劉竟帆

摘 要 近年來(lái)，隨著現(xiàn)代工程技術(shù)的不斷發(fā)展和改革，切割機(jī)技術(shù)的應(yīng)用性能越來(lái)越豐富，除了加工原料之外，切割機(jī)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(wèn)題，以光伏電池為主要運(yùn)行動(dòng)力的多晶硅切割機(jī)可以有效的完成生產(chǎn)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)低成本運(yùn)營(yíng)?；诖耍恼陆Y(jié)合多晶硅切割機(jī)行走裝置內(nèi)容，對(duì)其設(shè)備生產(chǎn)優(yōu)化方式進(jìn)行系統(tǒng)分析。

關(guān)鍵詞 多晶硅切割機(jī)；行走裝置；優(yōu)化應(yīng)用；研究與分析

中圖分類號(hào)：TN305 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）07-0015-02

多晶硅切割機(jī)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(lái)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(xué)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(jī)理論研究

1.1 多晶硅切割機(jī)硬件組成

多晶硅切割機(jī)中包括，泵浦源、聲光調(diào)Q晶體、工作臺(tái)傳動(dòng)絲杠、工作臺(tái)傳動(dòng)導(dǎo)軌、半導(dǎo)體激光指示器、冷卻循環(huán)水泵、循環(huán)水過(guò)濾樹(shù)脂。工字輪、收線主軸、軸箱以及切割裝置等四部分構(gòu)成主軸、軸箱裝置是形成行走路徑的重要硬件設(shè)備[1]。由此可見(jiàn)，多晶硅切割機(jī)中的各組成硬件之間的行走關(guān)系非常緊密。

1.2 多晶硅切割機(jī)的工作原理

一般情況下，多晶硅切割機(jī)會(huì)采用半導(dǎo)體電源形成供電裝置，再利用聲光調(diào)控裝置控制操作臺(tái)，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)的作用下，計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)會(huì)控制切割裝置按照既定行走路線進(jìn)行生產(chǎn)操作。在各功能模塊中，多晶硅切割機(jī)的行走裝置會(huì)受到運(yùn)行環(huán)境、數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)、設(shè)備性能指標(biāo)等多種因素的影響，所以相對(duì)于一體化程度高的多晶硅切割機(jī)，其行走裝置的數(shù)據(jù)處理功能極強(qiáng)。能夠在合理布局、控制使用的情況下，更快、更準(zhǔn)確、更高效的實(shí)現(xiàn)切割行為，并且操作簡(jiǎn)單方便，光束質(zhì)量好、運(yùn)行成本低、免維護(hù)時(shí)間更長(zhǎng)故障率低[2]。目前，多晶硅切割機(jī)已成為國(guó)內(nèi)炙手可熱的材料切割機(jī)器。

2 多晶硅切割機(jī)行走裝置優(yōu)化策略分析

2.1 行走裝置運(yùn)動(dòng)過(guò)程

因?yàn)槎嗑Ч枨懈顧C(jī)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(yùn)動(dòng)方式和運(yùn)行特征。一般情況下，多晶硅行走裝置的運(yùn)行過(guò)程是按照以下步驟進(jìn)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(guò)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(shè)有與工字輪一體的連接板，連接板上設(shè)有緊固件孔，通過(guò)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(yùn)動(dòng)分析

多晶硅切割機(jī)行走裝置是按照垂直與水平兩個(gè)方向的降運(yùn)動(dòng)時(shí)間研究的，所以從橫縱方向上看，切割機(jī)導(dǎo)軌橫、縱分離運(yùn)動(dòng)時(shí)間的拉動(dòng)速度必須滿足行走裝置縮進(jìn)行程。如果行動(dòng)裝置的橫向速度過(guò)大，則縱向速度也應(yīng)相應(yīng)提升，以最大限度提高橫縱向?qū)к壷g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(jī)的優(yōu)化決策，不僅要從設(shè)備性能上考慮，還要從提高生產(chǎn)效率上考慮，為確保設(shè)備性能更穩(wěn)定，生產(chǎn)效率更高。行走裝置應(yīng)安裝低耗能用電裝置，讓其能夠在工作電流小的情況下，實(shí)現(xiàn)高速的運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，運(yùn)行電流小還可以解決一部分養(yǎng)護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)多晶硅切割機(jī)無(wú)材料損耗的生產(chǎn)目標(biāo)。

2）運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)化策略。由于大部分多晶硅切割機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)復(fù)雜，且工作時(shí)間非常長(zhǎng)，所以為保證行走裝置運(yùn)行穩(wěn)定，行走裝置必須裝配信息控制系統(tǒng)，設(shè)置的導(dǎo)軌路徑必須滿足整體設(shè)備功能模塊化設(shè)計(jì)，在促進(jìn)結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)適當(dāng)調(diào)整行走裝置的運(yùn)行狀態(tài)，工程人員在簡(jiǎn)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(zhuǎn)變裝置運(yùn)行狀態(tài)，以避免因行走裝置誤動(dòng)作而出現(xiàn)的錯(cuò)誤報(bào)警行為。

3）采用專用控制軟件。行走裝置中如果引入人機(jī)界面，則裝置中的操作行為會(huì)更加方便，劃片軌跡轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)，則信息系統(tǒng)的顯示能力會(huì)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(shí)便于工程師隨時(shí)改變行走軌道設(shè)計(jì)、更改行走路線、監(jiān)測(cè)切片裝置的運(yùn)行狀態(tài)。與此同時(shí)，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(shí)更換。

4）采用SDS50硅片激光切割機(jī)冷卻系統(tǒng)。因?yàn)橥鈷焓嚼鋮s系統(tǒng)可以幫助行走裝置處在一個(gè)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(yùn)行過(guò)程中會(huì)或多或少受到激光效應(yīng)的影響，這些干擾因素會(huì)讓行走裝置失去穩(wěn)定的運(yùn)行機(jī)制。所以要想優(yōu)化多晶硅切割機(jī)行走配置，首先應(yīng)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(shí)，實(shí)現(xiàn)冷卻系統(tǒng)與主機(jī)軟連接，穩(wěn)定熱量、減少噪音、提高行為裝置的振動(dòng)隔離[4]。

3 多晶硅切割機(jī)行走裝置優(yōu)化發(fā)展前景

本文對(duì)多晶硅切割機(jī)行走裝置的運(yùn)動(dòng)特征以及裝置優(yōu)化內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)分析可知，多晶硅是一種硅片激光切割機(jī)，無(wú)論是半導(dǎo)體材料還是導(dǎo)體材料，其切割作用以及功能的應(yīng)用范圍都非常大。也正是因?yàn)檫@些特性，所以多晶硅切割機(jī)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(shí)現(xiàn)多晶硅切割機(jī)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(huì)大批量引進(jìn)先進(jìn)控制技術(shù)、導(dǎo)軌監(jiān)測(cè)技術(shù)、線路審核技術(shù)，讓切片裝置的行走軌跡在符合裝置運(yùn)行狀態(tài)的情況下，最大限度的擴(kuò)充切片裝置的活動(dòng)范圍[5]。

同時(shí)，從多晶硅切割機(jī)實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況上分析，如果運(yùn)營(yíng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、切片裝置會(huì)出現(xiàn)一定量的磨損，導(dǎo)致行走裝置及時(shí)行走規(guī)范，其切割材料誤差也會(huì)很大。針對(duì)這種問(wèn)題，行走裝置仍需不斷擴(kuò)大切片裝置、導(dǎo)軌裝置、裝載裝置的運(yùn)行可靠性，采用高質(zhì)量、低電流切割方式進(jìn)行切割。

多晶硅切割機(jī)的安裝載工能力并不強(qiáng)，所以要想實(shí)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(diǎn)就鎖定材料切割位置，保證以下切割行為的準(zhǔn)確度。同時(shí)還應(yīng)根據(jù)工程材料的物理性質(zhì)，并對(duì)裝置的周期運(yùn)動(dòng)過(guò)程和各環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行分析，自動(dòng)改變行走裝置對(duì)切割刀具的轉(zhuǎn)換功能，使行走裝置更符合既定的生產(chǎn)計(jì)劃和方案。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)上文多晶硅切割機(jī)行走裝置運(yùn)動(dòng)情況以及優(yōu)化策略進(jìn)行分析可知，行走裝置作為多晶硅切割機(jī)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(yīng)結(jié)合實(shí)際設(shè)備運(yùn)行情況，在確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，盡可能提高切割精度。

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