在很多高精密度自動化制造機臺中都大量使用滾珠絲桿配合線性導軌使用的移動載臺或機構(gòu)（如圖1所示），而大型滾珠絲桿存在的熱脹冷縮的物理性質(zhì)（有可能達到200um以上的誤差），對于類似TFT-LCD產(chǎn)業(yè)，以及精密半導體制造產(chǎn)業(yè)是不能接受的，特別是在以影像系統(tǒng)自動定位的機臺由冷機到熱機轉(zhuǎn)換過程中，由熱脹冷縮現(xiàn)象產(chǎn)生的誤差所造成的錯位，偏移等將嚴重影響產(chǎn)品精度與品質(zhì)。 圖1 大型滾珠絲桿 如何消除自動化機臺中由于熱脹冷縮現(xiàn)象產(chǎn)生的誤差呢？本人以之前完成的一個成功改善案介紹一種可以實現(xiàn)這一目標的方法。在此解決方案的原理是利用KEYENCE LB-70系列激光位移傳感器實時檢測滾珠絲桿的熱脹冷縮膨脹變化量，將補償值反饋給PLC，通過補償計算將這一變化量計算在內(nèi)，從而實現(xiàn)滾珠絲桿的零誤差（不對產(chǎn)品精度有影響）。 一， 滾珠絲桿熱脹冷縮量分析： 對于一般較大型滾珠絲桿都有考慮絲桿的熱脹冷縮問題，例如THK, CKD等系列絲桿，一般采用一端固定（連接馬達一端），另一端可以進行伸縮的固定方式。因此載物臺在絲桿靠近馬達的近端與遠端所受的影響也就不一樣，在近端累積的變化量較小，對產(chǎn)品的精度影響也較小；而在遠端由于幾乎累積了整個絲桿的膨脹變化量，故對產(chǎn)品精度的影響很大（如圖2所示）。 圖2 滾珠絲桿示意圖 二， KEYENCE LB-70系列激光位移傳感器介紹： KEYENCE LB-70系列激光位移傳感器具有2um的高解析度，0.15ms的快速反應時間，精確到0 v的設定，以及可以進行長距離測量。如下圖3，為激光控制器和LB-11 laser head的外形圖； 圖3 LB-70控制器及感測頭 下圖4，LB-11 laser head的零點調(diào)整范圍和線性調(diào)整范圍。其他具體說明及設定操作方法可見KEYENCE 傳感器操作手冊。 圖4 LB-11零點調(diào)整范圍和線性調(diào)整范圍 檢測原理：設定0 V電位后，通過從感測頭發(fā)出的激光檢測目標物距離的變化轉(zhuǎn)換成直流電壓輸出，然后在PLC模組中增加一塊模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，從而將實時電壓變化轉(zhuǎn)變?yōu)榫嚯x變化。 三， 改善方案說明： 將感測頭固定于機臺固定座上（馬達側(cè))，反光擋片作為目標物固定于移動載臺上監(jiān)測膨脹量變化； 圖5 感測頭安裝示意圖與實物圖 在L1（0mm圖6 補償量計算公式 將膨脹量S n通過PLC中的各種運算關(guān)系計算到位移量中（進行補償計算），即可將各種溫度及位置點的膨脹量對產(chǎn)品精度的影響消除掉。如下圖7，為顯示在人機界面上的實時檢測膨脹量值。 此方案已在TFT-LCD制造行業(yè)中得到成功實踐，效果很好！