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工业机器人产业链上游,核心零部件供应商正在突出重围

工业机器人成本链中,上游核心零部件成本占比最高,占到整体生产成本的 60%以上。我国企业在各核心部件均建立起相关企业,部分核心配件国产化程度较高,但国内精密减速器、控制器、伺服系统以及高性能驱动器等机器人核心零部件大部分依赖进口 。

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伺服电机市场格局

新安装的机器人中,有 71%的零部件皆来自国外,国产化率不足 30%。其中,在上游最重要的三大零部件——减速器、伺服电机和控制器中,国产化率分别约为 30%、22%、35%。国产化率相对较低 ,国内产品在精度、稳定性、使用寿命等方面依旧存在很大成长空间。

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控制器市场格局

另外,此前国内采购核心零部件的成本高于国外同款机器人的整体售价,例如国内购买精密减速器的成本占生产成本的 30%-40%,而在日本仅为 25%。同时由于采购规模相对较小,相比于外资品牌更没有议价权,采购成本较高,成为制约国产机器人发展的主要瓶颈之一。因而在和技术成熟的国外全产业链厂商竞争时,国产本体厂商不具备成本优势和利润价格弹性空间,也造成了外资品牌在我国机器人市场中占主导地位的情况。

但工业机器人的核心零部件的国产化率在持续提高。已有不少国内厂商取得了不同程度的突破。在减速器方面, 谐波减速器国产化进程较快,绿地谐波已实现量产,并在国内谐波减速器市场占有较高份额; RV 减速器精密性更高,国产化率较低,但双环传动、南通振康等国产厂商已实现批量销售。伺服电机方面,目前具备自主产权和较大生产规模的国产厂商已有 20 余家。控制器方面,华中数控、新松等国产厂商在硬件上已接近国际先进水平,只是在软件和核心控制算法仍与国际品牌存在一定差距。

工业机器人需要长时间、可靠地进行大量重复性作业,因此对于定位精度和重复定位精度要求较高。除伺服电机自身的调速功能外,需要精密减速器保证各关节的运动精度。另外,减速器可以通过降低转速而提高扭矩,以传递较大的负荷,克服伺服电机功率有限导致输出的扭矩较小的缺陷。与通用减速器比,机器人关节减速器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点

按传动类型分,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 和谐波减速器占主流地位。

RV 减速器的特点在于承受大负荷的同时保证高精度,减速齿轮需要具有耐磨性和高刚性,因此要求较高的材料成型技术尤其是材料化学元素控制和表面热处理方面。同时,保证高精度需要较高的减速比,需要具备无侧隙、微进给的特点,因此对精密加工及装配技术要求较高。谐波减速器的优势则在于零部件数目少,但动态特性抗冲击能力较差。

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此前,减速器的国产化率不足 30%,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,国内厂商将抢占更多国内市场份额。由于订单量增长速度快于产能扩张速度,纳博特斯克的交货期越来越长,起交货期已延长至 6 个月以上,而且其减速器产品优先供应给“四大家族”,对其他本体商订购的产品交货期更长,由此给了国内其他核心零部件供应商发展的机会。 国内机器人企业对国产零部件的接受度也在提高。越来越多国内企业已经使用国产减速机产品完全替代了国外品牌。

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