《智能鎖螺絲機器人性能要求和試驗方法》

T/SZRAXXX—2024

智能鎖螺絲機器人性能規(guī)范和試驗方法

1范圍

智能鎖螺絲機器人采用一體化集成設計，是用于擰緊或拆卸各類螺絲、螺母的多關節(jié)功能機器人。

本文件規(guī)定了在一般條件下應用的智能鎖螺絲機器人的基本參數(shù)、設備特性、技術要求、試驗方法

等要求。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T12642---7.2.2條位姿重復性（RP）

3術語與定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1多關節(jié)機器人

是一種具有多個連結件（關節(jié)）的機械臂，由電機、減速器、傳感器、控制系統(tǒng)以及自身構造等組

成。

3.2鎖螺絲機器人控制系統(tǒng)

是指可以同時控制多關節(jié)機器人和自帶的擰緊軸，在多平面上進行多角度定位及定向運動和進行螺

絲擰緊動作的機器人控制系統(tǒng)。

3.3示教編程器

用于手動操作引導鎖螺絲機器人運動、程序編寫、螺絲擰緊策略參數(shù)配置以及數(shù)據(jù)監(jiān)控用的手持裝

置。

3.4批頭（起子頭）

指安裝到鎖螺絲機器人擰緊軸末端的一種頭部形狀與螺絲尾槽吻合匹配，執(zhí)行螺絲擰緊動作的部件。

3.5夾嘴

具有螺絲導向及定位的機構，通過壓縮空氣吹送形式獲取螺絲，并保持螺絲垂直導向及定位。

3.6吸嘴

具有螺絲導向及定位的機構，通過真空負壓形式獲取螺絲，并保持螺絲垂直導向及定位。

3.7螺絲扭矩曲線

以圖表形式呈現(xiàn)螺釘擰緊過程中的狀態(tài)變化曲線，包含擰緊角度值和螺絲擰緊扭矩值。

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3.8螺絲擰緊扭矩

螺絲最終擰緊完成狀態(tài)下的擰緊扭矩值。

3.9螺絲擰緊角度

整個螺絲擰緊過程中，螺絲轉動的角度總值。

3.10CAD孔位坐標導圖編程

將CAD圖紙轉換成固定格式文件，導入到鎖螺絲機器人系統(tǒng)，獲取各個目標螺孔坐標，完成螺孔

位置編程工作。

3.11螺絲滑牙

是指螺絲在擰緊過程中，由于擰緊扭矩過大，或者螺絲或螺孔的螺紋損壞，導致螺絲能夠轉動，但

是不能擰緊或者旋出的現(xiàn)象。

3.12螺絲浮鎖

螺絲在擰緊過程中，螺絲擰緊扭矩達到預設目標扭矩，但螺絲帽頭底部沒有緊密貼合螺孔上表面，

且沒有對裝配工件形成夾緊力的現(xiàn)象。

4單位

除非另有規(guī)定，所有單位如下：

--長度以毫米計..............................................................(mm)

--時間以秒計.......................................................................(s)

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

--力以牛頓計.......................................................................(N)

--扭矩以牛頓.米計.................................................................(N.m)

--旋轉速度以度/每秒計.........................................................(°/s)

--運行速度以毫米/秒計..........................................................(mm/s)

--轉速單位以轉/分鐘計..........................................................(r/min)

5智能鎖螺絲機器人分類

5.1氣吸式鎖螺絲機器人

氣吸式鎖螺絲機器人是采用吸嘴通過真空負壓吸取螺絲供料器上的螺絲，吸嘴獲取螺絲后通過批頭

執(zhí)行擰緊動作。

5.2氣吹式鎖螺絲機器人

氣吹式鎖螺絲機器人是螺絲供料器通過壓縮空氣把螺絲吹送到擰緊軸執(zhí)行末端的夾嘴內，然后通過

批頭執(zhí)行螺絲擰緊動作。

5.3吹加吸式鎖螺絲機器人

吹加吸式鎖螺絲機器人主要采用吹送式螺絲供料器使用壓縮空氣把螺絲吹送到螺絲接料座，然后使

用真空吸嘴吸取螺絲接料座上的螺絲，然后通過批頭執(zhí)行螺絲擰緊動作。

6性能技術參數(shù)應滿足以下要求

6.1水平多關節(jié)鎖螺絲機器人運行范圍

工作范圍：第一臂旋轉范圍：左右±135°；第二臂旋轉范圍：左右±135°；Z軸上下行程：≥120mm

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6.2水平多關節(jié)鎖螺絲機器人運行速度要求

第一旋轉軸和第二旋轉軸，旋轉速度：≥540°/s，Z軸運行速度：≥1000mm/s

6.3水平多關節(jié)鎖螺絲機器人重復定位精度

重復定位精度：≤0.02mm

6.4水平多關節(jié)鎖螺絲機器人運行節(jié)拍時間

運行節(jié)拍時間：≤0.6s

6.5擰緊軸的功能應滿足以下技術要求

a)扭矩范圍：通過快換擰緊軸實現(xiàn)：0.1-0.9/0.4-3.0/2.0-9.0N.m三個階段扭矩范圍;

b)扭矩重復精度：±5%

c)監(jiān)控角度范圍：≥72000°設置最小單位：1°

d)分段轉速：螺絲擰緊過程可分段（≥8段）設置轉速，每段轉速：1-1500r/min

e)擰緊參數(shù)設定：通訊響應時間≤0.002s

f)擰緊數(shù)據(jù)采集：通訊響應時間≤0.002s

6.6單顆螺絲擰緊節(jié)拍時間應滿足以下要求

a)采用吸取螺絲形式擰緊節(jié)拍時間：單顆螺絲≤2s

b)采用吹送螺絲形式擰緊節(jié)拍時間：單顆螺絲≤1.8s

6.7數(shù)字可視化功能

a)單顆螺絲擰緊過程數(shù)據(jù)采集：鎖螺絲機器人系統(tǒng)軟件應具有采集螺絲擰緊過程中的螺絲擰緊角度

值、最終擰緊扭矩值、擰緊時間等數(shù)據(jù)的功能。

b)產(chǎn)能報表：鎖螺絲機器人系統(tǒng)軟件界面，應具有產(chǎn)量總計、當班產(chǎn)量、產(chǎn)品良率、螺絲良率等數(shù)

據(jù)。

c)單顆螺絲擰緊數(shù)據(jù)圖表顯示：鎖螺絲機器人系統(tǒng)軟件界面，應具有顯示單顆螺絲扭矩曲線圖的功

能，該圖表應包含最終扭矩值、整體角度值、整體擰緊時間、擰緊結果等數(shù)據(jù)。

d)MES數(shù)據(jù)對接：鎖螺絲機器人系統(tǒng)軟件采集的所有螺絲擰緊數(shù)據(jù)，應可通過外置存儲單元存儲，

供MES系統(tǒng)讀取。

e)設備工作狀態(tài)顯示：鎖螺絲機器人開機狀態(tài)時，應具有通過軟件界面或外置信號燈呈現(xiàn)：停機、

工作、暫停、急停等工作狀態(tài)的功能。

6.8防呆防錯功能

a)聯(lián)機運行：鎖螺絲機器人控制系統(tǒng)應具有連接掃描槍讀取產(chǎn)品條碼，配合MES系統(tǒng)按照正確工序

作業(yè)，防止錯站、錯料、錯選擰緊程序的功能。

b)扭矩自動校準功能：應具有和扭矩校準儀器實時通訊并記錄扭矩校準數(shù)據(jù)的功能。并可以設定扭

矩校準計劃時間通過軟件界面提示執(zhí)行校準工作，在未執(zhí)行校準工作或校準扭矩值誤差不符合要求范圍

的，應有強制停機功能，以達到智能監(jiān)管鎖螺絲機器人扭矩校驗及管理工作。

c)預防或減少螺絲擰緊品質問題：應具有通過采集螺絲擰緊過程數(shù)據(jù)實時監(jiān)控分析螺絲滑牙、浮鎖、

漏鎖、斜鎖、過擰、螺絲錯裝等不良現(xiàn)象的功能。

6.9外部功能拓展

a)CCD視覺引導定位：應具有支持通過連接外部視覺系統(tǒng)獲取實際螺孔坐標，實現(xiàn)引導機器人對螺

孔進行精確擰緊的功能。

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b)扭矩精度一鍵校驗：應具有支持外接扭矩測試儀，可實現(xiàn)設定目標扭矩值自動校驗，扭矩校驗數(shù)

據(jù)讀取及存儲，校驗周期提示，精度誤差超限報警的功能。

c)掃碼槍：應具有支持連接掃描槍功能，以讀取產(chǎn)品條碼，供綁定產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)據(jù)使用。

7性能試驗測試方法

7.1測試前提條件

智能鎖螺絲機器人應裝配完畢，并可全面操作。所有必要的校平操作，調整步驟及功能試驗均應圓

滿完成。

7.2操作和環(huán)境條件

本文件相應的試驗方法確定的性能特性，只有在制造商規(guī)定的環(huán)境和正常操作條件下才是有效的。

7.2.1操作條件

包括(但不限于)：輸入電壓：220V±10%，輸入氣壓：4-8kg/cm2。

7.2.2測試環(huán)境要求

除本文件或詳細規(guī)范另有規(guī)定外，所有測試應在下列條件下進行：

溫度：25±5℃，相對濕度：20%~85%，氣壓：86kPa~106kPa，振動小于0.5G的場所。特殊環(huán)境

條件要求應由制造商說明，例如電磁場和靜電場、射頻干擾、大氣污染和海拔高度極限等。為使機器人

和測量儀器在試驗前處于熱穩(wěn)定狀態(tài)下，需將它們置于試驗環(huán)境中24小時。還需防止通風和外部熱輻射

(如陽光、加熱器)。

7.3重復定位精度

表示對同一指令定位從同一方向重復響應n次后實際定位的一致性

見GB/T12642-2013---7.2.2條

7.4節(jié)拍時間

鎖螺絲機器人應在無額外負載下，設置一個門型指令，設置A、B兩點，兩點距離水平間隔300mm，

垂直距離25mm，機器人往返走10個門型指令的平均時間。

7.5鎖螺絲機器人額定扭矩范圍內扭矩精度測量

扭矩測試儀：選擇對應量程的扭矩測試儀，應在第三方校驗合格有效期內，扭矩單位：N.m，顯示

分辨精度0.01N.m。

測試方法：鎖螺絲機器人設定好校準程序，扭矩測試儀應保證穩(wěn)定的固定狀態(tài)，扭緊軸應垂直于扭

矩測試儀，鎖螺絲機器人批頭與扭矩測試儀測試塊（測試頭）應保證緊密吻合連接。運行鎖螺絲機器人

扭矩校準程序，按照鎖螺絲機器人擰緊軸額定扭矩值范圍的20%、60%、100%，分別設定目標扭矩值進

行測量，并記錄測量值，每個測試目標扭矩值應分別進行10次測量，其單次測量值誤差應≤設定目標扭

矩值±5%。

7.6螺絲擰緊效率試驗方法

采用吸取螺絲形式擰緊節(jié)拍時間：試驗螺絲：M3*10機牙螺絲，使用轉盤式螺絲供料器，螺絲供料

器到工件螺孔距離200mm，螺絲取料平面和擰緊平面落差＜20mm，，試驗螺孔10個，螺孔間距＜20mm。

使用鎖螺絲機器人每次吸取一顆螺絲，移動并把螺絲對準螺孔位置將螺絲完全擰入螺孔，且達到目標扭

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矩值和目標角度值，如此循環(huán)10次，獲得單顆螺絲擰緊過程的平均時間。此時間應包含機器人從上一個

螺孔移動到螺絲供料器吸取螺絲和移動到下一個螺孔的移動時間。

采用吹送螺絲形式擰緊節(jié)拍時間：試驗螺絲：M3*10機牙螺絲，使用吹送式螺絲供料器，螺絲供料

器吹送螺絲管道長度＜3m，試驗螺孔10個，螺孔間距＜20mm。使用吹送式螺絲供料器每次吹送一顆

螺絲到鎖螺絲機器人夾嘴，鎖螺絲機器人移動并將螺絲對準螺孔位置，將螺絲完全擰入螺孔，且達到目

標扭矩值和目標角度值，如此循環(huán)10次，獲得單顆螺絲擰緊過程的平均時間。此時間應包含機器人從上

一個螺孔移動到下一個螺孔的移動時間。

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ICS

CCS

團體標準

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智能鎖螺絲機器人性能規(guī)范和試驗方法

Performancespecificationsandtestmethodsforintelligentscrew

lockingrobots

2024-XX-XX-發(fā)布2024-XX-XX-實施

蘇州市機器人產(chǎn)業(yè)協(xié)會發(fā)布

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1范圍

智能鎖螺絲機器人采用一體化集成設計，是用于擰緊或拆卸各類螺絲、螺母的多關節(jié)功能機器人。

本文件規(guī)定了在一般條件下應用的智能鎖螺絲機器人的基本參數(shù)、設備特性、技術要求、試驗方法

等要求。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB/T12642---7.2.2條位姿重復性（RP）

3術語與定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1多關節(jié)機器人

是一種具有多個連結件（關節(jié)）的機械臂，由電機、減速器、傳感器、控制系統(tǒng)以及自身構造等組

成。

3.2鎖螺絲機器人控制系統(tǒng)

是指可以同時控制多關節(jié)機器人和自帶的擰緊軸，在多平面上進行多角度定位及定向運動和進行螺

絲擰緊動作的機器人控制系統(tǒng)。

3.3示教編程器

用于手動操作引導鎖螺絲機器人運動、程序編寫、螺絲擰緊策略參數(shù)配置以及數(shù)據(jù)監(jiān)控用的手持裝

置。

3.4批頭（起子頭）

指安裝到鎖螺絲機器人擰緊軸末端的一種頭部形狀與螺絲尾槽吻合匹配，執(zhí)行螺絲擰緊動作的部件。

3.5夾嘴

具有螺絲導向及定位的機構，通過壓縮空氣吹送形式獲取螺絲，并保持螺絲垂直導向及定位。

3.6吸嘴

具有螺絲導向及定位的機構，通過真空負壓形式獲取螺絲，并保持螺絲垂直導向及定位。

3.7螺絲扭矩曲線

以圖表形式呈現(xiàn)螺釘擰緊過程中的狀態(tài)變化曲線，包含擰緊角度值和螺絲擰緊扭矩值。

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3.8螺絲擰緊扭矩

螺絲最終擰緊完成狀態(tài)下的擰緊扭矩值。

3.9螺絲擰緊角度

整個螺絲擰緊過程中，螺絲轉動的角度總值。

3.10CAD孔位坐標導圖編程

將CAD圖紙轉換成固定格式文件，導入到鎖螺絲機器人系統(tǒng)，獲取各個目標螺孔坐標，完成螺孔

位置編程工作。

3.11螺絲滑牙

是指螺絲在擰緊過程中，由于擰緊扭矩過大，或者螺絲或螺孔的螺紋損壞，導致螺絲能夠轉動，但

是不能擰緊或者旋出的現(xiàn)象。

3.12螺絲浮鎖

螺絲在擰緊過程中，螺絲擰緊扭矩達到預設目標扭矩，但螺絲帽頭底部沒有緊密貼合螺孔上表面，

且沒有對裝配工件形成夾緊力的現(xiàn)象。

4單位

除非另有規(guī)定，所有單位如下：

--長度以毫米計..............................................................(mm)

--時間以秒計.......................................................................(s)

--重量以千克計..................................................