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檀所长:强势崛起!被日本垄断30年的核心技术 终于迎来破局点?!

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发表于 2021-9-6 20:21:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
  书接上文《藏不住了!产量暴涨60% 下一个黄金赛道即将起飞?!》,减速器是工业机器人核心零部件中成本占比最高,盈利能力最强的功能部件,是机器人产业链中至关重要的应用环节,有着工业机器人的“关节”之称。

  工业机器人对减速器的精度、负载和寿命等要求极高,其技术壁垒是工业机器人核心零部件中最高的一个,是对工业机器人本体性能影响程度最高的核心零部件。

  在工业机器人整个成本链中,上游核心零部件中仅减速器便占到了总成本的31%,盈利水平方面,其毛利率可以达到40%-50%。但是,目前减速器的国产化率不足30%,国内工业机器人减速器70%以上的份额被外资企业垄断。

  由于海外减速器巨头供应不足,本体企业对中国国产减速器的接受度大幅提高。一方面,由于订单量增长速度快于产能扩张速度,各外资企业的交货期也越来越长,由此给了国内其他核心零部件供应商发展的机会。另一方面,随着中国国内企业大量进入精密减速器市场,国产化的速度将会越来越快,破局点可期!

  RV减速器和谐波减速器占主流地位

  按传动类型划分,工业机器人用精密减速器可分为滤波齿轮减速器、摆线针轮减速器、精密行星减速器、RV减速器和谐波减速器。其中RV减速器和谐波减速器占主流地位。其中谐波减速器主要配置于负载较低的关节上,RV减速器主要应用于负载较大的关节上。

  谐波减速器由固定的内齿刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的波发生器组成,是齿轮减速器中的一种新型传动结构。

  图1:谐波减速器结构图

  谐波齿轮减速器具有高精度、高承载力等优点,和普通减速器相比,谐波减速器使用的材料要少50%,其体积及重量至少减少 1/3。谐波减速器由于拥有体积小、重量轻、承载能力大、运动精度高,单级传动比大的特点,主要用于负载小的工业机器人或大型机器人的末端轴。

  RV减速器由一个行星齿轮减速器的前级和一个摆线针轮减速器的后级组成。

  图2:RV减速器结构图

  RV传动是新兴起的一种传动,它在传统针摆行星传动的基础上发展而来,不仅克服了一般针摆传动的缺点,而且具有传动比范围大、寿命长、精度保持稳定、效率高、传动平稳等一系列优点,在一定条件下具有自锁功能。

  RV减速器广泛应用于工业机器人、机床、医疗检测设备、卫星接收系统等领域。

  图3:谐波减速器和RV减速器对比

  行业高度集中 外国厂商长期垄断

  减速器属于高精密产品,产品开发周期长、资金投入大、技术复杂度高,具有较高的门槛。在工业机器人整个成本链中,上游核心零部件成本占比最高,其中仅减速器一项便占到了总成本的31%。盈利水平方面,减速器也是最高的,其毛利率可以达到40%-50%。

  但是,目前减速器的国产化率不足30%,国内工业机器人减速器70%以上的份额被外资企业垄断。其中RV减速器主要包括纳博特斯克、住友和SPINEA ,谐波减速器主要是哈默纳科。

  据统计两家日企,纳博特斯克和哈默纳科在全球精密减速器市场占有率约75%,高度垄断减速器市场。这也是导致我国工业机器人发展受限的主要原因。

  图4:中国工业机器人减速器市场格局

  目前,减速器的国产化率较低主要存在以下两方面的问题:

  1、产品系列不健全。

  2、一致性问题(减速器在实际使用环境下的性能无法与实验室性能完全匹配)。

  从具体技术来看,减速器的核心难点主要在于精密加工、齿面热处理、装配精度、大规模生产与检测等工艺环节上,恰恰是我国制造业基础配套体系中最薄弱的部分,需要长期的经验积累。

  与国外产品相比,国产减速器主要在使用寿命及稳定性上与国际先进水平有较大的差距。刚刚投入使用时各项性能指标接近国外产品,但随着一段时间的使用后磨损家具,出现漏油、精度、刚度等指标有所下降,这种不稳定性使得国产减速器大多只能应用于中低端市场,很难进入国际一线工业机器人品牌的供应链。

  但纳博特斯克和哈默纳克的减速器专利均已经公开,国内厂商可在此基础上优化迭代。同时随着国内厂商在材料成型技术的突破以及工艺的积累,凭借高性价比(与日本谐波减速器产品相比,国内谐波减速器厂商苏州绿的、来福谐波所产生的谐波减速器产品价格要低50%左右),国内厂商将抢占更多国内市场份额。

  需求旺盛 国内厂商迎来发展机会

  从产业链的角度出发,工业机器人的销量也可以被看作是核心零部件销量的风向标。

  2020年以来,工业机器人行业产销两旺,当年我国工业机器人产量完成23.7万台,同比增长19.1%;销量17万台,同比增长21%。对于减速器的需求带动明显,减速器市场2020年同样迎来拐点,实现同比增长。

  2021年1-7月,国内工业机器人累计产量205094台,同比增长64.6%,实现强势复苏,对于减速器的需求更是进入旺盛阶段。

  图5:我国工业机器人累计产量及同比

  从需求端来看,新增的工业机器人需求是减速器产业发展的主要驱动力。此外,减速器本身有额定的使用寿命,需要定期更换,即存量市场的更换亦是需求方向之一。

  一般而言,工业机器人的工作寿命为8-10年,期间减速器作为传动、承重部件,磨损不可避免,其使用寿命通常在两年左右,且一套机器人通常需要4-6个减速器。因而,当前保有的工业机器人维修保养亦需要大量的减速器替换,行业高景气度或将延续。

  而减速器供给端方面,由于海外减速器巨头供应不足,本体企业对中国国产减速器的接受度大幅提高。例如新松机器人、埃夫特等企业均开始使用南通振康的RV减速机产品。

  日本纳博特斯克、日本住友重机、斯洛伐克Spinea是全球RV减速器的三大巨头,其产能不足将给中国产品带来机会。

  由于订单量增长速度快于产能扩张速度,各外资企业的交货期也越来越长,由此给了国内其他核心零部件供应商发展的机会。

  另外,值得注意的是,虽然目前减速器技术与国外仍有差距,但国内企业在不断地寻求突破。在减速器方面,目前国内能够实现量产并规模出货或积极布局的公司主要有:绿的谐波(688017)、南通振康、上海机电(600835)、中大力德(002896)、双环传动(002472)、秦川机床(000837)和巨轮智能(002031)。

  图6:中国工业机器人减速器市场格局

  这些公司原有业务属于精密仪器件领域,包括齿轮、数控机床等,能够发挥业务的协同性。随着中国国内企业大量进入精密减速器市场,国产化的速度将会越来越快,破局点可期!

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