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        工業機器人伺服系統市場競爭格局、技術對比

        發布時間:2021年03月15日

        什么是工業機器人伺服系統?伺服系統是工業自動化的重要組成部分,是自動化行業中實現精確定位、精準運動的必要途徑。在結構組成方面,伺服系統由伺服驅動器、伺服電機、反饋裝置(編碼器)三大部分構成。按執行元件分為液壓伺服系統、電氣伺服系統和氣動伺服系統,目前應用為廣泛的是電氣伺服系統。

        工業機器人伺服系統中,電機主要采用永磁同步交流伺服電機;伺服驅動主要以總線通訊形式實現對位置、速度和轉矩單元的控制;編碼器主要采用多圈絕對值編碼器。

        從市場情況來看,2018年交流伺服系統市場規模增速下滑明顯,而工業機器人用伺服系統的需求規模逐年增加,且工業機器人專用伺服占交流伺服系統市場比重逐年上升。

        GGII數據顯示,2018年交流伺服系統市場規模69.42億元,同比增速3.93%;其中,用于工業機器人領域的交流伺服系統,2014-2018年,市場規模從9.96億元增至21.50億元,占交流伺服系統總市場規模的比重從17.54%增長至30.97%。

        工業機器人用伺服系統作為機器人重要的核心零部件之一,隨著機器人市場前景看好,機器人用伺服系統將在交流伺服市場規模比重中逐漸上升。GGII預計,至2023年,機器人用伺服系統市場占比將提升至40%以上,市場規模達41.0億元。

        工業機器人伺服系統市場競爭格局
        目前,工業機器人用伺服主要分為日系、歐系和國產三大類。
        日系代表廠商主要有安川、三菱、山洋、松下、富士、多摩川等;
        歐系代表廠商主要有西門子、施耐德、博世力士樂、ABB、科爾摩根等;
        國產代表廠商主要有匯川、臺達、埃斯頓、禾川、華數、翡葉動力、儒竟等。
        一直以來,中國工業機器人伺服系統市場均由外資主導,外資廠商占據中高端的市場份額,國產份額雖逐年提升,但市場份額依然偏小。GGII統計數據顯示,2018年國產工業機器人用伺服系統市場占比為22.34%,絕大部分市場份額仍由外資占據。

        在產品尺寸方面,歐系產品強調高度集成化,體積較日系、國產的更小。

        在動力輸入方面,歐系伺服產品多以交流三相240V級別電壓作為驅動系統的動力電源,且使用共直流母線技術;而日系和國產產品多以交流三相220V,且都屬于單體獨立型結構。

        在動力輸出方面,國產、日系、歐系伺服的輸出功率大體相同;

        在運動控制性能方面,西門子的產品具備2kHz的速度環頻率響應能力,安川為1.5kHz,多摩川和匯川則都為1.2kHz。歐系產品優勢更為明顯,尤其在要求高速度和精度領域;日系伺服產品的穩定性較好,可以滿足大部分應用領域的需求,尤其是小功率電機,性價比優勢明顯;國產伺服與外資尚存在一定的差距,主要體現在高低速防振動方面。

        總結與研判

        2018年年底工信部開展《工業強基工程重點產品、工藝“一條龍”應用計劃》,其中,機器人用伺服系統作為應用項目選擇之一,將有利于推動相關企業在伺服系統領域的研究及應用。
        盡管國產伺服電機、驅動等取得了一定突破,但與外資尚存在一定的差距,主要體現在下游接受度與產品核心性能上,核心零部件的突破不是一朝一夕的事,從長遠來看,伺服系統市場呈分層態勢:外資依然占據并主導中高端市場,國產逐漸滿足中低端市場需求,但向高端突破稍顯乏力。

        從市場的角度看,未來國產伺服系統市場接受度將逐步提高,市場份額也將逐年獲提升。GGII預計到2023年,國產市場份額將突破40%。

        主要理由:
        工業機器人本體市場國產化率逐步上升,給核心部件廠商帶來機會。隨著國內核心零部件技術水平的提升,產品使用性能日益提高,在要求不太苛刻的應用場合基本能滿足本體企業客戶的需求;此外,在滿足產品性能要求的情況下,國產兼具價格優勢,在成本提升與價格下行的雙重壓力下,國產本體廠商選擇與國產零部件廠商合作的傾向越來越明顯,以謀求企業的生存與發展。

        如:埃夫特與翡葉動力達成戰略合作伙伴關系;伯朗特向泰格運控采購5萬臺電機;歡顏長期向禾川、儒競、合泰等采購伺服電機。
        因此,在本體市場國產化率逐步提升的趨勢下,國產本體頭部企業長期穩定地采購國產零部件,對國產伺服品牌企業的成長具有較大的促進作用。

        從技術的角度看,國產中短期內還將處于追趕的階段,如目前提出的核心零部件機電一體化趨勢,國內外頭部企業紛紛開發機電一體化模塊,如科爾摩根發布RGM機器人關節模組,高度集成了無框力矩電機,低壓直流驅動器,專用諧波減速機,制動器,雙反饋系統及熱傳感器等六大功能模塊,實現一步到位的機器人關節解決方案。日本哈默納科提出“整體運動控制”,將諧波減速器與電機、傳感器等進行組合集成。


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