在很多大型、高精度自動(dòng)化機(jī)械中，大量使用滾珠絲杠配合線性導(dǎo)軌的移動(dòng)載臺(tái)或機(jī)構(gòu)（圖1），而大型滾珠絲杠存在的熱脹冷縮，有可能達(dá)到200μm以上的誤差。這對(duì)于類似TFF-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(dòng)定位的機(jī)臺(tái)由冷機(jī)到熱機(jī)轉(zhuǎn)換過(guò)程中，由熱脹冷縮現(xiàn)象產(chǎn)生的誤差所造成的錯(cuò)位、偏移等將嚴(yán)重影響產(chǎn)品精度與品質(zhì)。

　　利用KEYENCE LB-70系列激光位移傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)滾珠絲杠的熱脹冷縮變化量，將補(bǔ)償值反饋給PLC，通過(guò)補(bǔ)償計(jì)算將這一變化量計(jì)算在內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)滾珠絲杠的零誤差。

　　一、滾珠絲杠熱脹冷縮量分析
        對(duì)于較大型的滾珠絲杠都考慮了熱脹冷縮問(wèn)題，例如THK、CKD等系列絲杠，一般采用一端固定（連接馬達(dá)一端），另一端可以伸縮的方式。因此，移動(dòng)載臺(tái)在絲杠靠近馬達(dá)的近端與遠(yuǎn)端所受的影響也就不一樣。近端累積的變化量較小，對(duì)產(chǎn)品的精度影響也較小，而遠(yuǎn)端由于累積了整個(gè)絲杠的膨脹變化量，故對(duì)產(chǎn)品精度的影響很大（圖2）。

　　二、LB-70系列激光位移傳感器
        1.激光位移傳感器

        KEYENCE LB-70系列激光位移傳感器具有2μm的高解析度，0.15ms的快速反應(yīng)時(shí)間，精確到0V的設(shè)定，以及可以進(jìn)行長(zhǎng)距離測(cè)量。圖3a為激光控制器和LB-11 laser head的外形圖。

        圖4為L(zhǎng)B-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(shuō)明及設(shè)定操作方法可見(jiàn)KEYENCE傳感器操作手冊(cè)。

        2.檢測(cè)原理
        設(shè)定0V電位后，通過(guò)從感測(cè)頭發(fā)出的激光檢測(cè)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(shí)電壓變化轉(zhuǎn)變?yōu)榫嚯x變化。

　　三、改善方案說(shuō)明
        1.設(shè)定方法
        將傳感器測(cè)頭固定于機(jī)臺(tái)固定座上（馬達(dá)側(cè)），反光擋片作為目標(biāo)物固定于移動(dòng)載臺(tái)上監(jiān)測(cè)膨脹量變化（圖5）。在L1(0mm<l1<100mm)處設(shè)定位移檢測(cè)點(diǎn)P1（盡量選取在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中載臺(tái)需要移動(dòng)到的點(diǎn)，避免增加循環(huán)時(shí)間），在冷機(jī)狀態(tài)下調(diào)整此時(shí)的輸出電壓至0V(即無(wú)膨脹量變化)，產(chǎn)品正常生產(chǎn)過(guò)程中PLC控制載臺(tái)移動(dòng)到P1點(diǎn)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，記錄此時(shí)P1點(diǎn)的膨脹量S1，則可根據(jù)公式（1）換算出其他位移點(diǎn)的膨脹量Sn。

        將膨脹量S。通過(guò)PLC中的各種運(yùn)算關(guān)系計(jì)算到位移量中（進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算），即可將各種溫度及位置點(diǎn)的膨脹量對(duì)產(chǎn)品精度的影響消除掉。圖6為顯示在人機(jī)界面上的實(shí)時(shí)檢測(cè)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。