減速器是工業(yè)機(jī)器人核心零部件中成本占比最高,盈利能力最強(qiáng)的功能部件,是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中至關(guān)重要的應(yīng)用環(huán)節(jié),有著工業(yè)機(jī)器人的“關(guān)節(jié)”之稱。
工業(yè)機(jī)器人對減速器的精度、負(fù)載和壽命等要求極高,其技術(shù)壁壘是工業(yè)機(jī)器人核心零部件中最高的一個,是對工業(yè)機(jī)器人本體性能影響程度最高的核心零部件。
在工業(yè)機(jī)器人整個成本鏈中,上游核心零部件中僅減速器便占到了總成本的31%,盈利水平方面,其毛利率可以達(dá)到40%-50%。但是,目前減速器的國產(chǎn)化率不足30%,國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人減速器70%以上的份額被外資企業(yè)壟斷。
由于海外減速器巨頭供應(yīng)不足,本體企業(yè)對中國國產(chǎn)減速器的接受度大幅提高。一方面,由于訂單量增長速度快于產(chǎn)能擴(kuò)張速度,各外資企業(yè)的交貨期也越來越長,由此給了國內(nèi)其他核心零部件供應(yīng)商發(fā)展的機(jī)會。另一方面,隨著中國國內(nèi)企業(yè)大量進(jìn)入精密減速器市場,國產(chǎn)化的速度將會越來越快,破局點(diǎn)可期!
按傳動類型劃分,工業(yè)機(jī)器人用精密減速器可分為濾波齒輪減速器、擺線針輪減速器、精密行星減速器、RV減速器和諧波減速器。其中RV減速器和諧波減速器占主流地位。其中諧波減速器主要配置于負(fù)載較低的關(guān)節(jié)上,RV減速器主要應(yīng)用于負(fù)載較大的關(guān)節(jié)上。
諧波減速器由固定的內(nèi)齒剛輪、柔輪、和使柔輪發(fā)生徑向變形的波發(fā)生器組成,是齒輪減速器中的一種新型傳動結(jié)構(gòu)。
諧波齒輪減速器具有高精度、高承載力等優(yōu)點(diǎn),和普通減速器相比,諧波減速器使用的材料要少50%,其體積及重量至少減少 1/3。諧波減速器由于擁有體積小、重量輕、承載能力大、運(yùn)動精度高,單級傳動比大的特點(diǎn),主要用于負(fù)載小的工業(yè)機(jī)器人或大型機(jī)器人的末端軸。
RV減速器由一個行星齒輪減速器的前級和一個擺線針輪減速器的后級組成。
RV傳動是新興起的一種傳動,它在傳統(tǒng)針擺行星傳動的基礎(chǔ)上發(fā)展而來,不僅克服了一般針擺傳動的缺點(diǎn),而且具有傳動比范圍大、壽命長、精度保持穩(wěn)定、效率高、傳動平穩(wěn)等一系列優(yōu)點(diǎn),在一定條件下具有自鎖功能。
RV減速器廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、機(jī)床、醫(yī)療檢測設(shè)備、衛(wèi)星接收系統(tǒng)等領(lǐng)域
減速器屬于高精密產(chǎn)品,產(chǎn)品開發(fā)周期長、資金投入大、技術(shù)復(fù)雜度高,具有較高的門檻。在工業(yè)機(jī)器人整個成本鏈中,上游核心零部件成本占比最高,其中僅減速器一項(xiàng)便占到了總成本的31%。盈利水平方面,減速器也是最高的,其毛利率可以達(dá)到40%-50%。
但是,目前減速器的國產(chǎn)化率不足30%,國內(nèi)減速器70%以上的份額被外資企業(yè)壟斷。其中RV減速器主要包括納博特斯克、住友和SPINEA ,諧波減速器主要是哈默納科。
據(jù)統(tǒng)計(jì)兩家日企,納博特斯克和哈默納科在全球精密減速器市場占有率約75%,高度壟斷減速器市場。這也是導(dǎo)致我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展受限的主要原因。
目前,減速器的國產(chǎn)化率較低主要存在以下兩方面的問題:
1、產(chǎn)品系列不健全。
2、一致性問題(減速器在實(shí)際使用環(huán)境下的性能無法與實(shí)驗(yàn)室性能完全匹配)。
從具體技術(shù)來看,減速器的核心難點(diǎn)主要在于精密加工、齒面熱處理、裝配精度、大規(guī)模生產(chǎn)與檢測等工藝環(huán)節(jié)上,恰恰是我國制造業(yè)基礎(chǔ)配套體系中最薄弱的部分,需要長期的經(jīng)驗(yàn)積累。
與國外產(chǎn)品相比,國產(chǎn)減速器主要在使用壽命及穩(wěn)定性上與國際先進(jìn)水平有較大的差距。剛剛投入使用時各項(xiàng)性能指標(biāo)接近國外產(chǎn)品,但隨著一段時間的使用后磨損加劇,出現(xiàn)漏油、精度、剛度等指標(biāo)有所下降,這種不穩(wěn)定性使得國產(chǎn)減速器大多只能應(yīng)用于中低端市場,很難進(jìn)入國際一線工業(yè)機(jī)器人品牌的供應(yīng)鏈。
但納博特斯克和哈默納克的減速器專利均已經(jīng)公開,國內(nèi)廠商可在此基礎(chǔ)上優(yōu)化迭代。同時隨著國內(nèi)廠商在材料成型技術(shù)的突破以及工藝的積累,憑借高性價比(與日本諧波減速器產(chǎn)品相比,國內(nèi)諧波減速器廠商蘇州綠的、來福諧波所產(chǎn)生的諧波減速器產(chǎn)品價格要低50%左右),國內(nèi)廠商將搶占更多國內(nèi)市場份額。
從產(chǎn)業(yè)鏈的角度出發(fā),工業(yè)機(jī)器人的銷量也可以被看作是核心零部件銷量的風(fēng)向標(biāo)。
2020年以來,工業(yè)機(jī)器人行業(yè)產(chǎn)銷兩旺,當(dāng)年我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量完成23.7萬臺,同比增長19.1%;銷量17萬臺,同比增長21%。對于減速器的需求帶動明顯,減速器市場2020年同樣迎來拐點(diǎn),實(shí)現(xiàn)同比增長。
2021年1-7月,國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人累計(jì)產(chǎn)量205094臺,同比增長64.6%,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)勢復(fù)蘇,對于減速器的需求更是進(jìn)入旺盛階段。
從需求端來看,新增的工業(yè)機(jī)器人需求是減速器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動力。此外,減速器本身有額定的使用壽命,需要定期更換,即存量市場的更換亦是需求方向之一。
一般而言,工業(yè)機(jī)器人的工作壽命為8-10年,期間減速器作為傳動、承重部件,磨損不可避免,其使用壽命通常在兩年左右,且一臺機(jī)器人通常需要4-6個減速器。因而,當(dāng)前保有的工業(yè)機(jī)器人維修保養(yǎng)亦需要大量的減速器替換,行業(yè)高景氣度或?qū)⒀永m(xù)。
而減速器供給端方面,由于海外減速器巨頭供應(yīng)不足,本體企業(yè)對中國國產(chǎn)減速器的接受度大幅提高。例如新松機(jī)器人、埃夫特等企業(yè)均開始使用南通振康的RV減速機(jī)產(chǎn)品。
日本納博特斯克、日本住友重機(jī)、斯洛伐克Spinea是全球RV減速器的三大巨頭,其產(chǎn)能不足將給中國產(chǎn)品帶來機(jī)會。
由于訂單量增長速度快于產(chǎn)能擴(kuò)張速度,各外資企業(yè)的交貨期也越來越長,由此給了國內(nèi)其他核心零部件供應(yīng)商發(fā)展的機(jī)會。
另外,值得注意的是,雖然目前減速器技術(shù)與國外仍有差距,但國內(nèi)企業(yè)在不斷地尋求突破。在減速器方面,目前國內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)并規(guī)模出貨或積極布局的公司主要有:綠的諧波(688017)、南通振康、上海機(jī)電(600835)、中大力德(002896)、雙環(huán)傳動(002472)、秦川機(jī)床(000837)和巨輪智能(002031)。
這些公司原有業(yè)務(wù)屬于精密儀器件領(lǐng)域,包括齒輪、數(shù)控機(jī)床等,能夠發(fā)揮業(yè)務(wù)的協(xié)同性。隨著中國國內(nèi)企業(yè)大量進(jìn)入精密減速器市場,國產(chǎn)化的速度將會越來越快,破局點(diǎn)可期!