一，行星滚柱丝杠是人形机器人的核心零部件之一
行星滚柱丝杠是人形机器人的核心零部件之一，特斯拉Optimus共有14个线性关节，或每个关节包含1个行星滚柱丝杠，预计 2030年时价值量占比约19%。假设行星滚柱丝杠单价约1080元/个，则单台人形机器人所用行星滚柱丝杠价值量达1.5万元，2030年人形机器人领域行星滚柱丝杠市场空间约268亿元人民币。
丝杠可分为梯形螺纹丝杠、滚珠丝杠和行星滚柱丝杠3种，行星滚柱丝杠具备高承载、耐冲击、体积小、高速度、噪音低、高 精度、长寿命、易安装维护以及环境适应强的优势。特斯拉Optimus中用到的主要是结构更紧凑的倒置行星滚柱丝杠。
二，行星滚柱丝杠：以螺纹滚柱代替滚珠的精密传动机构
• 行星滚柱丝杠结构：行星滚柱丝杠主要由丝杠、滚柱、螺母和内齿圈等部件组成，是一种以螺纹滚柱代替滚珠的精密传动机构。
• 运动原理：丝杠绕自身轴线为旋转，螺母轴向移动，滚柱绕丝杠轴线公转，绕自身轴线自转，同时随螺母轴向平动。建立惯性坐标系σ[O;x,y,z]，与丝杠固连的动坐标系σs[Os;xs,ys,zs],与滚柱固连的动坐标系σr[Or;xr,yr,zr]。行星滚柱丝杠各螺纹组件端截面运动关系示意图，如图3所示.丝杠绕zs轴逆时针自转角度Θs，滚柱绕zs轴逆时针公转角度Θr，绕zr轴顺时针自转角度Θr，滚柱和螺母沿z轴移动L。丝杠与滚柱在机构初始位置时螺纹接触点为P0点,经过上述运动，丝杠与滚柱在P点接触。
三，丝杠的应用场景
1）数控机床：数控机床是丝杠应用最广泛的领域之一。数控机床广泛应用丝杠 技术，实现高精度定位和移动。结合伺服电机，可实现精确位置 控制和复杂运动轨迹，提高加工精度和效率。
2）机器人：丝杠在机器人领域用于关节和运动机构传动，实现高精度运动控 制。其高刚度和低摩擦系数使机器人能快速、准确完成复杂任务。
3）制造设备：汽车制造中的焊接机器人和涂装机器人使用丝杠来控制机械手臂 的运动，在确保生产过程的高精度和稳定性方面起着关键作用。
4）精密仪器：光学仪器和显微镜中的焦距调节、物镜转换等功能，通常通过丝 杠来实现微调和定位。在半导体制造设备中，丝杠被用于半导体 芯片的切割和封装过程中的定位和传动。
四，行星滚柱丝杠竞争格局
目前，行星滚柱丝杠产能主要集中于欧洲、美国等，国内企业起步较晚，规模较小，国内市场主要依靠海外进口。2022年，国内行星滚柱丝杠厂商市场份额占比为19%，国外龙头制造商Rollvis、GSA和Rexroth的市场份额占比分别为26%、26%、12%。
五，丝杠的国产替代逻辑
丝杠部件市场空间广阔，国内企业加速布局或将推动国产替代。
1）国内企业起步较晚，但未来发展空间较为充分。
滚珠丝杠在国外起步早、技术成熟，以往国内中高档采用进口比例较大；而国产滚动功能部件行业通过多年努力及政策支持，国产品牌在中高端中应用比例显著提升。
2）滚动功能部件应用场景广泛，数控机床为第一大下游。
目前国内数控机床、机器人与生产线、航空航天与军工为三大应用场景，2021年机床在采购滚动功能部件行业中占比54.3%，推动滚动功能部件需求扩张，2022年对应市场空间为27.41亿美元。
同时，人形机器人进入快速迭代升级进展期，由于其大多采用反向式行星滚柱丝杠，丝杠部件或将从中受益，市场空间有望大幅提升。
3）国内滚珠/行星滚柱丝杠供需缺口明显，市场规模稳步增长。
2022年中国滚珠丝杠供需缺口或将达到448万套，行星滚柱丝杠同样供需缺口明显。
预计2030年全球及中国滚珠丝杠市场规模分别达405.78、81.16亿美元；预计2023年全球行星滚柱丝杠市场规模增长至3亿美元。
4）日欧企业主导高端市场，行业集中度较高。
从国内竞争格局来看：
①高端市场，日德企业合计市场份额高达90%，中国大陆、中国台湾企业市场份额各约5%，高端市场格局相对集中。②中端市场，中国大陆厂商的市场份额约30%。
从全球市场竞争格局来看，CR5市占率达到约46%；其中欧洲和日本的滚珠丝杠企业占据全球约70%的市场份额。
从全球区域分布来看：2020年亚太地区市场份额占比约49.46%，是全球滚珠丝杠主要市场，而行星滚柱丝杠市场较小，行业参与者以海外企业为主。
预计2022年我国滚柱丝杠市场Rollvis、GSA、Rexroth、Ewellix合计市占率达78%，国内厂商南京工艺市占率为8%。
5）国内企业加速布局丝杠领域，有望实现国产替代。
与海外知名企业相比，中国厂商生产的丝杠产品存在尺寸系列有限、批量产品质量不稳定、应用场景有限等短板，但随着国内企业对高精密丝杠的研制布局加速，国产化率有望逐步提升。
六，国内丝杠领域主要厂商梳理
1. 秦川机床
拥有秦川机床本部、宝鸡机床、汉江机床、汉江工具、沃克齿轮、秦川格兰德、秦川宝仪等多家子公司，是我国精密数控机床与复杂工具研发制造基地、中国机床工具行业的龙头骨干企业，数控磨床、滚珠丝杠等领域领先。汉江机床子公司滚珠丝杠2022年营收过亿，同时募投滚柱丝杆项目，达产后滚珠丝杠/精密螺杆副产品产能将提升至38万件/年，滑动直线导轨产能将提升至18万米/年
2. 汇川技术
主要为设备自动化/产线自动化/工厂自动化提供变频器、伺服系统、PLC/HMI、高性能电机、传感器、机器视觉等工业自动化核心部件及工业机器人产品，为新能源汽车行业提供电驱&电源系统，为轨道交通行业提供牵引与控制系统收购上海莱恩，具备生产三轴以上数据机床的高精度滚珠丝杠能力
3. 贝斯特
主要产品包括涡轮增压器精密轴承件、涡轮增压器叶轮、涡轮增压器中间壳、发动机缸体等关键汽车零部件，座椅构件等飞机机舱零部件，用于汽车、轨道交通等领域的工装夹具，以及飞机机身自动化钻铆系统、自动化工业生产线等智能制造系统集成产品。2023年5月底丝杠产品发布，目前处于送样验证阶段
4. 恒立液压
专业生产液压元件及液压系统的企业，从液压油缸制造发展成为涵盖高压油缸、高压柱塞泵、液压多路阀、工业阀、液压系统、液压测试台及高精密液压铸件等产品研发和制造的大型综合性企业。丝杠业务目前正处于研发及试制阶段
5. 鼎智科技
产品主要为线性执行器、各类微电机及其组件，下游客户主要为医疗设备、工业自动化控制设备等制造企业在微型行星滚柱丝杆的研发与生产上已有里程碑式达成，2022年线性执行器营收1.92亿元
6. 恒而达
主要从事模切工具、锯切工具、裁切工具等金属切削工具研发、生产和销售，并逐步延伸至产业链下游，为客户提供配套智能数控装备加强滚珠丝杠副的研发
7. 恒进感应
产品主要为中高档数控感应热处理成套设备(淬火机床为主)研发滚珠丝杠淬火自动线项目，实现高端滚珠丝杠类工件感应淬火自动化加工能力。
8. 新剑传动
精密传动件制造企业，主营业务是为半导体通讯、计算机、电子、汽车、工程机械、人机协作及服务机器人等行业提供蜗轮、蜗杆传动部件和精密零部件产品。布局人机协作与服务机器人行业，行星滚柱丝杠及电动缸专项系列产品等行业公司在产品上具有专业性和拓展空间。
9. 长盛轴承
主要产品双金属自润滑轴承、金属塑料自润滑轴承、金属基自润滑轴承、塑料自润滑轴承2022年9月发布定增预案，建设年产滚珠丝杠3万套项目。
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