内容精要:“绿的谐波”正式向上交所提交科创板申报材料,一个硬核的细分领域,掀开了中国工业机器人行业资本市场的新篇章。但在工业领域,特别是精密加工领域,都需要长期的技术和经验积累,弯道超车并不现实。智能制造,我们还有很长的路要走。本篇目的是借“绿的谐波”进军科创板,来了解一下工业机器人三大核心部件之一的减速器

 

工业机器人领域,我们起步晚、积累少,不光机器人本体远远落后于国际“四大家族”,核心零部件,减速器、伺服电机和控制器,更是远远落后。

 

而今天要谈的“绿的谐波”,就是被称作工业机器人核心部件之一的谐波减速器。本文的目的,就是借着绿的谐波,及其核心产品谐波减速器,来了解一下减速器和工业机器人行业。

 

“绿的谐波”业务

 

根据招股说明书披露,“绿的谐波”的产品包括谐波减速器、机电一体化执行器及精密零部件。

 

其中的谐波减速器是减速器的一种,与控制器、伺服电机一起,统称为机器人三大核心零部件。

 

减速器属于精密传动装置的概念,种类较多,包括谐波减速器、RV 减速器、摆线针轮行星减速器、精密行星减速器等。

 

而"绿的谐波"的减速器,跟公司名字一致,主打谐波减速器。

 

 

业绩下滑,不应简单归咎于行业大环境

 

从披露信息看,"绿的谐波"的业绩表现并不尽人意,而且 2019 年报告期内还出现了收入和利润双双下滑的现象。

 

按照以往经验,如果没有科创板,这是大忌。

 

 

2019 年营业收入分别较上年同期增长 24.95%和下滑 15.32%,净利润分别较上年同期增长 34.14%和下滑 9.75%。

 

前两年的工业机器人大干快上,确实推动了一大批产业链上下游企业的快速成长。但前年开始,受大环境影响,确实整个实体经济都在下行趋势,影响了制造业和汽车行业,进而影响了工业机器人产业。

 

这是一个普遍的共识。

 

因此,公司在招股书中对业绩下滑做了如下解释:

 

根据国家统计局的统计数据,2016 年 -2018 年中国工业机器人产量分别为 7.24 万台、13.11 万台、14.76 万台……但是从 2018 年四季度开始,受下游汽车和 3C 电子等行业增速放缓影响,国内工业机器人的产销量出现下滑,以 2018 年四季度为例,国内工业机器人产量仅 3.27 万台,同比增速近三年来首次为负,为 -2.14%。受此影响……公司 2019 年度营业收入为 18,590.10 万元,同比下滑 15.32%。

 

工业机器人需求疲软,这也符合普遍预期,但是用 2018 年四季度来解释 2019 年全年,似乎也不妥。

 

而且笔者从国家统计局网站上看到的信息,2019 年中国工业机器人累计产量 18.69 万台,如果对比 2018 年的 14.76 万台,涨幅不低嘛……

 

 

不过国家统计局的数据,看看就好。

 

技术领先,客户已有突破

 

减速器领域,“绿的谐波”确实有所突破。

 

否则从不足 3 个亿的营收,还下滑的业绩,断然是满足不了科创板的“科创属性”要求的,依赖于“进口替代”这一指标的豁免,能顺利申报成功,说明了技术含量被认可。

 

根据公司材料描述,精密减速器代表了精密传动技术、高端装备核心部件的顶尖水平。我国精密减速器几乎全部依赖进口。公司通过持续不断的研发投入,公司自身技术实力大幅提升,掌握了完全自主知识产权的精密谐波减速器研发技术并具备规模化生产能力,实现了精密谐波减速器国产自主可控。公司精密谐波减速器出货量在全球范围内名列前茅,已成功向国际主流机器人厂商批量出口供货。

 

关于“绿的谐波”的客户,本来最初浏览招股说明书的时候,发现前五大客户居然有 ABB,这可是工业机器人“四大家族”中的扛把子啊,如果减速器能实现向 ABB 供货,那产品和技术稳了!

 

 

然鹅,再一细看,“公司也是 ABB、通用电气、那智不二越、阿法拉伐等诸多国际高端装备制造企业的精密零配件供应商。”

 

精密零配件指的是不锈钢机加工零部件、铝制机加工零部件、铁制机加工零部件、铜制机加工零部件,技术含量跟减速器差远了,不过既然已经和这些龙头企业建立了销售关系,估计后续在开展减速器生意,也就便利了很多。

 

 

减速器的原理

 

减速器,通俗来说,就是通过大小齿轮的咬合,小齿轮带动大齿轮,来改变轴的转速。多个齿轮组成的传动零部件,利用齿轮的啮合改变系统输出的转速、扭矩及承载能力。

 

好比汽车发动机变速器一样,“低转速、大扭矩”。

 

而谐波减速器,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靠波发生器使柔轮产生可控的弹性变形波,通过其与刚轮的相互作用,实现运动和动力传递的传动装置,其构造主要由带有内齿圈的刚性齿轮(刚轮)、带有外齿圈的柔性齿轮(柔轮)、波发生器三个基本构件组成。

 

 

对于谐波减速器的“减速”原理,“绿的谐波”招股书里也说的比较简洁明了:

 

 

当谐波减速器实现传动时,其波发生器装入柔轮内圆,迫使柔轮产生弹性变形而呈椭圆状,使其长轴处柔轮齿轮插入刚轮的轮齿槽内,成为完全啮合状态;而其短轴处两轮轮齿完全不接触,处于脱开状态,当波发生器连续转动时,迫使柔轮不断产生变形并产生了错齿运动,从而实现波发生器与柔轮的运动传递。

 

谐波减速器中波发生器转动一周时,柔轮向相反方向转过两个齿的角度。

 

这就实现了“减速”的原理。

 

谐波减速器&RV 减速器

 

在减速器领域,有两大种类,谐波减速器和 RV 减速器。

 

RV 减速器由两级减速机构成,具有刚性好、抗冲击能力强、传动平稳、精度高等特点,常用于工业机器人中负载较大的轴。谐波减速器由柔轮、波发生器以及钢轮组成,具有结构紧凑、运动精度高、传动比大等特点,常用于负载小的工业机器人或大型机器人的末端几个轴。

 

 

从“绿的谐波”的客户角度看,谐波减速器已经新松机器人(300024.SZ)、华数机器人(300161.SZ)、新时达(002527.SZ)、埃夫特、广州数控、遨博智能、亿嘉和(603666.SH)、埃斯顿(002747.SZ)、优必选、配天技术、Universal Robots、Kollmorgen、Varian Medical System 等国内外知名品牌及制造商。

 

优必选是人形机器人,肯定是轻量级负载;

 

Kollmorgen(科尔摩根)的机器人及解决方案主要应用于外科、协作、工业和国防;

 

Varian Medical System(瓦里安医疗系统公司),是一家美国的医疗设备供应商。

 

所以,“绿的谐波”的客户,基于谐波减速器的优势领域,主要侧重于轻量级、轻负载的协作机器人、服务机器人、医疗机器人、工业机器人、军用和空间机器人等领域。

 

 

在工业机器人领域,谐波减速器一般应用在机器人的手臂、腕部或手部关节。从机器人的构造形态来看,一般来说,每台六轴多关节机器人需要搭配 6 台精密减速器,其中负载 10kg 以下机器人主要使用谐波减速器;10-20kg 及更高负载的机器人小臂、手腕关节可以采用谐波减速器;负载 30kg 以上的,在其轻负荷的末端关节上也能够使用谐波减速器。协作机器人全部关节使用谐波减速器,一般使用 6-7 个谐波减速器;SCARA 机器人一般使用 2-3 台谐波减速器;DELTA 机器人则需使用 3 台谐波减速器;AGV 机器人在其抓取臂关节上可以使用谐波减器;摆臂冲压机器人一般在旋转底座及前端手腕关节处能够使用 2 台谐波减速器;注塑机械手一般使用 1 台谐波减速器,码垛机器人的第四轴(末端轴)能够使用 1 台谐波减速器;服务机器人需使用多个谐波减速器作为柔性关节。

 

在数控机床领域,单台加工中心及数控铣床可使用 4 台以上精密减速器,数控车床及车削中心、数字磨床及放电加工机等可使用 3 台以上精密减速器。目前,高精度数控回转台和加工中心的四或五轴需要使用 1-2 台谐波减速器,雕刻机的分度回转装置以及义齿加工机等也需要使用谐波减速器。

 

在光伏设备领域,谐波减速器一般应用于光伏智能制造设备以及光伏发电设备中太阳能跟踪系统中的自动化组件,太阳能跟踪系统可调节电池板与太阳的角度,保持太阳光垂直射电池板,提高光伏组件的发电效率;

 

在航空航天领域,谐波减速器可用于航天卫星及其他各类航天器的各种驱动机构、高精度指向结构和天线展开结构上得到广泛应用;

 

在医疗设备领域,谐波减速器主要用于放射治疗设备、检测设备、医疗器械自动加工设备、医疗机器人、外骨骼机器人、康复机器人等。

……

 

“绿的谐波”的行业地位

 

根据公司招股说明书披露,在销售出货量方面,公司谐波减速器产品出货量已在国产自主品牌谐波减速器市场中取得领先。根据 GGII 统计,2017 年公司减速器产品出货量在行业中位居第二,行业内精密减速器出货量排名情况如下:

 

 

出货量仅次于哈默纳科。

 

哈默纳科是谐波减速器的国际龙头企业,在减速器整体市场规模中也排第二,仅次于纳博特斯克。

 

工业机器人不是一个高大上的贵族行业

 

我一直在普及一个说法,要把工业机器人和高大上的人工智能分开来看,工业机器人没有想象中那么贵。

 

看看“绿的谐波”的产品价格就知道了,核心部件之一的谐波减速器,价格才一千多块钱,量大还优惠。

 

 

中国的减速器,路还很长

 

一方面,“绿的谐波”的突破,是指的行业欣慰的,另一方面,也得看到,中国的减速器行业还有很远的路要走。

 

在工业领域,特别是精密加工领域,都需要长期的技术和经验积累,弯道超车并不现实。

 

尤其是减速器,谐波减速器的柔轮的成型工艺壁垒很高,对材料的抗疲劳强度、加工和热处理技术要求较高。

 

每一个工艺细节,都决定着产品最终的性能,国产减速器的整体稳定性、精度、可靠性等参数已经实现突破,但噪音控制、寿命方面还亟待改善。

 

不过值得注意的是,“绿的谐波”在产品制造过程中,还有一部分外协功能:

 

 

一般来说,热处理工艺是核心,配套的设备以及检测设施来保障质量,很多公司都有自己独特的热处理工艺,而“绿的谐波”居然热处理环节是委外的,这也是需要进一步了解的细节问题。