多晶硅切割机行走装置的优化

刘竟帆

摘 要 近年来，随着现代工程技术的不断发展和改革，切割机技术的应用性能越来越丰富，除了加工原料之外，切割机的行走装置也发生了很大的改变。切割成本是生产企业最重视的发展问题，以光伏电池为主要运行动力的多晶硅切割机可以有效的完成生产目标，实现低成本运营。基于此，文章结合多晶硅切割机行走装置内容，对其设备生产优化方式进行系统分析。

关键词 多晶硅切割机；行走装置；优化应用；研究与分析

中图分类号：TN305 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0015-02

多晶硅切割机是一种新型的材料切割装置，不仅切割效率高，且生产出来的工程材料的磨损程度也非常低。多晶硅作为一种高效性的化学材料，其行走装置的工作内容非常艰巨，本文将深入剖析多晶硅切割行走装置的优化策略。

1 多晶硅切割机理论研究

1.1 多晶硅切割机硬件组成

多晶硅切割机中包括，泵浦源、声光调Q晶体、工作台传动丝杠、工作台传动导轨、半导体激光指示器、冷却循环水泵、循环水过滤树脂。工字轮、收线主轴、轴箱以及切割装置等四部分构成主轴、轴箱装置是形成行走路径的重要硬件设备[1]。由此可见，多晶硅切割机中的各组成硬件之间的行走关系非常紧密。

1.2 多晶硅切割机的工作原理

一般情况下，多晶硅切割机会采用半导体电源形成供电装置，再利用声光调控装置控制操作台，在电机驱动的作用下，计算机的控制系统会控制切割装置按照既定行走路线进行生产操作。在各功能模块中，多晶硅切割机的行走装置会受到运行环境、数据控制系统、设备性能指标等多种因素的影响，所以相对于一体化程度高的多晶硅切割机，其行走装置的数据处理功能极强。能够在合理布局、控制使用的情况下，更快、更准确、更高效的实现切割行为，并且操作简单方便，光束质量好、运行成本低、免维护时间更长故障率低[2]。目前，多晶硅切割机已成为国内炙手可热的材料切割机器。

2 多晶硅切割机行走装置优化策略分析

2.1 行走装置运动过程

因为多晶硅切割机的行走路径与范围受工艺限制，所以要想优化其行走装置，必须熟悉行走装置的运动方式和运行特征。一般情况下，多晶硅行走装置的运行过程是按照以下步骤进行的：收线主轴安装在所述轴箱内，工字轮轴向中空部分的形状与所述收线主轴伸出轴箱部分的形状相配合，工字轮通过其轴向中空部分套住所述收线主轴伸出轴箱部分，向中空处设有与工字轮一体的连接板，连接板上设有紧固件孔，通过紧固件将所述工字轮固定在所述收线主轴的端面上。

2.2 运动分析

多晶硅切割机行走装置是按照垂直与水平两个方向的降运动时间研究的，所以从横纵方向上看，切割机导轨横、纵分离运动时间的拉动速度必须满足行走装置缩进行程。如果行动装置的横向速度过大，则纵向速度也应相应提升，以最大限度提高横纵向导轨之间的相互配合程度[3]。

2.3 优化决策

1）硬件优化策略。制定多晶硅切割机的优化决策，不仅要从设备性能上考虑，还要从提高生产效率上考虑，为确保设备性能更稳定，生产效率更高。行走装置应安装低耗能用电装置，让其能够在工作电流小的情况下，实现高速的运转。同时，运行电流小还可以解决一部分养护成本，实现多晶硅切割机无材料损耗的生产目标。

2）运行状态优化策略。由于大部分多晶硅切割机的运行状态复杂，且工作时间非常长，所以为保证行走装置运行稳定，行走装置必须装配信息控制系统，设置的导轨路径必须满足整体设备功能模块化设计，在促进结构合理的情况下，提高行走装置各部件的优化配置。在人性化设计的基础上，还应适当调整行走装置的运行状态，工程人员在简单化、程序化的操作界面中，可以利用数据控制，改变行走路径，转变装置运行状态，以避免因行走装置误动作而出现的错误报警行为。

3）采用专用控制软件。行走装置中如果引入人机界面，则装置中的操作行为会更加方便，划片轨迹转变成数据，则信息系统的显示能力会逐渐减弱。专用控制软件可以帮助行走装置维持正常生产秩序，同时便于工程师随时改变行走轨道设计、更改行走路线、监测切片装置的运行状态。与此同时，专用控制软件的提示功能还能提高行走装置的安全性，确保易损件及时更换。

4）采用SDS50硅片激光切割机冷却系统。因为外挂式冷却系统可以帮助行走装置处在一个安全稳定的制冷环境中，信息控制系统、专用软件控制系统、切片装置在运行过程中会或多或少受到激光效应的影响，这些干扰因素会让行走装置失去稳定的运行机制。所以要想优化多晶硅切割机行走配置，首先应提高激光输出的稳定性，在提高激光放射规范性的同时，实现冷却系统与主机软连接，稳定热量、减少噪音、提高行为装置的振动隔离[4]。

3 多晶硅切割机行走装置优化发展前景

本文对多晶硅切割机行走装置的运动特征以及装置优化内容进行系统分析可知，多晶硅是一种硅片激光切割机，无论是半导体材料还是导体材料，其切割作用以及功能的应用范围都非常大。也正是因为这些特性，所以多晶硅切割机切片装置通常为0.7 mm厚的单晶硅或1.2 mm厚非晶硅。在今后几年，为了实现多晶硅切割机行走装置高效率、高速度、高质量的发展，其行走装置仍会大批量引进先进控制技术、导轨监测技术、线路审核技术，让切片装置的行走轨迹在符合装置运行状态的情况下，最大限度的扩充切片装置的活动范围[5]。

同时，从多晶硅切割机实际运营情况上分析，如果运营时间过长、切片装置会出现一定量的磨损，导致行走装置及时行走规范，其切割材料误差也会很大。针对这种问题，行走装置仍需不断扩大切片装置、导轨装置、装载装置的运行可靠性，采用高质量、低电流切割方式进行切割。

多晶硅切割机的安装载工能力并不强，所以要想实现智能化工程材料切割生产，行走装置还需增添材料装填装置，在行走起始点就锁定材料切割位置，保证以下切割行为的准确度。同时还应根据工程材料的物理性质，并对装置的周期运动过程和各环节运动速度进行分析，自动改变行走装置对切割刀具的转换功能，使行走装置更符合既定的生产计划和方案。

4 结论

通过对上文多晶硅切割机行走装置运动情况以及优化策略进行分析可知，行走装置作为多晶硅切割机中最重要的管理重心，其信息控制、行为控制能力要求非常高。所以应结合实际设备运行情况，在确保设备安全稳定运行的同时，尽可能提高切割精度。

参考文献

[1]应海金.连铸切割机监控系统[J].上海交通大学学报（社会科学版），2012，13（23）：110-123.

[2]毕国军，朱军，朱少华.船用蠕动式连续拖曳行走装置运动分析及优化[J].船舶工程，2012，12（09）：109-116.

[3]徐伟星.提高多晶硅、硅片产品行走装置的优化决策[J].中国电力科技时讯，2013，12（23）：110-123.

[4]朱雪玲.多晶硅切割机行走装置的研究与分析[J].矿山机械，2012，13（23）：110-123.

[5]宋瑞根.多晶硅切割机行走装置优化策略分析—以冷热源小型热点电源为研究对象[J].浙江大学学报（社会科学版），2012，13（223）：110-123.

[6]刘静川，王丽权，方晓明.船用蠕动式连续拖曳多晶硅切割机行走装置运动路径分析以及装置优化策略研究[J].内蒙古农业大学学报（社会科学版），2013，12（24）：110-123.endprint