新春福利開搶啦!工業(yè)機器人之精密減速器深度報告強勢出爐

時間:2015-02-12

來源:中國傳動網(wǎng)

導(dǎo)語:目前工業(yè)機器人發(fā)展特點是高速、精確、機身機構(gòu)緊湊、多自由度和提高剛性,重點領(lǐng)域還要求重載或響應(yīng)速度快。

一、精密減速器:工業(yè)機器人可靠、精確運行不可或缺的核心零部件

工業(yè)機器人是一種裝備有記憶裝置和末端執(zhí)行裝置的、能夠完成各種移動或工藝來代替人類勞動的通用機器。通常在生產(chǎn)中能代替工人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè),或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè)。它能夠提升生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量,是企業(yè)補充和替代勞動力的有效方案。

目前工業(yè)機器人發(fā)展特點是高速、精確、機身機構(gòu)緊湊、多自由度和提高剛性,重點領(lǐng)域還要求重載或響應(yīng)速度快。例如汽車整車生產(chǎn)的電焊機器人負(fù)載大部分在150-300Kg間,而電子領(lǐng)域的裝配機器人則需要快速的響應(yīng)流水線上的配件。

減速器在機械傳動領(lǐng)域是連接動力源和執(zhí)行機構(gòu)之間的中間裝置,通常它把電動機、內(nèi)燃機等高速運轉(zhuǎn)的動力通過輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目的,并傳遞更大的轉(zhuǎn)矩。目前成熟并標(biāo)準(zhǔn)化的減速器有:圓柱齒輪減速器、渦輪減速器、行星減速器、行星齒輪減速器、RV減速器、擺線針輪減速器和諧波減速器。80-90年代以來,在新興產(chǎn)業(yè)如航空航天、機器人和醫(yī)療器械等發(fā)展的需求下,需要結(jié)構(gòu)簡單緊湊、傳遞功率大、噪聲低、傳動平穩(wěn)的高性能精密減速器,其中RV減速器和諧波減速器是精密減速器中重要的兩種減速器。

1.1精密減速器的分類

RV(Rot-Vector)減速器

RV減速器是在擺線針輪傳動基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,具有二級減速和中心圓盤支承結(jié)構(gòu)。自1986年投入市場以來,因其傳動比大、傳動效率高、運動精度高、回差小、低振動、剛性大和高可靠性等優(yōu)點是機器人的“御用”減速器。

諧波減速器

諧波減速器由三部分組成:諧波發(fā)生器、柔性論和剛輪,其工作原理是由諧波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控的彈性變形,靠柔輪與剛輪嚙合來傳遞動力,并達到減速的目的;按照波發(fā)生器的不同有凸輪式、滾輪式和偏心盤式。諧波減速器傳動比大、外形輪廓小、零件數(shù)目少且傳動效率高。單機傳動比可達到50-4000,而傳動效率高達92%-96%。

行星減速器

行星顧名思義行星減速器就是有三個行星輪圍繞一個太陽輪旋轉(zhuǎn)的減速器。行星減速器體積小、重量輕,承載能力高,使用壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn),噪聲低。具有功率分流、多齒嚙合獨用的特性;是一種用途廣泛的工業(yè)產(chǎn)品,其性能可與其它軍品級行星減速器產(chǎn)品相媲美,卻有著工業(yè)級產(chǎn)品的價格,被應(yīng)用于廣泛的工業(yè)場合。

1.2精密減速器在工業(yè)機器人上的作用

工業(yè)機器人的動力源一般為交流伺服電機,因為由脈沖信號驅(qū)動,其伺服電機本身就可以實現(xiàn)調(diào)速,為什么工業(yè)機器人還需要減速器呢?工業(yè)機器人通常執(zhí)行重復(fù)的動作,以完成相同的工序;為保證工業(yè)機器人在生產(chǎn)中能夠可靠地完成工序任務(wù),并確保工藝質(zhì)量,對工業(yè)機器人的定位精度和重復(fù)定位精度要求很高。因此,提高和確保工業(yè)機器人的精度就需要采用RV減速器或諧波減速器。精密減速器在工業(yè)機器人中的另一作用是傳遞更大的扭矩。當(dāng)負(fù)載較大時,一味提高伺服電機的功率是很不劃算的,可以在適宜的速度范圍內(nèi)通過減速器來提高輸出扭矩。此外,伺服電機在低頻運轉(zhuǎn)下容易發(fā)熱和出現(xiàn)低頻振動,對于長時間和周期性工作的工業(yè)機器人這都不利于確保其精確、可靠地運行。

精密減速器的存在使伺服電機在一個合適的速度下運轉(zhuǎn),并精確地將轉(zhuǎn)速降到工業(yè)機器人各部位需要的速度,提高機械體剛性的同時輸出更大的力矩。與通用減速器相比,機器人關(guān)節(jié)減速器要求具有傳動鏈短、體積小、功率大、質(zhì)量輕和易于控制等特點。大量應(yīng)用在關(guān)節(jié)型機器人上的減速器主要有兩類:RV減速器和諧波減速器。

相比于諧波減速器,RV減速器具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度。因此在關(guān)節(jié)型機器人中,一般將RV減速器放置在機座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置;而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部;行星減速器一般用在直角坐標(biāo)機器人上。

二、國內(nèi)工業(yè)機器人快速增加的增量與可觀的存量,對精密減速器的需求巨大

自由度是衡量機器人技術(shù)水平的主要指標(biāo)之一。所謂自由度是指運動件相對于固定坐標(biāo)所具有的獨立運動,通常每個自由度需要一個伺服電機驅(qū)動,也需要一個配套的減速器來傳動,以完成精確驅(qū)動的要求。工業(yè)機器人的自由度根據(jù)其用途與功能要求,可能小于6個自由度,也可能大于6個自由度。例如,A4020裝配機器人具有4個自由度,可以在印刷電路板上接插電子器件,PUMA562機器人具有6個自由度,可以進行復(fù)雜空間曲面的弧焊作業(yè)。一般情況下通用工業(yè)機器人有4-6個自由度,也就是說一臺通用機器人需要的減速器個數(shù)為4-6個,其中所需RV減速器占比約為50%-80%。

根據(jù)IFR統(tǒng)計,2012年我國工業(yè)機器人的銷量為2.69萬臺,同比增長19.6%;超越韓國成為工業(yè)機器人第二大市場,預(yù)計今明兩年將超過日本成為全球最大的工業(yè)機器人市場。我們在6月25日的報告《產(chǎn)業(yè)升級助推我國工業(yè)機器人市場快速成長》中認(rèn)為:與日本80年代初相似,國內(nèi)聚積三股力量:經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的“推力”、人口結(jié)構(gòu)變化造成勞動力短缺與制造業(yè)用人成本趨勢性上升的“拉力”以及政府政策扶持的“催化力”將共同觸發(fā)國內(nèi)工業(yè)機器人市場蓬勃發(fā)展;到2020年我國工業(yè)機器人保有量將達到約60萬臺,行業(yè)銷量復(fù)合增速有望達到25.1%。

2.1至2015年國內(nèi)工業(yè)機器人對精密減速器的需求約30萬套

分析2000-2012年中國工業(yè)機器人銷量數(shù)據(jù)和保有量數(shù)據(jù),兩者相關(guān)系數(shù)極高,保有量與銷量間存在線性關(guān)系。結(jié)合我們在《產(chǎn)業(yè)升級助推我國工業(yè)機器人市場快速成長》分析的結(jié)論,預(yù)計2013-2015年間,我國工業(yè)機器人的銷量分別為3.35萬臺、4.18萬臺和5.24萬臺;而保有量依次為12.1萬臺、15.1萬臺和18.9萬臺。

對于2013-2015年中國新增安裝量的工業(yè)機器人,按照保守、中性與樂觀的3中情況預(yù)計,保守情況下假設(shè)工業(yè)機器人平均為4軸,中性假設(shè)工業(yè)機器人平均軸數(shù)位4.5軸,樂觀假設(shè)為5軸,最后取保守與中性情況下工業(yè)機器人對減速器的平均數(shù)需求量,那么2013-2015年新安裝的工業(yè)機器人對精密減速器的需求依次約為14.24萬套、17.76萬套和22.27萬套。

資料來源:中信建投研究發(fā)展部

工業(yè)機器人的工作壽命一般為8-10年,期間減速器作為傳動、承重部件,磨損是不可避免的;在周期性力的作用下也會產(chǎn)生“疲勞”;且工業(yè)機器人在工作中急停、急啟動對減速器造成的沖擊力較大,有可能會對減速器造成損傷。此外,由于工業(yè)機器人在工作期間對定位于重復(fù)定位的精度要求很高,精密減速器工作一段時間后可能不能精確、高效地傳動。況且從精密減速器本身來說,也有額定工作壽命。

因此對于存量的工業(yè)機器人,假設(shè)保守情況下20%的工業(yè)機器人需要維修,中性情況下25%,樂觀情況下30%;再假設(shè)需要維修的工業(yè)機器人中保守、中性和樂觀的情況下,需要更換的精密減速器依次為2、2.5和3套;最后采取保守與中性情況下的平均數(shù),那么2013-2015年存量工業(yè)機器人對精密減速器的需求約為5.17萬套、6.20萬套和7.74萬套。

資料來源:中信建投研究發(fā)展部

結(jié)合新增需求和存量需求,未來3年工業(yè)機器人對精密減速器的總需求依次為19.41萬套、23.97萬套和30萬套。但是我們應(yīng)該知道,這僅是用在工業(yè)機器人上的精密減速器;事實上,精密減速器還可以用在其他領(lǐng)域,例如航空航天、衛(wèi)星雷達等;總的實際需求應(yīng)該要比上述數(shù)據(jù)大。

2.2至2015年國內(nèi)工業(yè)機器人減速器規(guī)模約30億元

從歷史數(shù)據(jù)來看,我國應(yīng)用中的工業(yè)機器人按類型主要為焊接機器人和搬運/上下料機器人。據(jù)資料統(tǒng)計,歷年這兩類工業(yè)機器人合計占總銷量均保持在80%左右,2010年國內(nèi)工業(yè)機器人的銷量為2.25萬臺,其中焊接機器人占50%,搬運/上下料機器人占27%。焊接和上下料機器是典型的“6軸關(guān)節(jié)型機器人”,它們對于工作的精度要求極高;而搬運機器人的關(guān)節(jié)數(shù)量在5-6個,需要較大的負(fù)載能力和良好的機構(gòu)剛性。因此,這類工業(yè)機器人的多數(shù)關(guān)節(jié)連接處都需要RV減速器,根據(jù)負(fù)載的不同部分手部、腕部或使用諧波減速器。

我們預(yù)計現(xiàn)在與未來焊接機器人依然是工業(yè)機器人中最主要的成員,搬運/上下料工業(yè)機器人的絕對量仍將繼續(xù)提高,但隨著工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域及行業(yè)的擴大,這兩類最主要的工業(yè)機器人占總量的比例會相對下降,預(yù)計2013-2015年占總量的比例為75%、73%和70%。假設(shè)這兩類工業(yè)機器人使用的減速器中80%為RV減速器,其他工業(yè)機器人中使用的減速器中40%為RV減速器,那么2013-2015年國內(nèi)工業(yè)機器人對精密減速器的需求中RV減速器的占比依次為70%、69%和68%。

在國內(nèi)精密減速器的價格不僅與類型及型號有關(guān),最主要的還是與品牌和采購量有關(guān)。根據(jù)草根調(diào)研的數(shù)據(jù),2013年RV減速器的均價約1.2萬元,諧波減速器的均價約為0.9萬元。結(jié)合之前對精密減速器銷量規(guī)模的預(yù)計,2013年國內(nèi)工業(yè)機器人用精密減速器的市場規(guī)模約為23億元??紤]到未來減速器價格的下降,2014和2015年市場的規(guī)模估計為26億元和30億元。事實上,這只是對工業(yè)機器人用精密減速器的粗略估計,精密減速器應(yīng)用絕不限于工業(yè)機器人,其實際市場規(guī)模或比我們預(yù)計的規(guī)模要大。

三、國產(chǎn)工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化亟需攻克精密減速器

3.1精密減速器是降低國產(chǎn)工業(yè)機器人制造成本最主要的攔路虎

作為工業(yè)機器人核心零部件的精密減速器一直是國際大品牌保持競爭優(yōu)勢的有力武器之一,大品牌可以從其戰(zhàn)略合作伙伴優(yōu)先拿到批量、質(zhì)優(yōu)、價低的減速器;因此減速器僅占據(jù)大品牌工業(yè)機器人單體成本約六分之一。雖然近幾年國內(nèi)工業(yè)機器人均價有下降趨勢,但國產(chǎn)工業(yè)機器人減速器占其制造本的比例依然接近三分之一,大幅高于國際品牌的占比。

以安川電機MotormanES165D(6軸)為例,其在日本的制造價格折合人民幣約17萬元,6個精密減速器的成本折合人民幣約2.1萬元,占單體成本的比例約12.4%。同類型與同品質(zhì)的國產(chǎn)工業(yè)機器人,核心零部件需要件進口,由于存在進口關(guān)稅和采購平均單價高,國內(nèi)工業(yè)機器人單體制造成本約29.8萬元;其中6個精密減速器的成本約9.1萬元,占單體成本的比例為31.4%。

資料來源:中信建投研究發(fā)展部

工業(yè)機器人最重要的核心零部件:精密減速器、驅(qū)動及控制器、伺服電機,其中減速器是制約國內(nèi)工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展最為重要的因素。對比進口與國產(chǎn)工業(yè)機器人制造成本的價差,發(fā)現(xiàn)減速器是制約降低國產(chǎn)工業(yè)機器人成本的第一因素。

3.2發(fā)展核心零部件是我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵

雖然近十年來我國涌現(xiàn)出了幾家具備一定實力的工業(yè)機器人研究、制造企業(yè),但從產(chǎn)業(yè)化的角度來說,我國工業(yè)機器人至今還沒有產(chǎn)業(yè)化,具體表現(xiàn)為:一、在國內(nèi)巨大的市場中,國內(nèi)企業(yè)的市場份額很小,企業(yè)產(chǎn)量不高;二、產(chǎn)業(yè)鏈上游無核心零部件制造商支撐,核心零部件主要依賴進口;三、至今尚未形成行業(yè)龍頭企業(yè)以引領(lǐng)工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化進程。精密減速器占國產(chǎn)工業(yè)機器人的成本接近三分一,由于依賴進口,且采購規(guī)模不夠大,國內(nèi)企業(yè)很難以優(yōu)惠的價格采購國外的精密減去器。精密減速器的價格降不下來,國產(chǎn)工業(yè)機器人的成本不會大幅的下降,這無疑將限制處于劣勢的國產(chǎn)工業(yè)機器人擴大市場份額。

目前市場占有率最高的HarmonicDrive和帝人RV減速器的專利有效年限分別于2008年和2012年到期成為了公開性技術(shù),國內(nèi)外其它廠商也陸續(xù)投入減速器產(chǎn)品的開發(fā)。實際上,國內(nèi)部分企業(yè)已對減速器技術(shù)進行了改良及創(chuàng)新,未來有望借助快速增加的需求與政策的扶持加快研發(fā)精密減速器。南京工藝裝備制造有限公司作為國家級滾動功能構(gòu)件產(chǎn)業(yè)化基地,已經(jīng)能夠提供高性能精密滾珠絲杠副等。北京諧波傳動技術(shù)研究所研制出的R系列諧波減速器速比范圍為40~300,輸出扭矩可達2~4000N·m,最高精度可達1´。在國家自然科學(xué)基金(項目編號:59475862)和國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(項目編號:512-04-17)支持下,國內(nèi)早已經(jīng)研制出了RV-250AⅡ減速器樣機。

四、政策支持突破核心零部件,進口替代才剛剛開始

4.1看好政策支持機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展

據(jù)了解,隨著國內(nèi)工業(yè)機器人的逐漸升溫,國家的相關(guān)扶持政策也在不斷跟進。2006年,智能服務(wù)機器人被列入國家中長期科技發(fā)展綱要;2011年,工信部正式發(fā)布智能制造裝備產(chǎn)業(yè)規(guī)劃;2012年,國家發(fā)布服務(wù)機器人科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃:攻克工業(yè)機器人本體、精密減速器、伺服驅(qū)動器和電機、控制器等核心部件的共性技術(shù),自主研發(fā)工業(yè)機器人工程化產(chǎn)品,實現(xiàn)工業(yè)機器人機器核心部件的技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化。

2013年7月初在上海舉辦的國際工業(yè)機器人會展期間,國家工信部裝備工業(yè)司王衛(wèi)明副司長透露說,經(jīng)過前期對上海、沈陽、重慶、哈爾濱等地的機器人產(chǎn)業(yè)調(diào)研與座談,《關(guān)于推進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》正式上報給發(fā)改委和科技部等部委,指導(dǎo)意見可能很快會正式發(fā)布,下一步要加大對機器人產(chǎn)業(yè)的支持力度。國家將集中力量來推進機器人的核心技術(shù),關(guān)鍵零部件的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,大力支持標(biāo)準(zhǔn)體系,創(chuàng)新能力的平臺建設(shè),以及重大應(yīng)用示范工程建設(shè)。同時還將完善投融資政策,鼓勵金融資本、風(fēng)險資本,以及民間資本向工業(yè)機器人領(lǐng)域投入;對于那些技術(shù)先進、優(yōu)勢明顯的企業(yè),優(yōu)先給予信貸支持,同時鼓勵符合條件的機器人企業(yè)到資本市場直接融資。

表5:中國支持工業(yè)機器人發(fā)展的政策

資料來源:中信建投證券研究發(fā)展部

我們認(rèn)為國家對包括工業(yè)機器人在內(nèi)的智能裝備的政策支持是有力的和持續(xù)的,但這種支持范圍還限于對工業(yè)機器人的制造企業(yè)。期待將來國家出臺一些鼓勵與促進用戶使用工業(yè)機器人的政策,特別是鼓勵重點行業(yè)的用戶使用國產(chǎn)工業(yè)機器人的政策,例如,價格補貼、允許企業(yè)對工業(yè)機器人設(shè)備加速折舊等。期待國家制定詳細(xì)的工業(yè)機器人國產(chǎn)化路線圖,并加大力度支持上游核心零部件企業(yè)攻克精密減速器。

4.2核心零部件有望國產(chǎn)化,進口替代初具雛形

工業(yè)機器人核心零部件主要有三部分:精密減速器、驅(qū)動及控制器、伺服電機,其中減速器是制約國內(nèi)工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展的最為重要的因素。

伺服電機的主流供應(yīng)商有日系的松下、安川和歐美系的倍福、倫茨等,國內(nèi)匯川技術(shù)等公司也有一定的市場份額;控制器的主流供應(yīng)商主要有美國的DeltaTau和Gail、英國的TRIO和中國的固高、步進等公司。相對來說這兩個核心零部件的緊缺性并不那么強。首先,伺服電機與控制器的供應(yīng)商之間實力較為均衡,可選擇的供應(yīng)商相對較多;其次,幾個品牌都在中國建立了分工廠,采購產(chǎn)品不存在進口關(guān)稅;最后,經(jīng)過多年的發(fā)展國內(nèi)已涌現(xiàn)出了相關(guān)的公司,其產(chǎn)品質(zhì)量正在追趕國際廣商,例如匯川技術(shù)、華中數(shù)控、廣州數(shù)控、英威騰等。

資料來源:中信建投研究發(fā)展部

但在精密減速器方面,全球75%的市場份額由兩家日本公司壟斷,分別為提供RV擺線針輪減速機的Nabtesco和提供高性能諧波減速機的HarmonicDrive;包括ABB、FANUC、KUKA、安川等國際主流機器人廠商的減速機基本上均由這兩家公司提供。此外,韓國的SEJINIGB生產(chǎn)的RV減速器結(jié)構(gòu)緊湊,質(zhì)量可以和Nabtesco(帝人)相比,在中國也建有組裝生產(chǎn)公司,但主要供給韓國企業(yè)和用于軍用方面。與國內(nèi)機器人公司選擇的通用機型有所不同的是,國際主流機器人廠商均與上述兩家公司簽訂了戰(zhàn)略合作關(guān)系,提供的產(chǎn)品大部分為在通用機型基礎(chǔ)上根據(jù)各廠商的特殊要求進行改進后的專用型號,這也是外資品牌主機品質(zhì)優(yōu)于國產(chǎn)主機的原因之一。

國內(nèi)在高精度擺線針輪減速機方面研究起步較晚,僅在部分院校、研究所有過相關(guān)研究,據(jù)了解目前尚無成熟的國產(chǎn)RV減速器應(yīng)用于工業(yè)機器人。這是因為精密減速器的設(shè)計、研發(fā)和制造過程中需要對相關(guān)的材料、零件結(jié)構(gòu)和齒輪齒形進行反復(fù)的測試與修正,這一過程需要經(jīng)驗與技術(shù)的積累。

近年來國內(nèi)部分廠商和院校致力高精度擺線針輪減速機的國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化研究,如浙江恒豐泰、重慶大學(xué)機械傳動國家重點實驗室、天津減速機廠、秦川機床廠、大連交通大學(xué)等;部分企業(yè)現(xiàn)已研發(fā)出樣機,或已在進行可靠性試驗與檢測。而在諧波減速器方面,國內(nèi)已有可替代產(chǎn)品,如北京中技克美、北京諧波傳動所和蘇州綠的,雖然相應(yīng)產(chǎn)品在輸入轉(zhuǎn)速,扭轉(zhuǎn)剛度,傳動精度和效率方面與日本產(chǎn)品還存在差距,但整體的質(zhì)量品質(zhì)還在提高,也逐漸地應(yīng)用在關(guān)節(jié)型工業(yè)機器人中。面對未來在國內(nèi)巨大的需求,精密減速器國產(chǎn)化也只是時間長短的問題,進口替代的雛形已現(xiàn)。

資料來源:納博特斯克;中信建投研究發(fā)展部

五、未來五年或現(xiàn)一兩家具備實力的精密減速器制造企業(yè)

我國在1986年就設(shè)立“863”機器人專項課題,并確立了以智能機器人為主題的9個國家級產(chǎn)業(yè)化基地。2000年之前由于技術(shù)的發(fā)展與國內(nèi)充足、廉價的勞動力資源,市場對于智能機械的需求并不感興趣,但是一些企業(yè)和院校一直對機器人技術(shù)進行研究與跟蹤。1998年秦川發(fā)展與大連交通大學(xué)合作研發(fā)了RV減速器,國內(nèi)北京中技克美、北京諧波傳動所和蘇州綠的在諧波一直從事諧波減速器的研究,目前這幾家公司已能夠自主制造諧波減速器。在工業(yè)機器人單體制造方面,國內(nèi)沈陽新松、博實股份、廣州數(shù)控、安徽艾福特等國內(nèi)企業(yè)也已經(jīng)具備了自主制造的能力。目前已有多家公司預(yù)進入工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈,7月15日秦川發(fā)展公告計劃總投資1.94億元建設(shè)9萬套(一期)工業(yè)機器人關(guān)節(jié)減速器技術(shù)改造項目,華中數(shù)控表示目前公司的重點將放在機器人控制系統(tǒng)(含伺服驅(qū)動和電機)的配套上,開發(fā)機器人產(chǎn)品是公司未來重要的擴展領(lǐng)域。

從機器人產(chǎn)業(yè)鏈上來看,國內(nèi)企業(yè)在上游形成了以浙江恒豐、秦川發(fā)展、華中數(shù)控、北京中技克美、蘇州綠的、匯川技術(shù)等核心零部件研發(fā)、制造企業(yè),又有像上海機電一樣控股的核心零部件銷售公司;在中游有新松機器人、博實股份、廣州數(shù)控、安徽艾福特、南京艾斯頓等單體制造企業(yè);眾多的中下游集成應(yīng)用廠商將為工業(yè)機器人的應(yīng)用推廣貢獻力量。此外,技術(shù)研究實力突出的國內(nèi)高校及科研院所也將為我國工業(yè)機器產(chǎn)業(yè)化提供強有力的技術(shù)支持。重點在核心零部件里的精密減速器方面,我們認(rèn)為未來可能成為有實力的精密減速器制造企業(yè)的可能是秦川發(fā)展、中技克美、蘇州綠的和上海機電。

5.1秦川發(fā)展:進軍工業(yè)機器人關(guān)節(jié)減速器

擬投9萬套工業(yè)機器人關(guān)節(jié)減速器項目,進軍工業(yè)機器人

7月17日公司公告,擬投資1.94億元進行9萬套(一期)工業(yè)機器人關(guān)節(jié)減速器“技術(shù)改造”項目建設(shè)。公司工業(yè)機器人關(guān)節(jié)減速器項目總規(guī)劃18萬套,將分期實施;其中項目(一期)預(yù)計2015年達產(chǎn),二期項目將視一期進展情況適時投入。一期達產(chǎn)后,將形成年產(chǎn)9萬套工業(yè)機器人關(guān)節(jié)減速器的生產(chǎn)能力,預(yù)計年新增銷售收入6.5億元(不含稅),新增利潤總額1.82億元。公司1.94億元投資中,高精密數(shù)控偏心外圓磨床、研磨機床、高效高剛度數(shù)控插齒機、高效立式珩磨機等關(guān)鍵設(shè)備、生產(chǎn)線的設(shè)備性投資約1.14億元。

公司以前未投資減速器,我們預(yù)計可能有兩方面原因:一方面是由于前先年國內(nèi)工業(yè)機器人需求規(guī)模還很小,另一方面當(dāng)時機床訂單還不錯、精力主力集中在機床主機上。目前,國內(nèi)有企業(yè),如浙江恒豐泰已自主研發(fā)出了RV減速器;北京中技克美、蘇州綠的和北京諧波傳動所也已經(jīng)能夠生產(chǎn)諧波減速器。公司宣布在今年投資工業(yè)機器人關(guān)節(jié)減速器“技術(shù)改造”項目,進軍工業(yè)機器人,也是看好未來公司能夠在機器人關(guān)鍵零部件有所作為,分享國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)化帶來的盛宴。

公司研發(fā)關(guān)機機器人減速器的兩大優(yōu)勢

世界領(lǐng)先的高精密磨床技術(shù)

秦川發(fā)展是國家高精密數(shù)控機床與復(fù)雜工具研發(fā)制造基地,國內(nèi)齒輪磨床龍頭企業(yè),主營齒輪磨床、外圓磨床和數(shù)控加工中心;齒輪磨床國內(nèi)市場占有率約60%-70%。公司磨床技術(shù)達到世界先進水平,競爭對手主要來自國外。一直以來,公司以“精密加工、精密檢測和精密裝配”的“三精”優(yōu)勢而著稱,精密制造實力雄厚。近年來,公司實施了若干技術(shù)含量高的精密制造技術(shù)改造項目,進一步提升了公司的工藝裝備制造水平。

如前文所述,精密減速器在結(jié)構(gòu)上就是幾種復(fù)雜曲面齒輪的組合,而公司自主生產(chǎn)的齒輪磨床、外圓磨床等高精度齒輪加工的設(shè)備,以及深厚、精良的齒輪加工技術(shù)是實施本次9萬套關(guān)節(jié)機器人技術(shù)改造的關(guān)鍵。

公司早在1998年就已研發(fā)出RV減速器樣機

1997、1998年秦川發(fā)展就參與了國家863項目的機器人用減速器研究,成功研制了達到較高水平的機器人用RV-250AII減速器樣機。“863”智能機器人主題專家組委會委托北京中技克美諧波責(zé)任有限公司對樣機進行了傳動效率實驗,實驗結(jié)果顯示秦川發(fā)展與大連交通大學(xué)合作研制的RV-250AII減速器的傳動效率為91%。“863”項目當(dāng)時為什么選擇秦川發(fā)展承擔(dān),其實就是看上其精密加工制造能力,并且關(guān)節(jié)減速器由很多齒輪構(gòu)成,具有齒輪特性,這些都是秦川發(fā)展的長項。據(jù)悉,秦川發(fā)展的樣機已拿到國外公司做過技術(shù)測試,傳動精度等關(guān)鍵指標(biāo)與國外水平接近,能夠滿足用戶對性能指標(biāo)的要求。

2009年,秦川發(fā)展關(guān)注到工業(yè)機器人的發(fā)展,成立了機器人項目小組專門研究機器人項目。公司在此前項目的基礎(chǔ)上做了新的設(shè)計和改進,目前技術(shù)已成熟并進入“高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備”2014年度科技重大專項。

持續(xù)關(guān)注資產(chǎn)注入帶來的機會

4月公司發(fā)布發(fā)行股份購買資產(chǎn)及吸收合并、配套融資預(yù)案。重大資產(chǎn)重組的預(yù)案為:向秦川集團全體9名股東陜西省國資委、陜西產(chǎn)投、昆侖天創(chuàng)、華融公司、華融渝富紅杉、長城公司、邦信公司、東方公司、新遠(yuǎn)景非公開發(fā)行股份購買其合計持有的秦川集團100%股權(quán),吸收合并秦川集團,向陜西光泰非公開發(fā)行股份購買其持有的忠誠股份42.06%股權(quán);同時,向不超過10名特定投資者非公開發(fā)行股份募集配套資金,募集資金總額不超過總交易金額的25%。一次核準(zhǔn),兩次發(fā)行;其中,發(fā)行股份募集配套資金以發(fā)行股份購買資產(chǎn)實施完成為前提。

被收購資產(chǎn)評估增值不高。擬購買資產(chǎn)于2012年12月31日未經(jīng)審計的模擬合并報表歸屬于母公司股東權(quán)益賬面價值合計17.31億元,預(yù)估值約24.66億元,增值率約為42.46%;不包括秦川發(fā)展26.65%股權(quán)和忠誠股份42.06%股權(quán),擬購買資產(chǎn)的預(yù)估值為18.55億元,預(yù)估增值4.21億元,實際預(yù)估增值率29.37%。被收購資產(chǎn)備考營業(yè)收入2011年28.18億元、凈利潤11113.21萬元,2012年收入21.85億元、凈利潤1606.18萬元,賬面凈資產(chǎn)14.34億元(評估增值前)。整體上市后,備考2011年收入40.48億元、凈利潤14646.72萬元,EPS0.232元,2012年收入31.3億元、凈利潤2006.70元,EPS0.032元,比秦川0.03元略有增厚。

整體上市減少關(guān)聯(lián)交易、提高盈利能力。本次交易將實現(xiàn)秦川集團整體上市,形成復(fù)雜型面、航空發(fā)動機關(guān)鍵零部件和高效數(shù)控加工裝備三大產(chǎn)業(yè)鏈、關(guān)鍵功能部件產(chǎn)業(yè)群和現(xiàn)代制造服務(wù)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),有效減少關(guān)聯(lián)交易、提升盈利能力。

我們認(rèn)為公司在精密加工和齒輪加工方面的存在核心優(yōu)勢,公司計劃投資工業(yè)機器人關(guān)鍵零部件——精密減速器項目的實施,一定程度上將改變我國機器人關(guān)鍵部件受制于國外的局面,從而推動我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。公司業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和轉(zhuǎn)型將提高公司的盈利能力,同時若公司資產(chǎn)重組計劃實施也將有利于公司整體價值的提升,也有利于公司整合內(nèi)部資源將先期9萬套工業(yè)機器人關(guān)節(jié)減速器項目做好。秦川發(fā)展的價格定位在同等規(guī)格條件下國外競爭對手的一半左右,并且隨著產(chǎn)量的擴大,成本還會有進一步下降的空間。據(jù)報道2013年秦川發(fā)展可以小規(guī)模生產(chǎn)1000套關(guān)節(jié)減速器。

我們看好秦川發(fā)展工業(yè)機器人關(guān)節(jié)減速器的產(chǎn)品升級前景。在集團整體上市重組方案即將召開第二次董事會會議前夕,公告投資建設(shè)工業(yè)機器人減速器項目,有利于重組方案的順利實施。預(yù)計2013~2015年EPS分別為0.06元、0.12元和0.18元,維持“買入”評級,目標(biāo)價13元。

5.2上海機電:完成上海納博傳動工商注冊,或成為機器人領(lǐng)跑者

上海機器人產(chǎn)業(yè)園是上海市經(jīng)信委同意建設(shè)的第一家機器人產(chǎn)業(yè)園區(qū),占地面積達到4635畝,通過引進以機器人為主的智能裝備制造企業(yè),并通過整機企業(yè)帶動精密機床、儀器儀表、零部件等相關(guān)制造業(yè)的發(fā)展,將引導(dǎo)園區(qū)內(nèi)部分傳統(tǒng)企業(yè)配合機器人產(chǎn)業(yè)完成高端生產(chǎn)服務(wù)的轉(zhuǎn)型。上海作為長三角重要的制造業(yè)基地,以上海為“中心”的長三角區(qū)域制造業(yè)規(guī)模巨大,其對自動化設(shè)備的需求巨大;另外產(chǎn)業(yè)園的建成可促使上下游企業(yè)的整合。以此為背景,上海機電與納博特斯克的合作,是其進入機器人領(lǐng)域的第一步。

日本納博作為一家尖端的核心部件跨國企業(yè),從事制造精密儀器、運輸設(shè)備、飛機和液壓及工業(yè)設(shè)備公司生產(chǎn)減速齒輪及快速原型系統(tǒng);鐵路機車和汽車剎車系統(tǒng);鐵路機車和汽車剎車系統(tǒng);船舶發(fā)動機控制系統(tǒng);液壓設(shè)備、發(fā)動機配件和燃料系統(tǒng),飛機飛行控制系統(tǒng),以及包裝系統(tǒng)。2013財年日本納博特斯克的總銷售額為1795億日元,營業(yè)利潤150.1億日元,其中精密減速器的銷售額為415.8億日元,營業(yè)利潤53.5億日元。

博特斯克(上海)傳動設(shè)備商貿(mào)有限公司成立于2010年4月,注冊資本為5000萬日元,是日本納博的全資子公司,負(fù)責(zé)中國地區(qū)范圍內(nèi)日本納博精密減速機的銷售。產(chǎn)品主要供應(yīng)于多關(guān)節(jié)工業(yè)機器人制造商及工業(yè)自動化系統(tǒng)集成應(yīng)用行業(yè)制造商等。近兩年來隨著國內(nèi)工業(yè)機器人市場的爆發(fā),納博傳動收入增長明顯。

日本納博精密減速機全球市場占有率穩(wěn)居60%,20多年來持續(xù)保持世界第一。公司增資完成后,公司控股上海納博特斯克傳動設(shè)備有限公司(原納博傳動),將攜手工業(yè)機器人核心部件-精密減速機的全球領(lǐng)先者日本納博,發(fā)展精密減速機在中國業(yè)務(wù)并探索和開拓具有中國特色的工業(yè)機器人市場,為未來精密減速機及相關(guān)產(chǎn)品在中國研發(fā)、組裝生產(chǎn)、制造及服務(wù)打下基礎(chǔ)。

據(jù)悉,上海機電的母公司上海電氣集團下某一研究院一直以來公司機器人研究,但研究的領(lǐng)域重點在服務(wù)機器人及其他。另外,上海電氣集團與日本工業(yè)機器人巨頭發(fā)那科早在1997年12月就成了上海發(fā)那科機器人有限公司,主要銷售、安裝和保養(yǎng)機器人、智能機器以及包含機器人的自動化成套生產(chǎn)系統(tǒng),提供各種以日本FANUC先進技術(shù)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)自動化系統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)、銷售、技術(shù)培訓(xùn)及高品質(zhì)的應(yīng)用和維修等全方位一條龍服務(wù)。據(jù)統(tǒng)計,2012年上海法那科在國內(nèi)銷量約為4000臺,約占國內(nèi)市場份額的15%。

我們看好國內(nèi)工業(yè)機器人市場,對精密減速器的需求是很大。公司通過上海納博進入工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈上游,未來電氣集團可能將機器人相關(guān)業(yè)務(wù)注入公司,屆時公司將成為國內(nèi)機器人行業(yè)的領(lǐng)跑者??紤]主營業(yè)務(wù)增長與高斯國際的剝離,預(yù)計2013-2015年EPS為0.75元、0.90元和1.15元,給予“買入”評級,目標(biāo)價20元。

風(fēng)險因素提示:

精密減速器的研發(fā)、制造是長期過程

作為高精度的傳動部件,精密減速的研發(fā)涉及到材料選擇、構(gòu)形設(shè)計、樣件測試等,是一個不斷循環(huán)優(yōu)化的過程,國內(nèi)精密減速器的研發(fā)、制造未到達預(yù)期。

國內(nèi)精密減速器的規(guī)模不及預(yù)期

目前,國內(nèi)精密減速器還處于樣件試驗期,尚未有大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用,且進口整機工業(yè)機器人將削弱國內(nèi)需求;國產(chǎn)工業(yè)機器人的對國內(nèi)生產(chǎn)的精密減速器或不樂觀。

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