《智能锁螺丝机器人性能要求和试验方法》

T/SZRAXXX—2024

智能锁螺丝机器人性能规范和试验方法

1范围

智能锁螺丝机器人采用一体化集成设计，是用于拧紧或拆卸各类螺丝、螺母的多关节功能机器人。

本文件规定了在一般条件下应用的智能锁螺丝机器人的基本参数、设备特性、技术要求、试验方法

等要求。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T12642---7.2.2条位姿重复性（RP）

3术语与定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1多关节机器人

是一种具有多个连结件（关节）的机械臂，由电机、减速器、传感器、控制系统以及自身构造等组

成。

3.2锁螺丝机器人控制系统

是指可以同时控制多关节机器人和自带的拧紧轴，在多平面上进行多角度定位及定向运动和进行螺

丝拧紧动作的机器人控制系统。

3.3示教编程器

用于手动操作引导锁螺丝机器人运动、程序编写、螺丝拧紧策略参数配置以及数据监控用的手持装

置。

3.4批头（起子头）

指安装到锁螺丝机器人拧紧轴末端的一种头部形状与螺丝尾槽吻合匹配，执行螺丝拧紧动作的部件。

3.5夹嘴

具有螺丝导向及定位的机构，通过压缩空气吹送形式获取螺丝，并保持螺丝垂直导向及定位。

3.6吸嘴

具有螺丝导向及定位的机构，通过真空负压形式获取螺丝，并保持螺丝垂直导向及定位。

3.7螺丝扭矩曲线

以图表形式呈现螺钉拧紧过程中的状态变化曲线，包含拧紧角度值和螺丝拧紧扭矩值。

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3.8螺丝拧紧扭矩

螺丝最终拧紧完成状态下的拧紧扭矩值。

3.9螺丝拧紧角度

整个螺丝拧紧过程中，螺丝转动的角度总值。

3.10CAD孔位坐标导图编程

将CAD图纸转换成固定格式文件，导入到锁螺丝机器人系统，获取各个目标螺孔坐标，完成螺孔

位置编程工作。

3.11螺丝滑牙

是指螺丝在拧紧过程中，由于拧紧扭矩过大，或者螺丝或螺孔的螺纹损坏，导致螺丝能够转动，但

是不能拧紧或者旋出的现象。

3.12螺丝浮锁

螺丝在拧紧过程中，螺丝拧紧扭矩达到预设目标扭矩，但螺丝帽头底部没有紧密贴合螺孔上表面，

且没有对装配工件形成夹紧力的现象。

4单位

除非另有规定，所有单位如下：

--长度以毫米计..............................................................(mm)

--时间以秒计.......................................................................(s)

--重量以千克计..................................................................(kg)

--力以牛顿计.......................................................................(N)

--扭矩以牛顿.米计.................................................................(N.m)

--旋转速度以度/每秒计.........................................................(°/s)

--运行速度以毫米/秒计..........................................................(mm/s)

--转速单位以转/分钟计..........................................................(r/min)

5智能锁螺丝机器人分类

5.1气吸式锁螺丝机器人

气吸式锁螺丝机器人是采用吸嘴通过真空负压吸取螺丝供料器上的螺丝，吸嘴获取螺丝后通过批头

执行拧紧动作。

5.2气吹式锁螺丝机器人

气吹式锁螺丝机器人是螺丝供料器通过压缩空气把螺丝吹送到拧紧轴执行末端的夹嘴内，然后通过

批头执行螺丝拧紧动作。

5.3吹加吸式锁螺丝机器人

吹加吸式锁螺丝机器人主要采用吹送式螺丝供料器使用压缩空气把螺丝吹送到螺丝接料座，然后使

用真空吸嘴吸取螺丝接料座上的螺丝，然后通过批头执行螺丝拧紧动作。

6性能技术参数应满足以下要求

6.1水平多关节锁螺丝机器人运行范围

工作范围：第一臂旋转范围：左右±135°；第二臂旋转范围：左右±135°；Z轴上下行程：≥120mm

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6.2水平多关节锁螺丝机器人运行速度要求

第一旋转轴和第二旋转轴，旋转速度：≥540°/s，Z轴运行速度：≥1000mm/s

6.3水平多关节锁螺丝机器人重复定位精度

重复定位精度：≤0.02mm

6.4水平多关节锁螺丝机器人运行节拍时间

运行节拍时间：≤0.6s

6.5拧紧轴的功能应满足以下技术要求

a)扭矩范围：通过快换拧紧轴实现：0.1-0.9/0.4-3.0/2.0-9.0N.m三个阶段扭矩范围;

b)扭矩重复精度：±5%

c)监控角度范围：≥72000°设置最小单位：1°

d)分段转速：螺丝拧紧过程可分段（≥8段）设置转速，每段转速：1-1500r/min

e)拧紧参数设定：通讯响应时间≤0.002s

f)拧紧数据采集：通讯响应时间≤0.002s

6.6单颗螺丝拧紧节拍时间应满足以下要求

a)采用吸取螺丝形式拧紧节拍时间：单颗螺丝≤2s

b)采用吹送螺丝形式拧紧节拍时间：单颗螺丝≤1.8s

6.7数字可视化功能

a)单颗螺丝拧紧过程数据采集：锁螺丝机器人系统软件应具有采集螺丝拧紧过程中的螺丝拧紧角度

值、最终拧紧扭矩值、拧紧时间等数据的功能。

b)产能报表：锁螺丝机器人系统软件界面，应具有产量总计、当班产量、产品良率、螺丝良率等数

据。

c)单颗螺丝拧紧数据图表显示：锁螺丝机器人系统软件界面，应具有显示单颗螺丝扭矩曲线图的功

能，该图表应包含最终扭矩值、整体角度值、整体拧紧时间、拧紧结果等数据。

d)MES数据对接：锁螺丝机器人系统软件采集的所有螺丝拧紧数据，应可通过外置存储单元存储，

供MES系统读取。

e)设备工作状态显示：锁螺丝机器人开机状态时，应具有通过软件界面或外置信号灯呈现：停机、

工作、暂停、急停等工作状态的功能。

6.8防呆防错功能

a)联机运行：锁螺丝机器人控制系统应具有连接扫描枪读取产品条码，配合MES系统按照正确工序

作业，防止错站、错料、错选拧紧程序的功能。

b)扭矩自动校准功能：应具有和扭矩校准仪器实时通讯并记录扭矩校准数据的功能。并可以设定扭

矩校准计划时间通过软件界面提示执行校准工作，在未执行校准工作或校准扭矩值误差不符合要求范围

的，应有强制停机功能，以达到智能监管锁螺丝机器人扭矩校验及管理工作。

c)预防或减少螺丝拧紧品质问题：应具有通过采集螺丝拧紧过程数据实时监控分析螺丝滑牙、浮锁、

漏锁、斜锁、过拧、螺丝错装等不良现象的功能。

6.9外部功能拓展

a)CCD视觉引导定位：应具有支持通过连接外部视觉系统获取实际螺孔坐标，实现引导机器人对螺

孔进行精确拧紧的功能。

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b)扭矩精度一键校验：应具有支持外接扭矩测试仪，可实现设定目标扭矩值自动校验，扭矩校验数

据读取及存储，校验周期提示，精度误差超限报警的功能。

c)扫码枪：应具有支持连接扫描枪功能，以读取产品条码，供绑定产品生产数据使用。

7性能试验测试方法

7.1测试前提条件

智能锁螺丝机器人应装配完毕，并可全面操作。所有必要的校平操作，调整步骤及功能试验均应圆

满完成。

7.2操作和环境条件

本文件相应的试验方法确定的性能特性，只有在制造商规定的环境和正常操作条件下才是有效的。

7.2.1操作条件

包括(但不限于)：输入电压：220V±10%，输入气压：4-8kg/cm²。

7.2.2测试环境要求

除本文件或详细规范另有规定外，所有测试应在下列条件下进行：

温度：25±5℃，相对湿度：20%~85%，气压：86kPa~106kPa，振动小于0.5G的场所。特殊环境

条件要求应由制造商说明，例如电磁场和静电场、射频干扰、大气污染和海拔高度极限等。为使机器人

和测量仪器在试验前处于热稳定状态下，需将它们置于试验环境中24小时。还需防止通风和外部热辐射

(如阳光、加热器)。

7.3重复定位精度

表示对同一指令定位从同一方向重复响应n次后实际定位的一致性

见GB/T12642-2013---7.2.2条

7.4节拍时间

锁螺丝机器人应在无额外负载下，设置一个门型指令，设置A、B两点，两点距离水平间隔300mm，

垂直距离25mm，机器人往返走10个门型指令的平均时间。

7.5锁螺丝机器人额定扭矩范围内扭矩精度测量

扭矩测试仪：选择对应量程的扭矩测试仪，应在第三方校验合格有效期内，扭矩单位：N.m，显示

分辨精度0.01N.m。

测试方法：锁螺丝机器人设定好校准程序，扭矩测试仪应保证稳定的固定状态，扭紧轴应垂直于扭

矩测试仪，锁螺丝机器人批头与扭矩测试仪测试块（测试头）应保证紧密吻合连接。运行锁螺丝机器人

扭矩校准程序，按照锁螺丝机器人拧紧轴额定扭矩值范围的20%、60%、100%，分别设定目标扭矩值进

行测量，并记录测量值，每个测试目标扭矩值应分别进行10次测量，其单次测量值误差应≤设定目标扭

矩值±5%。

7.6螺丝拧紧效率试验方法

采用吸取螺丝形式拧紧节拍时间：试验螺丝：M3*10机牙螺丝，使用转盘式螺丝供料器，螺丝供料

器到工件螺孔距离200mm，螺丝取料平面和拧紧平面落差＜20mm，，试验螺孔10个，螺孔间距＜20mm。

使用锁螺丝机器人每次吸取一颗螺丝，移动并把螺丝对准螺孔位置将螺丝完全拧入螺孔，且达到目标扭

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矩值和目标角度值，如此循环10次，获得单颗螺丝拧紧过程的平均时间。此时间应包含机器人从上一个

螺孔移动到螺丝供料器吸取螺丝和移动到下一个螺孔的移动时间。

采用吹送螺丝形式拧紧节拍时间：试验螺丝：M3*10机牙螺丝，使用吹送式螺丝供料器，螺丝供料

器吹送螺丝管道长度＜3m，试验螺孔10个，螺孔间距＜20mm。使用吹送式螺丝供料器每次吹送一颗

螺丝到锁螺丝机器人夹嘴，锁螺丝机器人移动并将螺丝对准螺孔位置，将螺丝完全拧入螺孔，且达到目

标扭矩值和目标角度值，如此循环10次，获得单颗螺丝拧紧过程的平均时间。此时间应包含机器人从上

一个螺孔移动到下一个螺孔的移动时间。

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ICS

CCS

团体标准

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智能锁螺丝机器人性能规范和试验方法

Performancespecificationsandtestmethodsforintelligentscrew

lockingrobots

2024-XX-XX-发布2024-XX-XX-实施

苏州市机器人产业协会发布

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智能锁螺丝机器人性能规范和试验方法

1范围

智能锁螺丝机器人采用一体化集成设计，是用于拧紧或拆卸各类螺丝、螺母的多关节功能机器人。

本文件规定了在一般条件下应用的智能锁螺丝机器人的基本参数、设备特性、技术要求、试验方法

等要求。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T12642---7.2.2条位姿重复性（RP）

3术语与定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1多关节机器人

是一种具有多个连结件（关节）的机械臂，由电机、减速器、传感器、控制系统以及自身构造等组

成。

3.2锁螺丝机器人控制系统

是指可以同时控制多关节机器人和自带的拧紧轴，在多平面上进行多角度定位及定向运动和进行螺

丝拧紧动作的机器人控制系统。

3.3示教编程器

用于手动操作引导锁螺丝机器人运动、程序编写、螺丝拧紧策略参数配置以及数据监控用的手持装

置。

3.4批头（起子头）

指安装到锁螺丝机器人拧紧轴末端的一种头部形状与螺丝尾槽吻合匹配，执行螺丝拧紧动作的部件。

3.5夹嘴

具有螺丝导向及定位的机构，通过压缩空气吹送形式获取螺丝，并保持螺丝垂直导向及定位。

3.6吸嘴

具有螺丝导向及定位的机构，通过真空负压形式获取螺丝，并保持螺丝垂直导向及定位。

3.7螺丝扭矩曲线

以图表形式呈现螺钉拧紧过程中的状态变化曲线，包含拧紧角度值和螺丝拧紧扭矩值。

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3.8螺丝拧紧扭矩

螺丝最终拧紧完成状态下的拧紧扭矩值。

3.9螺丝拧紧角度

整个螺丝拧紧过程中，螺丝转动的角度总值。

3.10CAD孔位坐标导图编程

将CAD图纸转换成固定格式文件，导入到锁螺丝机器人系统，获取各个目标螺孔坐标，完成螺孔

位置编程工作。

3.11螺丝滑牙

是指螺丝在拧紧过程中，由于拧紧扭矩过大，或者螺丝或螺孔的螺纹损坏，导致螺丝能够转动，但

是不能拧紧或者旋出的现象。

3.12螺丝浮锁

螺丝在拧紧过程中，螺丝拧紧扭矩达到预设目标扭矩，但螺丝帽头底部没有紧密贴合螺孔上表面，

且没有对装配工件形成夹紧力的现象。

4单位

除非另有规定，所有单位如下：

--长度以毫米计..............................................................(mm)

--时间以秒计.......................................................................(s)

--重量以千克计..................................................