JP2024025919A - Plasma generation device and plasma generation method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、電極での放電により処理ガスをプラズマ化させるプラズマ発生装置などに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a plasma generation device and the like that converts processing gas into plasma through discharge at an electrode.
下記特許文献には、電極での放電により処理ガスをプラズマ化させる技術が記載されている。 The following patent document describes a technique for turning a processing gas into plasma by discharging at an electrode.
本明細書は、電極のランニングコストの低減を課題とする。 The present specification aims to reduce the running cost of electrodes.
上記課題を解決するために、本明細書は、放電により処理ガスをプラズマ化させる電極と、前記電極の先端を延び出させた状態で前記電極を保持するホルダと、前記電極の先端の前記ホルダからの延出量を調整可能かつ、前記電極を交換可能に前記ホルダに固定する固定具と、を備えるプラズマ発生装置などを開示する。 In order to solve the above problems, the present specification provides an electrode that turns processing gas into plasma by electric discharge, a holder that holds the electrode in a state where the tip of the electrode is extended, and a holder at the tip of the electrode. Disclosed is a plasma generating device, etc., which includes a fixture that can adjust the amount of extension from the holder and replaceably fixes the electrode to the holder.
本開示によれば、電極の先端のホルダからの延出量を調整することで、電極のランニングコストの低減を図ることができる。 According to the present disclosure, by adjusting the amount of extension of the tip of the electrode from the holder, it is possible to reduce the running cost of the electrode.
以下、本発明を実施するための形態として、本発明の実施例を、図を参照しつつ詳しく説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Examples of the present invention will be described below in detail as modes for carrying out the present invention with reference to the drawings.
図１に示すように、プラズマ装置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）であり、プラズマヘッド１１は、ブラケット１２を介してロボット１３の先端に取り付けられている。そして、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３次元的に移動可能となっている。 As shown in FIG. 1, the plasma device 10 includes a plasma head 11, a robot 13, and a control box 15. The plasma head 11 is attached to a robot 13. The robot 13 is, for example, a serial link type robot (also referred to as an articulated robot), and the plasma head 11 is attached to the tip of the robot 13 via a bracket 12. 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 according to the drive of the robot 13.
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部１５Ａ及びプラズマヘッド１１へガスを供給するガス供給部１５Ｂを有している。電源部１５Ａは、電源ケーブル（図示省略）を介してプラズマヘッド１１と接続されている。電源部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３０（図３乃至図５参照）に印加する電圧を変更する。 The control box 15 is mainly configured with a computer, and controls the plasma device 10 in an integrated manner. The control box 15 includes a power supply section 15A that supplies power to the plasma head 11 and a gas supply section 15B that supplies gas to the plasma head 11. The power supply unit 15A is connected to the plasma head 11 via a power cable (not shown). The power supply section 15A changes the voltage applied to the electrode 30 (see FIGS. 3 to 5) of the plasma head 11 based on the control of the control box 15.
また、ガス供給部１５Ｂは、ガスチューブ１９を介してプラズマヘッド１１と接続されている。ガス供給部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、ガス供給部１５Ｂを制御し、ガス供給部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。これにより、ロボット１３は、制御ボックス１５の制御に基づいて動作し、テーブル１７の上に載置された被処理物Ｗに対してプラズマヘッド１１からプラズマガスを照射する。 Further, the gas supply section 15B is connected to the plasma head 11 via a gas tube 19. The gas supply section 15B supplies a reaction gas, which will be described later, to the plasma head 11 under the control of the control box 15. The control box 15 controls the gas supply section 15B, and controls the amount of gas supplied from the gas supply section 15B to the plasma head 11. Thereby, the robot 13 operates under the control of the control box 15 and irradiates the workpiece W placed on the table 17 with plasma gas from the plasma head 11 .
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。 Further, the control box 15 includes an operation section 15C having a touch panel and various switches. The control box 15 displays various setting screens, operating states (for example, gas supply state, etc.), etc. on the touch panel of the operating unit 15C. Further, the control box 15 receives various information through operation input to the operation unit 15C.
図２及び図３に示すように、プラズマヘッド１１は、筐体２０、内部ケーブル２２，ケーブルホルダ２４，ホルダ装着具２６、電極ホルダ２８、電極３０等を備えている。筐体２０は、金属製の素材により形成されており、概して円筒形状である。ただし、筐体２０は、下方に向うほど先細る形状であり、筐体２０の下端部は円錐形状である。このため、筐体２０の下端部はプラズマヘッド１１のノズル３２として機能する。 As shown in FIGS. 2 and 3, the plasma head 11 includes a housing 20, an internal cable 22, a cable holder 24, a holder attachment 26, an electrode holder 28, an electrode 30, and the like. The housing 20 is made of a metal material and has a generally cylindrical shape. However, the housing 20 has a shape that tapers downward, and the lower end of the housing 20 has a conical shape. Therefore, the lower end of the housing 20 functions as the nozzle 32 of the plasma head 11.
図４及び図５に示すように、内部ケーブル２２は、筐体２０の内部において筐体２０の軸線方向に延びるように配設されており、ケーブルホルダ２４により筐体２０の内部に固定されている。ケーブルホルダ２４は概して円筒形であり、筐体２０の内部に固定的に嵌合されている。そして、内部ケーブル２２が、ケーブルホルダ２４の内部の上端部に固定的に嵌合されている。これにより、内部ケーブル２２がケーブルホルダ２４により筐体２０の内部に固定されている。なお、ケーブルホルダ２４の下端部では、ケーブルホルダ２４の内周面と内部ケーブル２２の外周面との間に隙間３６が形成されている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the internal cable 22 is arranged inside the housing 20 so as to extend in the axial direction of the housing 20, and is fixed inside the housing 20 by a cable holder 24. There is. Cable holder 24 is generally cylindrical and is fixedly fitted within housing 20 . The internal cable 22 is fixedly fitted into the upper end portion of the inside of the cable holder 24. Thereby, the internal cable 22 is fixed inside the housing 20 by the cable holder 24. Note that, at the lower end of the cable holder 24, a gap 36 is formed between the inner peripheral surface of the cable holder 24 and the outer peripheral surface of the internal cable 22.
また、ホルダ装着具２６は円環形状であり、内部ケーブル２２の下方において筐体２０の内部に固定的に嵌合されている。円環形状のホルダ装着具２６の内周面には、ネジ溝が形成されており、ホルダ装着具２６の内周面がネジ穴として機能している。また、ホルダ装着具２６の外縁部には、上下方向に貫通する複数の貫通穴３８が形成されている。 Further, the holder mounting tool 26 has an annular shape, and is fixedly fitted inside the housing 20 below the internal cable 22. A thread groove is formed on the inner peripheral surface of the annular holder mounting tool 26, and the inner peripheral surface of the holder mounting tool 26 functions as a screw hole. In addition, a plurality of through holes 38 are formed in the outer edge of the holder mounting tool 26 to penetrate in the vertical direction.
また、電極ホルダ２８は、金属製の素材により形成されており、概して円筒形状である。ただし、電極ホルダ２８は下方に向うほど先細る形状であり、電極ホルダ２８の上端面の中央には、凸部４０が形成されている。そして、その凸部４０の外周面にネジ山が形成されている。このため、電極ホルダ２８の凸部４０がホルダ装着具２６のネジ穴として機能する内周面に挿入されて捩じ込まれることで、電極ホルダ２８がホルダ装着具２６に着脱可能に装着される。 Further, the electrode holder 28 is made of a metal material and has a generally cylindrical shape. However, the electrode holder 28 has a shape that tapers downward, and a convex portion 40 is formed in the center of the upper end surface of the electrode holder 28. A thread is formed on the outer peripheral surface of the convex portion 40. Therefore, the electrode holder 28 is removably mounted on the holder mounting tool 26 by inserting and screwing the convex portion 40 of the electrode holder 28 into the inner circumferential surface that functions as a screw hole of the holder mounting tool 26. .
また、電極ホルダ２８の内周面は段付き形状である。電極ホルダ２８の内周面の上方の部分は小径の第１内周面５０であり、その第１内周面５０から連続する電極ホルダ２８の内周面の下方の部分は第１内周面５０より大径の第２内周面５２である。その第１内周面５０には圧着端子５６の下端部が挿入されている。圧着端子５６の下端部の外径は電極ホルダ２８の第１内周面５０の内径より僅かに小さい。このため、圧着端子５６はホーローボルト５８により電極ホルダ２８の第１内周面５０において固定されている。詳しくは、電極ホルダ２８の上端部側には径方向に延びる横穴６０が形成されており、その横穴６０は第１内周面５０に連通している。そして、その横穴６０にホーローボルト５８が捩じ込まれることで、圧着端子５６が電極ホルダ２８の第１内周面５０において固定される。なお、横穴６０の深さ寸法は、ホーローボルト５８の長さ寸法より長い。このため、ホーローボルト５８は横穴６０に捩じ込まれた状態において横穴６０に埋没しており、電極ホルダ２８の表面から外部に露出していない。また、圧着端子５６は、電極ホルダ２８の第１内周面５０の上端から上方に向って延び出している。そして、電極ホルダ２８の第１内周面５０から上方に向って延び出す圧着端子５６と、内部ケーブル２２とが導体６２により接続されている。 Further, the inner peripheral surface of the electrode holder 28 has a stepped shape. The upper part of the inner circumferential surface of the electrode holder 28 is a first inner circumferential surface 50 with a small diameter, and the lower part of the inner circumferential surface of the electrode holder 28 that is continuous from the first inner circumferential surface 50 is a first inner circumferential surface. 50, the second inner circumferential surface 52 has a larger diameter. The lower end portion of the crimp terminal 56 is inserted into the first inner circumferential surface 50 . The outer diameter of the lower end of the crimp terminal 56 is slightly smaller than the inner diameter of the first inner peripheral surface 50 of the electrode holder 28 . Therefore, the crimp terminal 56 is fixed on the first inner circumferential surface 50 of the electrode holder 28 by a hollow bolt 58. Specifically, a radially extending horizontal hole 60 is formed at the upper end of the electrode holder 28, and the horizontal hole 60 communicates with the first inner circumferential surface 50. Then, by screwing the hollow bolt 58 into the horizontal hole 60, the crimp terminal 56 is fixed on the first inner circumferential surface 50 of the electrode holder 28. Note that the depth dimension of the horizontal hole 60 is longer than the length dimension of the hollow bolt 58. Therefore, the hollow bolt 58 is buried in the horizontal hole 60 in a state where it is screwed into the horizontal hole 60, and is not exposed to the outside from the surface of the electrode holder 28. Further, the crimp terminal 56 extends upward from the upper end of the first inner circumferential surface 50 of the electrode holder 28 . A crimp terminal 56 extending upward from the first inner peripheral surface 50 of the electrode holder 28 and the internal cable 22 are connected by a conductor 62.
また、電極３０は丸棒形状であり、電極３０の外径は電極ホルダ２８の第２内周面５２の内径より僅かに小さい。そして、電極ホルダ２８の第２内周面５２に電極３０が挿入されており、電極３０はホーローボルト６６により電極ホルダ２８の第２内周面５２において固定されている。詳しくは、電極ホルダ２８の下端部側には径方向に延びる横穴６８が形成されており、その横穴６８は第２内周面５２に連通している。そして、その横穴６８にホーローボルト６６が捩じ込まれることで、電極３０が電極ホルダ２８の第２内周面５２において固定される。なお、横穴６８の深さ寸法は、ホーローボルト６６の長さ寸法より長い。このため、ホーローボルト６６は横穴６８に捩じ込まれた状態において横穴６８に埋没しており、電極ホルダ２８の表面から外部に露出ていない。また、電極３０は、電極ホルダ２８の下端から電極３０の下端、つまり先端を所定量（例えば、３～５ｍｍ）延び出させた状態で第２内周面５２において固定される。 Further, the electrode 30 has a round bar shape, and the outer diameter of the electrode 30 is slightly smaller than the inner diameter of the second inner peripheral surface 52 of the electrode holder 28. The electrode 30 is inserted into the second inner circumferential surface 52 of the electrode holder 28 , and the electrode 30 is fixed on the second inner circumferential surface 52 of the electrode holder 28 by a hollow bolt 66 . Specifically, a radially extending horizontal hole 68 is formed at the lower end of the electrode holder 28 , and the horizontal hole 68 communicates with the second inner circumferential surface 52 . Then, by screwing the hollow bolt 66 into the horizontal hole 68, the electrode 30 is fixed on the second inner circumferential surface 52 of the electrode holder 28. Note that the depth dimension of the horizontal hole 68 is longer than the length dimension of the hollow bolt 66. Therefore, the hollow bolt 66 is buried in the horizontal hole 68 while being screwed into the horizontal hole 68, and is not exposed to the outside from the surface of the electrode holder 28. Further, the electrode 30 is fixed on the second inner circumferential surface 52 with the lower end, that is, the tip of the electrode 30 extending by a predetermined amount (for example, 3 to 5 mm) from the lower end of the electrode holder .
また、ケーブルホルダ２４の内周面と内部ケーブル２２の外周面との隙間３６にガスチューブ１９（図１参照）を介してガス供給部１５Ｂが接続されており、ガス供給部１５Ｂから供給される反応ガスがケーブルホルダ２４の内周面と内部ケーブル２２の外周面との隙間３６に流入する。そして、反応ガスは下方に向って流れて、ホルダ装着具２６の複数の貫通穴３８を介して電極ホルダ２８の周囲に流入する。さらに、反応ガスは下方に向って流れて、電極ホルダ２８の下端から延び出す電極３０の周囲にも流入して、筐体２０のノズル３２まで至る。つまり、反応ガスは、筐体２０の内部においてケーブルホルダ２４の内周面と内部ケーブル２２の外周面との隙間３６からホルダ装着具２６の複数の貫通穴３８を介して、電極ホルダ２８及び電極ホルダ２８の下端から延び出す電極３０の周囲に流入し、筐体２０のノズル３２まで至る。 Further, a gas supply section 15B is connected to a gap 36 between the inner peripheral surface of the cable holder 24 and the outer peripheral surface of the internal cable 22 via a gas tube 19 (see FIG. 1), and gas is supplied from the gas supply section 15B. The reaction gas flows into the gap 36 between the inner circumferential surface of the cable holder 24 and the outer circumferential surface of the internal cable 22 . Then, the reaction gas flows downward and flows into the periphery of the electrode holder 28 through the plurality of through holes 38 of the holder mounting tool 26. Furthermore, the reaction gas flows downward and also flows around the electrode 30 extending from the lower end of the electrode holder 28 , reaching the nozzle 32 of the housing 20 . That is, the reaction gas is introduced into the electrode holder 28 and the electrode from the gap 36 between the inner circumferential surface of the cable holder 24 and the outer circumferential surface of the internal cable 22 through the plurality of through holes 38 of the holder mounting tool 26 inside the housing 20 . It flows around the electrode 30 extending from the lower end of the holder 28 and reaches the nozzle 32 of the housing 20 .
反応ガス（種ガス）としては、酸素（Ｏ２）を採用できる。ガス供給部１５Ｂは、例えば、ガスチューブ１９（図１参照）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、ケーブルホルダ２４の内周面と内部ケーブル２２の外周面との隙間３６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。 Oxygen (O2) can be used as the reaction gas (seed gas). The gas supply unit 15B supplies a mixed gas of oxygen and nitrogen (N2) (for example, dry air (Air)) to the inner peripheral surface and inside of the cable holder 24, for example, through the gas tube 19 (see FIG. 1). It is made to flow into the gap 36 between the cable 22 and the outer peripheral surface. Hereinafter, for convenience, this mixed gas may be referred to as a reaction gas, and oxygen may be referred to as a seed gas.
また、電極ホルダ２８の下端から延び出す電極３０には、制御ボックス１５の電源部１５Ａから電圧が印加される。詳しくは、制御ボックス１５の電源部１５Ａから電源ケーブルを介してプラズマヘッド１１の内部ケーブル２２に電力が供給され、導体６２及び圧着端子５６に電力が供給される。そして、圧着端子５６に供給された電力が電極ホルダ２８を介して電極３０に流れる。このように、電極３０に電力が供給されることで、電極３０に電圧が印される。この際、電極３０への電圧の印加によって、図５に示すように、電極３０の先端から疑似アークＡが発生する。疑似アークＡは、反応ガスの流れに沿って発生するため、電極３０の先端から下方に向って発生し、ノズル３２の先端に至る。このため、電極３０の先端とノズル３２の先端との間で疑似アークＡが発生する。そして、電極３０の先端とノズル３２の先端との間で発生した疑似アーク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、電極３０の先端とノズル３２の先端との間で疑似アークＡの放電が発生し、反応ガスをプラズマ化し、プラズマガスを発生させる。 Further, a voltage is applied to the electrode 30 extending from the lower end of the electrode holder 28 from the power supply section 15A of the control box 15. Specifically, power is supplied from the power supply section 15A of the control box 15 to the internal cable 22 of the plasma head 11 via the power cable, and power is supplied to the conductor 62 and the crimp terminal 56. Then, the power supplied to the crimp terminal 56 flows to the electrode 30 via the electrode holder 28. In this way, by supplying power to the electrode 30, a voltage is applied to the electrode 30. At this time, by applying a voltage to the electrode 30, a pseudo arc A is generated from the tip of the electrode 30, as shown in FIG. Since the pseudo arc A is generated along the flow of the reactant gas, it is generated downward from the tip of the electrode 30 and reaches the tip of the nozzle 32 . Therefore, a pseudo arc A is generated between the tip of the electrode 30 and the tip of the nozzle 32. Then, when the reactive gas passes through the pseudo arc A generated between the tip of the electrode 30 and the tip of the nozzle 32, the reactive gas is turned into plasma. Therefore, a pseudo arc A discharge occurs between the tip of the electrode 30 and the tip of the nozzle 32, converting the reaction gas into plasma and generating plasma gas.
このような構造により、プラズマヘッド１１では、電極３０の先端とノズル３２の先端との間で発生する放電によりプラズマガスが発生し、ノズル３２の先端に形成された開口３２Ａから噴出される。そして、プラズマガスがノズル３２の開口３２Ａから噴出されることで、被処理物Ｗに対してプラズマ処理が施される。このように電極３０の先端とノズル３２の先端との間での放電によりプラズマガスを発生させるプラズマヘッド１１では、電極３０の先端が摩耗する。このため、プラズマヘッド１１では、ホーローボルト６６により電極３０の先端の電極ホルダ２８からの延出量を調整することが可能であり、電極３０を交換することも可能である。 With such a structure, in the plasma head 11, plasma gas is generated by discharge generated between the tip of the electrode 30 and the tip of the nozzle 32, and is ejected from the opening 32A formed at the tip of the nozzle 32. Then, plasma gas is ejected from the opening 32A of the nozzle 32, so that the object W to be processed is subjected to plasma processing. In the plasma head 11 that generates plasma gas by discharging between the tip of the electrode 30 and the tip of the nozzle 32 in this way, the tip of the electrode 30 wears out. Therefore, in the plasma head 11, it is possible to adjust the amount of extension of the tip of the electrode 30 from the electrode holder 28 using the hollow bolt 66, and it is also possible to replace the electrode 30.
詳しくは、プラズマヘッド１１によりプラズマ処理が実行される前に、電極３０の先端が電極ホルダ２８の下端から所定量（例えば、３～５ｍｍ）延び出すように、電極３０の先端の電極ホルダ２８からの延出量が調整される。つまり、ホーローボルト６６の横穴６８への捩じ込みが緩められて、電極３０の先端の電極ホルダ２８からの延出量が所定量（例えば、３～５ｍｍ）となるように調整される。そして、ホーローボルト６６が横穴６８に捩じ込まれて電極３０が電極ホルダ２８の内部で固定された後に、プラズマヘッド１１に反応ガスが供給され、電極３０に電圧が印加されることで、プラズマヘッド１１によるプラズマ処理が実行される。このようにプラズマ処理が実行されることで、電極３０の先端が徐々に摩耗して、電極３０の先端の電極ホルダ２８からの延出量が少なくなる。 Specifically, before plasma processing is performed by the plasma head 11, the tip of the electrode 30 is moved from the electrode holder 28 so that the tip of the electrode 30 extends a predetermined amount (for example, 3 to 5 mm) from the lower end of the electrode holder 28. The amount of extension is adjusted. That is, the screwing of the hollow bolt 66 into the horizontal hole 68 is loosened, and the amount of extension of the tip of the electrode 30 from the electrode holder 28 is adjusted to be a predetermined amount (for example, 3 to 5 mm). Then, after the hollow bolt 66 is screwed into the side hole 68 and the electrode 30 is fixed inside the electrode holder 28, a reactive gas is supplied to the plasma head 11 and a voltage is applied to the electrode 30, thereby generating a plasma. Plasma processing is performed by the head 11. By performing the plasma treatment in this manner, the tip of the electrode 30 gradually wears out, and the amount of extension of the tip of the electrode 30 from the electrode holder 28 decreases.
このように、電極３０の先端の電極ホルダ２８からの延出量が所定量より少なくなった場合に、電極３０の先端の電極ホルダ２８からの延出量が調整される。つまり、ホーローボルト６６の横穴６８への捩じ込みが緩められて、電極３０の先端の電極ホルダ２８からの延出量が所定量となるように、電極３０が下降される。そして、電極３０の先端の電極ホルダ２８からの延出量が所定量となった後に、ホーローボルト６６が横穴６８に捩じ込まれて電極３０が電極ホルダ２８の内部で固定される。これにより、電極３０の先端の延出量が所定量より少なくなった場合において、再度、電極３０の先端の延出量を所定量にすることができる。 In this way, when the amount of extension of the tip of the electrode 30 from the electrode holder 28 becomes less than a predetermined amount, the amount of extension of the tip of the electrode 30 from the electrode holder 28 is adjusted. That is, the screwing of the hollow bolt 66 into the horizontal hole 68 is loosened, and the electrode 30 is lowered so that the tip of the electrode 30 extends from the electrode holder 28 by a predetermined amount. After the tip of the electrode 30 extends beyond the electrode holder 28 by a predetermined amount, the hollow bolt 66 is screwed into the side hole 68 to fix the electrode 30 inside the electrode holder 28 . Thereby, when the amount of extension of the tip of the electrode 30 becomes less than the predetermined amount, the amount of extension of the tip of the electrode 30 can be made the predetermined amount again.
また、電極３０の先端の延出量の調整が繰り返し実行されると、電極３０が短くなり、ホーローボルト６６により電極３０を固定することができなくなる。つまり、例えば、電極３０の長さ寸法が、電極ホルダ２８の下端面と横穴６８の形成位置との間の長さ寸法と同程度となると、電極３０の先端を電極ホルダ２８の下端から延出させた状態で、電極３０をホーローボルト６６により固定することができなくなる。このように、ホーローボルト６６により電極３０を固定することができなくなった場合には、電極３０が交換される。つまり、ホーローボルト６６の横穴６８への捩じ込みが緩められて、使用済みの電極３０が電極ホルダ２８の第２内周面５２から抜き出される。そして、新たな電極３０が電極ホルダ２８の第２内周面５２に挿入されて、ホーローボルト６６により新たな電極３０が電極ホルダ２８の内部で固定される。 Further, if the amount of extension of the tip of the electrode 30 is repeatedly adjusted, the electrode 30 becomes short, and the electrode 30 cannot be fixed by the hollow bolt 66. That is, for example, when the length of the electrode 30 becomes approximately the same as the length between the lower end surface of the electrode holder 28 and the formation position of the horizontal hole 68, the tip of the electrode 30 extends from the lower end of the electrode holder 28. In this state, the electrode 30 cannot be fixed with the hollow bolt 66. In this way, when the electrode 30 cannot be fixed by the hollow bolt 66, the electrode 30 is replaced. That is, the screwing of the hollow bolt 66 into the horizontal hole 68 is loosened, and the used electrode 30 is pulled out from the second inner circumferential surface 52 of the electrode holder 28. Then, a new electrode 30 is inserted into the second inner peripheral surface 52 of the electrode holder 28, and the new electrode 30 is fixed inside the electrode holder 28 by the hollow bolt 66.
このように、プラズマヘッド１１では、ホーローボルト６６により電極３０の先端の延出量が調整され、電極３０も交換されることで、従来のプラズマヘッドと比較して、消耗部品としての電極のランニングコストの低減が図られている。詳しくは、図６に示すように、従来のプラズマヘッド７０は、概して円柱形状の電極７２を備えている。電極７２には、下方に向うほど先細る形状である。また、プラズマヘッド７０の筐体７６の内部には、円環形状の電極装着具７８が固定的に嵌合されている。円環形状の電極装着具７８の内周面には、ネジ溝が形成されており、電極装着具７８の内周面がネジ穴として機能している。また、電極７２の上端部の外周面にネジ山が形成されている。そして、電極７２の上端部が電極装着具７８のネジ穴として機能する内周面に挿入されて捩じ込まれることで、電極７２が電極装着具７８に着脱可能に装着される。 In this way, in the plasma head 11, the amount of extension of the tip of the electrode 30 is adjusted by the hollow bolt 66, and the electrode 30 is also replaced, so that the running of the electrode as a consumable part is reduced compared to the conventional plasma head. Efforts are being made to reduce costs. Specifically, as shown in FIG. 6, a conventional plasma head 70 includes an electrode 72 having a generally cylindrical shape. The electrode 72 has a shape that tapers downward. Furthermore, an annular electrode mounting tool 78 is fixedly fitted inside the casing 76 of the plasma head 70 . A thread groove is formed on the inner peripheral surface of the annular electrode mounting tool 78, and the inner peripheral surface of the electrode mounting tool 78 functions as a screw hole. Furthermore, a thread is formed on the outer peripheral surface of the upper end of the electrode 72. Then, the upper end of the electrode 72 is inserted and screwed into the inner peripheral surface of the electrode mounting tool 78 that functions as a screw hole, so that the electrode 72 is removably mounted on the electrode mounting tool 78.
また、電極７２の上端部には有底穴８０が形成されており、その有底穴８０に圧着端子８２が挿入されている。圧着端子８２には、プラズマヘッド１１と同様に、内部ケーブル（図示省略）等を介して電流が供給される。これにより、プラズマヘッド７０においても、電極７２に電圧が印加されて、電極７２の先端と筐体７６のノズル８８の先端との間で疑似アークの放電が発生し、プラズマガスが発生する。このため、プラズマヘッド７０の使用に伴って、電極７２の先端が摩耗し、電極７２が短くなる。そして、電極７２の長さ寸法が予め設定された長さ寸法より短くなった場合に、使用済みの電極７２が電極装着具７８から取り外されて、その電極装着具７８に新たな電極７２が取り付けられる。これにより、新たな電極７２での放電を適切に行うことが可能となり、プラズマガスの発生が担保される。 Further, a bottomed hole 80 is formed at the upper end of the electrode 72, and a crimp terminal 82 is inserted into the bottomed hole 80. Similar to the plasma head 11, current is supplied to the crimp terminal 82 via an internal cable (not shown) or the like. As a result, a voltage is applied to the electrode 72 in the plasma head 70 as well, and a pseudo-arc discharge occurs between the tip of the electrode 72 and the tip of the nozzle 88 of the housing 76, and plasma gas is generated. Therefore, as the plasma head 70 is used, the tip of the electrode 72 is worn out, and the electrode 72 becomes short. When the length of the electrode 72 becomes shorter than a preset length, the used electrode 72 is removed from the electrode fitting 78 and a new electrode 72 is attached to the electrode fitting 78. It will be done. Thereby, it becomes possible to appropriately perform discharge at the new electrode 72, and the generation of plasma gas is ensured.
このように、従来のプラズマヘッド７０では、電極７２が短くなった場合に、電極７２の交換が行われる。一方、プラズマヘッド１１では、電極３０が短くなった場合に、電極３０を交換することなく、ホーローボルト６６により電極３０の先端の電極ホルダ２８からの延出量が調整される。そして、ホーローボルト６６により電極３０を固定することができなくなるほど電極３０が短くなった場合に、電極３０が交換される。このように、プラズマヘッド１１では、電極３０が相当短くなるまで、電極３０を交換することなく使用することができる。このため、プラズマヘッド１１では、消耗部品としての電極のランニングコストの低減を図ることができる。 In this way, in the conventional plasma head 70, when the electrode 72 becomes short, the electrode 72 is replaced. On the other hand, in the plasma head 11, when the electrode 30 becomes short, the amount of extension of the tip of the electrode 30 from the electrode holder 28 is adjusted by the hollow bolt 66 without replacing the electrode 30. Then, when the electrode 30 becomes so short that it cannot be fixed by the hollow bolt 66, the electrode 30 is replaced. In this manner, the plasma head 11 can be used without replacing the electrode 30 until the electrode 30 becomes considerably short. Therefore, in the plasma head 11, the running cost of the electrodes as consumable parts can be reduced.
また、図４と図６とを比較して判るように、プラズマヘッド１１の電極３０の体積は、従来のプラズマヘッド７０の電極７２の体積より小さい。このため、プラズマヘッド１１によれば、電極のコストを抑制することができる。また、プラズマヘッド１１の電極は、丸棒形状であるため、電極の加工費を抑制し、電極のコストを更に抑制することができる。そして、電極のコストを抑制することができるため、電極の材質を例えば高価であるが、長寿命のものに変更することも可能となる。 Furthermore, as can be seen by comparing FIGS. 4 and 6, the volume of the electrode 30 of the plasma head 11 is smaller than the volume of the electrode 72 of the conventional plasma head 70. Therefore, according to the plasma head 11, the cost of electrodes can be suppressed. Moreover, since the electrode of the plasma head 11 has a round bar shape, the processing cost of the electrode can be suppressed, and the cost of the electrode can be further suppressed. Since the cost of the electrode can be suppressed, it is also possible to change the material of the electrode to one that is expensive but has a long life.
さらに言えば、プラズマヘッド７０では、図５に示すように、電極ホルダ２８の下端部側に横穴６８が形成されており、その横穴６８に電極３０の延出量を調整するホーローボルト６６が捩じ込まれている。つまり、横穴６８に電極３０の延出量を調整するホーローボルト６６が電極ホルダ２８の下端部側において電極３０を固定している。具体的には、電極ホルダ２８の下端とホーローボルト６６の配設位置との上下方向の長さが、摩耗していない状態の電極３０、つまり、新品の電極３０の長さ寸法の１／４～１／３程度の長さ寸法とされている。このため、電極３０が、新品の電極３０の長さ寸法の１／４～１／３程度の長さ寸法となるまで、その電極３０を使用することが可能となる。これにより、電極３０を長期間使用することが可能となり、消耗部品としての電極のランニングコストの低減を図ることが可能となる。 Furthermore, in the plasma head 70, as shown in FIG. 5, a horizontal hole 68 is formed at the lower end side of the electrode holder 28, and a hollow bolt 66 for adjusting the extension amount of the electrode 30 is inserted into the horizontal hole 68. It is embedded. That is, the hollow bolt 66 that adjusts the amount of extension of the electrode 30 into the horizontal hole 68 fixes the electrode 30 on the lower end side of the electrode holder 28 . Specifically, the vertical length between the lower end of the electrode holder 28 and the placement position of the hollow bolt 66 is 1/4 of the length of the unworn electrode 30, that is, the new electrode 30. The length is said to be about 1/3 to 1/3. Therefore, it is possible to use the electrode 30 until the length of the electrode 30 becomes approximately 1/4 to 1/3 of the length of the new electrode 30. This makes it possible to use the electrode 30 for a long period of time, and it becomes possible to reduce the running cost of the electrode as a consumable part.
因みに、プラズマヘッド１１は、プラズマ発生装置の一例である。筐体２０は、筐体の一例である。電極ホルダ２８は、ホルダの一例である。電極３０は、電極の一例である。ノズル３２の開口３２Ａは、噴出口の一例である。ホーローボルト６６は、固定具の一例である。 Incidentally, the plasma head 11 is an example of a plasma generation device. The housing 20 is an example of a housing. Electrode holder 28 is an example of a holder. Electrode 30 is an example of an electrode. The opening 32A of the nozzle 32 is an example of a spout. The hollow bolt 66 is an example of a fixture.
以上、上記した本実施形態では、以下の効果を奏する。 As described above, the present embodiment described above has the following effects.
プラズマヘッド１１が、放電により処理ガスをプラズマ化させる電極３０と、電極３０の先端を延び出させた状態で電極３０を保持する電極ホルダ２８と、電極３０の先端の電極ホルダ２８からの延出量を調整可能かつ、電極３０を交換可能に電極ホルダ２８に固定するホーローボルト６６とを備える。このため、プラズマヘッド１１の使用に伴って電極３０が短くなった場合において電極３０を電極ホルダ２８から延び出させることで、消耗部品としての電極のランニングコストの低減を図ることができる。 The plasma head 11 includes an electrode 30 that turns processing gas into plasma by electric discharge, an electrode holder 28 that holds the electrode 30 with the tip of the electrode 30 extended, and an extension of the tip of the electrode 30 from the electrode holder 28. It is provided with a hollow bolt 66 that can adjust the amount and fixes the electrode 30 to the electrode holder 28 in a replaceable manner. Therefore, when the electrode 30 becomes short due to use of the plasma head 11, by extending the electrode 30 from the electrode holder 28, it is possible to reduce the running cost of the electrode as a consumable part.
また、電極３０は棒形状であり、電極ホルダ２８は、棒形状の電極３０を内部において保持する筒形状である。これにより、電極３０の加工費を抑制し、電極３０のコストを抑制することができる。 Further, the electrode 30 has a rod shape, and the electrode holder 28 has a cylindrical shape that holds the rod-shaped electrode 30 therein. Thereby, the processing cost of the electrode 30 can be suppressed, and the cost of the electrode 30 can be suppressed.
また、ホーローボルト６６は、電極ホルダ２８の電極３０が延び出す側において電極３０を固定する。これにより、電極３０が相当短くなるまで、電極３０を使用することができるため、消耗部品としての電極のランニングコストの低減を更に図ることができる。 Further, the hollow bolt 66 fixes the electrode 30 on the side of the electrode holder 28 from which the electrode 30 extends. Thereby, the electrode 30 can be used until it becomes considerably short, so that the running cost of the electrode as a consumable part can be further reduced.
また、プラズマヘッド１１は、電極３０を内部に有する筐体２０を備える。そして、電極ホルダ２８から延び出す電極３０の先端と、筐体２０の先端との間で放電を発生させて処理ガスをプラズマ化させることで、プラズマヘッド１１は筐体２０の先端に形成された開口３２Ａからプラズマガスを噴出する。これにより、１本の電極により処理ガスをプラズマ化させることができ、プラズマヘッド１１のコストを削減することができる。 Further, the plasma head 11 includes a housing 20 having an electrode 30 therein. Then, the plasma head 11 is formed at the tip of the housing 20 by generating a discharge between the tip of the electrode 30 extending from the electrode holder 28 and the tip of the housing 20 and turning the processing gas into plasma. Plasma gas is ejected from the opening 32A. Thereby, the processing gas can be turned into plasma using one electrode, and the cost of the plasma head 11 can be reduced.
また、電極ホルダ２８は、電極３０の先端が延び出す電極ホルダ２８の端部と反対側の端部において筐体２０の内部で固定される。これにより、電極ホルダ２８から延び出す電極３０の周囲において気体の流れを担保し、気体の流れを阻害しないことで、電極３０による放電を適切に行うことが可能となる。 Furthermore, the electrode holder 28 is fixed inside the housing 20 at an end opposite to the end of the electrode holder 28 from which the tip of the electrode 30 extends. This ensures the flow of gas around the electrode 30 extending from the electrode holder 28, and by not impeding the flow of gas, it becomes possible to appropriately perform discharge by the electrode 30.
また、ホーローボルト６６は、電極ホルダ２８の表面から外部に露出することなく電極ホルダ２８の内部において電極３０を固定する。これにより、電極３０の先端が延び出す電極ホルダ２８の周囲において気体の流れを担保し、気体の流れを阻害しないことで、電極３０による放電を適切に行うことが可能となる。 Further, the hollow bolt 66 fixes the electrode 30 inside the electrode holder 28 without being exposed to the outside from the surface of the electrode holder 28. This ensures the flow of gas around the electrode holder 28 from which the tip of the electrode 30 extends, and by not impeding the flow of gas, it becomes possible to appropriately perform discharge by the electrode 30.
プラズマヘッド１１では、電極３０の先端の電極ホルダ２８からの延出量を調整する調整工程と、電極ホルダ２８から延び出した電極３０の先端に生じる放電により処理ガスをプラズマ化させるプラズマ化工程とが実行される。これにより、プラズマヘッド１１の使用に伴って電極３０が短くなった場合において電極３０を電極ホルダ２８から延び出させることで、消耗部品としての電極のランニングコストの低減を図ることができる。 In the plasma head 11, there are two steps: an adjustment step in which the amount of extension of the tip of the electrode 30 from the electrode holder 28 is adjusted, and a plasma conversion step in which the processing gas is turned into plasma by the discharge generated at the tip of the electrode 30 extending from the electrode holder 28. is executed. Thereby, when the electrode 30 becomes short due to use of the plasma head 11, by extending the electrode 30 from the electrode holder 28, it is possible to reduce the running cost of the electrode as a consumable part.
尚、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することが可能である。具体的には、例えば、上記実施例では、電極３０を固定する固定具としてホーローボルト６６が採用されているが、電極３０を固定可能なものであれば、種々の構造の固定具を採用することができる。例えば、コレット構造，すり割り構造等の種々の構造の固定具を採用することができる。 Note that the present disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various forms with various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. Specifically, for example, in the above embodiment, the hollow bolt 66 is used as a fixture for fixing the electrode 30, but as long as it is capable of fixing the electrode 30, a fixture with various structures may be employed. be able to. For example, fixing devices having various structures such as a collet structure and a slotted structure can be employed.
また、上記実施例では、電極３０の先端と筐体２０の先端との間で放電を発生させて処理ガスをプラズマ化させている。つまり、１本の電極３０により放電を発生させている。一方で、複数本の電極間で放電を発生させてもよい。そして、それら複数本の電極のうちの少なくとも１本が、電極の延出量を調整可能かつ、交換可能に電極ホルダに固定具により固定されてもよい。 Further, in the embodiment described above, discharge is generated between the tip of the electrode 30 and the tip of the casing 20 to turn the processing gas into plasma. In other words, discharge is generated by one electrode 30. On the other hand, discharge may be generated between a plurality of electrodes. At least one of the plurality of electrodes may be fixed to the electrode holder using a fixture so that the amount of extension of the electrode can be adjusted and replaced.
尚、本開示の内容は、請求項に記載の従属関係に限定されない。例えば、請求項３において「請求項２に記載のプラズマ発生装置」を「請求項１または請求項２に記載のプラズマ発生装置」に変更した技術思想についても、本明細書は開示している。例えば、請求項６において「請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置」を「請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置」に変更した技術思想についても、本明細書は開示している。 Note that the content of the present disclosure is not limited to the dependent relationships described in the claims. For example, the present specification also discloses a technical idea in which "the plasma generator according to claim 2" is changed to "the plasma generator according to claim 1 or 2" in claim 3. For example, in claim 6, "the plasma generator according to any one of claims 1 to 3" is changed to "the plasma generator according to any one of claims 1 to 5". This specification also discloses the technical idea.
１１：プラズマヘッド（プラズマ発生装置） ２０：筐体 ２８：電極ホルダ（ホルダ） ３０：電極 ３２Ａ：開口（噴出口） ６６：ホーローボルト（固定具） 11: Plasma head (plasma generator) 20: Housing 28: Electrode holder (holder) 30: Electrode 32A: Opening (spout) 66: Enamel bolt (fixing tool)
Claims (7)
前記電極の先端を延び出させた状態で前記電極を保持するホルダと、
前記電極の先端の前記ホルダからの延出量を調整可能かつ、前記電極を交換可能に前記ホルダに固定する固定具と、
を備えるプラズマ発生装置。 an electrode that turns processing gas into plasma through electrical discharge;
a holder that holds the electrode with the tip of the electrode extended;
a fixture that allows the amount of extension of the tip of the electrode from the holder to be adjusted and that fixes the electrode to the holder in a replaceable manner;
A plasma generator comprising:
前記ホルダは、棒形状の前記電極を内部において保持する筒形状である請求項１に記載のプラズマ発生装置。 The electrode is rod-shaped,
The plasma generation device according to claim 1, wherein the holder has a cylindrical shape that holds the rod-shaped electrode therein.
前記電極をその内部に備え、先端に形成された噴出口からプラズマガスを噴出する筐体を備え、
前記ホルダから延び出す前記電極の先端と、前記筐体の先端との間で放電することで処理ガスをプラズマ化させる請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置。 The plasma generator includes:
A casing that includes the electrode therein and spouts plasma gas from a spout formed at its tip;
The plasma generation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the processing gas is turned into plasma by discharging between a tip of the electrode extending from the holder and a tip of the casing.
前記電極の先端が延び出す前記ホルダの端部と反対側の端部において前記筐体の内部で固定される請求項４に記載のプラズマ発生装置。 The holder is
The plasma generation device according to claim 4, wherein the electrode is fixed inside the housing at an end opposite to an end of the holder from which the tip of the electrode extends.
前記ホルダの表面から外部に露出することなく前記ホルダの内部において前記電極を固定する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ発生装置。 The fixture is
The plasma generating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrode is fixed inside the holder without being exposed to the outside from the surface of the holder.
前記電極の先端の前記ホルダからの延出量を調整する調整工程と、
前記ホルダから延び出した前記電極の先端に生じる放電により処理ガスをプラズマ化させるプラズマ化工程と、
を含むプラズマ発生方法。 A plasma generation device comprising an electrode that turns processing gas into plasma by electric discharge, and a holder that holds the electrode with the tip of the electrode extended,
an adjustment step of adjusting the amount of extension of the tip of the electrode from the holder;
a plasmaization step of turning the processing gas into plasma by a discharge generated at the tip of the electrode extending from the holder;
Plasma generation method including.
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