丝杠传动是主流的直线传动方式
丝杠传动基本原理:螺杆作为主动旋转体时,螺母会随螺杆的转动角度按照对应规格的导程将螺杆的旋转运动转化成直线运动。
丝杠的分类:按其摩擦特性可分为三类:滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠,人形机器人中常使用的滚动丝杠又可细分为滚珠和行星滚柱丝杠。
滚珠与行星滚柱丝杠的差异性:行星滚柱丝杠在承载能力、转速、寿命、传动噪音上较滚珠丝杠进一步提升,并能适应更多样的工作环境,缺点是成本高、难以做到高精度、传动效率略低于滚珠丝杠。
滚动丝杠的下游应用:1)传统领域:工业制造业是滚珠丝杠应用的最主要下游行业,市场占比为32%,数控机床是主要应用方向。2)人形机器人领域:特斯拉Optimus 直线关节预计采用14 个反向式行星滚柱丝杠,其中肘部2 个,腕部4 个,腿部8 个。
丝杠的市场总空间:2030 年人形机器人带来的丝杠市场空间有望达到270亿元,传统领域市场空间约217 亿,总计达到487 亿元。预计人形机器人中丝杠价值量占据半壁江山。
滚珠丝杠VS 行星滚柱丝杠——运动控制的核心环节
核心壁垒:1)加工工艺及设备:目前有轧制和磨制两种工艺路径,轧制加工效率高、精度低。磨制效率低、精度高。核心设备是高精度的磨床。
2)精度:数控机床普遍要求0-1 级,人形机器人要求4-5 级。人形机器人中丝杠主要作用是驱动而非定位,对精度要求相对较低。3)国产现状:
目前国产丝杠普遍存在精度范围有限,尺寸范围有限,承载能力弱等缺点;人形机器人对降本要求高,国内成本优势明显,国产空间巨大。
市场空间:传统领域市场空间较小。1)滚珠丝杠: 2022 年全球市场规模126.41 亿,2015-2022 年CAGR 为6.16%。2)行星滚柱丝杠: 2022年全球市场规模为20.59 亿元,2019-2022 年CAGR 为14.83%。
竞争格局:1)滚珠丝杠:生产厂商大部分来自于欧洲和日本,CR5 为46%,亚太是主要应用区域,市场份额为49.46%。2)行星滚柱丝杠:竞争格局分散,国内市场份额前三为Rollvis、GSA 以及瑞典的斯凯孚,CR3=66%。
国产品牌南京工艺、博特精工占比均为8%。国内企业追赶速度快,专利数量已经成为全球第一,占比约44%。
投资建议:轴承企业有望通过技术迁移切入丝杠生产,传统丝杠企业的产品高端化进程加速,建议关注:
轴承:
五洲新春,成功研发RV 减速器轴承及谐波减速器柔性轴承,并送样知名机器人减速器企业;车用滚珠丝杆业务拓展顺利,且具备技术迁移能力。
长盛轴承,特斯拉二级供应商,产品已用于工业减速器,并积极拓展在人形机器人中的应用;22 年定增项目进一步扩大滚珠丝杠及轴承生产规模。
丝杠:
新剑传动,先发布局机器人传动部件生产,拥有成熟的滚轧技术,具备行星滚柱丝杠批量生产能力。
鼎智科技,线性执行器市占率全球第二,具备滚动丝杠自主设计能力,微型行星滚柱丝杆里程碑式达成。
贝斯特,全面布局高精度滚珠丝杠及滚动导轨,并导入“工业母机”新赛道。目前公司生产的首套滚珠丝杠副、直线导轨副已成功下线。
恒立液压,液压行业龙头企业,依托定增项目横向切入线性驱动器(含电动缸、滚珠丝杆)生产。
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(责任编辑:王丹 )
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