多晶硅切割機行走裝置的優(yōu)化

劉竟帆

摘 要 近年來，隨著現(xiàn)代工程技術的不斷發(fā)展和改革，切割機技術的應用性能越來越豐富，除了加工原料之外，切割機的行走裝置也發(fā)生了很大的改變。切割成本是生產(chǎn)企業(yè)最重視的發(fā)展問題，以光伏電池為主要運行動力的多晶硅切割機可以有效的完成生產(chǎn)目標，實現(xiàn)低成本運營。基于此，文章結合多晶硅切割機行走裝置內(nèi)容，對其設備生產(chǎn)優(yōu)化方式進行系統(tǒng)分析。

關鍵詞 多晶硅切割機；行走裝置；優(yōu)化應用；研究與分析

中圖分類號：TN305 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0015-02

多晶硅切割機是一種新型的材料切割裝置，不僅切割效率高，且生產(chǎn)出來的工程材料的磨損程度也非常低。多晶硅作為一種高效性的化學材料，其行走裝置的工作內(nèi)容非常艱巨，本文將深入剖析多晶硅切割行走裝置的優(yōu)化策略。

1 多晶硅切割機理論研究

1.1 多晶硅切割機硬件組成

多晶硅切割機中包括，泵浦源、聲光調(diào)Q晶體、工作臺傳動絲杠、工作臺傳動導軌、半導體激光指示器、冷卻循環(huán)水泵、循環(huán)水過濾樹脂。工字輪、收線主軸、軸箱以及切割裝置等四部分構成主軸、軸箱裝置是形成行走路徑的重要硬件設備[1]。由此可見，多晶硅切割機中的各組成硬件之間的行走關系非常緊密。

1.2 多晶硅切割機的工作原理

一般情況下，多晶硅切割機會采用半導體電源形成供電裝置，再利用聲光調(diào)控裝置控制操作臺，在電機驅動的作用下，計算機的控制系統(tǒng)會控制切割裝置按照既定行走路線進行生產(chǎn)操作。在各功能模塊中，多晶硅切割機的行走裝置會受到運行環(huán)境、數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)、設備性能指標等多種因素的影響，所以相對于一體化程度高的多晶硅切割機，其行走裝置的數(shù)據(jù)處理功能極強。能夠在合理布局、控制使用的情況下，更快、更準確、更高效的實現(xiàn)切割行為，并且操作簡單方便，光束質(zhì)量好、運行成本低、免維護時間更長故障率低[2]。目前，多晶硅切割機已成為國內(nèi)炙手可熱的材料切割機器。

2 多晶硅切割機行走裝置優(yōu)化策略分析

2.1 行走裝置運動過程

因為多晶硅切割機的行走路徑與范圍受工藝限制，所以要想優(yōu)化其行走裝置，必須熟悉行走裝置的運動方式和運行特征。一般情況下，多晶硅行走裝置的運行過程是按照以下步驟進行的：收線主軸安裝在所述軸箱內(nèi)，工字輪軸向中空部分的形狀與所述收線主軸伸出軸箱部分的形狀相配合，工字輪通過其軸向中空部分套住所述收線主軸伸出軸箱部分，向中空處設有與工字輪一體的連接板，連接板上設有緊固件孔，通過緊固件將所述工字輪固定在所述收線主軸的端面上。

2.2 運動分析

多晶硅切割機行走裝置是按照垂直與水平兩個方向的降運動時間研究的，所以從橫縱方向上看，切割機導軌橫、縱分離運動時間的拉動速度必須滿足行走裝置縮進行程。如果行動裝置的橫向速度過大，則縱向速度也應相應提升，以最大限度提高橫縱向導軌之間的相互配合程度[3]。

2.3 優(yōu)化決策

1）硬件優(yōu)化策略。制定多晶硅切割機的優(yōu)化決策，不僅要從設備性能上考慮，還要從提高生產(chǎn)效率上考慮，為確保設備性能更穩(wěn)定，生產(chǎn)效率更高。行走裝置應安裝低耗能用電裝置，讓其能夠在工作電流小的情況下，實現(xiàn)高速的運轉。同時，運行電流小還可以解決一部分養(yǎng)護成本，實現(xiàn)多晶硅切割機無材料損耗的生產(chǎn)目標。

2）運行狀態(tài)優(yōu)化策略。由于大部分多晶硅切割機的運行狀態(tài)復雜，且工作時間非常長，所以為保證行走裝置運行穩(wěn)定，行走裝置必須裝配信息控制系統(tǒng)，設置的導軌路徑必須滿足整體設備功能模塊化設計，在促進結構合理的情況下，提高行走裝置各部件的優(yōu)化配置。在人性化設計的基礎上，還應適當調(diào)整行走裝置的運行狀態(tài)，工程人員在簡單化、程序化的操作界面中，可以利用數(shù)據(jù)控制，改變行走路徑，轉變裝置運行狀態(tài)，以避免因行走裝置誤動作而出現(xiàn)的錯誤報警行為。

3）采用專用控制軟件。行走裝置中如果引入人機界面，則裝置中的操作行為會更加方便，劃片軌跡轉變成數(shù)據(jù)，則信息系統(tǒng)的顯示能力會逐漸減弱。專用控制軟件可以幫助行走裝置維持正常生產(chǎn)秩序，同時便于工程師隨時改變行走軌道設計、更改行走路線、監(jiān)測切片裝置的運行狀態(tài)。與此同時，專用控制軟件的提示功能還能提高行走裝置的安全性，確保易損件及時更換。

4）采用SDS50硅片激光切割機冷卻系統(tǒng)。因為外掛式冷卻系統(tǒng)可以幫助行走裝置處在一個安全穩(wěn)定的制冷環(huán)境中，信息控制系統(tǒng)、專用軟件控制系統(tǒng)、切片裝置在運行過程中會或多或少受到激光效應的影響，這些干擾因素會讓行走裝置失去穩(wěn)定的運行機制。所以要想優(yōu)化多晶硅切割機行走配置，首先應提高激光輸出的穩(wěn)定性，在提高激光放射規(guī)范性的同時，實現(xiàn)冷卻系統(tǒng)與主機軟連接，穩(wěn)定熱量、減少噪音、提高行為裝置的振動隔離[4]。

3 多晶硅切割機行走裝置優(yōu)化發(fā)展前景

本文對多晶硅切割機行走裝置的運動特征以及裝置優(yōu)化內(nèi)容進行系統(tǒng)分析可知，多晶硅是一種硅片激光切割機，無論是半導體材料還是導體材料，其切割作用以及功能的應用范圍都非常大。也正是因為這些特性，所以多晶硅切割機切片裝置通常為0.7 mm厚的單晶硅或1.2 mm厚非晶硅。在今后幾年，為了實現(xiàn)多晶硅切割機行走裝置高效率、高速度、高質(zhì)量的發(fā)展，其行走裝置仍會大批量引進先進控制技術、導軌監(jiān)測技術、線路審核技術，讓切片裝置的行走軌跡在符合裝置運行狀態(tài)的情況下，最大限度的擴充切片裝置的活動范圍[5]。

同時，從多晶硅切割機實際運營情況上分析，如果運營時間過長、切片裝置會出現(xiàn)一定量的磨損，導致行走裝置及時行走規(guī)范，其切割材料誤差也會很大。針對這種問題，行走裝置仍需不斷擴大切片裝置、導軌裝置、裝載裝置的運行可靠性，采用高質(zhì)量、低電流切割方式進行切割。

多晶硅切割機的安裝載工能力并不強，所以要想實現(xiàn)智能化工程材料切割生產(chǎn)，行走裝置還需增添材料裝填裝置，在行走起始點就鎖定材料切割位置，保證以下切割行為的準確度。同時還應根據(jù)工程材料的物理性質(zhì)，并對裝置的周期運動過程和各環(huán)節(jié)運動速度進行分析，自動改變行走裝置對切割刀具的轉換功能，使行走裝置更符合既定的生產(chǎn)計劃和方案。

4 結論

通過對上文多晶硅切割機行走裝置運動情況以及優(yōu)化策略進行分析可知，行走裝置作為多晶硅切割機中最重要的管理重心，其信息控制、行為控制能力要求非常高。所以應結合實際設備運行情況，在確保設備安全穩(wěn)定運行的同時，盡可能提高切割精度。

參考文獻

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