｔｃ，ΔＰｔｄ）は、それぞれ、チューブ５６ａ～５６ｄの断面積，長さＬ等が同じである場合に、チューブ５６ａ～５６ｄの各々に流れるガスの流量で決まる。

また、プラズマヘッド６における圧力損失ΔＰｈａ，ΔＰｈｂ，ΔＰｈｃは、ガス通路５１，５２，５３、本体側プラズマ通路７０ａ、７０ｂ・・・の断面積，長さ、ノズル側プラズマ通路８０ａ、８０ｂ・・・の断面積，長さ等と、プラズマヘッド６を流れるガスの流量等に基づいて決まり、圧力損失ΔＰｈｄは、ガス管３０、加熱ガス供給通路３６，加熱ガス通路３９、加熱ガス出力通路８９等の断面積，長さ、これらを流れるガスの流量等に基づいて決まる。ガス通路５２，５２，５３に供給された気体は、放電空間２４を経て本体側プラズマ通路７０ａ、７０ｂ・・・、ノズル側プラズマ通路８０ａ、８０ｂ・・・に供給されるが、これらの圧力損失は、主として、本体側プラズマ通路７０ａ、７０ｂ・・・、ノズル側プラズマ通路８０ａ、８０ｂ・・・において決まる。そのため、ガス通路５１，５２，５３に供給された気体のプラズマヘッド６における圧力損失は、ほぼ同じとなる（ΔＰｈａ＝ΔＰｈｂ＝ΔＰｈｃ）。

なお、チューブ５６ａ～５６ｄの各々の圧力損失がほぼ同じである場合には、圧力センサ６４ａ～６４ｄの各々の検出値Ｐｉは主としてプラズマヘッド６における圧力損失で決まる。この意味においても、圧力センサ６４ａ～６４ｄは、プラズマヘッド６の内部の気体の圧力を検出するものであると考えることができる。

以下、ヘッド本体１８に正規のノズル３８が装着されている状態で、プラズマヘッド６、チューブ５６ａ～５６ｄに詰まり等がない場合の、圧力センサ６４ｉの各々の検出値Ｐｉを、それぞれ、圧力標準値Ｐｆｉと称する。

開始スイッチ１５６は、プラズマ装置の駆動を指示する場合に操作されるスイッチであり、停止スイッチ１５８は、プラズマ装置の停止を指示する場合に操作されるスイッチである。

本実施例に係るプラズマ装置において、開始スイッチ１５６がＯＮ操作された場合に、プラズマヘッド６への窒素ガス、ドライエア、処理ガス等の供給が開始された時点から予め定められたガス供給時間（例えば、０．１sec～数sec程度の時間とすることができる）が経過した後に、電極部２０，２２に所望の周波数の電圧が印加される。放電空間２４に処理ガスが供給された後に電極部２０，２２に電圧が印加されるようにした方が望ましいからである。そして、電極部２０，２２の間で放電が起きることにより、放電空間２４に供給された処理ガスがプラズマ化されて、プラズマが生成されて、出力される。プラズマは、ノズル３８から加熱ガスとともに出力され、被処理物Ｗに照射される。

被処理物Ｗへのプラズマ処理作業に先立って、ロボット１０にプラズマヘッド６を保持させて、ロボット１０のティーチングが行われるのが普通である。一方、ティーチング中においては、ノズル３８が被処理物Ｗや周辺の物体に当接して損傷を受ける可能性があるが、ノズル３８はセラミックス等で製造されたものであり、高価である。そこで、ティーチングが行われる場合には、ヘッド本体１８にノズル３８の代わりにダミーノズル９０が装着されることが多い。しかし、ティーチング後、ダミーノズル９０が装着された状態で開始スイッチ１５６のＯＮ操作が行われる場合があり、ダミーノズル９０の内部の圧力が高くなり、かつ、高温になる。それにより、ダミーノズル９０が破損し、周辺が汚れたり、プラズマヘッド６が汚れたりする場合がある。

そこで、本実施例においては、開始スイッチ１５６のＯＮ操作が行われて、プラズマヘッド６へのガスの供給が開始された時点から、上述のガス供給時間が経過する前に、プラズマヘッド６が、ヘッド本体１８にダミーノズル９０が装着された状態、すなわち、ダミーノズル装着状態にあるか否かが、圧力センサ６４ａ～６４ｄの検出値に基づいて検出される。

具体的には、圧力センサ６４ａ～６４ｄの各々の検出値Ｐａ～Ｐｄ（Ｐｉ）がそれぞれすべてしきい値Ｐｔｈａ～Ｐｔｈｄ（Ｐｔｈｉ）より高い場合にダミーノズル装着状態であると検出される。前述のように、ダミーノズル９０における圧力損失は、正規のノズル３８における圧力損失より大きいため、ヘッド本体１８に正規のノズル３８の代わりにダミーノズル９０が装着されている場合には、圧力センサ６４ａ～ｄの各々の検出値Ｐｉはいずれも圧力標準値Ｐｆｉより高くなる。そこで、本実施例においては、上述のしきい値Ｐｔｈｉが、圧力標準値Ｐｆｉ、または、圧力標準値Ｐｆｉより設定値高い値とされる。なお、プラズマヘッド６において詰まりが生じた場合にも同様である。また、チューブ５６ａ～５６ｄやガス管３０に詰まりが生じた場合には、それに対応する圧力センサ６４ａ～ｄのうちの一部の検出値Ｐｊのみがしきい値Ｐｔｈｊより高くなる（ｊは、ａ，ｂ，ｃ，ｄのうちの一部）。

図１１のフローチャートで表されるダミーノズル装着状態検出プログラムは開始スイッチ１５６がＯＮ操作された時点からガス供給時間が経過するまでの間、予め定められたサイクルタイム毎に実行される。
ステップ１（以下、Ｓ１と略称する。他のステップについても同様とする）において、圧力センサ６４ｉの各々の検出値Ｐｉが読み込まれ、Ｓ２において、検出値Ｐｉの各々がしきい値Ｐｔｈｉより高いか否かがそれぞれ判定される。すべての検出値Ｐｉがそれぞれしきい値Ｐｔｈｉより高い場合には、プラズマヘッド６の圧力損失が正規のノズル３８の圧力損失より大きいと検出される。Ｓ３において、個別流量調整器６２ａ～ｄにより、プラズマヘッド６への気体の供給がすべて停止させられ、Ｓ４において、ディスプレイ１５４に「ダミーノズル装着状態または詰まり状態」である旨が表示される。

それに対して、Ｓ２の判定がＮＯである場合には、Ｓ５において、検出値Ｐｉがすべてしきい値Ｐｔｈｉ以下であるか否かが判定される。Ｓ５の判定がＹＥＳである場合には、ヘッド本体１８には正規のノズル３８が装着され、しかも、チューブ５６ａ～５６ｄにもプラズマヘッド６にも詰まりがないと検出される。この場合には、Ｓ３，４が実行されることはない。しかし、Ｓ５の判定がＮＯである場合には、チューブ５６ａ～５６ｄのうちのいずれか、または、ガス管３０等の詰まり等であると考えられるため、同様に、Ｓ３，４が実行される。

このように、ダミーノズル９０が、圧力損失が正規のノズル３８における圧力損失より大きいものであるため、圧力センサ６４ｉの検出値Ｐｉに基づいて容易にダミーノズル装着状態であるか否かを検出することができる。また、ダミーノズル９０には貫通孔１００が設けられているため、凹部９６の内部の圧力が高くなるのを防止し、ダミーノズル装着状態であると検出された場合において、ダミーノズル９０を安全に外すことができる。

以上、本実施例において、制御装置１５０の図１１のダミーノズル装着状態検出プログラムのＳ１，２を記憶する部分、実行する部分等によりダミーノズル装着状態検出部が構成され、Ｓ３を記憶する部分、実行する部分等により気体供給停止部が構成される。また、圧力センサ６４ａ～６４ｄのうちの１つまたは２つ以上が請求項１に記載の圧力センサに対応すると考えることができる。例えば、チューブ５６ａ～５６ｄ、ヘッド本体１８において詰まりがないことが確認されている場合には、圧力センサ６４ａ～ｄのうちの１つの検出値に基づけば、ダミーノズル装着状態であるか否かを検出することができる。

なお、ダミーノズルは、上記実施例におけるダミーノズル９０に限定されない。その一例を図１２に示す、図１２に示すダミーノズル１８０においては、ガス通路としての貫通孔１８２が、保持部９２に、凹部９６に開口するとともにプラズマヘッド６の外部に開口した状態で、すなわち、保持部９２の側面を貫通して、ｘ方向に伸びて形成される。貫通孔１８２は、ダミーノズル１８０がヘッド本体１８に装着された状態で、本体側プラズマ通路７０ａ、７０ｂ・・・と交差する方向に伸びる。

また、ヘッド本体１８には、図１３，１４に示す正規のノズル２００(以下、ノズル２００と略称する場合がある)を装着することもできる。ノズル２００は、通路構造体２０４と、ノズル本体２０６とを含み、通路構造体２０４は通路形成部２０９とフランジ部２０８とを含む。フランジ部２０８には凹部２１０が形成され、通路形成部２０９には、凹部２１０に開口する１つのノズル側プラズマ通路２１２が形成される。通路構造体２０４は、図示しないボルトによりフランジ部２０８においてヘッド本体１８に取り付けられる。通路構造体２０４がヘッド本体１８に取り付けられた状態で、凹部２１０には、複数の本体側プラズマ通路７０ａ、７０ｂ・・・すべてが開口する。また、ノズル側プラズマ通路２１２の断面積は、本体側プラズマ通路７０ａ、７０ｂ・・・の断面積の合計より大きい。

ノズル本体２０６は、保持部２１４と突出部２１６とを含み、突出部２１６のｘ方向の幅（ｘ方向の長さ）はノズル３８のノズル本体７２の突出部７６の幅より狭い。保持部２１４には、凹部２２０が形成されるとともに、加熱ガス通路２２２が形成される。加熱ガス通路２２２は、連結部３４の加熱ガス供給通路３６と凹部２２０とに連通させられる。また、突出部２１６には、突出部２１６を長手方向に貫通する貫通孔２２４が凹部２２０に開口する状態で形成される。

ノズル本体２０６は、保持部２１４においてヘッド本体１８に複数のボルト８７によって取り付けられ、それによって、ノズル２００がヘッド本体１８に装着される。この状態で、凹部２２０の内部にフランジ部２０８が位置し、貫通孔２２４の内部に通路形成部２０９が位置する。これら凹部２２０、貫通孔２２４とフランジ部２０８、通路形成部２０９との間の隙間が加熱ガス出力通路２２６とされる。

ヘッド本体１８には、ノズル２００の代わりにダミーノズル２３０を装着することができる。ダミーノズル２３０、すなわち、ダミーノズル本体２３０は、図１５，１６に示すように、保持部２３２と突出部２３４とを含む。ダミーノズル２３０の保持部２３２、突出部２３４の各々の寸法は、ノズル２００のノズル本体２０６の保持部２１４、突出部２１６の各々の寸法と同じである。保持部２３２には凹部２３６と加熱ガス通路２３８とが形成され、保持部２３２の突出部２３４に対応する位置から離れた部分には、ガス通路としての貫通孔２４０が、凹部２３６に開口するとともにプラズマヘッド６の外部に開口する状態、すなわち、ダミーノズル２３０の内部とプラズマヘッド６の外部とを連通する状態で、保持部２３２をｚ方向に貫通して設けられる。貫通孔２４０の断面積は、本体側プラズマ通路７０ａ、ｂ・・・の断面積の合計より小さく、加熱ガス通路２２６の断面積より小さく、正規のノズル２００のノズル側プラズマ通路２０８の断面積より小さい。また、ダミーノズル２３０における圧力損失は、正規のノズル２００における圧力損失より大きい。なお、突出部２３４の基端部には、環状のスリット２４２が形成される。

ダミーノズル２３０は、複数のボルト８７により保持部２３２においてヘッド本体１８に着脱可能に装着されるが、この状態で、凹部２３６に、本体側プラズマ通路７０ａ、７０ｂ・・・が開口するとともに、加熱ガス通路２３８を介してガス管３０が連通させられる。さらに、貫通孔２４０のダミーノズル本体２３０に対する相対位置は、正規のノズル２００におけるノズル側プラズマ通路２１２のノズル本体２０６に対する相対位置とは異なる。

本実施例においては、ダミーノズル２３０がヘッド本体１８に装着された状態で、開始スイッチ１５６のＯＮ操作が行われた場合であっても、圧力センサ６４ａ～６４ｄの検出値Ｐｉの各々がそれぞれしきい値Ｐｔｈｉ´より高い場合に、ダミーノズル装着状態であると検出される。例えば、本実施例におけるしきい値Ｐｔｈｉ´は上記実施例におけるしきい値Ｐｔｈｉより小さい値とすることができる。ヘッド本体１８に正規のノズル２００が装着された場合のプラズマヘッド６における圧力損失は、正規のノズル３８が装着された場合のプラズマヘッド６における圧力損失より小さいからである。

なお、上記実施例においては、正規のノズル毎にしきい値が変更される場合について説明したが、正規のノズル毎にしきい値を変更する必要は必ずしもなく、常に同じ値であってもよい。ダミーノズルにおける圧力損失が、ヘッド本体１８に装着可能な正規のノズルにおける圧力損失より十分に大きい場合には、しきい値は同じであっても差し支えないのである。

また、ダミーノズルには、貫通孔を２つ以上設けることもできる。

さらに、プラズマ生成部１２の構造は上記各実施例のそれに限定されない。例えば、加熱ガス供給部１４は不可欠ではない。また、プラズマ生成部１２に窒素ガスを供給することも不可欠ではなく、処理ガスのみが供給されるようにすることができる。その場合には、圧力センサ６４ｃの検出値に基づいてダミーノズル装着状態であるか否かが検出されることになる等、その他、本開示は、前記実施形態に記載の態様の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。

１２：プラズマ生成部 ２４：放電空間 ２０，２２：電極部 ３８，２００：ノズル ３０：ガス管 ４４ｃ、４５ｃ：ガス通路 ５１，５２，５３：ガス通路 ６４:圧力センサ ７０：本体側プラズマ通路 ８９、２２６：加熱ガス出力通路 ８０，２１２：ノズル側プラズマ通路 ９０，１８０，２３０：ダミーノズル １００，１８２，２４０：貫通孔 １５０：制御装置

請求可能な開示

（１）供給された処理ガスをプラズマ化して生成したプラズマをノズルから出力するプラズマヘッドと、
そのプラズマヘッド内の気体の圧力を検出する圧力センサと
を含むプラズマ装置であって、
前記ノズルが、前記プラズマヘッドのヘッド本体に着脱可能に装着され、前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わってダミーノズルが装着可能とされ、
当該プラズマ装置が、前記圧力センサによって検出された前記気体の圧力に基づいて、前記プラズマヘッドが、前記ヘッド本体に前記ダミーノズルが装着された状態であるダミーノズル装着状態にあるか否かを検出するダミーノズル装着状態検出部を含むプラズマ装置。
例えば、圧力センサによる検出値がしきい値より高い場合にプラズマヘッドがダミーノズル装着状態であると検出されるようにすることができる。なお、本項に記載のプラズマ装置のプラズマヘッドのヘッド本体には、(4)項ないし(8)項のいずれか１つに記載のダミーノズルが装着され得る。

（２）前記プラズマヘッドが、一対の電極部を含み、前記一対の電極部の間の放電により前記処理ガスをプラズマ化するものであり、
前記ダミーノズル装着状態検出部が、前記プラズマヘッドに前記処理ガスが供給されるが、前記一対の電極部に電圧が印加されていない状態で、前記プラズマヘッドが前記ダミーノズル装着状態にあるか否かを検出するものである(1)項に記載のプラズマ装置。

（３）当該プラズマ装置が、少なくとも前記プラズマヘッドに供給される前記処理ガスの流量を制御する流量調整機構と、前記ダミーノズル装着状態検出部によって前記プラズマヘッドが前記ダミーノズル装着状態にあると検出された場合に、前記流量調整機構に、前記プラズマヘッドへの前記処理ガスの供給を停止させる気体供給停止部とを含む(1)項または(2)項に記載のプラズマ装置。
プラズマヘッドには、処理ガスを含む複数種類の気体が供給される場合があり、その場合には、流量調整機構により、プラズマヘッドに供給される複数種類の気体の各々の流量が調整される。また、プラズマヘッドがダミーノズル装着状態である場合には、プラズマヘッドに供給される処理ガスを含む複数種類の気体すべての供給が停止されるようにすることができる。

（４）ヘッド本体と、そのヘッド本体に着脱可能なノズルとを含み、前記ノズルからプラズマを出力するプラズマヘッドの前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わって着脱可能なダミーノズルであって、
前記ヘッド本体に、少なくとも１つのプラズマ通路である本体側プラズマ通路が形成され、
当該ダミーノズルが、当該ダミーノズルの内部と前記プラズマヘッドの外部とを連通する少なくとも１つのガス通路を有し、
前記少なくとも１つのガス通路の断面積の合計が、前記少なくとも１つの本体側プラズマ通路の断面積の合計より小さいプラズマヘッド用ダミーノズル。
例えば、ヘッド本体に装着可能な複数の正規のノズルの各々におけるノズル側プラズマ通路の断面積の合計が、本体側プラズマ通路の断面積の合計以上である場合には、通常、ダミーノズルのガス通路の断面積の合計は、正規のノズルのノズル側プラズマ通路の断面積の合計より小さくなる。ガス通路は、ダミーノズルの内部と前記プラズマヘッドの外部とを連通する通路であり、加熱ガス出力通路は該当しない。なお、特許文献３の図１には、ダミーチップに形成されたワイヤ挿入穴の断面積が、トーチ本体のワイヤ挿入穴の断面積より小さいトーチが記載されている。しかし、ダミーチップの貫通孔はワイヤ挿入用の穴であり、ガス通路ではない。

（５）ヘッド本体と、そのヘッド本体に着脱可能なノズルとを備え、前記ノズルからプラズマを出力するプラズマヘッドの前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わって着脱可能なダミーノズルであって、
前記正規のノズルに、前記プラズマを出力する少なくとも１つのプラズマ通路であるノズル側プラズマ通路が形成され、
当該ダミーノズルが、当該ダミーノズルの内部と前記プラズマヘッドの外部とを連通する少なくとも１つの貫通孔を有し、
当該ダミーノズルの本体であるダミーノズル本体に対する前記少なくとも１つの貫通孔の各々の相対位置が、前記正規のノズルのノズル本体に対する前記少なくとも１つのノズル側プラズマ通路の各々の相対位置とは異なるプラズマヘッド用ダミーノズル。
ダミーノズルの貫通孔と正規のノズルのノズル側プラズマ通路とでは、形状（断面積、長さ等）、相対位置、圧力損失の大きさ等が異なる。加熱ガス出力通路は、貫通孔に該当しないものである。

（６）ヘッド本体と、そのヘッド本体に着脱可能なノズルとを備え、前記ノズルからプラズマを出力するプラズマヘッドの前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わって着脱可能なダミーノズルであって、
前記ヘッド本体に、少なくとも１つのプラズマ通路である本体側プラズマ通路が形成され、
当該ダミーノズルが、当該ダミーノズルの内部と前記プラズマヘッドの外部とを連通し、かつ、前記本体側プラズマ通路が伸びる方向と交差する方向に伸びた貫通孔を有するプラズマヘッド用ダミーノズル。
特許文献２，３には、トーチ本体に形成された本体側の通路と異なる向きに伸びた貫通孔を有するダミートーチについての記載はない。

（７）ヘッド本体と、そのヘッド本体に着脱可能なノズルとを備え、前記ノズルからプラズマを出力するプラズマヘッドの前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わって着脱可能なダミーノズルであって、
当該ダミーノズルの本体であるダミーノズル本体に脆弱部が設けられたプラズマヘッド用ダミーノズル。
特許文献２，３に、ダミートーチの本体に脆弱部を設ける旨の記載はない。なお、本開示のダミーノズルは、貫通孔を有していないものとすることができる。

（８）ヘッド本体と、そのヘッド本体に着脱可能なノズルとを備え、前記ノズルからプラズマを出力するプラズマヘッドの前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わって着脱可能なダミーノズルであって、
当該ダミーノズルにおける圧力損失が、前記正規のノズルにおける圧力損失より大きいプラズマヘッド用ダミーノズル。
特許文献２，３に記載のダミーノズルに形成された貫通孔は、正規のノズルに形成された貫通孔と同じ形状を成す。そのため、ダミーノズルの貫通孔における圧力損失と正規のノズルの貫通孔における圧力損失とはほぼ同じであると推測される。

Claims (7)

1. 供給された処理ガスをプラズマ化して生成したプラズマをノズルから出力するプラズマヘッドと、
   そのプラズマヘッド内の気体の圧力を検出する圧力センサと
   を含むプラズマ装置であって、
   前記ノズルが、前記プラズマヘッドのヘッド本体に着脱可能に装着され、前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わってダミーノズルが装着可能とされ、
   当該プラズマ装置が、前記圧力センサによって検出された前記気体の圧力に基づいて、前記プラズマヘッドが、前記ヘッド本体に前記ダミーノズルが装着された状態であるダミーノズル装着状態にあるか否かを検出するダミーノズル装着状態検出部を含むプラズマ装置。
2. 前記プラズマヘッドが、一対の電極部を含み、前記一対の電極部の間の放電により前記処理ガスをプラズマ化するものであり、
   前記ダミーノズル装着状態検出部が、前記プラズマヘッドに前記処理ガスが供給され、前記一対の電極部に電圧が印加されていない状態で、前記プラズマヘッドが前記ダミーノズル装着状態にあるか否かを検出するものである請求項１に記載のプラズマ装置。
3. 当該プラズマ装置が、少なくとも前記プラズマヘッドに供給される前記処理ガスの流量を制御する流量調整機構と、前記ダミーノズル装着状態検出部によって前記プラズマヘッドが前記ダミーノズル装着状態にあると検出された場合に、前記流量調整機構に、前記プラズマヘッドへの前記処理ガスの供給を停止させる気体供給停止部とを含む請求項１または２に記載のプラズマ装置。
4. ヘッド本体と、そのヘッド本体に着脱可能なノズルとを含み、前記ノズルからプラズマを出力するプラズマヘッドの前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わって着脱可能なダミーノズルであって、
   前記ヘッド本体に、少なくとも１つのプラズマ通路である本体側プラズマ通路が形成され、
   当該ダミーノズルが、当該ダミーノズルの内部と前記プラズマヘッドの外部とを連通する少なくとも１つのガス通路を有し、
   前記少なくとも１つのガス通路の断面積の合計が、前記少なくとも１つの本体側プラズマ通路の断面積の合計より小さいプラズマヘッド用ダミーノズル。
5. ヘッド本体と、そのヘッド本体に着脱可能なノズルとを備え、前記ノズルからプラズマを出力するプラズマヘッドの前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わって着脱可能なダミーノズルであって、
   前記正規のノズルに、前記プラズマを出力する少なくとも１つのプラズマ通路であるノズル側プラズマ通路が形成され、
   当該ダミーノズルが、当該ダミーノズルの内部と前記プラズマヘッドの外部とを連通する少なくとも１つの貫通孔を有し、
   当該ダミーノズルの本体であるダミーノズル本体に対する前記少なくとも１つの貫通孔の各々の相対位置が、前記正規のノズルのノズル本体に対する前記少なくとも１つのノズル側プラズマ通路の各々の相対位置とは異なるプラズマヘッド用ダミーノズル。
6. ヘッド本体と、そのヘッド本体に着脱可能なノズルとを備え、前記ノズルからプラズマを出力するプラズマヘッドの前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わって着脱可能なダミーノズルであって、
   前記ヘッド本体に、少なくとも１つのプラズマ通路である本体側プラズマ通路が形成され、
   当該ダミーノズルが、当該ダミーノズルの内部と前記プラズマヘッドの外部とを連通し、かつ、前記本体側プラズマ通路が伸びる方向と交差する方向に伸びた貫通孔を有するプラズマヘッド用ダミーノズル。
7. ヘッド本体と、そのヘッド本体に着脱可能なノズルとを備え、前記ノズルからプラズマを出力するプラズマヘッドの前記ヘッド本体に、前記ノズルである正規のノズルに代わって着脱可能なダミーノズルであって、
   当該ダミーノズルにおける圧力損失が、前記正規のノズルにおける圧力損失より大きいプラズマヘッド用ダミーノズル。

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