在很多高精密度自動化制造機(jī)臺中都大量使用滾珠絲桿配合線性導(dǎo)軌使用的移動載臺或機(jī)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(dá)到200um以上的誤差），對于類似TFT-LCD產(chǎn)業(yè)，以及精密半導(dǎo)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(jī)臺由冷機(jī)到熱機(jī)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(yán)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(jī)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)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(shí)時檢測滾珠絲桿的熱脹冷縮膨脹變化量，將補(bǔ)償值反饋給PLC，通過補(bǔ)償計算將這一變化量計算在內(nèi)，從而實(shí)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(dá)一端），另一端可以進(jìn)行伸縮的固定方式。因此載物臺在絲桿靠近馬達(dá)的近端與遠(yuǎn)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?。欢谶h(yuǎn)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(yīng)時間，精確到0 v的設(shè)定，以及可以進(jìn)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(diǎn)調(diào)整范圍和線性調(diào)整范圍。其他具體說明及設(shè)定操作方法可見KEYENCE 傳感器操作手冊。 圖4 LB-11零點(diǎn)調(diào)整范圍和線性調(diào)整范圍 檢測原理：設(shè)定0 V電位后，通過從感測頭發(fā)出的激光檢測目標(biāo)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(shí)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(jī)臺固定座上（馬達(dá)側(cè))，反光擋片作為目標(biāo)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(shí)物圖 在L1（0mm圖6 補(bǔ)償量計算公式 將膨脹量S n通過PLC中的各種運(yùn)算關(guān)系計算到位移量中（進(jìn)行補(bǔ)償計算），即可將各種溫度及位置點(diǎn)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(jī)界面上的實(shí)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(shí)踐，效果很好！