WO2021214876A1 - プラズマ発生装置 - Google Patents

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WO2021214876A1
WO2021214876A1 PCT/JP2020/017217 JP2020017217W WO2021214876A1 WO 2021214876 A1 WO2021214876 A1 WO 2021214876A1 JP 2020017217 W JP2020017217 W JP 2020017217W WO 2021214876 A1 WO2021214876 A1 WO 2021214876A1
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WO
WIPO (PCT)
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plasma
value
power
power value
processing unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/017217
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
航 日下
慎二 瀧川
Original Assignee
株式会社Ｆｕｊｉ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社Ｆｕｊｉ filed Critical 株式会社Ｆｕｊｉ
Priority to JP2022516521A priority Critical patent/JP7248864B2/ja
Priority to PCT/JP2020/017217 priority patent/WO2021214876A1/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma

Definitions

  • This disclosure relates to a plasma generator.
  • a pair of electrodes for generating an electric discharge and a power supply device are connected via a power cable.
  • the power cable includes a pair of cables, a conductive shield member that shields the pair of cables, and a ground cable that grounds the shield member.
  • the plasma generator detects a detected voltage according to the current value of the current flowing through the ground cable, and notifies a current abnormality when the detected detected voltage exceeds a predetermined value.
  • a current abnormality is detected by comparing the detected voltage with a predetermined value.
  • the discharge state of plasma changes.
  • the current and noise generated by the plasma change.
  • the relative relationship between the detected voltage and the predetermined value before the replacement of the component or the like and the relative relationship between the detected voltage and the predetermined value after the replacement of the component or the like are different. As a result, there is a risk that the current abnormality cannot be detected accurately using the detected voltage and the predetermined value.
  • the present application has been proposed in view of the above problems, and an object of the present application is to provide a plasma generator capable of accurately detecting a power abnormality.
  • a power supply device that generates electric power to be supplied to an electrode, a power cable that transmits electric power from the power supply device to the electrode, a plasma head main body that generates plasma by discharging the electrode, and the electric power cable are described.
  • a detection device that detects a detected power value according to the power to be transmitted, a judgment processing unit that determines a power abnormality based on the detected power value and a reference power value detected by the detection device when generating plasma, and the above.
  • a plasma generator including a tuning processing unit that executes an operation of generating plasma by discharging an electrode and determines the reference power value based on the result of the execution.
  • a power abnormality can be detected with high accuracy based on the reference power value.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • It is a block diagram which shows the structure of a plasma generator. It is a block diagram which shows the structure of the detection device. It is a graph which shows the relationship between a sensor value Sv, and a reference power value. It is a flowchart which shows the content of the reference power value determination process.
  • the plasma generator 10 of the present embodiment includes a plasma head 11, a robot 13, and a control box 15.
  • the plasma head 11 is detachably attached to the tip of the robot 13.
  • the robot 13 is, for example, a serial link type robot (also called an articulated robot).
  • the plasma head 11 can irradiate plasma gas while being attached to the tip of the robot 13.
  • the plasma head 11 can be moved three-dimensionally by being moved according to the drive of the robot 13 and being able to change its direction.
  • the control box 15 is mainly composed of a computer and controls the plasma generator 10 in an integrated manner.
  • the control box 15 has a power supply device 15A for supplying electric power to the plasma head 11 and a gas supply device 15B for supplying processing gas to the plasma head 11.
  • the power supply device 15A is connected to the plasma head 11 via a power cable 16 and a control cable 18.
  • the power supply device 15A generates electric power to be supplied to the electrode 33 (see FIG. 3) of the plasma head 11 based on the control of the control box 15, and controls to change the voltage applied to the electrode 33 and the heater 43 (FIG. 3) described later. 4) Temperature control is performed.
  • the gas supply device 15B is connected to the plasma head 11 via a plurality of (four in this embodiment) gas supply tubes 19.
  • the gas supply device 15B supplies the reaction gas, the carrier gas, and the heat gas, which will be described later, to the plasma head 11 based on the control of the control box 15.
  • the control box 15 controls the gas supply device 15B, and controls the amount of gas supplied from the gas supply device 15B to the plasma head 11.
  • the plasma generator 10 operates the robot 13 based on the control of the control box 15 and irradiates the work W placed on the table 17 with plasma gas from the plasma head 11 to execute plasma processing. ..
  • the work W is an object to be treated by plasma treatment.
  • control box 15 includes an operation unit 15C having a touch panel and various switches.
  • the control box 15 displays various setting screens, operating states (for example, gas supply state, etc.) and the like on the touch panel of the operation unit 15C. Further, the control box 15 receives various information by inputting an operation to the operation unit 15C.
  • the control box 15 can accept, for example, an operation indicating that the nozzle 35 attached to the plasma head 11, which will be described later, has been replaced.
  • the plasma head 11 is detachably provided with respect to the mounting plate 13A provided at the tip of the robot 13. As a result, the plasma head 11 can be replaced with a different type of plasma head 11.
  • the plasma head 11 includes a plasma generation unit 21, a heat gas supply device 23, a nozzle 35, and the like.
  • the plasma generation unit 21 generates plasma gas by converting the processing gas supplied from the gas supply device 15B (see FIG. 1) of the control box 15 into plasma. Further, the plasma head 11 heats the processing gas supplied from the gas supply device 15B by a heater 43 (see FIG. 4) provided inside to generate heat gas.
  • the temperature of the heat gas is, for example, 600 ° C to 800 ° C.
  • the plasma head 11 of the present embodiment ejects the plasma gas generated in the plasma generation unit 21 together with the heated heat gas to the work W shown in FIG.
  • the processing gas is supplied to the plasma head 11 from the upstream side to the downstream side in the direction of the arrow shown in FIG.
  • the plasma head 11 may not be provided with a heater 43 for heating the heat gas. That is, the plasma generator of the present disclosure may be configured not to use heat gas.
  • connection surface 11A of the plasma head 11 is provided with a mounting portion 11B for attaching the power cable 16 at a substantially central portion. Further, at one end of the connection surface 11A, a mounting portion 11C for mounting the control cable 18 is provided. Further, a mounting portion 11D for mounting the gas supply tube 19 is provided on the side opposite to the mounting portion 11C with the mounting portion 11B sandwiched between them.
  • the mounting portion 11D is connected to, for example, a mounting member 25 provided at the tip of the gas supply tube 19.
  • the mounting portion 11D and the mounting member 25 are, for example, so-called one-touch joints, and the gas supply tube 19 is detachably mounted on the plasma head 11.
  • the plasma generation unit 21 includes a head body 31, a pair of electrodes 33, a nozzle 35, and the like.
  • 3 is a cross-sectional view taken along the positions of the pair of electrodes 33 and a plurality of plasma passages 71 on the main body side, which will be described later
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • the head main body 31 is formed of a ceramic having high heat resistance, and a reaction chamber 37 for generating plasma gas is formed inside the head main body 31.
  • Each of the pair of electrodes 33 has, for example, a cylindrical shape, and is fixed in a state where the tip portion thereof is projected into the reaction chamber 37.
  • the pair of electrodes 33 may be simply referred to as electrodes 33. Further, the direction in which the pair of electrodes 33 are arranged is referred to as the X direction, the axial direction of the cylindrical electrodes 33 is referred to as the Z direction, and the directions orthogonal to the X direction and the Z direction are referred to as the Y direction.
  • the heat gas supply device 23 includes a gas pipe 41, a heater 43, a connecting portion 45, and the like.
  • the gas pipe 41 and the heater 43 are attached to the outer peripheral surface of the head main body 31 and are covered with the cover 47 shown in FIG.
  • the gas pipe 41 is connected to the gas supply device 15B of the control box 15 via the gas supply tube 19 (see FIG. 1).
  • Heating gas for example, air or nitrogen
  • the heater 43 is attached in the middle of the gas pipe 41.
  • the heater 43 heats the heating gas flowing through the gas pipe 41 to generate heat gas.
  • the heater 43 is provided with a thermocouple 92 (see FIG. 5) for detecting the heating temperature of the heater 43.
  • the connecting portion 45 connects the gas pipe 41 to the nozzle 35.
  • the nozzle 35 is attached to the head body 31, one end of the connecting portion 45 is connected to the gas pipe 41 and the other end is connected to the heat gas passage 51 formed in the nozzle 35. Heat gas is supplied to the heat gas passage 51 via the gas pipe 41.
  • an electrode cover 53 made of an insulator such as ceramics.
  • the electrode cover 53 has a substantially hollow cylindrical shape, and openings are formed at both ends in the longitudinal direction.
  • the gap between the inner peripheral surface of the electrode cover 53 and the outer peripheral surface of the electrode 33 functions as a gas passage 55.
  • the opening on the downstream side of the electrode cover 53 is connected to the reaction chamber 37.
  • the lower end of the electrode 33 projects from the opening on the downstream side of the electrode cover 53.
  • reaction gas flow path 61 and a pair of carrier gas flow paths 63 are formed inside the head main body 31.
  • the reaction gas flow path 61 is provided in a substantially central portion of the head main body 31, is connected to the gas supply device 15B via the gas supply tube 19 (see FIG. 1), and reacts with the reaction gas supplied from the gas supply device 15B. It flows into the chamber 37.
  • the pair of carrier gas flow paths 63 are arranged at positions sandwiching the reaction gas flow path 61 in the X direction. Each of the pair of carrier gas flow paths 63 is connected to the gas supply device 15B via each of the pair of gas supply tubes 19 (see FIG. 1), and carrier gas is supplied from the gas supply device 15B.
  • the carrier gas flow path 63 allows the carrier gas to flow into the reaction chamber 37 through the gas passage 55.
  • the four gas supply tubes 19 shown in FIGS. 1 and 2 include, for example, two gas supply tubes 19 that supply carrier gas to each of the pair of carrier gas flow paths 63, and one gas supply tube 19 that supplies reaction gas.
  • Oxygen (O2) can be used as the reaction gas (seed gas).
  • the gas supply device 15B allows, for example, a mixed gas of oxygen and nitrogen (N2) (for example, dry air (Air)) to flow between the electrodes 33 of the reaction chamber 37 via the reaction gas flow path 61.
  • this mixed gas may be referred to as a reaction gas for convenience, and oxygen may be referred to as a seed gas.
  • Nitrogen can be used as the carrier gas.
  • the gas supply device 15B allows carrier gas to flow in from each of the gas passages 55 so as to surround each of the pair of electrodes 33.
  • the pseudo arc A is, for example, a method of discharging while limiting the current with the power supply device 15A so that a large current does not flow as in a normal arc discharge.
  • the reaction gas passes through the pseudo arc A, the reaction gas is turned into plasma. Therefore, the pair of electrodes 33 generate the discharge of the pseudo arc A, turn the reaction gas into plasma, and generate the plasma gas.
  • the number of electrodes 33 included in the plasma head 11 is not limited to two, and may be another plurality.
  • a plurality of (six in this embodiment) main body side plasma passages 71 are formed.
  • the upstream end of the plurality of main body side plasma passages 71 is open to the reaction chamber 37, and the downstream end of the plurality of main body side plasma passages 71 is open to the lower end surface of the head main body 31. ..
  • the nozzle 35 is molded of, for example, a ceramic having high heat resistance.
  • the nozzle 35 is fixed to the lower surface of the head body 31 by bolts 80. Therefore, the nozzle 35 is removable from the head body 31, and can be replaced with a different type of nozzle. For example, when the nozzle 35 is deteriorated by electric discharge or plasma, the user removes the bolt 80 and replaces the nozzle 35. Further, the user can use plasma such as nozzles 35 having different shapes and structures, for example, nozzles 35 having different lengths in the Z direction, nozzles 35 having different numbers of nozzle-side plasma passages 82 described later, and nozzles 35 having no grooves 81.
  • the bolt 80 is removed and the nozzle 35 is replaced. Then, when the replacement of the nozzle 35 is completed, the user executes an operation to the effect that the nozzle 35 has been replaced by the operation unit 15C.
  • the nozzle 35 is formed with a pair of grooves 81 that open on the upper end surface.
  • Each of the pair of grooves 81 communicates with, for example, three main body-side plasma passages 71 that open at the lower end surface of the head main body 31.
  • the nozzle 35 is formed with a plurality of nozzle-side plasma passages 82 (10 in this embodiment) penetrating in the Z direction. Grooves 81 (for example, five grooves each) are connected to the upper end of the nozzle-side plasma passage 82.
  • the shape and structure of the nozzle 35 shown in FIGS. 3 and 4 is an example.
  • the nozzle 35 is formed with a heat gas passage 95 so as to surround the nozzle-side plasma passage 82.
  • the upper portion of the heat gas passage 95 is connected to the connecting portion 45 of the heat gas supply device 23 via the heat gas passage 51.
  • the lower end of the heat gas passage 95 is open on the lower surface of the nozzle 35.
  • the plasma gas generated in the reaction chamber 37 is ejected together with the carrier gas into the groove 81 via the plasma passage 71 on the main body side. Then, the plasma gas diffuses inside the groove 81 and is ejected from the opening 82A at the lower end of the nozzle-side plasma passage 82 via each of the plurality of nozzle-side plasma passages 82. Further, the heat gas supplied from the gas pipe 41 to the heat gas passage 51 flows through the heat gas passage 95. This heat gas functions as a shield gas that protects the plasma gas. The heat gas flows through the heat gas passage 95 and is ejected from the opening 95A at the lower end of the heat gas passage 95 along the plasma gas ejection direction.
  • the heat gas is ejected so as to surround the plasma gas ejected from the opening 82A of the plasma passage 82 on the nozzle side.
  • the efficacy (wetting property, etc.) of the plasma gas can be enhanced.
  • the control box 15 includes a controller 100, a drive circuit 105, a control circuit 106, a communication unit 107, a detection device 110, and a storage device. It is equipped with a device 116 and the like.
  • the controller 100 is mainly composed of a computer including a CPU, ROM, RAM, etc. (not shown).
  • the controller 100 reads out the control program PG stored in the storage device 116, executes it on the CPU, and controls the power supply device 15A, the drive circuit 105, the gas supply device 15B, and the like to control the plasma head 11, the heat gas supply device, and the like. 23 and the like are controlled.
  • the controller 100 that executes the program PG on the CPU may be simply described by the device name. For example, the description "the controller 100 controls the power supply device 15A" may mean “the controller 100 controls the power supply device 15A by executing the program PG on the CPU".
  • the controller 100 is connected to the operation unit 15C via the control circuit 106.
  • the controller 100 changes the display on the touch panel of the operation unit 15C via the control circuit 106.
  • the controller 100 receives an operation input to the operation unit 15C via the control circuit 106.
  • the controller 100 inputs a signal obtained by operating the touch panel of the operation unit 15C and various switches from the operation unit 15C, and determines the content of the operation input.
  • the storage device 116 is configured by combining, for example, a hard disk drive, RAM, ROM, and the like. In addition to the program PG described above, the storage device 116 stores a reference power value 118. In the plasma processing, the controller 100 determines the power abnormality based on the reference power value 118 when the processing for the work W is executed by the plasma.
  • the communication unit 107 communicates with a communication device connected to a network (not shown).
  • the form of communication is not particularly limited, and examples thereof include LAN and serial communication.
  • the controller 100 may store the reference power value 118 in the server device or the like on the network via the communication unit 107 without storing the reference power value 118 in the storage device 116 in the control box 15. Then, the controller 100 may download the reference power value 118 from the server device as needed and use it for determining the power abnormality.
  • the detection device 110 is a device that detects a power abnormality of the power cable 16 that connects the power supply device 15A and the plasma head 11 (electrode 33).
  • FIG. 6 shows the configuration of the detection device 110.
  • the power cable 16 of the present embodiment includes, for example, a first cable 16A, a second cable 16B, and a ground cable 16C.
  • the tips of the first cable 16A and the second cable 16B are electrically connected to each of the pair of electrodes 33 (see FIG. 3) included in the plasma head 11.
  • the first cable 16A and the second cable 16B supply electric power from the power supply device 15A to the electrode 33.
  • the power cable 16 is attached to the robot 13 as shown in FIG. Therefore, depending on the movement of the robot 13, the power cable 16 is subject to loads such as bending, rotation, and pulling, which may cause damage. Therefore, the plasma generator 10 of the present embodiment detects an abnormal current generated by the detection device 110, such as damage to the power cable 16.
  • the detection device 110 has a current transformer CT and a processing circuit 121.
  • Each of the first cable 16A, the second cable 16B, and the ground cable 16C of the power cable 16 is, for example, an electric wire coated with an insulator.
  • the first cable 16A, the second cable 16B, and the ground cable 16C are shielded by a mesh-like conductive shield member 145.
  • the shield member 145 is grounded via the ground cable 16C.
  • the power supply device 15A has an AC power supply 141.
  • the AC power supply 141 generates AC power having a predetermined voltage value or current value based on the power supplied from a commercial power supply (not shown). For example, the AC power supply 141 generates high-frequency AC power supplied from a commercial power source to the electrode 33, and supplies the generated AC power to the electrode 33.
  • the AC power supply 141 supplies the generated AC power to each of the pair of electrodes 33 via the first cable 16A and the second cable 16B.
  • the current transformer CT of the detection device 110 is attached to the ground cable 16C.
  • the current transformer CT outputs, for example, an alternating current corresponding to the magnitude of the current value of the leakage current flowing through the ground cable 16C from the winding wound on the secondary side of the core that clamps the ground cable 16C.
  • a processing circuit 121 is connected to the output terminal on the secondary side of the current transformer CT.
  • the processing circuit 121 includes, for example, a rectifier circuit, a smoothing circuit, a filter circuit, etc., and obtains a sensor value Sv according to the magnitude of the alternating current output from the current transformer CT, that is, according to the magnitude of the leakage current. Output to the controller 100.
  • the sensor value Sv is an example of the detected power value of the present disclosure.
  • the sensor value Sv is, for example, a numerical value that fluctuates according to the magnitude of the current value of the leakage current, and takes several thousand values (units such as V and I are not set).
  • the controller 100 compares the sensor value Sv input from the processing circuit 121 with the reference power value 118 stored in the storage device 116, and determines a power abnormality.
  • a short circuit or discharge occurs between the first cable 16A and the ground cable 16C or between the second cable 16B and the ground cable 16C
  • an electric leakage current flows from the AC power supply 141 to the ground. Therefore, the sensor value Sv of the detection device 110 fluctuates.
  • the controller 100 compares the fluctuating sensor value Sv with the reference power value 118 to determine a power abnormality.
  • the controller 100 compares the fluctuating sensor value Sv with the reference power value 118 to determine the power abnormality.
  • the detection device 110 can detect not only the ground fault of the first cable 16A or the second cable 16B, but also the short circuit and the discharge between the first cable 16A and the second cable 16B.
  • the power abnormality in the present application is not limited to a short circuit between cables, a discharge, a disconnection of a cable, etc., but is a concept including various abnormalities that cause fluctuations in the sensor value Sv.
  • the power abnormality may be a grounding error (connection error) of the earth cable 16C, a failure of the power supply device 15A, a damage of the electrode 33, or the like. That is, the controller 100 may determine the occurrence of the various power abnormalities described above based on the sensor value Sv and the reference power value 118.
  • the controller 100 of the present embodiment determines the reference power value 118 based on the result of executing the operation of generating plasma in response to the replacement of the nozzle 35 or the like. As a result, even after the nozzle 35 or the like is replaced, the power abnormality can be detected with high accuracy by using the reference power value 118.
  • the configuration of the detection device 110 is not particularly limited.
  • the detection device 110 may include a shunt resistor connected in series with the ground cable 16C, and may detect a current flowing through the shunt resistor and an applied voltage. Further, the detection device 110 may be configured to detect the current flowing through the first cable 16A and the second cable 16B and the applied voltage. Therefore, the detected power value of the present disclosure is not limited to the sensor value Sv, but may be a power value or a current value.
  • the reference power value 118 a current value or a voltage value capable of determining a power abnormality can be set. Further, the comparison between the sensor value Sv and the reference power value 118 may be performed by a person other than the controller 100.
  • a comparison circuit may be used to compare the sensor value Sv with the reference power value 118.
  • the controller 100 may determine the power abnormality based on the output value of the comparison circuit. Further, the controller 100 may change the threshold value used by the comparison circuit based on the reference power value 118 after the tuning process described later.
  • the heater 43 and the thermocouple 92 attached near the heater 43 are electrically connected to the drive circuit 105.
  • the drive circuit 105 outputs a numerical value of the temperature corresponding to the output value of the thermocouple 92 to the controller 100.
  • the controller 100 determines the target temperature based on the numerical value input from the drive circuit 105, and outputs the target temperature to the drive circuit 105.
  • the drive circuit 105 controls the heating temperature of the heater 43 based on the output value of the thermocouple 92 so as to reach the target temperature instructed by the controller 100.
  • the temperature sensor 114 is provided in, for example, the plasma head 11.
  • the temperature sensor 114 has, for example, a thermocouple, detects the temperature of the plasma gas, and outputs the detected temperature to the controller 100.
  • the controller 100 controls the drive circuit 105 and the like based on the input detection temperature.
  • the controller 100 of the plasma generator 10 receives an instruction to start plasma processing via the touch panel of the operation unit 15C, for example, it controls the power supply device 15A and supplies electric power from the power supply device 15A to the electrode 33.
  • the controller 100 controls the gas supply device 15B in accordance with the start of the power supply, and causes the gas supply device 15B to start supplying the processing gas (carrier gas, reaction gas, heating gas).
  • the gas supply device 15B starts supplying the processing gas at a predetermined gas flow rate and pressure value set in advance. Further, the controller 100 controls the drive circuit 105 to control the heating temperature of the heater 43 so as to reach a predetermined temperature.
  • the controller 100 reads out the reference power value 118 stored in the storage device 116, and the power abnormality occurs based on the sensor value Sv and the reference power value 118 input from the processing circuit 121 (see FIG. 6) of the detection device 110. Judge the occurrence.
  • the controller 100 determines that a power abnormality has occurred, for example, it stops the power supply to the electrode 33, stops the supply of the processing gas, and stops the operation of the heat gas supply device 23.
  • the controller 100 displays, for example, a message indicating that a power abnormality has occurred on the screen of the operation unit 15C.
  • FIG. 7 shows the relationship between the sensor value Sv and the reference power value 118.
  • the reference power value 118 includes, for example, an upper limit value TH1 and a lower limit value TH2.
  • the controller 100 determines the reference value Vs in the tuning process (S17 in FIG. 8) described later, and determines the upper limit value TH1 and the lower limit value TH2 based on the reference value Vs. The details of the tuning process will be described later.
  • the sensor value Sv is, for example, from the power supply device 15A to the electrode 33. It gradually increases from the start of the power supply of the above and stabilizes near a predetermined reference value Vs.
  • this reference value Vs is a sensor value Sv generated by electromagnetic induction, external noise, or the like during normal power supply.
  • the upper limit value TH1 is, for example, a value at which it is possible to determine an increase in the sensor value Sv due to such disconnection of the power cable 16. For example, when the sensor value Sv becomes the upper limit value TH1 or more, the controller 100 stops the plasma processing and displays a message to the effect that the power cable 16 is disconnected on the touch panel of the control box 15.
  • the sensor is used.
  • the value Sv may not increase or decrease after stabilizing to the reference value Vs. Further, even if the ground cable 16C is normally connected, the sensor value Sv is set even when, for example, the supply of the processing gas is stopped and the discharge is cut off, or the discharge does not occur for some reason. There is a possibility of reduction.
  • the lower limit value TH2 is a value at which it is possible to determine such an abnormality in which the sensor value Sv does not decrease or increase.
  • the sensor value Sv is reduced when the gas supply tube 19 is damaged and the supply of the processing gas is stopped after the plasma irradiation is started.
  • the controller 100 displays a message such as an error in the supply of processing gas on the touch panel of the operation unit 15C. In this way, the controller 100 of the present embodiment determines the power abnormality by using the upper limit value TH1 and the lower limit value TH2 of the reference power value 118.
  • the reference power value 118 may include only one of the upper limit value TH1 and the lower limit value TH2. Therefore, the controller 100 may execute the determination of only one of the upper limit value TH1 and the lower limit value TH2. Further, the reference power value 118 may include a threshold value of 3 or more. Then, the controller 100 may change the content of the warning by analyzing the power abnormality in more detail based on the threshold value of 3 or more, other information (pressure of the processing gas), and the like. Further, the reference power value of the present application is not limited to the threshold value, and may be a value for determining the amount of change (increase or decrease) of the sensor value Sv.
  • the controller 100 when the controller 100 detects that the sensor value Sv suddenly increases based on the reference power value 118, it may determine that a power abnormality has occurred. In this case, the controller 100 may determine a value for determining the amount of change in the tuning process described later.
  • FIG. 8 shows the contents of the reference power value determination process.
  • the controller 100 reads the program PG from the storage device 116 and executes it in the CPU.
  • the controller 100 executes the reference power value determination process shown in FIG.
  • the controller 100 executes the tuning process in response to the replacement of the nozzle 35 and the like, and determines the reference power value 118 that matches the nozzle 35 and the like after the replacement.
  • the condition for starting the reference power value determination process is not limited to the above-mentioned system startup.
  • the controller 100 may start the reference power value determination process on condition that the operation input to the touch panel of the operation unit 15C is detected.
  • the controller 100 determines whether or not a predetermined operation input to the operation unit 15C has been accepted (S11).
  • the predetermined operation input referred to here is, for example, an operation input indicating that the nozzle 35 has been replaced.
  • the controller 100 can execute the tuning process (S17) described later in accordance with the replacement of the nozzle 35. For example, when the nozzle 35 is deteriorated by electric discharge or plasma, the user removes the bolt 80 and replaces the nozzle 35. When the nozzle 35 is replaced, the user operates the touch panel of the operation unit 15C to input an operation indicating that the nozzle 35 has been replaced.
  • the predetermined operation input in S11 is not limited to the operation input indicating that the nozzle 35 has been replaced. For example, even if an operation input is received in which parts that affect the relative relationship between the sensor value Sv and the reference power value 118 (the relative relationship shifts) due to replacement, such as replacement of the plasma head 11 or replacement of the control cable 18, are accepted. good.
  • the controller 100 executes S13.
  • the controller 100 erases the data of the reference power value 118 stored in the storage device 116, that is, the old reference power value 118 (S13). As a result, it is possible to prevent the reference power value 118, which does not match the nozzle 35 after replacement, from being used.
  • the controller 100 executes S13, it executes S17.
  • the controller 100 executes S15.
  • the controller 100 determines whether or not the reference power value 118 is stored in the storage device 116.
  • the storage device 116 may not store the reference power value 118. This is because, as described above, the influence of external noise and the like differ depending on the usage environment, and therefore it is necessary to adjust the reference power value 118 after setting the plasma generator 10 so that it can be used. Further, even when the plasma generator 10 is sent for repair and returned after the repair, there is a possibility that the reference power value 118 is not stored in the storage device 116.
  • the reference power value 118 of the storage device 116 may be erased. Further, for example, when the read / write process of the storage device 116 fails, the reference power value 118 of the storage device 116 may be erased.
  • the controller 100 of the present embodiment determines whether or not the reference power value 118 is stored in the storage device 116.
  • the controller 100 determines that the reference power value 118 is not stored in the storage device 116 (S15: YES)
  • the controller 100 executes S17.
  • the controller 100 executes S11 when the reference power value 118 is stored in the storage device 116 (S15: NO).
  • the controller 100 can execute the tuning process (S17) described later in response to the replacement of the nozzle 35 and the erasure of the reference power value 118.
  • the controller 100 starts the tuning process.
  • the controller 100 executes, for example, an operation of generating plasma under the same conditions and control contents as when actually executing the plasma process for the work W.
  • the controller 100 supplies electric power from the power supply device 15A to the electrode 33, and generates plasma by discharging the electrode 33.
  • the controller 100 controls the gas supply device 15B and causes the gas supply device 15B to start supplying the processing gas.
  • the controller 100 controls the drive circuit 105 to control the heating temperature of the heater 43 so as to reach a predetermined temperature.
  • the controller 100 may notify the user of a warning and notify the user that the plasma process is to be executed.
  • the controller 100 of the present embodiment receives an operation indicating that the nozzle 35 has been replaced by the operation unit 15C (S11: YES), the tuning process is started in S17. According to this, the controller 100 automatically executes the tuning process based on the operation input of the nozzle replacement to the operation unit 15C.
  • the user does not need to instruct the plasma generator 10 to perform the tuning process every time the nozzle 35 is replaced, and the work efficiency can be improved.
  • the power abnormality can be detected accurately based on the reference power value 118, and the deterioration of the failure of the plasma generator 10 can be suppressed.
  • the controller 100 determines whether or not the sensor value Sv has become an abnormal value (S19). For example, as described above, when the ground cable 16C is not properly grounded, the sensor value Sv becomes zero (abnormal value) without increasing, or becomes a small value (abnormal value). On the other hand, if the power cable 16 is broken or the like, the sensor value Sv may increase to an abnormal value. When such a sensor value Sv becomes an abnormal value, it is preferable to stop the tuning process without continuing it.
  • the controller 100 stops the power supply to the electrode 33 and stops the tuning process (S21).
  • the controller 100 stops the tuning process and notifies the abnormality (S23). For example, when the sensor value Sv does not increase in the tuning process, the controller 100 displays a message on the operation unit 15C requesting that the ground cable 16C be confirmed because the sensor value Sv does not increase. Alternatively, for example, when the sensor value Sv increases to an abnormal value in the tuning process, the controller 100 displays on the operation unit 15C that the connection of the power cable 16 or the like should be confirmed. As a result, it is possible to encourage the user to take an appropriate action.
  • the controller 100 executes S23, the controller 100 ends the reference power value determination process shown in FIG.
  • the controller 100 determines whether or not the tuning process is completed (S25).
  • the controller 100 executes an operation of generating plasma by using the replaced nozzle 35, detects the current flowing through the ground cable 16C by the current transformer CT, and inputs the sensor value Sv.
  • the sensor value Sv increases when the power supply is started and stabilizes near a predetermined reference value Vs. This reference value Vs varies depending on the nozzle 35 after replacement.
  • the controller 100 determines, for example, a value at which plasma is generated and the sensor value Sv is stable as a reference value Vs.
  • the controller 100 detects, for example, that the sensor value Sv is stable within a certain range and for a predetermined period, the controller 100 determines the average value of the sensor values Sv acquired in the predetermined period as the reference value Vs. Further, the controller 100 determines, for example, a value obtained by adding a preset fixed value (thousands or the like) to the determined reference value Vs as the upper limit value TH1. Further, the controller 100 determines a value obtained by subtracting a preset fixed value from the reference value Vs as the lower limit value TH2.
  • This fixed value is, for example, a value that can include the fluctuation width (range of normal change) of the sensor value Sv in a state where no power abnormality has occurred, and the above-mentioned power cable 16 is broken or grounded. It is a value that can determine the upper limit value TH1 and the lower limit value TH2 that can detect the disconnection of the cable 16C.
  • the fixed value that determines the upper limit value TH1 and the fixed value that determines the lower limit value TH2 may be different values.
  • the controller 100 makes a negative determination in S25 (S25: NO) and executes the process of S19 until the upper limit value TH1 and the lower limit value TH2 are determined. Thereby, the upper limit value TH1 and the lower limit value TH2 can be determined while determining the abnormality of the sensor value Sv.
  • the controller 100 of the present embodiment supplies power from the power supply device 15A to the electrode 33 based on the fact that the sensor value Sv detected by the detection device 110 becomes an abnormal value in the tuning process (S19: YES). Is stopped to stop the operation of generating plasma, and an abnormality is notified (S23).
  • any abnormality occurs due to the replacement work of the nozzle 35, such as a replacement error of the nozzle 35 or a disconnection of the power cable 16, a warning can be given in the tuning process.
  • the user Before the plasma processing for the actual work W is started and a power abnormality occurs, the user can be urged to check the abnormality at the tuning processing stage.
  • the controller 100 determines the upper limit value TH1 and the lower limit value TH2, it makes an affirmative judgment in S25 (S25: YES) and ends the tuning process (S27).
  • the controller 100 stops the power supply to the electrode 33 and ends the operation of generating plasma.
  • the controller 100 stores the determined upper limit value TH1 and lower limit value TH2, that is, the reference power value 118 corresponding to the nozzle 35 after replacement in the storage device 116 (S27).
  • the controller 100 ends the reference power value determination process shown in FIG.
  • the tuning process is executed based on the replacement of the nozzle 35, and the upper limit value TH1 and the lower limit value TH2 (reference power value 118) suitable for the replaced nozzle 35 can be determined and stored in the storage device 116.
  • the controller 100 determines the power abnormality based on the reference power value 118 stored in the storage device 116 in the plasma processing for the actual work W. As a result, the power abnormality can be accurately determined.
  • the controller 100 of the present embodiment determines the reference power value 118 based on the result of executing the operation of generating plasma when the nozzle 35 attached to the head body 31 is replaced (S11: YES). (S27). As a result, when the nozzle 35 is replaced and the discharge state of the plasma changes and the current or noise generated by the plasma changes, the tuning process can be executed to determine an appropriate reference power value 118.
  • the controller 100 determines the upper limit value TH1 and the lower limit value TH2 that define the normal range as the reference power value 118 based on the sensor value Sv detected by the detection device 110.
  • the controller 100 determines the power abnormality based on whether or not the sensor value Sv is within the range of the upper limit value TH1 and the lower limit value TH2 in the plasma processing for the actual work W (see FIG. 7).
  • the controller 100 can detect the power abnormality based on the fact that the sensor value Sv exceeds the upper limit value TH1 in the normal range and falls below the lower limit value TH2 during the plasma processing for the work W.
  • the controller 100 executes the process of S13 for erasing the reference power value 118 stored in the storage device 116. Further, the controller 100 executes the process of S15 for determining whether or not the reference power value 118 is stored in the storage device 116. When the controller 100 determines that the reference power value 118 is not stored in the storage device 116 (S15: YES), the controller 100 starts the tuning process in S17 and stores the determined reference power value 118 in the storage device 116 (S27). ).
  • the controller 100 erases the reference power value 118 of the storage device 116 based on the operation input of the nozzle replacement to the operation unit 15C. As a result, the reference power value 118 that does not match the nozzle 35 after replacement can be erased. Further, when the reference power value 118 is not stored in the storage device 116, the controller 100 executes the tuning process and stores the reference power value 118 in the storage device 116. As a result, when the reference power value 118 stored in the storage device 116 disappears due to, for example, repair of the plasma generator 10, the tuning process can be automatically executed and the reference power value 118 can be stored.
  • the power cable 16 of the present embodiment is connected to each of the pair of electrodes 33 and transmits power to the first cable 16A and the second cable 16B (an example of the pair of cables of the present disclosure) and the first cable 16A. It has a conductive shield member 145 that shields the shield member 145, and an earth cable 16C that grounds the shield member 145. Further, the detection device 110 has a current transformer CT that outputs a sensor value Sv according to the leakage current flowing through the ground cable 16C. In the tuning process, the controller 100 determines the reference power value 118 based on the sensor value Sv.
  • the ground cable 16C grounds the shield member 145 in order to protect the plasma generator 10. Therefore, it is difficult to connect a shunt resistor or the like to the ground cable 16C in order to detect a current or the like flowing through the ground cable 16C. Therefore, by using the current transformer CT, it is possible to detect the current by using electromagnetic induction or the like without using the shunt resistor and output it as the sensor value Sv.
  • This sensor value Sv fluctuates when the discharge state of the plasma changes due to the replacement of the nozzle 35. Therefore, in the plasma generator 10 that uses such a current transformer CT as the detection device 110, it is extremely effective to execute the tuning process in response to the replacement of the nozzle 35.
  • the operation unit 15C is an example of the reception device.
  • the first cable 16A and the second cable 16B are examples of a pair of cables.
  • the head body 31 is an example of a plasma head body.
  • the sensor value Sv is an example of the detected power value.
  • the controller 100 is an example of a determination processing unit, a tuning processing unit, an erasing processing unit, and a storage determination processing unit.
  • the controller 100 of the plasma generator 10 has a sensor value Sv and a reference power value 118 (upper limit value TH1 and lower limit) detected by the detection device 110 when performing plasma processing on the work W by plasma.
  • the process of determining the power abnormality is executed based on the value TH2).
  • the controller 100 executes an operation of generating plasma by discharging the electrode 33 (S17), and determines a reference power value 118 based on the execution result. (S27).
  • the controller 100 determines the power abnormality based on the sensor value Sv and the reference power value 118.
  • a power abnormality such as a short circuit or disconnection of the power cable 16 occurs, it is possible to take appropriate measures such as stopping the power supplied from the power supply device 15A and notifying the abnormality.
  • the controller 100 executes an operation of generating plasma and determines a reference power value 118 based on the execution result.
  • the reference power value 118 that matches the replaced nozzle 35 can be adjusted by executing the tuning process. .. After the nozzle 35 is replaced, the power abnormality can be detected accurately based on the reference power value 118.
  • the controller 100 of the plasma generator 10 has a determination processing unit 161, a tuning processing unit 162, an erasing processing unit 163, and a storage determination processing unit 165.
  • the determination processing unit 161 is a functional unit for determining a power abnormality based on the sensor value Sv detected by the detection device 110 and the reference power value 118 when generating plasma.
  • the tuning processing unit 162 is a functional unit for executing an operation of generating plasma by discharging the electrode 33 and determining a reference power value 118 based on the result of the execution.
  • the erasing processing unit 163 is a functional unit for erasing the reference power value 118 stored in the storage device 116 when the operation unit 15C receives an operation indicating that the nozzle 35 has been replaced.
  • the storage determination processing unit 165 is a functional unit for determining whether or not the reference power value 118 is stored in the storage device 116.
  • the determination processing unit 161, the tuning processing unit 162, the erasing processing unit 163, and the storage determination processing unit 165 perform software processing by, for example, the controller 100 executing the control program PG stored in the storage device 116 on the CPU. Is realized by. At least one of the judgment processing unit 161, the tuning processing unit 162, the erasing processing unit 163, and the storage judgment processing unit 165 may be realized by hardware for a specific application such as ASIC, and software processing and hardware processing may be realized. It may be realized by both of.
  • the controller 100 executes the tuning process based on the replacement of the nozzle 35, but the present invention is not limited to this.
  • the controller 100 changes the controller 100. Tuning processing may be executed.
  • the controller 100 performs tuning processing when the settings related to plasma generation such as the voltage value of the applied voltage applied to the electrode 33 and the supply amount of each processing gas are changed. You may do it. Therefore, the controller 100 may execute the tuning process when the plasma generator 10 is replaced with a component that changes the discharge state of the plasma, or the setting is changed. Further, although the controller 100 has notified the power abnormality by the display on the touch panel of the operation unit 15C, it may be notified by another method such as sound. Therefore, the plasma generator 10 does not have to include the operation unit 15C. Further, the controller 100 detects the replacement of the nozzle 35 based on the operation input of the operation unit 15C, but the present invention is not limited to this.
  • the plasma generator 10 may include a sensor or a relay that can detect the removal of the nozzle 35 from the head body 31. Then, the controller 100 may detect the removal or attachment of the nozzle 35 based on the detection signal of the sensor or the like, and automatically start the tuning process. Further, the controller 100 may determine the power abnormality by using the pressure value of the processing gas together with the reference power value 118.
  • the order and contents of the processes shown in FIG. 8 are examples. For example, the controller 100 does not have to execute S15. In this case, if the controller 100 makes a negative determination in S11 (S11: NO), S11 may be executed again. That is, it is not necessary to determine whether or not the reference power value 118 is stored in the storage device 116.
  • the controller 100 does not have to execute S13.
  • the controller 100 may overwrite the old reference power value 118 stored in the storage device 116 in S27 with the new reference power value 118, for example. Further, the controller 100 does not have to execute the determination of the abnormal value at the time of the tuning process of S19. In this case, the controller 100 may execute S25 after S17, and if a negative determination is made in S25 (S25: NO), S25 may be repeatedly executed.
  • the reference power value 118 may be stored in a device other than the plasma generator 10, for example, a server on the network connected to the communication unit 107. Further, the power supply device 15A and the gas supply device 15B may be different devices from the control box 15. Further, it is desirable that the power cable 16 is covered with a flame-retardant material.
  • Plasma generator 15A power supply, 15C operation unit (reception device), 16 power cable, 16A first cable (pair of cables), 16B second cable (pair of cables), 16C ground cable, 31 head body (plasma) Example of head body), 33 electrodes, 35 nozzles, 100 controllers (judgment processing unit, tuning processing unit, erasing processing unit, storage judgment processing unit), 110 detection device, 116 storage device, 145 shield member, 161 judgment processing unit, 162 tuning processing unit, 163 erasing processing unit, 165 storage judgment processing unit, CT current transformer, Sv sensor value (detected power value), TH1 upper limit value, TH2 lower limit value.

Landscapes

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Abstract

電力異常を精度良く検出できるプラズマ発生装置を提供すること。　プラズマ発生装置は、電極へ供給する電力を生成する電源装置と、電源装置から電極へ電力を伝送する電力ケーブルと、電極の放電によりプラズマを発生させるプラズマヘッド本体と、電力ケーブルを伝送する電力に応じた検出電力値を検出する検出装置と、プラズマを発生させる際に検出装置で検出した検出電力値と基準電力値に基づいて電力異常を判断する判断処理部と、電極の放電によるプラズマを発生させる動作を実行し実行した結果に基づいて基準電力値を決定するチューニング処理部と、を備える。

Description

プラズマ発生装置
　本開示は、プラズマ発生装置に関するものである。
　従来、電極の放電によりプラズマを発生させるプラズマ発生装置が種々提案されている。例えば、下記特許文献１のプラズマ発生装置は、放電を発生させる一対の電極と電源装置を、電力ケーブルを介して接続している。電力ケーブルは、一対のケーブルと、一対のケーブルをシールドする導電性のシールド部材と、シールド部材を地絡させるアースケーブルと、を備えている。プラズマ発生装置は、アースケーブルに流れる電流の電流値に応じた検出電圧を検出し、検出した検出電圧が所定値以上になると、電流異常を報知する。
国際公開第ＷＯ２０１８／１８５８３４号
　上記した特許文献１のプラズマ発生装置では、検出電圧と所定値を比較することで、電流異常を検出している。しかしながら、例えば、プラズマヘッドに取り付けられたノズルのようなプラズマの発生に係わる部品を交換した場合や電極の印加電圧などのプラズマの発生に係わる設定を変更した場合等、プラズマの放電状態が変化し、プラズマが発生させる電流やノイズが変化する。そして、部品を交換等する前の検出電圧と所定値の相対関係と、部品を交換等した後の検出電圧と所定値の相対関係が異なる状態となる。その結果、検出電圧と所定値とを用いて電流異常を精度良く検出できない虞がある。
　本願は、上記の課題に鑑み提案されたものであって、電力異常を精度良く検出できるプラズマ発生装置を提供することを目的とする。
　本明細書は、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電極へ電力を伝送する電力ケーブルと、前記電極の放電によりプラズマを発生させるプラズマヘッド本体と、前記電力ケーブルを伝送する電力に応じた検出電力値を検出する検出装置と、プラズマを発生させる際に前記検出装置で検出した前記検出電力値と基準電力値に基づいて電力異常を判断する判断処理部と、前記電極の放電によるプラズマを発生させる動作を実行し実行した結果に基づいて前記基準電力値を決定するチューニング処理部と、を備えるプラズマ発生装置を開示する。
　本開示によれば、チューニング処理を実行することで、基準電力値に基づいて電力異常を精度良く検出できる。
プラズマ発生装置を示す図である。 プラズマヘッドの斜視図である。 電極及び本体側プラズマ通路の位置においてＸ方向及びＺ方向にプラズマヘッドを切断した断面図である。 図３のＡ－Ａ線における断面図である。 プラズマ発生装置の構成を示すブロック図である。 検出装置の構成を示すブロック図である。 センサ値Ｓｖと、基準電力値との関係を示すグラフである。 基準電力値決定処理の内容を示すフローチャートである。
　以下、本開示を実施するための一形態について、図を参照しつつ詳しく説明する。図１に示すように、本実施形態のプラズマ発生装置１０は、プラズマヘッド１１、ロボット１３、制御ボックス１５を備えている。プラズマヘッド１１は、ロボット１３の先端部に着脱可能に取り付けられている。ロボット１３は、例えば、シリアルリンク型ロボット（多関節型ロボットと呼ぶこともできる）である。プラズマヘッド１１は、ロボット１３の先端に取り付けられた状態でプラズマガスを照射可能となっている。プラズマヘッド１１は、ロボット１３の駆動に応じて移動させられ、向きを変更させられる等し、３次元的に移動可能となっている。
　制御ボックス１５は、コンピュータを主体として構成され、プラズマ発生装置１０を統括的に制御する。制御ボックス１５は、プラズマヘッド１１に電力を供給する電源装置１５Ａ及びプラズマヘッド１１に処理ガスを供給するガス供給装置１５Ｂを有している。電源装置１５Ａは、電力ケーブル１６や制御ケーブル１８を介してプラズマヘッド１１と接続されている。電源装置１５Ａは、制御ボックス１５の制御に基づいて、プラズマヘッド１１の電極３３（図３参照）に供給する電力を生成し、電極３３に印加する電圧を変更する制御や後述するヒータ４３（図４参照）の温度の制御を実行する。
　また、ガス供給装置１５Ｂは、複数（本実施形態では４本）のガス供給チューブ１９を介してプラズマヘッド１１と接続されている。ガス供給装置１５Ｂは、制御ボックス１５の制御に基づいて、後述する反応ガス、キャリアガス、ヒートガスをプラズマヘッド１１へ供給する。制御ボックス１５は、ガス供給装置１５Ｂを制御し、ガス供給装置１５Ｂからプラズマヘッド１１へ供給するガスの量などを制御する。そして、プラズマ発生装置１０は、制御ボックス１５の制御に基づいてロボット１３を動作させ、テーブル１７の上に載置されたワークＷに対してプラズマヘッド１１からプラズマガスを照射しプラズマ処理を実行する。ワークＷは、プラズマ処理が施される被処理物である。
　また、制御ボックス１５は、タッチパネルや各種スイッチを有する操作部１５Ｃを備えている。制御ボックス１５は、各種の設定画面や動作状態（例えば、ガス供給状態など）等を操作部１５Ｃのタッチパネルに表示する。また、制御ボックス１５は、操作部１５Ｃに対する操作入力により各種の情報を受け付ける。制御ボックス１５は、例えば、後述するプラズマヘッド１１に取り付けたノズル３５を交換したことを示す操作を受け付け可能となっている。
　プラズマヘッド１１は、ロボット１３の先端に設けられた取付板１３Ａに対して着脱可能に設けられている。これにより、プラズマヘッド１１は、種類の異なるプラズマヘッド１１に交換可能となっている。図２に示すように、プラズマヘッド１１は、プラズマ生成部２１、ヒートガス供給装置２３、ノズル３５等を備えている。プラズマ生成部２１は、制御ボックス１５のガス供給装置１５Ｂ（図１参照）から供給された処理ガスをプラズマ化して、プラズマガスを生成する。また、プラズマヘッド１１は、内部に設けられたヒータ４３（図４参照）によってガス供給装置１５Ｂから供給された処理ガスを加熱してヒートガスを生成する。ヒートガスの温度は、例えば、６００℃から８００℃である。本実施形態のプラズマヘッド１１は、プラズマ生成部２１において生成したプラズマガスを、加熱したヒートガスとともに、図１に示すワークＷへ噴出する。プラズマヘッド１１には、図２に示す矢印の方向に上流側から下流側へと処理ガスが供給される。尚、プラズマヘッド１１は、ヒートガスを加熱するヒータ４３を備えない構成でも良い。即ち、本開示のプラズマ発生装置は、ヒートガスを用いない構成でも良い。
　図２に示すように、プラズマヘッド１１の接続面１１Ａには、電力ケーブル１６を取り付ける取付部１１Ｂが略中央部に設けられている。また、接続面１１Ａの一端には、制御ケーブル１８を取り付ける取付部１１Ｃが設けられている。また、取付部１１Ｂを間に挟んで取付部１１Ｃとは反対側には、ガス供給チューブ１９を取り付ける取付部１１Ｄが設けられている。取付部１１Ｄは、例えば、ガス供給チューブ１９の先端に設けられた取付部材２５を接続される。取付部１１Ｄ及び取付部材２５は、例えば、所謂ワンタッチ継手であり、ガス供給チューブ１９をプラズマヘッド１１に対して着脱可能に装着する。
　図３及び図４に示すように、プラズマ生成部２１は、ヘッド本体３１、一対の電極３３、ノズル３５等を含む。尚、図３は、一対の電極３３及び後述する複数の本体側プラズマ通路７１の位置に合わせて切断した断面図であり、図４は、図３のＡ－Ａ線における断面図である。ヘッド本体３１は、耐熱性の高いセラミックにより成形されており、そのヘッド本体３１の内部には、プラズマガスを発生させる反応室３７が形成されている。一対の電極３３の各々は、例えば、円柱形状をなしており、その先端部を反応室３７に突出させた状態で固定されている。以下の説明では、一対の電極３３を、単に電極３３と称する場合がある。また、一対の電極３３が並ぶ方向をＸ方向、円柱形状の電極３３の軸方向をＺ方向、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向と称して説明する。
　ヒートガス供給装置２３は、ガス管４１、ヒータ４３、連結部４５等を備えている。ガス管４１及びヒータ４３は、ヘッド本体３１の外周面に取り付けられ、図４に示すカバー４７によって覆われている。ガス管４１は、ガス供給チューブ１９（図１参照）を介して、制御ボックス１５のガス供給装置１５Ｂに接続されている。ガス管４１には、ガス供給装置１５Ｂから加熱用ガス（例えば、空気や窒素）が供給される。ヒータ４３は、ガス管４１の途中に取り付けられている。ヒータ４３は、ガス管４１を流れる加熱用ガスを温めてヒートガスを生成する。また、ヒータ４３には、ヒータ４３の加熱温度を検出するための熱電対９２（図５参照）が設けられている。
　図４に示すように、連結部４５は、ガス管４１をノズル３５に連結するものである。ノズル３５がヘッド本体３１に取り付けられた状態では、連結部４５は、一端部をガス管４１に接続され、他端部をノズル３５に形成されたヒートガス通路５１に接続される。ヒートガス通路５１には、ガス管４１を介してヒートガスが供給される。
　図３及び図４に示すように、電極３３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５３によって覆われている。電極カバー５３は、略中空筒状をなし、長手方向の両端部に開口が形成されている。電極カバー５３の内周面と電極３３の外周面との間の隙間は、ガス通路５５として機能する。電極カバー５３の下流側の開口は、反応室３７に接続されている。電極３３の下端は、電極カバー５３の下流側の開口から突出している。
　また、ヘッド本体３１の内部には、反応ガス流路６１と、一対のキャリアガス流路６３とが形成されている。反応ガス流路６１は、ヘッド本体３１の略中央部に設けられ、ガス供給チューブ１９（図１参照）を介してガス供給装置１５Ｂと接続され、ガス供給装置１５Ｂから供給される反応ガスを反応室３７へ流入させる。また、一対のキャリアガス流路６３は、Ｘ方向において反応ガス流路６１を間に挟んだ位置に配置されている。一対のキャリアガス流路６３の各々は、一対のガス供給チューブ１９（図１参照）の各々を介してガス供給装置１５Ｂと接続され、ガス供給装置１５Ｂからキャリアガスが供給される。キャリアガス流路６３は、ガス通路５５を介してキャリアガスを反応室３７へ流入させる。図１及び図２に示す４本のガス供給チューブ１９は、例えば、一対のキャリアガス流路６３のそれぞれにキャリアガスを供給する２本のガス供給チューブ１９と、反応ガスを供給する１本のガス供給チューブ１９と、ヒートガス（加熱する前の加熱用ガス）を供給するガス供給チューブ１９である。
　反応ガス（種ガス）としては、酸素（Ｏ２）を採用できる。ガス供給装置１５Ｂは、例えば、反応ガス流路６１を介して、酸素と窒素（Ｎ２）との混合気体（例えば、乾燥空気（Ａｉｒ））を、反応室３７の電極３３の間に流入させる。以下、この混合気体を、便宜的に反応ガスと呼び、酸素を種ガスと呼ぶ場合がある。キャリアガスとしては、窒素を採用できる。ガス供給装置１５Ｂは、ガス通路５５の各々から、一対の電極３３の各々を取り巻くようにキャリアガスを流入させる。
　一対の電極３３には、制御ボックス１５の電源装置１５Ａから交流の電圧が印加される。電圧を印加することによって、例えば、図３に示すように、反応室３７内において、一対の電極３３の下端の間に、擬似アークＡが発生する。擬似アークＡとは、例えば、通常のアーク放電のように大電流が流れないように、電源装置１５Ａで電流を制限しながら放電させる方式のものである。この擬似アークＡを反応ガスが通過する際に、反応ガスは、プラズマ化される。従って、一対の電極３３は、擬似アークＡの放電を発生させ、反応ガスをプラズマ化し、プラズマガスを発生させる。尚、プラズマヘッド１１が備える電極３３の数は、２個に限らず、他の複数個でも良い。
　また、ヘッド本体３１における反応室３７の下流側の部分には、複数（本実施例においては、６本）の本体側プラズマ通路７１が形成されている。複数の本体側プラズマ通路７１の上流側の端部は、反応室３７に開口しており、複数の本体側プラズマ通路７１の下流側の端部は、ヘッド本体３１の下端面に開口している。
　ノズル３５は、例えば、耐熱性の高いセラミックにより成形されている。ノズル３５は、ボルト８０により、ヘッド本体３１の下面に固定されている。このため、ノズル３５は、ヘッド本体３１に対して着脱可能とされており、種類の異なるノズルに交換可能となっている。ユーザは、例えば、放電やプラズマによってノズル３５が劣化した場合に、ボルト８０を取り外してノズル３５を交換する。また、ユーザは、例えば、形状や構造が異なるノズル３５、例えば、Ｚ方向の長さが異なるノズル３５、後述するノズル側プラズマ通路８２の数が異なるノズル３５、溝８１がないノズル３５などプラズマの照射態様を変更したい場合、ボルト８０を取り外してノズル３５を交換する。そして、ユーザは、ノズル３５の交換が完了すると、交換した旨の操作を操作部１５Ｃで実行する。
　ノズル３５には、上端面に開口する一対の溝８１が形成されている。一対の溝８１の各々は、例えば、ヘッド本体３１の下端面に開口する３本の本体側プラズマ通路７１が連通している。また、ノズル３５には、Ｚ方向に貫通する複数（本実施例においては、１０本）のノズル側プラズマ通路８２が形成されている。ノズル側プラズマ通路８２の上端には、溝８１（例えば、５本ずつ）が接続されている。尚、図３及び図４に示すノズル３５の形状・構造は、一例である。
　また、ノズル３５には、ノズル側プラズマ通路８２を取り囲むように、ヒートガス用通路９５が形成されている。ヒートガス用通路９５の上部は、ヒートガス通路５１を介して、ヒートガス供給装置２３の連結部４５に連結されている。ヒートガス用通路９５の下端は、ノズル３５の下面において開口している。
　このような構造により、反応室３７で発生したプラズマガスは、キャリアガスとともに、本体側プラズマ通路７１を経由して溝８１の内部に噴出される。そして、プラズマガスは、溝８１の内部において拡散し、複数のノズル側プラズマ通路８２の各々を経由して、ノズル側プラズマ通路８２の下端の開口８２Ａから噴出される。また、ガス管４１からヒートガス通路５１へ供給されたヒートガスは、ヒートガス用通路９５を流れる。このヒートガスは、プラズマガスを保護するシールドガスとして機能するものである。ヒートガスは、ヒートガス用通路９５を流れ、ヒートガス用通路９５の下端の開口９５Ａからプラズマガスの噴出方向に沿って噴出される。この際、ヒートガスは、ノズル側プラズマ通路８２の開口８２Ａから噴出されるプラズマガスの周囲を取り巻くように噴出される。このように、加熱したヒートガスをプラズマガスの周囲に噴出することで、プラズマガスの効能（濡れ性など）を高めることができる。
　次に、制御ボックス１５の詳細な構成について説明する。図５に示すように、制御ボックス１５は、上記した電源装置１５Ａ、ガス供給装置１５Ｂ、操作部１５Ｃの他に、コントローラ１００、駆動回路１０５、制御回路１０６、通信部１０７、検出装置１１０、記憶装置１１６などを備えている。コントローラ１００は、不図示のＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えるコンピュータを主体として構成されている。コントローラ１００は、記憶装置１１６に記憶された制御用のプログラムＰＧを読み出してＣＰＵで実行し、電源装置１５Ａ、駆動回路１０５、ガス供給装置１５Ｂなどを制御することにより、プラズマヘッド１１、ヒートガス供給装置２３などを制御する。尚、プログラムＰＧをＣＰＵで実行するコントローラ１００のことを、単に装置名で記載する場合がある。例えば、「コントローラ１００が、電源装置１５Ａを制御する」という記載は、「コントローラ１００が、プログラムＰＧをＣＰＵで実行することで、電源装置１５Ａを制御する」ということを意味する場合がある。
　また、コントローラ１００は、制御回路１０６を介して、操作部１５Ｃに接続されている。コントローラ１００は、制御回路１０６を介して操作部１５Ｃのタッチパネルの表示を変更する。また、コントローラ１００は、制御回路１０６を介して操作部１５Ｃに対する操作入力を受け付ける。コントローラ１００は、操作部１５Ｃのタッチパネルや各種スイッチに対する操作を行なった信号を操作部１５Ｃから入力し、操作入力の内容を判断する。
　また、記憶装置１１６は、例えば、ハードディスクドライブ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を組み合わせて構成されている。記憶装置１１６には、上記したプログラムＰＧの他に、基準電力値１１８が記憶されている。コントローラ１００は、プラズマ処理において、プラズマによってワークＷに対する処理を実行する際に、この基準電力値１１８に基づいて電力異常を判断する。
　また、通信部１０７は、不図示のネットワークに接続する通信機器と通信を行う。通信の形態は特に限定されず、例えば、ＬＡＮ、シリアル通信などである。尚、コントローラ１００は、基準電力値１１８を制御ボックス１５内の記憶装置１１６に記憶せずに、通信部１０７を介してネットワーク上のサーバ装置等へ記憶しても良い。そして、コントローラ１００は、必要に応じてサーバ装置から基準電力値１１８をダウンロードし、電力異常の判断に使用しても良い。
　検出装置１１０は、電源装置１５Ａとプラズマヘッド１１（電極３３）を接続する電力ケーブル１６の電力異常を検出する装置である。図６は、検出装置１１０の構成を示している。図６に示すように、本実施形態の電力ケーブル１６は、例えば、第１ケーブル１６Ａ、第２ケーブル１６Ｂ、アースケーブル１６Ｃを有している。第１ケーブル１６Ａ及び第２ケーブル１６Ｂの先端は、プラズマヘッド１１が備える一対の電極３３（図３参照）の各々に電気的に接続されている。第１ケーブル１６Ａ及び第２ケーブル１６Ｂは、電源装置１５Ａから電極３３へ電力を供給する。電力ケーブル１６は、図１に示すように、ロボット１３に取り付けられている。このため、ロボット１３の動きに応じて、電力ケーブル１６には、屈曲、回転、引っ張りなどの負荷がかかり、損傷を受ける虞がある。そこで、本実施形態のプラズマ発生装置１０は、検出装置１１０により、電力ケーブル１６が損傷するなどして生じる異常電流を検出する。
　検出装置１１０は、カレントトランスＣＴと、処理回路１２１を有する。電力ケーブル１６の第１ケーブル１６Ａ、第２ケーブル１６Ｂ及びアースケーブル１６Ｃの各々は、例えば、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１６Ａ、第２ケーブル１６Ｂ及びアースケーブル１６Ｃは、メッシュ状の導電性のシールド部材１４５でシールドされている。シールド部材１４５はアースケーブル１６Ｃを介して接地されている。
　また、電源装置１５Ａは、ＡＣ電源１４１を有する。ＡＣ電源１４１は、商用電源（不図示）から給電される電力に基づいて、所定の電圧値や電流値の交流電力を生成する。例えば、ＡＣ電源１４１は、商用電源から電極３３へ給電する高周波の交流電力を生成し、生成した交流電力を電極３３へ給電する。ＡＣ電源１４１は、第１ケーブル１６Ａ及び第２ケーブル１６Ｂを介して、一対の電極３３の各々へ生成した交流電力を供給する。
　検出装置１１０のカレントトランスＣＴは、アースケーブル１６Ｃに取り付けられている。カレントトランスＣＴは、例えば、アースケーブル１６Ｃをクランプするコアの二次側に巻かれた巻線から、アースケーブル１６Ｃに流れる漏電電流の電流値の大きさに応じた交流電流を出力する。カレントトランスＣＴの２次側の出力端子には、処理回路１２１が接続されている。処理回路１２１は、例えば、整流回路、平滑化回路、フィルタ回路等を備え、カレントトランスＣＴから出力された交流電流の大きさに応じた、即ち、漏電電流の大きさに応じたセンサ値Ｓｖをコントローラ１００へ出力する。センサ値Ｓｖは、本開示の検出電力値の一例である。センサ値Ｓｖは、例えば、漏電電流の電流値の大きさに応じて変動する数値であり、数千の値をとる（ＶやＩなどの単位は設定されていない）。
　コントローラ１００は、処理回路１２１から入力したセンサ値Ｓｖと、記憶装置１１６に記憶された基準電力値１１８とを比較し、電力異常を判断する。ここで、第１ケーブル１６Ａとアースケーブル１６Ｃの間、又は、第２ケーブル１６Ｂとアースケーブル１６Ｃの間で、短絡や放電が発生した場合、ＡＣ電源１４１からアースへ漏電電流が流れる。このため、検出装置１１０のセンサ値Ｓｖは、変動する。コントローラ１００は、変動するセンサ値Ｓｖと基準電力値１１８を比較し電力異常を判断する。
　また、第１ケーブル１６Ａと、第２ケーブル１６Ｂとの間で短絡や放電が発生した場合、電磁誘導等により、シールド部材１４５に漏電電流が流れる。この場合にも、コントローラ１００は、変動するセンサ値Ｓｖと基準電力値１１８とを比較し電力異常を判断する。このように、検出装置１１０は、第１ケーブル１６Ａ又は第２ケーブル１６Ｂの地絡だけでなく、第１ケーブル１６Ａ及び第２ケーブル１６Ｂ間の短絡や放電を検出することができる。また、本願における電力異常とは、ケーブル間の短絡、放電、ケーブルの断線などに限らず、センサ値Ｓｖの変動を招く様々な異常を含む概念である。例えば、電力異常とは、アースケーブル１６Ｃの接地ミス（接続ミス）、電源装置１５Ａの故障、電極３３の破損などをでも良い。即ち、コントローラ１００は、上記した様々な電力異常の発生を、センサ値Ｓｖと基準電力値１１８に基づいて判断しても良い。
　また、上記した短絡や放電が発生していない電力供給時、即ち、電力ケーブル１６の損傷や切断が発生せず、プラズマの発生に必要な電力が電力ケーブル１６で供給できている正常状態でも、電磁誘導等により、シールド部材１４５に漏電電流が流れる。また、シールド部材１４５に何らかのノイズ（外来ノイズなど）が入力された場合にも漏電電流が生じる可能性がある。そして、ノズル３５、プラズマヘッド１１、電力ケーブル１６、制御ケーブル１８、ガス供給チューブ１９など、各種の部品を交換すると、プラズマの放電状態（プラズマが発生させる電流やノイズ）、電磁誘導の発生状態、外来ノイズの発生状態などが変化する虞がある。その結果、部品の交換前のセンサ値Ｓｖと基準電力値１１８の相対関係と、部品の交換後のセンサ値Ｓｖと基準電力値１１８の相対関係が異なる状態となる。そこで、本実施形態のコントローラ１００は、ノズル３５の交換等に応じて、プラズマを発生させる動作を実行し実行した結果に基づいて基準電力値１１８を決定する。これにより、ノズル３５等を交換した後においても、基準電力値１１８を用いて電力異常を精度良く検出できる。
　尚、検出装置１１０の構成は、特に限定されない。例えば、検出装置１１０は、アースケーブル１６Ｃに対して直列に接続されたシャント抵抗を備え、そのシャント抵抗に流れる電流や印加される電圧を検出しても良い。また、検出装置１１０は、第１ケーブル１６Ａや第２ケーブル１６Ｂに流れる電流や印加される電圧を検出する構成でも良い。従って、本開示の検出電力値は、センサ値Ｓｖに限らず、電力値や電流値でも良い。この場合、基準電力値１１８として、電力異常を判断可能な電流値や電圧値を設定することができる。また、センサ値Ｓｖと基準電力値１１８の比較は、コントローラ１００以外が実行しても良い。例えば、比較回路を用いて、センサ値Ｓｖと基準電力値１１８を比較させても良い。この場合、コントローラ１００は、比較回路の出力値に基づいて、電力異常を判断しても良い。また、コントローラ１００は、比較回路が用いる閾値を、後述するチューニング処理後の基準電力値１１８に基づいて変更しても良い。
　また、図５に示すように、駆動回路１０５には、ヒータ４３、及びヒータ４３付近に取り付けられた熱電対９２が電気的に接続されている。駆動回路１０５は、熱電対９２の出力値に応じた温度の数値をコントローラ１００へ出力する。コントローラ１００は、駆動回路１０５から入力した数値に基づいて目標温度を決定し、駆動回路１０５へ出力する。駆動回路１０５は、コントローラ１００に指示された目標温度となるように、熱電対９２の出力値に基づき、ヒータ４３の加熱温度を制御する。また、温度センサ１１４は、例えば、プラズマヘッド１１内に設けられている。温度センサ１１４は、例えば熱電対を有し、プラズマガスの温度を検出し、検出した温度をコントローラ１００へ出力する。コントローラ１００は、入力した検出温度に基づいて駆動回路１０５等を制御する。
　次に、プラズマ発生装置１０によるプラズマ処理、及びプラズマ処理時における電力異常の判断処理について説明する。プラズマ発生装置１０のコントローラ１００は、例えば、操作部１５Ｃのタッチパネルを介してプラズマ処理の開始の指示を受け付けると、電源装置１５Ａを制御して、電源装置１５Ａから電極３３へ電力を供給する。
　コントローラ１００は、電力供給の開始に合わせて、ガス供給装置１５Ｂを制御し、処理ガス（キャリアガス、反応ガス、加熱用ガス）の供給をガス供給装置１５Ｂに開始させる。ガス供給装置１５Ｂは、予め設定された所定のガス流量及び圧力値で、処理ガスの供給を開始する。また、コントローラ１００は、駆動回路１０５を制御して、所定の温度になるようにヒータ４３の加熱温度を制御する。
　また、コントローラ１００は、記憶装置１１６に記憶された基準電力値１１８を読み出し、検出装置１１０の処理回路１２１（図６参照）から入力したセンサ値Ｓｖと基準電力値１１８とに基づいて電力異常の発生を判断する。コントローラ１００は、電力異常が発生したと判断すると、例えば、電極３３への電力供給を停止し、処理ガスの供給を停止し、ヒートガス供給装置２３の動作を停止させる。コントローラ１００は、例えば、電力異常が発生したことを示すメッセージを操作部１５Ｃの画面に表示させる。
　図７は、センサ値Ｓｖと、基準電力値１１８との関係を示している。図７に示すように、基準電力値１１８は、例えば、上限値ＴＨ１、下限値ＴＨ２を含んでいる。コントローラ１００は、後述するチューニング処理（図８のＳ１７）において基準値Ｖｓを決定し、基準値Ｖｓを基準に上限値ＴＨ１及び下限値ＴＨ２を決定する。チューニング処理の詳細については、後述する。
　図７の波形１５０に示すように、電力ケーブル１６の損傷や切断がなく電力異常が発生せずに正常な電力供給ができている場合、センサ値Ｓｖは、例えば、電源装置１５Ａから電極３３への電力供給の開始時から徐々に増大し、所定の基準値Ｖｓ付近で安定する。換言すれば、この基準値Ｖｓは、正常な電力供給時における電磁誘導や外来ノイズ等により生じるセンサ値Ｓｖである。
　例えば、電力ケーブル１６の切断や損傷、第１ケーブル１６Ａとアースケーブル１６Ｃとの間で短絡や放電、第１ケーブル１６Ａと第２ケーブル１６Ｂとの間で短絡や放電が発生した場合、電磁誘導等により、シールド部材１４５に流れる漏電電流が増大する。その結果、センサ値Ｓｖは、増大する（波形１５１参照）。上限値ＴＨ１は、例えば、このような電力ケーブル１６の切断等によるセンサ値Ｓｖの増大を判断可能な値である。コントローラ１００は、例えば、センサ値Ｓｖが上限値ＴＨ１以上になると、プラズマ処理を中止して、電力ケーブル１６が切断している旨のメッセージを制御ボックス１５のタッチパネルに表示する。
　一方で、例えば、アースケーブル１６Ｃをプラズマ発生装置１０のアースに付け忘れた場合（接地ミスが発生した場合）、アースケーブル１６Ｃが切断された場合、アースケーブル１６Ｃが取れかけている場合など、センサ値Ｓｖは、増大しない、あるいは基準値Ｖｓに安定した後に低減する可能性がある。また、仮に、アースケーブル１６Ｃが正常に接続されている場合でも、例えば、処理ガスの供給が停止して放電が切れた場合、あるいは何らかの原因で放電が発生しない場合などにも、センサ値Ｓｖが低減等する可能性がある。具体的には、ガス供給チューブ１９の損傷、ガス供給装置１５Ｂの故障、電極３３の劣化、反応室３７の損傷など、様々な原因で、センサ値Ｓｖに異常が発生する。下限値ＴＨ２は、このようなセンサ値Ｓｖの低減や増大しない異常を判断可能な値である。
　例えば、図７の波形１５３に示すように、プラズマの照射を開始した後などに、ガス供給チューブ１９の損傷が発生し処理ガスの供給が停止した場合など、センサ値Ｓｖが低減する。コントローラ１００は、例えば、センサ値Ｓｖが下限値ＴＨ２以下まで低下した場合、処理ガスの供給にエラーが発生している等のメッセージを操作部１５Ｃのタッチパネルに表示する。このようにして、本実施形態のコントローラ１００は、基準電力値１１８の上限値ＴＨ１及び下限値ＴＨ２を用いて電力異常を判断する。
　尚、基準電力値１１８は、上限値ＴＨ１又は下限値ＴＨ２の一方のみを含んでも良い。従って、コントローラ１００は、上限値ＴＨ１又は下限値ＴＨ２の一方のみの判断を実行しても良い。また、基準電力値１１８は、３以上の閾値を含んでも良い。そして、コントローラ１００は、３以上の閾値や、他の情報（処理ガスの圧力）などに基づいて、電力異常をより詳細に分析して警告の内容を変更しても良い。また、本願の基準電力値は、閾値に限らず、センサ値Ｓｖの変化量（増加量又は低減量）を判断する値でも良い。コントローラ１００は、例えば、センサ値Ｓｖが急激に増加したことを基準電力値１１８に基づいて検出した場合、電力異常が発生したと判断しても良い。この場合、コントローラ１００は、後述するチューニング処理において、この変化量を判断する値を決定しても良い。
　次に、本実施形態のコントローラ１００が実行する基準電力値決定処理について説明する。図８は、基準電力値決定処理の内容を示している。コントローラ１００は、例えば、プラズマ発生装置１０の電源を投入され電源装置１５Ａから電力を供給されると、記憶装置１１６からプログラムＰＧを読み出してＣＰＵで実行する。コントローラ１００は、プログラムＰＧを実行してプラズマ発生装置１０のシステムを起動すると、図８に示す基準電力値決定処理を実行する。コントローラ１００は、基準電力値決定処理を実行することで、ノズル３５等の交換に応じてチューニング処理を実行し、交換後のノズル３５等に合った基準電力値１１８を決定する。
　尚、基準電力値決定処理を開始する条件は、上記したシステムの起動時に限らない。例えば、コントローラ１００は、操作部１５Ｃのタッチパネルに対する操作入力を検出したことを条件に、基準電力値決定処理を開始しても良い。
　図８に示すように、コントローラ１００は、基準電力値決定処理を開始すると、操作部１５Ｃに対する所定の操作入力を受け付けたか否かを判断する（Ｓ１１）。ここでいう所定の操作入力とは、例えば、ノズル３５を交換した旨の操作入力である。これにより、コントローラ１００は、ノズル３５の交換に合わせて、後述するチューニング処理（Ｓ１７）を実行できる。ユーザは、例えば、放電やプラズマによってノズル３５が劣化した場合に、ボルト８０を取り外してノズル３５を交換する。ユーザは、ノズル３５を交換すると、操作部１５Ｃのタッチパネルを操作して、ノズル３５を交換したことを示す操作入力を行なう。
　尚、Ｓ１１の所定の操作入力は、ノズル３５を交換したことを示す操作入力に限らない。例えば、プラズマヘッド１１の交換や、制御ケーブル１８の交換など、交換によってセンサ値Ｓｖと基準電力値１１８との相対関係に影響を与える（相対関係がずれる）部品を交換した操作入力を受け付けても良い。
　コントローラ１００は、Ｓ１１でノズル３５を交換した旨の操作入力を受け付けると（Ｓ１１：ＹＥＳ）、Ｓ１３を実行する。コントローラ１００は、記憶装置１１６に記憶された基準電力値１１８、即ち、古い基準電力値１１８のデータを消去する（Ｓ１３）。これにより、交換後のノズル３５に合ってない基準電力値１１８が使用されることを抑制できる。コントローラ１００は、Ｓ１３を実行すると、Ｓ１７を実行する。
　また、コントローラ１００は、Ｓ１１で否定判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、Ｓ１５を実行する。Ｓ１５において、コントローラ１００は、基準電力値１１８が記憶装置１１６に記憶されているか否かを判断する。ここで、例えば、ベンダーからプラズマ発生装置１０を新規に購入し生産工場に設置した段階では、記憶装置１１６には、基準電力値１１８が記憶されていない可能性がある。これは、上記したように、外来ノイズの影響などが使用環境によって違うため、プラズマ発生装置１０を設定して使用できる状態にしてから基準電力値１１８を調整する必要があるためである。また、プラズマ発生装置１０を修理に出して修理後に返却された場合にも、記憶装置１１６には、基準電力値１１８が記憶されていない可能性がある。また、ユーザが、操作部１５Ｃに対するリセット操作を行なって、システムの初期化などを実行した場合も、記憶装置１１６の基準電力値１１８が消去される可能性がある。また、例えば、記憶装置１１６の読み出し、書き込み処理に失敗した場合などに、記憶装置１１６の基準電力値１１８が消去される可能性がある。
　上記したような記憶装置１１６に基準電力値１１８が記憶されていない場合、プラズマ処理時において、電力異常を判断することが困難となる。そこで、本実施形態のコントローラ１００は、記憶装置１１６に基準電力値１１８が記憶されているか否かを判断する。コントローラ１００は、記憶装置１１６に基準電力値１１８が記憶されていないと判断すると（Ｓ１５：ＹＥＳ）、Ｓ１７を実行する。これにより、後述するように、新たな基準電力値１１８を記憶装置１１６に記憶できる。また、コントローラ１００は、記憶装置１１６に基準電力値１１８が記憶されていた場合（Ｓ１５：ＮＯ）、Ｓ１１を実行する。これにより、コントローラ１００は、システムを起動した後において、ノズル３５の交換や、基準電力値１１８の消去に応じて、後述するチューニング処理（Ｓ１７）を実行できる。
　Ｓ１７において、コントローラ１００は、チューニング処理を開始する。チューニング処理において、コントローラ１００は、例えば、実際にワークＷに対するプラズマ処理を実行する際と同様の条件や制御内容でプラズマを発生させる動作を実行する。コントローラ１００は、例えば、電源装置１５Ａから電極３３へ電力を供給し、電極３３の放電によりプラズマを発生させる。また、コントローラ１００は、ガス供給装置１５Ｂを制御し、処理ガスの供給をガス供給装置１５Ｂに開始させる。また、コントローラ１００は、駆動回路１０５を制御して、所定の温度になるようにヒータ４３の加熱温度を制御する。尚、コントローラ１００は、チューニング処理を開始する際に、警告を報知し、プラズマ処理を実行することをユーザに通知しても良い。
　従って、本実施形態のコントローラ１００は、ノズル３５を交換したことを示す操作を操作部１５Ｃで受け付けた場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、Ｓ１７でチューニング処理を開始する。これによれば、コントローラ１００は、操作部１５Ｃに対するノズル交換の操作入力に基づいて、チューニング処理を自動で実行する。ユーザは、ノズル３５を交換する度に、プラズマ発生装置１０に対してチューニング処理を指示する必要がなくなり、作業の効率化を図ることができる。また、ノズル交換後のチューニング処理の未実施を抑制することができる。その結果、ノズル交換後のワークＷに対するプラズマ処理において、基準電力値１１８に基づいて電力異常を精度良く検出でき、プラズマ発生装置１０の故障の悪化等を抑制できる。
　コントローラ１００は、Ｓ１７でチューニング処理を開始すると、センサ値Ｓｖが異常値となったか否かを判断する（Ｓ１９）。例えば、上記したように、アースケーブル１６Ｃが適切に接地されていなかった場合、センサ値Ｓｖは、増大せずにゼロ（異常値）となる、又は小さい値（異常値）となる。一方で、電力ケーブル１６の断線等が発生していた場合、センサ値Ｓｖは、異常な値まで増大する可能性がある。このようなセンサ値Ｓｖが異常値となった場合には、チューニング処理を継続せずに中止することが好ましい。
　そこで、コントローラ１００は、チューニング処理を開始した後、センサ値Ｓｖが異常値となった場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、電極３３への電力供給等を停止しチューニング処理を中止する（Ｓ２１）。コントローラ１００は、チューニング処理を中止し、異常を報知する（Ｓ２３）。例えば、チューニング処理においてセンサ値Ｓｖが増大しない場合、コントローラ１００は、センサ値Ｓｖが増大しないため、アースケーブル１６Ｃを確認してほしい旨のメッセージを操作部１５Ｃに表示する。あるいは、例えば、チューニング処理においてセンサ値Ｓｖが異常値まで増大した場合、コントローラ１００は、電力ケーブル１６の接続等を確認してほしい旨を操作部１５Ｃに表示する。これにより、ユーザに適切な対応を促すことができる。コントローラ１００は、Ｓ２３を実行すると、図８に示す基準電力値決定処理を終了する。
　一方、コントローラ１００は、Ｓ１９でセンサ値Ｓｖが異常値とならなかった場合（Ｓ１９：ＮＯ）、チューニング処理が終了したか否かを判断する（Ｓ２５）。コントローラ１００は、Ｓ１７でチューニング処理を開始すると、交換後のノズル３５を用いてプラズマを発生させる動作を実行し、アースケーブル１６Ｃに流れる電流をカレントトランスＣＴで検出してセンサ値Ｓｖを入力する。図７に示すように、センサ値Ｓｖは、電力の供給を開始すると増大し、所定の基準値Ｖｓ付近に安定する。この基準値Ｖｓは、交換後のノズル３５に応じて変動する。
　コントローラ１００は、例えば、プラズマを発生させセンサ値Ｓｖが安定した値を基準値Ｖｓとして決定する。コントローラ１００は、例えば、センサ値Ｓｖが一定の範囲内で且つ所定の期間だけ安定したことを検出すると、所定期間で取得したセンサ値Ｓｖの平均値を基準値Ｖｓとして決定する。また、コントローラ１００は、例えば、決定した基準値Ｖｓに予め設定された固定値（数千など）を加えた値を、上限値ＴＨ１として決定する。また、コントローラ１００は、基準値Ｖｓから予め設定された固定値を減算した値を、下限値ＴＨ２として決定する。この固定値は、例えば、電力異常が発生していない状態でのセンサ値Ｓｖの振れ幅（正常な変化の範囲）を含めることができる値であり、且つ上記した電力ケーブル１６の断線や、アースケーブル１６Ｃの断線などを検出可能な上限値ＴＨ１や下限値ＴＨ２を決定できる値である。尚、上限値ＴＨ１を決定する固定値と、下限値ＴＨ２を決定する固定値とは、異なる値でも良い。
　コントローラ１００は、例えば、上限値ＴＨ１及び下限値ＴＨ２を決定するまでの間、Ｓ２５で否定判断し（Ｓ２５：ＮＯ）、Ｓ１９の処理を実行する。これにより、センサ値Ｓｖの異常を判断しながら、上限値ＴＨ１及び下限値ＴＨ２を決定できる。
　従って、本実施形態のコントローラ１００は、チューニング処理において、検出装置１１０により検出したセンサ値Ｓｖが異常値となったことに基づいて（Ｓ１９：ＹＥＳ）、電源装置１５Ａから電極３３への電力の供給を停止してプラズマを発生させる動作を中止し、異常を報知する（Ｓ２３）。
　これによれば、ノズル３５の交換ミスや電力ケーブル１６の断線など、ノズル３５の交換作業によって何らかの異常が発生していた場合、チューニング処理において警告を行なうことができる。実際のワークＷに対するプラズマ処理を開始して電力異常が発生する前に、チューニング処理の段階でユーザに対して異常の点検等を促すことができる。
　また、コントローラ１００は、上限値ＴＨ１及び下限値ＴＨ２を決定するとＳ２５で肯定判断し（Ｓ２５：ＹＥＳ）、チューニング処理を終了する（Ｓ２７）。コントローラ１００は、電極３３への電力供給等を停止しプラズマを発生させる動作を終了する。また、コントローラ１００は、決定した上限値ＴＨ１及び下限値ＴＨ２、即ち、交換後のノズル３５に合った基準電力値１１８を記憶装置１１６に記憶する（Ｓ２７）。コントローラ１００は、図８に示す基準電力値決定処理を終了する。これにより、ノズル３５の交換に基づいてチューニング処理を実行し、交換後のノズル３５に合った上限値ＴＨ１及び下限値ＴＨ２（基準電力値１１８）を決定し記憶装置１１６に記憶できる。
　そして、コントローラ１００は、実際のワークＷに対するプラズマ処理において、記憶装置１１６に記憶した基準電力値１１８に基づいて電力異常を判断する。これにより、電力異常を精度良く判断することができる。
　従って、本実施形態のコントローラ１００は、ヘッド本体３１に取り付けるノズル３５が交換された場合に（Ｓ１１：ＹＥＳ）、プラズマを発生させる動作を実行し実行した結果に基づいて基準電力値１１８を決定する（Ｓ２７）。これにより、ノズル３５を交換しプラズマの放電状態が変化し、プラズマが発生させる電流やノイズが変化した場合に、チューニング処理を実行することで、適切な基準電力値１１８を決定することができる。
　また、コントローラ１００は、チューニング処理において、検出装置１１０により検出したセンサ値Ｓｖに基づいて、正常範囲を規定する上限値ＴＨ１及び下限値ＴＨ２を基準電力値１１８として決定する。コントローラ１００は、実際のワークＷに対するプラズマ処理において、センサ値Ｓｖが上限値ＴＨ１及び下限値ＴＨ２の範囲内であるか否かに基づいて電力異常を判断する（図７参照）。これによれば、コントローラ１００は、ワークＷに対するプラズマ処理時において、センサ値Ｓｖが正常範囲の上限値ＴＨ１を超えたことや下限値ＴＨ２を下回ったことに基づいて、電力異常を検出できる。この上限値ＴＨ１及び下限値ＴＨ２を、ノズル３５の交換に応じてチューニング処理を実行して調整することで、電力異常を精度良く検出できる。
　また、コントローラ１００は、ノズル３５を交換したことを示す操作を操作部１５Ｃで受け付けた場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、記憶装置１１６に記憶された基準電力値１１８を消去するＳ１３の処理を実行する。また、コントローラ１００は、記憶装置１１６に基準電力値１１８が記憶されているか否かを判断するＳ１５の処理を実行する。コントローラ１００は、記憶装置１１６に基準電力値１１８が記憶されていないと判断した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、Ｓ１７でチューニング処理を開始し、決定した基準電力値１１８を記憶装置１１６に記憶する（Ｓ２７）。
　これによれば、コントローラ１００は、操作部１５Ｃに対するノズル交換の操作入力に基づいて、記憶装置１１６の基準電力値１１８を消去する。これにより、交換後のノズル３５に合っていない基準電力値１１８を消去できる。また、コントローラ１００は、記憶装置１１６に基準電力値１１８が記憶されていない場合、チューニング処理を実行して基準電力値１１８を記憶装置１１６に記憶する。これにより、記憶装置１１６に記憶された基準電力値１１８が、例えば、プラズマ発生装置１０の修理等で消えた場合に、自動でチューニング処理を実行して基準電力値１１８を記憶することができる。
　また、本実施形態の電力ケーブル１６は、一対の電極３３の各々に接続され、電力を伝送する第１ケーブル１６Ａ及び第２ケーブル１６Ｂ（本開示の一対のケーブルの一例）と、第１ケーブル１６Ａ等をシールドする導電性のシールド部材１４５と、シールド部材１４５を地絡させるアースケーブル１６Ｃと、を有する。また、検出装置１１０は、アースケーブル１６Ｃに流れる漏電電流に応じたセンサ値Ｓｖを出力するカレントトランスＣＴを有する。コントローラ１００は、チューニング処理において、センサ値Ｓｖに基づいて基準電力値１１８を決定する。
　アースケーブル１６Ｃは、プラズマ発生装置１０を保護するために、シールド部材１４５を地絡させる。このため、アースケーブル１６Ｃを流れる電流等を検出するために、シャント抵抗などをアースケーブル１６Ｃに接続することが難しい。そこで、カレントトランスＣＴを用いることで、電磁誘導などを利用しシャント抵抗を用いずに電流を検出しセンサ値Ｓｖとして出力できる。このセンサ値Ｓｖは、ノズル３５の交換によってプラズマの放電状態が変化すると、変動する。このため、このようなカレントトランスＣＴを検出装置１１０として用いるプラズマ発生装置１０では、ノズル３５の交換に応じてチューニング処理を実行することは極めて有効である。
　因みに、上記実施形態において、操作部１５Ｃは、受付装置の一例である。第１ケーブル１６Ａ及び第２ケーブル１６Ｂは、一対のケーブルの一例である。ヘッド本体３１は、プラズマヘッド本体の一例である。センサ値Ｓｖは、検出電力値の一例である。コントローラ１００は、判断処理部、チューニング処理部、消去処理部、記憶判断処理部の一例である。
　以上、説明した実施形態によれば、以下の効果を奏する。
　本実施例の一態様では、プラズマ発生装置１０のコントローラ１００は、プラズマによってワークＷに対するプラズマ処理を実行する際に、検出装置１１０で検出したセンサ値Ｓｖと基準電力値１１８（上限値ＴＨ１及び下限値ＴＨ２）に基づいて電力異常を判断する処理を実行する。また、コントローラ１００は、ヘッド本体３１に取り付けるノズル３５が交換された場合には、電極３３の放電によるプラズマを発生させる動作を実行し（Ｓ１７）、実行結果に基づいて基準電力値１１８を決定する（Ｓ２７）。
　これによれば、コントローラ１００は、ワークＷに対するプラズマ処理を実行する際に、センサ値Ｓｖと基準電力値１１８に基づいて電力異常を判断する。これにより、電力ケーブル１６の短絡や断線などの電力異常が発生した場合に、電源装置１５Ａから供給する電力の停止措置や異常の報知など、適切な対応を実行することができる。そして、コントローラ１００は、ヘッド本体３１に取り付けるノズル３５が交換された場合、プラズマを発生させる動作を実行して実行結果に基づいて基準電力値１１８を決定する。これにより、ノズル３５が交換されプラズマの放電状態が変化しプラズマが発生させる電流やノイズが変化したとしても、チューニング処理を実行することで交換後のノズル３５に合った基準電力値１１８に調整できる。ノズル３５の交換後において、基準電力値１１８に基づいて電力異常を精度良く検出できる。
　尚、プラズマ発生装置１０のコントローラ１００は、図５に示すように、判断処理部１６１と、チューニング処理部１６２と、消去処理部１６３と、記憶判断処理部１６５を有している。判断処理部１６１は、プラズマを発生させる際に検出装置１１０で検出したセンサ値Ｓｖと基準電力値１１８に基づいて電力異常を判断するための機能部である。チューニング処理部１６２は、電極３３の放電によるプラズマを発生させる動作を実行し実行した結果に基づいて基準電力値１１８を決定するための機能部である。消去処理部１６３は、ノズル３５を交換したことを示す操作を操作部１５Ｃで受け付けた場合、記憶装置１１６に記憶された基準電力値１１８を消去するための機能部である。記憶判断処理部１６５は、記憶装置１１６に基準電力値１１８が記憶されているか否かを判断するための機能部である。
　判断処理部１６１、チューニング処理部１６２、消去処理部１６３、記憶判断処理部１６５は、例えば、コントローラ１００が、記憶装置１１６に記憶された制御用のプログラムＰＧをＣＰＵで実行することで、ソフトウェア処理により実現される。尚、判断処理部１６１、チューニング処理部１６２、消去処理部１６３、記憶判断処理部１６５の少なくとも一つを、ＡＳＩＣ等の特定用途向けのハードウェアで実現しても良く、ソフトウェア処理とハードウェア処理の両方により実現しても良い。
　また、本開示は上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、上記実施形態では、コントローラ１００は、ノズル３５が交換されたことに基づいてチューニング処理を実行したが、これに限らない。例えば、プラズマヘッド１１の交換、制御ケーブル１８の交換など、交換によってセンサ値Ｓｖと基準電力値１１８との相対関係に影響を与える（相対関係がずれる）部品を交換した場合に、コントローラ１００は、チューニング処理を実行しても良い。また、部品の交換に係わらず、コントローラ１００は、例えば、電極３３に印加する印加電圧の電圧値、各処理ガスの供給量など、プラズマの発生に係わる設定が変更された場合に、チューニング処理を実行しても良い。従って、コントローラ１００は、プラズマの放電状態を変化させるような部品の交換や、設定の変更等がプラズマ発生装置１０に対してなされた場合、チューニング処理を実行しても良い。
　また、コントローラ１００は、操作部１５Ｃのタッチパネルの表示で電力異常を報知したが、音などの他の方法で報知しても良い。従って、プラズマ発生装置１０は、操作部１５Ｃを備えなくとも良い。
　また、コントローラ１００は、操作部１５Ｃの操作入力に基づいてノズル３５の交換を検出したが、これに限らない。例えば、プラズマ発生装置１０は、ノズル３５のヘッド本体３１からの取り外しを検出可能なセンサやリレーを備えても良い。そして、コントローラ１００は、センサ等の検出信号に基づいて、ノズル３５の取り外しや取り付けを検出し、自動でチューニング処理を開始しても良い。
　また、コントローラ１００は、基準電力値１１８と併せて処理ガスの圧力値を用いて電力異常を判断しても良い。
　また、図８示す処理の順番、内容は、一例である。例えば、コントローラ１００は、Ｓ１５を実行しなくとも良い。この場合、コントローラ１００は、Ｓ１１で否定判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、Ｓ１１を再度実行しても良い。即ち、記憶装置１１６に基準電力値１１８が記憶されているか否かを判断しなくとも良い。
　また、コントローラ１００は、Ｓ１３を実行しなくとも良い。コントローラ１００は、例えば、Ｓ２７で記憶装置１１６に記憶された古い基準電力値１１８を、新しい基準電力値１１８で上書きしても良い。
　また、コントローラ１００は、Ｓ１９のチューニング処理時における異常値の判断を実行しなくとも良い。この場合、コントローラ１００は、Ｓ１７の後にＳ２５を実行し、Ｓ２５で否定判断した場合（Ｓ２５：ＮＯ）、Ｓ２５を繰り返し実行しても良い。
　基準電力値１１８を、プラズマ発生装置１０とは別の装置、例えば、通信部１０７に接続されたネットワーク上のサーバに記憶しても良い。
　また、電源装置１５Ａ、ガス供給装置１５Ｂは、制御ボックス１５とは別の装置でも良い。
　また、電力ケーブル１６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、１５Ａ　電源装置、１５Ｃ　操作部（受付装置）、１６　電力ケーブル、１６Ａ　第１ケーブル（一対のケーブル）、１６Ｂ　第２ケーブル（一対のケーブル）、１６Ｃ　アースケーブル、３１　ヘッド本体（プラズマヘッド本体の一例）、３３　電極、３５　ノズル、１００　コントローラ（判断処理部、チューニング処理部、消去処理部、記憶判断処理部）、１１０　検出装置、１１６　記憶装置、１４５　シールド部材、１６１　判断処理部、１６２　チューニング処理部、１６３　消去処理部、１６５　記憶判断処理部、ＣＴ　カレントトランス、Ｓｖ　センサ値（検出電力値）、ＴＨ１　上限値、ＴＨ２　下限値。
 

Claims (7)

  1. 　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電極へ電力を伝送する電力ケーブルと、
    　前記電極の放電によりプラズマを発生させるプラズマヘッド本体と、
    　前記電力ケーブルを伝送する電力に応じた検出電力値を検出する検出装置と、
    　プラズマを発生させる際に前記検出装置で検出した前記検出電力値と基準電力値に基づいて電力異常を判断する判断処理部と、
    　前記電極の放電によるプラズマを発生させる動作を実行し実行した結果に基づいて前記基準電力値を決定するチューニング処理部と、
    　を備えるプラズマ発生装置。
  2. 　前記プラズマヘッド本体に対して交換可能に取り付けられ、前記プラズマヘッド本体で発生したプラズマを照射するノズルを備え、
    　前記チューニング処理部は、
    　前記プラズマヘッド本体に取り付ける前記ノズルが交換された場合に、前記電極の放電によるプラズマを発生させる動作を実行し実行した結果に基づいて前記基準電力値を決定する、請求項１に記載のプラズマ発生装置。
  3. 　前記チューニング処理部は、
    　前記検出装置により検出した前記検出電力値に基づいて、正常範囲を規定する上限値及び下限値を前記基準電力値として決定し、
    　前記判断処理部は、
    　前記検出電力値が前記上限値及び前記下限値の範囲内であるか否かに基づいて電力異常を判断する、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ発生装置。
  4. 　前記チューニング処理部は、
    　前記検出装置により検出した前記検出電力値が異常値となったことに基づいて、前記電源装置から前記電極への電力の供給を停止してプラズマを発生させる動作を中止し、異常を報知する、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のプラズマ発生装置。
  5. 　前記プラズマヘッド本体に対して交換可能に取り付けられ、前記プラズマヘッド本体で発生したプラズマを照射するノズルと、
    　ユーザによる操作を受け付ける受付装置と、
    　を備え、
    　前記チューニング処理部は、
    　前記ノズルを交換したことを示す操作を前記受付装置で受け付けた場合、前記電極の放電によるプラズマを発生させる動作を実行し実行した結果に基づいて前記基準電力値を決定する、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のプラズマ発生装置。
  6. 　前記基準電力値を記憶可能な記憶装置と、
    　前記ノズルを交換したことを示す操作を前記受付装置で受け付けた場合、前記記憶装置に記憶された前記基準電力値を消去する消去処理部と、
    　前記記憶装置に前記基準電力値が記憶されているか否かを判断する記憶判断処理部と、
    　を備え、
    　前記チューニング処理部は、
    　前記記憶判断処理部により前記記憶装置に前記基準電力値が記憶されていないと判断された場合、前記基準電力値を決定し、決定した前記基準電力値を前記記憶装置に記憶し、
    　前記判断処理部は、
    　プラズマによってワークに対する処理を実行する際に前記記憶装置に記憶した前記基準電力値に基づいて電力異常を判断する、請求項５に記載のプラズマ発生装置。
  7. 　前記プラズマヘッド本体は、
    　一対の前記電極を有し、
    　前記電力ケーブルは、
    　一対の前記電極の各々に接続され、前記電力を伝送する一対のケーブルと、
    　前記一対のケーブルをシールドする導電性のシールド部材と、
    　前記シールド部材を地絡させるアースケーブルと、
    　を有し、
    　前記検出装置は、
    　前記アースケーブルに流れる電流に応じたセンサ値を、前記検出電力値として出力するカレントトランスを有し、
    　前記チューニング処理部は、
    　前記センサ値に基づいて前記基準電力値を決定する、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のプラズマ発生装置。
     
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