阅读说明：本技术 等离子体发生装置 (Plasma generator ) 是由 神藤高广 于 2017-05-16 设计创作，主要内容包括：本发明的课题在于提供一种能够检测头的连接器与电力线缆是否已经电连接的等离子体发生装置。在等离子体头的连接器与线缆束已经电连接的情况下,根据从控制器输出的脉冲信号,使信号电流在从控制器起经由光耦合器、继电器、线缆、端子、端子以及第一接地线缆而到达地线的路径中流动。因而,等离子体发生装置能够根据光耦合器是否检测出信号电流来检测等离子体头的连接器与第一电力线缆以及第二电力线缆是否已经电连接。(The invention provides a plasma generator capable of detecting whether a connector of a head and a power cable are electrically connected. When the connector of the plasma head and the cable harness are electrically connected, a signal current flows through a path from the controller to the ground via the photocoupler, the relay, the cable, the terminal, and the first grounding cable according to the pulse signal output from the controller. Therefore, the plasma generation device can detect whether or not the connector of the plasma head and the first power cable and the second power cable are electrically connected based on whether or not the optical coupler detects the signal current.)

等离子体发生装置

技术领域

本发明涉及一种等离子体发生装置。

背景技术

在专利文献1中，例如公开了一种具备电流传感器的线缆故障显示装置，该电流传感器具有三相线缆分别接地的屏蔽件(金属屏蔽体)，检测经由屏蔽件朝向地线流动的接地电流。根据专利文献1的线缆故障显示装置，在接地电流超过预定值的情况下，能够检测出线缆已经接地。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-314009号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，等离子体发生装置对头所具备的一对电极施加电压，使一对电极之间产生放电，并将由头产生的等离子体向对象物照射。另外，头具备与朝向一对电极供给电力的一对电力线缆电连接的、例如连接器等，连接器与一对电力线缆的电连接有时能够解除。在该情况下，若在头所具备的连接器与一对电力线缆之间并未电连接的状态下向一对电力线缆供给电力，则从与连接器连接的一对电力线缆的一方的末端部分朝向附近的金属发生短路或者放电，导致电流流动。附近的金属例如是电力线缆的屏蔽件、一对电力线缆的另一方的末端部分、其它装置的壳体等。

在此，在电流从一对电力线缆的一方的末端部分朝向电力线缆的屏蔽件流动的情况下，通过专利文献1记载的结构，能够通过电流传感器检测出头的连接器与一对电力线缆并未电连接。然而，在屏蔽件以外的附近的金属中流动有电流的情况下，无法通过专利文献1记载的结构检测出头的连接器与一对电力线缆之间是否已经电连接。

本申请就是鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供一种能够检测出头的连接器与电力线缆是否已经电连接的等离子体发生装置。

用于解决课题的技术方案

本说明书公开一种等离子体发生装置，该等离子体发生装置具备：头，具备连接器，该连接器具有向通过放电而产生等离子体的电极供电的端子以及被接线的第一端子和第二端子；电力线缆，向端子供电；线缆，向第一端子传输信号；第一接地线缆，使第二端子接地；以及检测器，检测随着信号的传输而在从线缆至第一接地线缆的路径中流动的信号电流。

发明效果

根据本公开，能够提供一种等离子体发生装置，在连接器与线缆以及第一接地线缆连接的情况下，由于检测器检测信号电流，因此能够检测出头的连接器与电力线缆是否已经电连接。

附图说明

图1是表示安装于工业用机器人的等离子体发生装置的概略结构的图。

图2是等离子体头的立体图。

图3是表示等离子体头的内部结构的剖面图。

图4是表示等离子体发生装置的控制系统的框图。

图5是表示等离子体头与控制装置的电连接的框图。

具体实施方式

整体结构

等离子体发生装置10具备等离子体头11、控制装置110、线缆束40、气体配管80以及检测模块120等。等离子体发生装置10从控制装置110经由线缆束40向等离子体头11传输电力，经由气体配管80供给处理气体，从等离子体头11照射等离子体。等离子体头11安装于工业用机器人100的机械臂101的前端。线缆束40以及气体配管80沿机械臂101安装。机械臂101是使两个臂部105、105在一个方向上连结而成的多关节机器人。工业用机器人100驱动机械臂101，进行对工作台5所支撑的工件W照射等离子体的作业。如后所述，线缆束40具有第一电力线缆50、第二电力线缆51、线缆52以及第一接地线缆53。气体配管80具有未图示的第一气体配管和第二气体配管。控制装置110具有第一处理气体供给装置111以及第二处理气体供给装置112。第一处理气体供给装置111将包括氮气等的非活性气体作为处理气体而供给。第二处理气体供给装置112将包括干燥空气等的活性气体作为处理气体而供给。另外，在控制装置110中具备触摸面板113。触摸面板113显示各种设定画面、装置的动作状态等。

等离子体头的结构

接着，使用图2和图3来说明等离子体头11的结构。如图2所示，等离子体头11具备主体块20、一对电极22、22(图3)、缓冲部件26、第一连结块28、反应室块30以及第二连结块32。在以下的说明中，方向使用图2所示的方向。

在主体块20的上表面形成有沿上下方向贯通的孔(未图示)，在贯通的孔中安装有圆筒状的上部保持架54、54。在上部保持架54、54中***有棒状的导电部58、58，且被上部保持架54、54固定地保持。导电部58、58分别与第一电力线缆50以及第二电力线缆51电连接。在导电部58、58的下方的前端部安装有一对电极22、22。一对电极22、22大致为棒状。在主体块20中，在主体块20的上表面的沿Y轴方向的中心线上的位置形成有沿上下方向贯通的第一气体流路62的开口部。另外，在主体块20的左右的面形成有两条第二气体流路66的开口部。第一气体流路62以及第二气体流路66分别与第一气体配管以及第二气体配管物理连接(关于连接状态未图示)。

缓冲部件26大致呈板状，由硅树脂制的材料成形。第一连结块28、反应室块30以及第二连结块32大致呈厚板形状，由陶瓷制的材料成形。

接着，使用图3来说明等离子体头11的内部构造。在主体块20的下表面形成有一对圆柱状的圆柱凹部60。另外，在主体块20的内部形成有第一气体流路62和两条第二气体流路66。第一气体流路62在一对圆柱凹部60之间开口，两条第二气体流路66在一对圆柱凹部60的内部开口。此外，第二气体流路66形成为在从主体块20的左右面起朝向主体块20的中央部并沿X轴方向延伸了预定距离之后，朝向下方向弯折。另外，第一气体流路62形成为在从主体块20的上表面起朝向下方并沿Z轴方向延伸了预定距离之后，朝向后方弯折，进而朝向下方弯折。

在缓冲部件26形成有与圆柱凹部60连通的***部76。在第一连结块28形成有与***部76连通的***部64。在反应室块30形成有与***部64连通的***部63。主体块20的圆柱凹部60、***部76、***部64以及***部63连通，内部的空间为反应室35。在第二连结块32形成有沿上下方向贯通的多个连通孔36。多个连通孔36形成为在Y方向上的中央部沿X方向并排。

等离子体照射

接着，说明等离子体发生装置10中的等离子体产生。将混合了氮气等非活性气体与干燥空气的气体作为处理气体向第一气体流路62供给。将供给至第一气体流路62的气体向反应室35供给。另外，将氮气等非活性气体作为处理气体向第二气体流路66供给。将供给至第二气体流路66的非活性气体向反应室35供给。另外，对一对电极22、22施加电压。由此，在一对电极22、22之间产生模拟电弧放电而流动有电流。通过模拟电弧放电而将处理气体等离子体化。此外，模拟电弧放电是指以不像通常的电弧放电那样流动有大电流的方式一边利用等离子体电源来限制电流一边进行放电的方式的电弧放电。在反应室35产生的等离子体经由第二连结块32的多个连通孔36而喷出，从而向工件W照射等离子体。

控制系统

接着，使用图4来说明等离子体发生装置10的控制系统。除了上述结构之外，控制装置110还具备控制器130、电源装置140以及多个驱动电路132。多个驱动电路132与第一处理气体供给装置111、第二处理气体供给装置112以及触摸面板113连接。控制器130具备CPU、ROM、RAM等，以计算机为主体，与多个驱动电路132以及电源装置140连接。控制器130控制电源装置140、第一处理气体供给装置111、第二处理气体供给装置112以及触摸面板113等。

等离子体头11的连接

如图5所示，等离子体头11具备未图示的壳体，在壳体的外表面设置有连接器12。连接器12具有端子13～16。端子13、14分别是与一对电极22、22电连接的一对端子。端子15和端子16在等离子体头11的内部被接线。线缆束40具有连接器41、42、第一电力线缆50、第二电力线缆51、线缆52以及第一接地线缆53。第一电力线缆50以及第二电力线缆51是向端子13、14供电的一对电力线缆。线缆52是将后述的脉冲信号朝向端子15传输的线缆。连接器41具有端子43～45。连接器42具有端子46～49。第一电力线缆50、第二电力线缆51、线缆52以及第一接地线缆53分别是在电线上覆盖绝缘体而成的线缆。另外，第一电力线缆50、第二电力线缆51以及线缆52各自的一端分别与端子43～45连接，另一端分别与端子46～48连接。第一接地线缆53的一端与端子49连接，另一端被接地。第一电力线缆50、第二电力线缆51以及线缆52被网状的导电性的屏蔽部件55屏蔽。屏蔽部件55通过在电线上覆盖绝缘体而成的第二接地线缆56被接地。

控制装置110除了上述结构之外，还具备光耦合器94以及继电器95。另外，控制装置110具备未图示的壳体，在壳体的外表面设置有连接器90。连接器90具有端子91～93。由商用电源(未图示)供电的电源装置140具有AC电源141以及DC电源142。AC电源141向端子91、92供给交流电力。

继电器95具有输出端子96、第一输入端子97以及第二输入端子98，根据从控制器130输出的信号，将与输出端子96的连接从第二输入端子98朝向第一输入端子97切换。DC电源142向光耦合器94的光电晶体管的阳极端子供给直流电压。光耦合器94的光电晶体管的阴极端子以及发光二极管的阳极端子与控制器130电连接。光耦合器94的发光二极管的阴极端子与继电器95的第一输入端子97连接。继电器95的第二输入端子98经由在电线上覆盖绝缘体而成的第三接地线缆57被接地。另外，控制装置110所具备的电源装置140以及控制器130的接地电压经由第三接地线缆57被接地。继电器95的输出端子96与连接器90的端子93电连接。

控制装置110的连接器90和线缆束40的连接器41以端子91～93分别与端子43～45连接的方式连接。等离子体头11的连接器12和线缆束40的连接器42以端子13～16分别与端子46～49连接的方式连接。

检测模块120具有电流互感器CT以及比较电路121。在电流互感器CT的贯通芯插通有第一接地线缆53、第二接地线缆56以及第三接地线缆57。电流互感器CT将与在第一接地线缆53、第二接地线缆56以及第三接地线缆57中流动的电流值相应的检测电压朝向比较电路121输出。DC电源142朝向比较电路121供给基准电压。比较电路121在检测电压为基准电压以上时，朝向控制器130输出表示检测电压形成为基准电压以上的信号。

如图1所示，线缆束40安装于工业用机器人100的机械臂101。线缆束40的长度例如为5m左右。另外，等离子体头11例如有时会因维护而被从工业用机器人100取下，与线缆束40的连接被解除。之后，在将等离子头11安装于工业用机器人100时，作业者有时会忘记连接等离子头11与线缆束40。控制器130例如在从电源装置140朝向等离子体头11开始供电之前，执行确认等离子体头11与线缆束40有无连接的处理。

控制器130例如在接收到等离子体照射的开始时，为了确认等离子体头11与线缆束40有无连接，向继电器95输出将与输出端子96的连接从第二输入端子98切换为第一输入端子97的信号。由此，如图5所示，输出端子96与第一输入端子97连接。另外，向光耦合器94的发光二极管输出脉冲信号。在线缆束40与等离子体头11已经电连接的情况下，与脉冲信号相应的信号电流经由继电器95、线缆52、端子48、端子15、端子16、第一接地线缆53而流向地线。由此，从光耦合器94朝向控制器130输出ON(接通)信号。当从光耦合器94输入有ON信号时，控制器130例如使触摸面板113显示表示有连接的信息，使电源装置140开始供电。另一方面，由于在线缆束40与等离子体头11未电连接的情况下，并未流动有与脉冲信号相应的信号电流，因此未从光耦合器94朝向控制器130输出ON信号。当未从光耦合器94输入ON信号时，控制器130例如使触摸面板113显示表示无连接的信息。由此，作业者能够识别出等离子体头11与线缆束40并未连接。

此外，在等离子体照射时，控制器130未向继电器95输出将与输出端子96的连接从第二输入端子98切换为第一输入端子97的信号。因此，在继电器95中，输出端子96与第二输入端子98连接，线缆52经由第三接地线缆57被接地。

然而，线缆束40安装于工业用机器人100的机械臂101。因此，根据机械臂101的动作，有时会对线缆束40施加有弯曲、扭绞、拉伸等应力，从而导致线缆束40受损。例如，在第一电力线缆50以及第二电力线缆51中的至少一方破损而在与接地的屏蔽部件55之间发生短路或者放电的情况下，在第二接地线缆56中流动有电流。另外，例如，第一电力线缆50以及第二电力线缆51中的至少一方和线缆52以及第一接地线缆53中的至少一方破损而在第一电力线缆50以及第二电力线缆51中的至少一方与地线之间发生短路或者放电的情况下，在线缆52以及第一接地线缆53中的至少任一方中流动有电流。此外，在线缆52中流动有电流的情况下，电流经由继电器95流向第三接地线缆57。因短路或者放电而在第一接地线缆53、第二接地线缆56以及第三接地线缆57中的至少任一方中流动有电流，当电流互感器CT的检测电压形成为基准电压以上时，比较电路121朝向控制器130输出表示检测电压形成为基准电压以上的信号。控制器130在被输入有表示检测电压形成为基准电压以上的信号时，例如使触摸面板113显示报知漏电的消息。

在此，等离子体发生装置10是等离子体发生装置的一个例子。电极22、22是电极以及一对电极的一个例子，端子13、14是端子以及一对端子的一个例子，端子15是第一端子的一个例子，端子16是第二端子的一个例子。连接器12是连接器的一个例子，等离子体头11是头的一个例子。第一电力线缆50以及第二电力线缆51是电力线缆以及一对电力线缆的一个例子。另外，线缆52是线缆的一个例子，第一接地线缆53是第一接地线缆的一个例子，光耦合器94是检测器以及光耦合器的一个例子。光耦合器94的发光二极管是发光元件的一个例子。控制器130是信号的输出装置的一个例子。继电器95是继电器的一个例子，输出端子96是输出端子的一个例子，第一输入端子97是第一输入端子的一个例子，第二输入端子98是第二输入端子的一个例子。第三接地线缆57是第二接地线缆的一个例子，第二接地线缆56是第三接地线缆的一个例子。触摸面板113是报知部的一个例子。

根据以上说明的第一实施方式，起到以下的效果。

等离子体发生装置10具备具有连接器12的等离子体头11、线缆束40以及光耦合器94。连接器12具有向通过放电而产生等离子体的电极22、22供电的端子13、14以及被接线的端子15和端子16。线缆束40具有向端子13、14供电的第一电力线缆50以及第二电力线缆51、朝向端子15传输脉冲信号的线缆52以及使端子16接地的第一接地线缆53。光耦合器94检测随着脉冲信号的传输而在从线缆52至第一接地线缆53的路径中流动的信号电流。

在等离子体头11的连接器12与线缆束40已经电连接的情况下，从控制器130经由光耦合器94、继电器95、线缆52、端子15、端子16、第一接地线缆53朝向地线流动有与脉冲信号相应的信号电流。另一方面，在等离子体头11的连接器12与线缆束40未电连接的情况下，未流动有与脉冲信号相应的信号电流。即，通过光耦合器94检测到信号电流的情况是等离子体头11的连接器12与线缆束40已经电连接的情况。等离子体发生装置10能够根据光耦合器94是否检测出信号电流来检测等离子体头11的连接器12与第一电力线缆50以及第二电力线缆51是否已经电连接。

另外，等离子体发生装置10具备夹设在控制器130与线缆52之间的继电器95。继电器95具有与控制器130连接的第一输入端子97、接地的第二输入端子98以及与线缆52连接的输出端子96。控制器130例如在等离子体产生之前朝向光耦合器94输出脉冲信号，朝向继电器95输出将与输出端子96的连接切换为第一输入端子97的信号。继电器95根据脉冲信号的传输，将与输出端子96的连接从第二输入端子98切换为第一输入端子97。这样，等离子体发生装置10在检测等离子体头11的连接器12与线缆束40是否已经电连接的情况下，将继电器95的输出端子96与第一输入端子97连接。另外，等离子体发生装置10在向一对电极22、22供给电力来产生等离子体时，将继电器95的输出端子96与第二输入端子98连接。由此，在产生等离子体时，能够通过经由继电器95的路径使线缆52接地。

另外，等离子体发生装置10具备使端子16接地的第一接地线缆53、使第二输入端子98接地的第三接地线缆57、使屏蔽部件55接地的第二接地线缆56以及电流互感器CT。电流互感器CT检测在第一接地线缆53中流动的信号电流、在第二接地线缆56以及第三接地线缆57中流动的电流。当向一对电极22、22供给电力来产生等离子体时，在第一电力线缆50以及第二电力线缆51中的至少任一方破损的情况下，有时会因与屏蔽部件55发生短路或者放电而在第二接地线缆56中流动有电流。另外，在第一电力线缆50以及第二电力线缆51中的至少任一方与线缆52以及第一接地线缆53中的至少任一方破损的情况下，有时会在第一电力线缆50以及第二电力线缆51中的至少任一方与线缆52以及第一接地线缆53中的至少任一方之间发生短路或者放电，经由线缆52以及第一接地线缆53中的至少任一方而在地线中流动有电流。在这样的情况下，在第一接地线缆53、第二接地线缆56以及第三接地线缆57中的至少任一方中流动有伴随短路或放电的电流，当检测电压形成为基准电压以上时，比较电路121朝向控制器130输出表示检测电压形成为基准电压以上的信号。这样，切换继电器95中的与输出端子96的连接，通过电流互感器CT除了能够检测等离子体头11的连接器12与第一电力线缆50以及第二电力线缆51是否已经电连接之外，还能够检测因第一电力线缆50以及第二电力线缆51的破损等导致的朝向地线的漏电。

另外，等离子体发生装置10具备触摸面板113，该触摸面板113根据光耦合器94检测出信号电流这一情况而报知连接器12已被连接的主旨。由此，作业者能够识别出连接器12未被连接的情况。

另外，本发明并不局限于上述实施方式，不言而喻地，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改良、变更。

例如，在上述中，说明了具备继电器95的结构，但是也可以构成为不具备继电器95。在该情况下，在产生等离子体时，也可以进行将控制器130的脉冲信号的输出端子设为高阻抗、进行下拉等。另外，在上述中，说明了具备单极双投的继电器95的结构，但是也可以构成为具备单极单投的继电器。详细地说，在产生等离子体时，打开继电器的触点，切断光耦合器94与端子93的电连接。另外，在检测等离子体头11的连接器12与线缆束40是否已经电连接的情况下，构成为闭合继电器的触点。

另外，在上述中，说明了通过光耦合器94检测等离子体头11的连接器12与线缆束40是否已经电连接，但是也可以构成为通过电流互感器CT来检测。详细地说，与上述相同，也可以构成为使脉冲信号向线缆52传递，通过电流互感器CT来检测在第一接地线缆53中是否流动有信号电流。

另外，在上述中，作为检测器示例了光耦合器94，但是检测器并不局限于光耦合器94。例如，也可以构成为使用分流电阻等来检测信号电流。另外，说明了光耦合器94连接在控制器130与继电器95之间的情况，但是位置并不局限于此，例如也可以构成为连接在继电器95与端子93之间。

另外，在上述中，作为信号示例了脉冲信号，但是信号并不局限于脉冲信号。例如，也可以构成为将信号设为恒压信号。在该情况下，也可以构成为不是从控制器130而是从电源装置140输出信号。

另外，在上述中，说明了第一接地线缆53未被屏蔽部件55屏蔽的结构，但是也可以构成为被屏蔽。

另外，作为报知部示例了触摸面板113，但是并不局限于此。报知部也可以是例如LED等显示灯、扬声器等。

附图标记说明

10 等离子体发生装置

11 等离子体头

12 连接器

13、14、15、16 端子

22 电极

50 第一电力线缆

51 第二电力线缆

52 线缆

53 第一接地线缆

56 第二接地线缆

57 第三接地线缆

94 光耦合器

95 继电器

96 输出端子

97 第一输入端子

98 第二输入端子

113 触摸面板

130 控制器

CT 电流互感器