JPH05329656A - プラズマ加工装置 - Google Patents
プラズマ加工装置Info
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- JPH05329656A JPH05329656A JP4180260A JP18026092A JPH05329656A JP H05329656 A JPH05329656 A JP H05329656A JP 4180260 A JP4180260 A JP 4180260A JP 18026092 A JP18026092 A JP 18026092A JP H05329656 A JPH05329656 A JP H05329656A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 線もしくは面状にプラズマを噴射することに
よって、常に安定なプラズマを所望の加工形状に噴射さ
せて、任意の形状加工、切断加工、蒸着加工等ができる
ようにする。 【構成】 直線もしくは曲線の任意の形状に形成すると
共に側面に穴１ａもしくはスリットを形成したパイプ電
極１を上下の支持ヘッド２に固定支持し、ヘッドの供給
口２ａにプラズマガスをバルブ３により流量制御して供
給する。パイプ電極１と対向する破加工体４との間にパ
ワー電源７より高周波を印加してアーク放電によりプラ
ズマを発生せしめ、前記パイプ電極１の側面の多数の穴
１ａよりプラズマを噴射して被加工体４の加工を行なう
ことを特徴とする。又、加工中、被加工体４を固定する
テーブル５をＮＣ制御装置６によって加工送りすること
により所要の形状カットを行なう。
よって、常に安定なプラズマを所望の加工形状に噴射さ
せて、任意の形状加工、切断加工、蒸着加工等ができる
ようにする。 【構成】 直線もしくは曲線の任意の形状に形成すると
共に側面に穴１ａもしくはスリットを形成したパイプ電
極１を上下の支持ヘッド２に固定支持し、ヘッドの供給
口２ａにプラズマガスをバルブ３により流量制御して供
給する。パイプ電極１と対向する破加工体４との間にパ
ワー電源７より高周波を印加してアーク放電によりプラ
ズマを発生せしめ、前記パイプ電極１の側面の多数の穴
１ａよりプラズマを噴射して被加工体４の加工を行なう
ことを特徴とする。又、加工中、被加工体４を固定する
テーブル５をＮＣ制御装置６によって加工送りすること
により所要の形状カットを行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマ加工装置に関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のプラズマ加工は、プラズマガスの
放電によって発生させたプラズマを筒状プラズマトーチ
のノズルからプラズマジェットとして噴射させ、このジ
ェット流によって被加工体の切断、穴明け、溶接、溶解
等を行なうものである。このプラズマ加工による切断、
穴明け等の加工精度、加工速度を高めるためには、小口
径ノズルより集束した高密度のプラズマを引き出す必要
があるが、この小口径ノズルを用いた場合に、長時間に
亘って安定出力を得ることがむずかしく、発振が不安定
になったり、温度変化によって不安定になったりする欠
点があった。又、プラズマトーチのノズルからの噴射ビ
ームによる加工であるから、厚い板材の切断とか異形状
の明断、底付加工等は不可能であった。
放電によって発生させたプラズマを筒状プラズマトーチ
のノズルからプラズマジェットとして噴射させ、このジ
ェット流によって被加工体の切断、穴明け、溶接、溶解
等を行なうものである。このプラズマ加工による切断、
穴明け等の加工精度、加工速度を高めるためには、小口
径ノズルより集束した高密度のプラズマを引き出す必要
があるが、この小口径ノズルを用いた場合に、長時間に
亘って安定出力を得ることがむずかしく、発振が不安定
になったり、温度変化によって不安定になったりする欠
点があった。又、プラズマトーチのノズルからの噴射ビ
ームによる加工であるから、厚い板材の切断とか異形状
の明断、底付加工等は不可能であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従米のプラ
ズマトーチノズルからプラズマビームを噴射して加工す
るものとは構造が全く異なり、線或は面状にプラズマを
噴射させることにより、常に安定なプラズマを所望する
加工形状に噴射させて任意の形状加工、切断加工、さら
に蒸着加工等ができるようにすることを目的とする。
ズマトーチノズルからプラズマビームを噴射して加工す
るものとは構造が全く異なり、線或は面状にプラズマを
噴射させることにより、常に安定なプラズマを所望する
加工形状に噴射させて任意の形状加工、切断加工、さら
に蒸着加工等ができるようにすることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】直線もしくは曲線の任意
の形状に形成すると共に側面に穴もしくはスリットを形
成したパイプ電極と、該パイプ電極にプラズマガスを噴
流するガス供給装置と、前記パイプ電極にプラズマ放電
を行なう放電電源とを設けて成り、前記パイプ電極の側
面よりプラズマを噴射して対向する被加工体に加工を行
なうようにしたことを特徴とする。
の形状に形成すると共に側面に穴もしくはスリットを形
成したパイプ電極と、該パイプ電極にプラズマガスを噴
流するガス供給装置と、前記パイプ電極にプラズマ放電
を行なう放電電源とを設けて成り、前記パイプ電極の側
面よりプラズマを噴射して対向する被加工体に加工を行
なうようにしたことを特徴とする。
【０００５】
【作用】本発明は前記のように、直線もしくは曲線の任
意形状に形成すると共に側面に穴もしくはスリットを形
成したパイプ電極にプラズマガスを噴流すると共にプラ
ズマ放電を行ない、プラズマをパイプ電極の側面からパ
イプ形状に沿って噴出させるようにしたから、パイプ電
極によって任意の形状にプラズマを噴射でき、したがっ
て希望する任意の加工形状の切断、異形状加工、蒸着加
工等が容易にできる効果がある。
意形状に形成すると共に側面に穴もしくはスリットを形
成したパイプ電極にプラズマガスを噴流すると共にプラ
ズマ放電を行ない、プラズマをパイプ電極の側面からパ
イプ形状に沿って噴出させるようにしたから、パイプ電
極によって任意の形状にプラズマを噴射でき、したがっ
て希望する任意の加工形状の切断、異形状加工、蒸着加
工等が容易にできる効果がある。
【０００６】
【実施例】以下、図面の一実施例により本発明を説明す
る。図１は本発明を実施する加工装置の全体構成図で、
１がＷ，Ｍｏ等の耐熱材のパイプで、これは図２に拡大
して示すように側面に長さ方向に沿って形成した多数の
穴１ａが設けられ、ここからプラズマを噴射させて加工
を行なう。パイプ電極１は上下の支持ヘッド２，２に絶
縁して固定支持され、所要の張力をもって直線状に支持
され、ヘッドの供給口２ａ，２ａに供給されるアルゴン
等のプラズマガスがパイプ１の両端部より噴流される。
３はプラズマガスの供給路に挿入された流量制御バル
ブ、４はプラズマ加工される被加工体て、Ｘ−Ｙ移動テ
ーブル５に取付固定され、ＮＣ制御装置６によって所定
加工形状の相対移動送りが与えられる。７は高周波パワ
ー電源で、高周波トランス８を介して電極１と被加工体
４間に接続する。９はトランス８の電源によって作動
し、ＰＷＭ制御信号をバルブ３に加えて制御するＰＷＭ
制御回路、１０は放電電流及び放電電圧から検出される
放電電力を信号として前記制御回路９を制御する回路て
ある。１１はプラズマ加工を行なう処理容器で、真空ポ
ンプ１２により室内の気圧制御が行なわれる。
る。図１は本発明を実施する加工装置の全体構成図で、
１がＷ，Ｍｏ等の耐熱材のパイプで、これは図２に拡大
して示すように側面に長さ方向に沿って形成した多数の
穴１ａが設けられ、ここからプラズマを噴射させて加工
を行なう。パイプ電極１は上下の支持ヘッド２，２に絶
縁して固定支持され、所要の張力をもって直線状に支持
され、ヘッドの供給口２ａ，２ａに供給されるアルゴン
等のプラズマガスがパイプ１の両端部より噴流される。
３はプラズマガスの供給路に挿入された流量制御バル
ブ、４はプラズマ加工される被加工体て、Ｘ−Ｙ移動テ
ーブル５に取付固定され、ＮＣ制御装置６によって所定
加工形状の相対移動送りが与えられる。７は高周波パワ
ー電源で、高周波トランス８を介して電極１と被加工体
４間に接続する。９はトランス８の電源によって作動
し、ＰＷＭ制御信号をバルブ３に加えて制御するＰＷＭ
制御回路、１０は放電電流及び放電電圧から検出される
放電電力を信号として前記制御回路９を制御する回路て
ある。１１はプラズマ加工を行なう処理容器で、真空ポ
ンプ１２により室内の気圧制御が行なわれる。
【０００７】以上において、パイプ電極１には通常０．
１〜０．５ｍｍφの耐熱材チューブを用い、側面に０．
０５〜０．２ｍｍφ程度の穿孔をして用いる。勿論、穴
はチューブの一側面又は全面に形成することができ、或
はスリット状に形成することができる。このパイプ１に
対して、支持ヘッドの供給口２ａから供給するプラズマ
ガスはガス圧Ｐをパッシェンの法則にＶ＝ｆ（Ｐ・ｄ）
によって制御するが、一般的には０．１〜１０ｋｇ／ｃ
ｍ程度の圧力で供給する。このプラズマガスが流れるパ
イプ電極１にパワー電源から１．５ＭＨｚから１０ＫＨ
ｚ程度の高周波を供給してアーク放電を行なうと、供給
ガスの励起によってプラズマが発生する。発生プラズマ
は図２に示すように、パイプ１の側面に沿って明けた多
数穴１ａから噴射するので、パイプ電極１全体がその形
状、即ち上下の支持ヘッド２に張架された直線形状にプ
ラズマ柱を形成するようになり、これにより図３に加工
状態を示すように、被加工体４が所要の切断溝４ａをも
って切断加工される。加工は、被加工体４側を固定する
加工テーブル５のＮＣ制御装直６による所要の形状加工
送り制御によって形状カットが行なわれる。パイプ電極
１と被加工体４の対向間隙は通常α＝０．５ｍｍ以下に
制御し、電位傾度の増大をはかり安定な放電により加工
精度を高める。
１〜０．５ｍｍφの耐熱材チューブを用い、側面に０．
０５〜０．２ｍｍφ程度の穿孔をして用いる。勿論、穴
はチューブの一側面又は全面に形成することができ、或
はスリット状に形成することができる。このパイプ１に
対して、支持ヘッドの供給口２ａから供給するプラズマ
ガスはガス圧Ｐをパッシェンの法則にＶ＝ｆ（Ｐ・ｄ）
によって制御するが、一般的には０．１〜１０ｋｇ／ｃ
ｍ程度の圧力で供給する。このプラズマガスが流れるパ
イプ電極１にパワー電源から１．５ＭＨｚから１０ＫＨ
ｚ程度の高周波を供給してアーク放電を行なうと、供給
ガスの励起によってプラズマが発生する。発生プラズマ
は図２に示すように、パイプ１の側面に沿って明けた多
数穴１ａから噴射するので、パイプ電極１全体がその形
状、即ち上下の支持ヘッド２に張架された直線形状にプ
ラズマ柱を形成するようになり、これにより図３に加工
状態を示すように、被加工体４が所要の切断溝４ａをも
って切断加工される。加工は、被加工体４側を固定する
加工テーブル５のＮＣ制御装直６による所要の形状加工
送り制御によって形状カットが行なわれる。パイプ電極
１と被加工体４の対向間隙は通常α＝０．５ｍｍ以下に
制御し、電位傾度の増大をはかり安定な放電により加工
精度を高める。
【０００８】尚、パイプ電極１から噴出するプラズマの
ハワー密度を高め、且つ安定に維持するためにパイプ電
極１に供給される放電電力が制御回路１０によって検出
され、検出信号は基準値と比較するなどの処理をし、そ
の比較信号をＰＷＭ制御回路９に加えてバルブ３の制御
をする。これにより、パイプ電極１へのプラズマガスの
供給量の制御を行ない、供給電力と供給ガスとが一定の
割合になるよう制御され、安定したアーク放電により安
定したプラズマを発生することができる。この電力Ｗと
ガス流量ｌ／ｍｍの関係は、Ｗ／ｌ／ｍｍ＝２０程度に
制御する。このようにして、高パワー密度の且つパワー
の一定した安定プラズマをパイプ電極１から発生して被
加工体４の切断加工をすることによって一定した切断溝
幅４ａで高精度に形状カットをすることができる。加工
中の雰囲気圧は一般に０．０１〜１ａｔｍ程度のプラズ
マを発生するようにし、熱変化層が形成されないように
する。又、放電印加電圧は．０．０１ａｔｍで２．５Ｋ
Ｖ，１ａｔｍで２０ＫＶ程度の電圧とする。
ハワー密度を高め、且つ安定に維持するためにパイプ電
極１に供給される放電電力が制御回路１０によって検出
され、検出信号は基準値と比較するなどの処理をし、そ
の比較信号をＰＷＭ制御回路９に加えてバルブ３の制御
をする。これにより、パイプ電極１へのプラズマガスの
供給量の制御を行ない、供給電力と供給ガスとが一定の
割合になるよう制御され、安定したアーク放電により安
定したプラズマを発生することができる。この電力Ｗと
ガス流量ｌ／ｍｍの関係は、Ｗ／ｌ／ｍｍ＝２０程度に
制御する。このようにして、高パワー密度の且つパワー
の一定した安定プラズマをパイプ電極１から発生して被
加工体４の切断加工をすることによって一定した切断溝
幅４ａで高精度に形状カットをすることができる。加工
中の雰囲気圧は一般に０．０１〜１ａｔｍ程度のプラズ
マを発生するようにし、熱変化層が形成されないように
する。又、放電印加電圧は．０．０１ａｔｍで２．５Ｋ
Ｖ，１ａｔｍで２０ＫＶ程度の電圧とする。
【０００９】プラズマガスとしては反応ガスを供給する
ことができ、例えば、Ｓｉ材被加工体を加工するとき、
ＳＦ６ガスを用いることにより反応してＳｉＦ４となっ
て除去加工量を高め、加工速度を向上することができ
る。例えば、０．２ｍｍφの長さ１５０ｍｍのパイプ電
極にＳＦ６を１．２ｌ／ｍｍで流し、１５ｋｖで０．０
０３Ａの高周波（電力約２０Ｗ）でＳｉ材の加工をした
とき、約０．３ｍｍ／ｍｍのエロージョンを起こした。
ことができ、例えば、Ｓｉ材被加工体を加工するとき、
ＳＦ６ガスを用いることにより反応してＳｉＦ４となっ
て除去加工量を高め、加工速度を向上することができ
る。例えば、０．２ｍｍφの長さ１５０ｍｍのパイプ電
極にＳＦ６を１．２ｌ／ｍｍで流し、１５ｋｖで０．０
０３Ａの高周波（電力約２０Ｗ）でＳｉ材の加工をした
とき、約０．３ｍｍ／ｍｍのエロージョンを起こした。
【００１０】尚、 反応ガスとしては、ＳＦ６以外に、
ＣＦ４，Ｃｌ２等を用いＳｉＦ４，Ｓｉｌ４等の反によ
り加工を進行させることができる。
ＣＦ４，Ｃｌ２等を用いＳｉＦ４，Ｓｉｌ４等の反によ
り加工を進行させることができる。
【００１１】又、プラズマを発生する放電用電源として
は、被加工体を陽極とするパルス電源とか、１３．６５
〜２６５０ＭＨｚの高周波、ＤＣ＋ＨＦ重量電源等を利
用することができる。パルス電源を用いるときは、パル
スＯＮ時間とパルスＯＦＦ時間の制御によってエネルギ
ー制御、冷却効果等を達成するのに有利である。
は、被加工体を陽極とするパルス電源とか、１３．６５
〜２６５０ＭＨｚの高周波、ＤＣ＋ＨＦ重量電源等を利
用することができる。パルス電源を用いるときは、パル
スＯＮ時間とパルスＯＦＦ時間の制御によってエネルギ
ー制御、冷却効果等を達成するのに有利である。
【００１２】パイプ電極としては、支持ヘッド間に直線
に設ける以外に、弯曲させたり折曲げた異形状に形成す
ることができ、ガイドによって任意形状に支持すること
ができる。又、上下支持ヘッドによって揺動制御するこ
ともできる。
に設ける以外に、弯曲させたり折曲げた異形状に形成す
ることができ、ガイドによって任意形状に支持すること
ができる。又、上下支持ヘッドによって揺動制御するこ
ともできる。
【００１３】又、パイプ電極は１本に限らす多数本を並
列して、又は任意形状に組合せて設けることができる。
列して、又は任意形状に組合せて設けることができる。
【００１４】尚、排気ガスの処理は水沈させて無害にす
るか、循環させて再利用することにより公害の防止をす
る。又、ＳｉＦ４蒸気は吸着、溶解除去する。以上はエ
ッチング除去加工について説明したが、ＰＶＤ，ＣＶＤ
にも利用できる。即ち、前記反応物のＳｉＦ４の蒸発ガ
ス体をプラズマ中を通過させることによって励起し、イ
オン化してバイアス電圧を印加した基板に対して蒸着さ
せることができる。この場合の基板への蒸着膜の形成
は、パイプ電極を張設した形状の蒸着ができ、パイプ電
極の形状に 対応した所望形状の蒸着膜形成が容易にで
きる。前記ＳｉＦ４をプラズマ中を通過させたイオンを
−４００Ｖのバイアスを印加したステンレス基板に１０
−２Ｔｏｒｒ減圧中で蒸着させたとき、シリコンアモル
ファスの蒸着膜が形成できた。
るか、循環させて再利用することにより公害の防止をす
る。又、ＳｉＦ４蒸気は吸着、溶解除去する。以上はエ
ッチング除去加工について説明したが、ＰＶＤ，ＣＶＤ
にも利用できる。即ち、前記反応物のＳｉＦ４の蒸発ガ
ス体をプラズマ中を通過させることによって励起し、イ
オン化してバイアス電圧を印加した基板に対して蒸着さ
せることができる。この場合の基板への蒸着膜の形成
は、パイプ電極を張設した形状の蒸着ができ、パイプ電
極の形状に 対応した所望形状の蒸着膜形成が容易にで
きる。前記ＳｉＦ４をプラズマ中を通過させたイオンを
−４００Ｖのバイアスを印加したステンレス基板に１０
−２Ｔｏｒｒ減圧中で蒸着させたとき、シリコンアモル
ファスの蒸着膜が形成できた。
【００１５】尚、このＰＶＤ，ＣＶＤ加工するときは、
加工部分を真空ポンプ１２により、容器内１１を反応ガ
スの供給時に、１０−２〜１０３Ｔｏｒｒ程度の減圧雰
囲気に制御して加工する。
加工部分を真空ポンプ１２により、容器内１１を反応ガ
スの供給時に、１０−２〜１０３Ｔｏｒｒ程度の減圧雰
囲気に制御して加工する。
【００１６】反応ガスにＣＨ４を用いて基材にダイヤモ
ンドを合成しり、表面硬化にＴｉＮ，ＴｉＣ膜の折出を
行なうことができる。
ンドを合成しり、表面硬化にＴｉＮ，ＴｉＣ膜の折出を
行なうことができる。
【００１７】例えば、Ｈ２：ＣＨ４：Ａｒを１：１：１
の混合ガスを噴出するとき、太さか０．５ｍｍφのパイ
プに０．２ｍｍ径の穴を１０個形成して噴出したとき約
４０．６３Ｗの放電が行なわれた。これを太さ０．６ｍ
ｍφのノズルから噴出したとき放電エネルギーは１８．
７Ｗであった。このようにパイプに形成した多数の穴か
ら反応ガスを噴出することによって広く分散させること
ができ、放電エネルギーが増加し、安定した反応蒸着を
することができる。
の混合ガスを噴出するとき、太さか０．５ｍｍφのパイ
プに０．２ｍｍ径の穴を１０個形成して噴出したとき約
４０．６３Ｗの放電が行なわれた。これを太さ０．６ｍ
ｍφのノズルから噴出したとき放電エネルギーは１８．
７Ｗであった。このようにパイプに形成した多数の穴か
ら反応ガスを噴出することによって広く分散させること
ができ、放電エネルギーが増加し、安定した反応蒸着を
することができる。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明は、直線もしくは曲
線の任意形状に形成すると共に側面に穴もしくはスリッ
トを形成したパイプ電極にプラズマガスを噴流すると共
にプラズマ放電を行ない、プラズマをパイプ電極の側面
からパイプ電極形状に沿って噴出させるようにしたか
ら、パイプ電極によって任意の形状にプラズマを噴射で
き、これにより任意の加工形状の切断、異形状加工、蒸
着加工等が容易にできる。又、前記パイプ電極と対向す
る被加工体間にＮＣ制御の相対加工送りを与えるように
したから、プログラムによって任意形状の切断カットが
出来る等の効果が得られる。
線の任意形状に形成すると共に側面に穴もしくはスリッ
トを形成したパイプ電極にプラズマガスを噴流すると共
にプラズマ放電を行ない、プラズマをパイプ電極の側面
からパイプ電極形状に沿って噴出させるようにしたか
ら、パイプ電極によって任意の形状にプラズマを噴射で
き、これにより任意の加工形状の切断、異形状加工、蒸
着加工等が容易にできる。又、前記パイプ電極と対向す
る被加工体間にＮＣ制御の相対加工送りを与えるように
したから、プログラムによって任意形状の切断カットが
出来る等の効果が得られる。
【図１】本発明の一実施例構成図。
【図２】図１のパイプ電極の拡大図。
【図３】図１における加工状態説明図。
１ パイプ電極 １ａ 穴 ２ 支持ヘッド ２ａ 供給口 ３ バルブ ４ 被加工体 ５ テーブル ６ ＮＣ制御装置 ７ 高周波電源 ８ トランス ９ ＰＷＭ制御回路 １０ 電力検出制御回路 １１ 処理容器 １２ 真空ポンプ
Claims (2)
- 【請求項１】 直線もしくは曲線の任意の形状に形成す
ると共に側面に穴もしくはスリットを形成したパイプ電
極と、該パイプ電極にプラズマガスを噴流するガス供給
装置と、前記パイプ電極にプラズマ放電を行なう放電電
源とを設けて成り、前記パイプ電極の側面よりプラズマ
を噴射して対向する被加工体に加工を行なうようにした
ことを特徴とするプラズマ加工の装置。 - 【請求項２】 請求項１に於て、パイプ電極と被加工体
との間に加工形状の相対移動送りを与えるＮＣ制御装置
を設けたことを特徴とするプラズマ加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4180260A JPH05329656A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | プラズマ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4180260A JPH05329656A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | プラズマ加工装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05329656A true JPH05329656A (ja) | 1993-12-14 |
Family
ID=16080148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4180260A Pending JPH05329656A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | プラズマ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05329656A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10326696A (ja) * | 1997-05-14 | 1998-12-08 | Aerospat Soc Natl Ind | プラズマトーチ調整制御システム |
-
1992
- 1992-05-28 JP JP4180260A patent/JPH05329656A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10326696A (ja) * | 1997-05-14 | 1998-12-08 | Aerospat Soc Natl Ind | プラズマトーチ調整制御システム |
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