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机器人产业崛起,减速器行业再次赢得发展契机

机器人用关键零部件投资热度持续升温,国产减速器生产商迎来黄金发展期

中国减速器行业已形成了由外资品牌主导,国产品牌追赶的竞争格局。依托于极强的产品优势,日本纳博特斯克与哈默纳科两家减速器生产商在全球减速器市场份额超过70%,进入中国RV减速器、谐波减速器市场后,迅速形成了强大的市场竞争力。随着中国机器人产业的迅速崛起,机器人用关键零部件的投资热度持续升温,国产减速器生产商迎来了黄金发展机遇。

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减速器行业定义及分类

减速器是一种应用广泛的减速传动装置,可将传动设备在高速运转时的动力,通过输入轴上的小齿轮啮合输出轴上的大齿轮,以达到降低转速和增大转矩的目的。

减速器种类繁多、型号各异,按照控制精度,减速器可分为一般传动减速器和精密减速器:一般传动减速器控制精度低,可满足通用机械设备基本的动力传动需求;精密减速器精度高、使用寿命长、回程间隙小、可靠性高,适用于精密控制需求高的工业机器人、数控机床、航空航天等高端领域。工业机器人用减速器主要分为RV减速器和谐波齿轮减速器两类。

(1)RV减速器:

根据GB/T 34897-2017《滚动轴承 工业机器人RV减速器用精密轴承》定义,RV(Rotary Vector)减速器是旋转矢量减速器的简称,是由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级组成,传动比大,且在一定条件下具有自锁功能的传动机械。

(2)谐波齿轮减速器:

根据GB/T 30819-2014《机器人用谐波齿轮减速器》定义,谐波齿轮减速器是一种由波发生器、柔轮、钢轮三部分构成,靠波发生器使柔轮产生可控弹性变形波,且通过与钢轮的相互作用,以实现运动和动力传递的传动装置。谐波齿轮减速器的输入和输出转向相反,即波发生器输入,钢轮固定,柔轮输出;或柔轮固定,钢轮输出。

中国减速器行业产业链分析

中国减速器行业产业链可分为上、中、下游三部分。产业链上游为原材料、加工和检测设备、润滑油等,参与者主要为原材料提供商、加工和检测设备商及润滑油提供商;产业链中游为减速器制造,参与主体为减速器生产商;产业链下游为应用领域,包括工业机器人、数控机床、航空航天等主要领域。

中国减速器行业产业链

机器人产业崛起,减速器行业加速进行时


来源:头豹研究院编辑整理

上游:

上游为原材料、加工和检测设备、润滑油等,参与者主要为原材料提供商、加工和检测设备商及润滑油提供商。减速器主要由齿轮、齿轴、轴承、箱体、箱盖等构件组成。从成本结构来看,直接材料占主营业务成本的比例为70%左右,制造费用与直接人工的占比分别约为18%、12%。

中游:

中游为减速器制造,参与主体为减速器生产商。目前RV减速器与谐波减速器在工业机器人领域的消费比重约为7:3。RV减速器适用于重载工业机器人,相比谐波减速器,RV减速器具有抗疲劳度和刚度强、使用寿命长、运动精度无累计误差等优点,更适合被放置于工业机器人的机座、大臂、肩部等负载较重的位置。谐波减速器一般被放置在小臂、腕部及手部等负载较轻的位置。

下游:

下游为工业机器人、数控机床、航空航天等应用领域,其中工业机器人领域的参与主体为机器人本体制造商。工业机器人的三大核心零部件分别为伺服电机、控制器和减速器。精密减速器占工业机器人成本的30%以上,同时在三大核心零部件中具有最大的研发难度。

中国减速器行业市场规模分析

随着"智能制造"战略思想的深入实施,传统制造业自动化改造需求愈加强烈。在制造业转型升级的重大机遇下,工业机器人应用逐渐受到重视,地位不断攀升。在过去五年内,基于中国人口红利逐渐减少和劳动力成本日益上涨的局面,工业机器人在促进下游产业高效发展、提高生产的精度和效率方面起到重要作用。减速器是工业机器人关键零部件,也是决定工业机器人性能与质量的重要因素。2014年至2018年间,由于工业机器人行业投资旺盛,减速器生产商的研发热情高涨,中国工业机器人用减速器需求量由4.5万台套升至54.6万台套,年复合增长率达87.1%。未来五年,受中美贸易摩擦升级、全球经济下行压力增大等因素影响,中国制造业的发展将面临较大阻力,减速器行业将保持相对较为缓和的增长态势。

中国工业机器人用减速器市场规模,2014-2023年预测

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来源:头豹研究院编辑整理

中国减速器行业驱动因素分析

· 智能制造产业升级推动市场需求

目前中国制造业规模居于全球第一,但在发展水平上与世界先进国家相比仍有较大差距,主要表现在:(1)创新能力不强:中国制造业大而不强,缺乏世界知名品牌和具备国际竞争力的跨国企业,归根结底是由科研基础不牢固、创新能力不强所致;(2)产业结构不合理:低端制造业产能严重过剩,而高端装备制造业发展滞后,关键零部件技术瓶颈亟待突破。

· 工业机器人行业稳定增长有利于行业长期发展

当前在中国劳动力人口减少及人口老龄化的影响下,劳动力密集型制造企业纷纷加快向自动化生产转变的步伐。中国工业机器人的下游应用领域不断扩大,从原先集中在汽车、精密设备制造等重工行业逐渐向食品、3C电子、制药、日化等轻工行业渗透,中国减速器行业有望得到进一步发展,国产精密减速器有望在市场的驱动下不断提高各项技术性能、更新产品以及扩大应用范围。

· 关键零部件国产化需求强烈

中国工业机器人企业普遍面临较大的成本压力,为降低机器人本体生产成本,企业开始由采购进口精密减速器转向采购研发设计水平、精加工工艺和运动性能指标靠前的国产精密减速器,推动了国产减速器市场需求的提升,有助于国产减速器生产商继续扩大产能,加快发展步伐。

中国减速器行业驱动因素

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来源: 头豹研究院编辑整理

中国减速器行业发展趋势

· 减速器朝着轻量化方向发展

根据在减速器行业有多年销售以及战略规划经验的专家表示,轻量化是当前减速器生产的重要趋势,减速器轻量化的意义在于直接减轻重量,提高功率密度及承载能力,降低使用能耗。随着轻型机器人的发展正在加速,其核心零部件的轻量化需求持续提升。

· 行业标准制定步伐加快

减速器规格繁多,中国现行的行业标准有26条,然而并未能完全覆盖所有的产品,且行业标准的修订存在滞后性,尤其是针对高精密减速器类高端产品,其标准并未完全实现与国际接轨,不适应减速器行业的发展速度。未来,头豹研究院预计,随着智能化改造步伐加快,减速器行业标准的制定速度将逐渐与行业技术、产品、工艺的发展速度相匹配。

· 高精密级减速器国产化

根据数据显示,精密减速器严重依赖进口,国产替代率仅为5%,因此,提高关键零部件的国产化水平迫在眉睫。在制造业转型升级趋势下,为减少国外供应商对关键零部件的制约,高精密级减速器国产化趋势持续加深,国产减速器将以商业化、批量化方向发展。

中国减速器行业发展趋势

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来源: 头豹研究院编辑整理

深度见解

由于工业机器人关键零部件发展地位的提升,减速器作为关键技术待突破领域,受到了市场的广泛关注。国产减速器生产商对产品设计研发的重视程度增强,减速器产能已有所提升,在一般传动减速器领域已实现了对进口产品替代,但在精密减速器领域,市场仍处于由外资企业主导的局面,这将成为中国减速器行业未来进行突破的主要方向。

本文援引于报告《2019年中国减速器行业研究报告》,首发于头豹科技创新网


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