等离子体处理机的制作方法

本发明涉及用于将等离子体化后的气体向工件照射而对该工件的表面实施处理的等离子体处理机。

背景技术：

以往，存在如下的等离子体处理机：将下述专利文献记载的等离子体发生装置设为作为照射头的等离子体头，通过头移动装置使该等离子体头相对于工件移动，并通过从该等离子体头照射(射出)的等离子体化气体对该工件的表面实施处理(以下，有时称为“等离子体处理”)。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2016-38940号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

等离子体处理优选根据工件的形状、处理的程度等，使用不同类型的等离子体头，另外，等离子体头优选定期地进行维护。本发明鉴于这样的实际情况而作出，其课题在于提供一种实用的等离子体处理机。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的等离子体处理机的特征在于，具备：

等离子体头，产生等离子体化气体并从喷嘴喷出该等离子体化气体；

头移动装置，使该等离子体头移动；及

安装机构，用于将上述等离子体头以可拆装的方式安装于该头移动装置的安装部。

发明效果

本发明的等离子体处理机能够拆装等离子体头，因此例如容易更换为不同类型的等离子体头，或者进行用于维护的拆卸、维护后的安装等。也就是说，本发明的等离子体处理机的通用性、便利性优异，从而实用性高。

附图说明

图1是表示第一实施例的等离子体处理机的整体结构的图。

图2是将第一实施例的等离子体处理机的等离子体头以拆下罩的状态表示的立体图。

图3是图2的等离子体头的剖视图。

图4是表示能够在第一实施例的等离子体处理机中采用的其他等离子体头的剖视图。

图5是表示第一实施例的等离子体处理机中的等离子体头的拆装的形象的图。

图6是用于说明在第一实施例的等离子体处理机中采用的等离子体头的安装机构的图。

图7是用于说明等离子体头的安装机构的图，是与图6相反的视角的图。

图8是图6、图7的安装机构具有的施力机构的剖视图。

图9是表示在等离子体头与安装部之间连接用于供给气体的管路的连接器的构造的剖视图。

图10是表示在第二实施例的等离子体处理机中采用的等离子体头的图。

具体实施方式

以下，参照附图，将本发明的代表性的实施方式作为实施例来进行详细说明。另外，本发明除了下述实施例以外，还能够以根据本领域技术人员的知识施以各种变更、改良的各种方式来实施。

第一实施例

[a]等离子体照射装置的整体结构

如图1所示，第一实施例的等离子体处理机构成为包含：载置工件w的工作台10；配置在工作台10的旁边的串联连杆式机器人(也可以称为“多间接式机器人”，以下简称为“机器人”)12；被机器人12保持并用于照射等离子体化气体的等离子体头14；作为等离子体头14的电源且负责向等离子体头14供给气体的电源、气体供给单元16；及作为掌管该等离子体处理机的控制的控制装置的控制器18。顺便提及，机器人12作为使等离子体头14移动以向工件w照射等离子体化气体的头移动装置发挥作用。

参照表示拆下了罩的状态的图2及作为剖视图的图3来进行说明，等离子体头14具有大致陶瓷制的壳体20，并且在壳体20的内部形成有用于产生等离子体化气体的反应室22。并且，以突出到反应室22的方式保持有一对电极24。另外，在壳体20内形成有用于使反应气体从上方向反应室22流入的反应气体流路26及用于使载气流入的一对载气流路28。虽然反应气体(原料气体)为氧气(o2)，但从反应气体流路26使氧气与氮气(n2)的混合气体(例如，干燥空气(air))向电极24之间流入(以下，为了方便有时也将该混合气体称为“反应气体”，并将氧气称为“原料气体”)。载气是氮气，从各个载气流路28以围绕各电极24的方式流入。等离子体头14的下部为喷嘴30，在喷嘴30以排成一列的方式形成有多个放出口32。并且，从反应室22朝着下方以与各放出口32相连的方式形成有多个放出路34。

通过电源、气体供给单元16的电源部向一对电极24之间施加交流电压。通过该施加，例如如图3所示，在反应室22内，在一对电极24各自的下端之间产生伪电弧a。当反应气体通过该伪电弧a时，该反应气体被等离子体化，等离子体化后的气体即等离子体化气体与载气一起从喷嘴30放出(喷出)。

另外，在喷嘴30的周围，以包围喷嘴30的方式设置有套筒36。在套筒36与喷嘴30之间的环状空间38，经由供给管40而供给作为保护气体的热气体(在本等离子体处理机中，采用了空气)，该热气体以围绕从喷嘴30射出的等离子体化气体的周围的方式沿着等离子体化气体流而放出。热气体如名称那样，为了确保等离子体化气体的功效而放出被加热后的气体。因此，在供给管40的中途设有用于加热的加热器42。

本等离子体处理机能够代替上述等离子体头14，而将其他等离子体头安装于机器人12。图4示出了作为其他等离子体头的一例的等离子体头14'。图中所示的等离子体头14'在喷嘴30'中设有直径相对较大的一个放出口32'，并且从反应室22朝着下方以与排出口32'相连的方式形成有一个放出路34'。套筒36'和环形空间38'被变更为与喷嘴30'相匹配。其他结构与等离子体头14相同，因此省略说明。这样，等离子体处理机能够安装不同类型的等离子体头。

虽然省略图示，但电源、气体供给单元16构成为包含电源部和气体供给部。电源部具有用于向等离子体头14的一对电极24之间施加电压的电源，用于向电极24之间施加电压的电力由电线(电缆)44a向等离子体头14供给。另外，用于控制的信号也经由电线(电缆)44b而向等离子体头14发送。气体供给部进行上述反应气体、载气、热气体的供给。反应气体通过一个气体管46a供给到等离子体头14，载气通过两个气体管46b、46c供给到等离子体头14，热气体通过一个气体管46d供给到等离子体头14。顺便提及，这些气体管46a～46d构成用于供给各气体的管路。另外，在以下的说明中，有时对电线44a、44b、气体管46a～46d进行统称，而分别称为电线44、气体管46。

[b]等离子体头的安装机构

在本等离子体处理机中，如图5所示，设置有用于相对于机器人12以可拆装的方式安装等离子体头14的安装机构50。图5(a)示出了通过安装机构50安装了等离子体头14的状态，图5(b)示出了拆下了等离子体头14的状态。图6是为了说明安装机构50而省略了用于向电极24进行供电、发送用于控制的信号的连接器(后面详细说明)地图示的图，详细而言，图6(a)是表示安装机构50整体的图，图6(b)是将后面说明的第二卡合部放大表示的图。图7是为了说明安装机构50而以与图6(a)相反的视线表示的图。以下，参照这些附图来说明安装机构。

安装机构50是用于将等离子体头14安装于安装部52的机构，上述安装部52设于机器人。在安装部52设有在作为第一方向的上下方向(z方向)及与第一方向成直角的作为第二方向的左右方向(x方向)上扩展的安装面54。另一方面，在等离子体头14设有在等离子体头14被安装于安装部52的状态下与安装面54接触、换言之与安装面54配合的被安装面56。在安装部52中，在上下方向上的一侧的部分也就是说下侧的部分设有第一卡合部58，在另一侧的部分也就是说上侧的部分设有第二卡合部60。简单地说，第一卡合部58、第二卡合部60以隔着安装面54的方式设置。相对于此，在等离子体头14上设有与第一卡合部58卡合的第一被卡合部62及与第二卡合部60卡合的第二被卡合部64。

第一卡合部58具有分别在左右方向上彼此分隔地配置的一对承接部66及一对辊68。另一方面，第一被卡合部62具有彼此在左右方向上分隔地配置的一对腿70。在等离子体头14被安装于安装部52的状态下，也就是说在第一卡合部58与第一被卡合部62卡合的状态下，一对承接部66卡定一对腿70的下端，禁止等离子体头14相对于安装部52向下方位移。另外，在该状态下，一对辊68的外周面分别与一对腿70的内侧面(相互面对的面)抵接，由此一对辊68禁止等离子体头14相对于安装部52向左右方向位移。也就是说，一对辊68及一对腿70构成通过禁止第一被卡合部62向第二方向的位移，而禁止等离子体头14的第二方向上的位移的第二方向位移禁止机构。

第二卡合部60具有一对辊72，另一方面，第二被卡合部64具有在与第二卡合部60卡合的状态下被一对辊72夹持的被夹持部74。这一对辊72及被夹持部74禁止第二被卡合部64的第二方向上的位移，从而与上述一对辊68及一对腿70一起构成禁止等离子体头14的第二方向上的位移的第二方向位移禁止机构。另外，在第二卡合部60设有施力机构76。参照表示第二卡合部60的截面的图8来具体地进行说明，第二卡合部60具有被弹簧78向第一方向上的下方侧施力的柱塞80，在柱塞80的下端部具有一对倾斜面82、84。另一方面，第二被卡合部64具有辊86，在第二被卡合部64与第二卡合部60卡合的状态下，辊86与位于与第一方向及第二方向成直角的第三方向、也就是说前后方向(y方向)上的后方侧的倾斜面84卡合。通过弹簧78的作用力，柱塞80对辊86向下方侧施力。也就是说，施力机构76具有将等离子体头14向作为第一方向上的一侧的下方侧施力的功能。

倾斜面84与辊86卡合，从而通过基于施力机构76的作用力，等离子体头14的第二被卡合部64被向后方侧施力。另外，在先前说明的第一卡合部58的一对承接部66及第一被卡合部62的一对腿70的下端分别设有相互卡合的倾斜面88、倾斜面90，通过施力机构76的作用力，第一被卡合部62也被向后方侧施力。因此，在本等离子体处理机中，通过施力机构76的施力，等离子体头14整体被向后方侧施力，由此安装部52的安装面54与等离子体头14的被安装面56紧密配合。

虽然在图中没有详细示出，但上述用于供给各气体的气体管46连接于安装部52的后方侧的部分，各气体管46与等离子体头14相连的管路的连接在等离子体头14安装于安装部52的状态下，分别通过作为气体连接器的四个连接器92中的各连接器92进行。还参照图9进行说明，在安装面54上，与四个连接器92对应地设有四个供给孔94，另外，在被安装面54上，在与四个供给孔94分别匹配的位置设有四个接受孔96。四个连接器92具有彼此相同的构造，对一个连接器92进行说明，在供给孔94中内置有较短的橡胶管98、支撑橡胶管98并且外周被密封的套筒100及用于对套筒100向前方施力的弹簧102。在未安装等离子体头14的情况下，橡胶管98的前端从安装面54突出，但通过安装等离子体头14，也就是说在安装面54与被安装面56接触的状态下，橡胶管98克服弹簧102的作用力而后退，从而供给孔94与接受孔96被密封且相连。也就是说，安装机构50构成为包含连接用于供给气体的管路的四个连接器92，各连接器92构成为包含供给孔94、接受孔96、橡胶管98、套筒100、弹簧102等。

参照图5来进行说明，向等离子体头14的电极24供给电力的电线44a及用于发送控制信号的电线44b在安装部52的上部向前方侧延伸出，在这些电线44a、44b各自的前端设有连接器104a、104b。连接器104a、104b构成安装机构50，在等离子体头14被安装之后，与设置于等离子体头14的连接器106a、106b连接。

另外，根据图9可知，在安装面54的表面形成有绝缘层108。另外，上述各辊68、72、86为树脂制，另外，第一被卡合部62也为树脂制。因此，在通过安装机构50将等离子体头14安装于安装部52的状态下，等离子体头14与安装部52被电绝缘。在电源、气体供给单元16的内部，为了检测断线、漏电等而配置有测定经由电线44a而供给的电流的电流传感器110(参照图1)，通过上述绝缘，能够有效地防止由于从等离子体头14经由机器人12而来的噪声而对电流传感器110的电流测定带来不良影响。

为了利用安装机构50将等离子体头14安装于安装部52，首先，从斜上方使第一被卡合部62卡定于第一卡合部58，在该卡定状态下，通过将等离子体头14的上部向后方按压，从而使第二被卡合部64相对于第二卡合部60向第三方向上的后方侧移动，而使第二被卡合部64与第二卡合部60卡合。通过这样的操作，以安装面54与被安装面56紧密配合的状态安装等离子体头14。在拆下所安装的等离子体头14的情况下，只要进行相反的操作即可。具体而言，只要将等离子体头14的上部向前方拉出，并在使被安装面56从安装面54离开之后，将等离子体头14向斜上方抬起即可。这样，通过利用安装机构50，能够通过一次触碰将等离子体头14相对于安装部52进行拆装。在其他等离子体头14'中也采用相同的安装机构50，本等离子体处理机容易更换不同类型的等离子体头，从而通用性优异，另外，等离子体头的维护也容易进行，从而便利性优异。

第二实施例

第二实施例的等离子体处理机虽然在等离子体头向安装部52的安装中采用相同构造的安装机构50，但是在用于向等离子体头的电极的供电及控制信号的发送的电线的连接、用于各气体向等离子体头的供给的气体管的连接中有所不同。

参照表示连接了电线、气体管的图10(a)及解除了连接的图10(b)来进行说明，在第二实施例的等离子体头14"(内部结构与第一实施例中的等离子体头14相同)，不经由安装面54、被安装面56，而是在上部连接用于向电极24进行供电的电线120、用于发送控制信号的电线122、用于接地的电线124、用于供给各气体的气体管126(图中仅示出两个)。电线120、电线122、气体管126的连接分别利用连接器128、130、132来进行。在将等离子体头14"安装于安装部52之后，进行它们的连接。在拆下等离子体头14"时，在解除它们的连接之后，使等离子体头14"从安装部52脱离。顺便提及，电线120、电线122、电线124、气体管126插通覆盖管134，并以一个相对较粗的绳状的形态与电源、气体供给单元相连。

在第二实施例的等离子体处理机中，在安装有等离子体头14"的状态下，电线120～124、气体管126从等离子体头14的上部向第一方向(x方向)上的一侧即上方延伸出。因此，第二实施例的等离子体处理机能够容易地进行与气体供给中的管路、供电等有关的维护，另外，包含气体管126、电线120～124的拆装在内的等离子体头14"的拆装也结合采用与第一实施例的等离子体处理机相同的安装机构，而能够容易地进行。

附图标记说明

10：工作台；12：串联连杆式机器人(头移动装置)；14、14'、14"：等离子体头；16：电源、气体供给单元；44a、44b：电线；46a～46d：气体管；50：安装机构；52：安装部；54：安装面；56：被安装面；58：第一卡合部；60：第二卡合部；62：第一被卡合部；64：第二被卡合部；76：施力机构；92：连接器；104a、104b：连接器；106a、106b：连接器；108：绝缘层；120～124：电线；126：气体管。