今天分享的是机器人系列深度研究报告：《机器人核心部件之丝杠行业专题研究报告：高壁垒大空间多企业布局加速国产替代》。（报告出品方：国海证券）

报告共计：24页

精选报告来源：人工智能学派

滚珠丝杠：将旋转运动转换为线性运动的重要传动装置

●滚珠丝杠基本组成部分包括轴、螺母和它们之间螺纹中的滚珠，电机通过联轴器带动丝杠轴转动，丝杠轴上的螺母在螺旋形螺纹的驱动下实现直线往复运动，从而将电机的旋转力矩转化为设备运动所需要的直线方向的驱动力。滚珠丝杠能够将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，是最常使用的机械传动元件之一，具备高精度、可逆性和高效率的特点，被广泛用于数控机械、精密机床、工业机械、电子机械和航空航天业等领域。

滚珠循环方式分为内循环和外循环

●根据螺母中的滚珠循环方式，主要分为内循环和外循环方式。内循环结构中，螺母侧面孔内装有反向器，滚珠在反向器作用下越过丝杠螺纹顶部进入相邻滚道内，形成一种单循环方式，滚珠循环过程中始终与丝杠表面接触，具有结构紧凑、流畅性高，回路短、传动效率高等优点，但反向器槽型加工较复杂。外循环结构中，滚珠会离开丝杠的螺纹滚道，通过螺母外表面的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间返回循环，具备加工方便、传动效率高的优点，被广泛应用。

下游以数控机床、机器人、工业机械为主

●从产业链来看，滚珠丝杠副/行星滚柱丝杠副上游主要包括钢材等原材料，以及丝杠、螺母、滚珠、挡圈等零部件；下游应用领域主要包括数控机床、机器人、智能汽车、航空航天、工业机械等。

年全球滚珠丝杠市场规模有望达.7亿美元

●滚珠丝杠作为重要的机械传动元件，下游应用市场主要包括工业机器人技术和管道场景等，终端市场主要面向航空、制造、能源和公共事业等领域。全球滚珠丝杠市场前景广阔，根据ZionMarketResearch数据，年全球滚珠丝杆市场规模达到.5亿美元，预计年全球市场规模可达.7亿美元，CAGR约为7.32%。分区域来看，亚太地区依托制造业产业链优势，市场份额占比最高；新技术创新及自动化程度提升下，北美成为全球第二大滚珠丝杠市场。

行星滚柱丝杠：以小螺柱代替钢球传动

●行星滚柱丝杠与滚珠丝杠的主要区别是负载的传递单元使用螺纹滚柱而不是滚珠。行星滚柱丝杠在主螺纹丝杠的周围，行星布置安装了6-8个螺纹滚柱小丝杠，利用电机的旋转转换为丝杠或螺母的直线运动，具有大推力、高精度、高频响、高效率、长寿命的特点，适用于传动精度、承载能力、使用寿命较高的旋转与直线运动转化装置。

●根据结构和工作原理的不同，行星滚柱丝杠可分为标准式、反向式、差动式和循环式结构。其中，反向式、差动式和循环式结构均是为了适应不同应用场景，在标准式基础上发展而来，各有优劣。

行星滚柱丝杠优势明显但价格昂贵

●滚珠丝杠副由于滚珠直径受限，很难满足空间小、重载的工况要求；行星滚柱丝杠副相比滚珠丝杠副具备多项优势：

（1）高承载：滚柱的几何形状比滚珠的球形提供了更多的接触点，具有更高的承载能力和刚度。

（2）小体积：相同承载能力下，滚珠的体积比滚柱大2/3。

（3）高速度：保持架使运动过程中的相邻滚柱之间不相互碰撞，工作速度更高。

（4）高精度：滚柱丝杠中丝杠螺旋升角较小，牙型轮廓为90°的三角形，该结构具备更高精度，进给量可精确至毫米以下。

（5）长寿命：根据GSA寿命试验，相同工况下的滚柱丝杠是滚珠丝杠实际寿命的15倍。但同时，行星滚柱丝杠高性能造成其高技术壁垒，主要被国外厂商垄断，价格昂贵，限制了其应用范围。

工业母机对丝杠精度要求最高，机器人市场增长最快

●滚珠丝杠的精度等级按国内分类，从高到低为P1、P2、P3、P4、P5、P7、P10，日本、韩国，还有中国台湾省采用JIS等级，即C0、C1、C2、C3、C5、C7、C10；欧洲国家的标准采用的是IT0、IT1、IT2、IT3、IT4、IT5、IT7、IT10。对同尺寸滚珠丝杠而言，精度越高，价值量也越大。

●从应用领域来看，工业母机对丝杠精度要求最高，新能源装备次之，二者均属于高精度范畴，通常使用C1、C2精度；C4多用于人形机器人领域，精度要求较低且市场增长最快，但结构极复杂；电动车领域丝杠要求最低。

人形机器人快速发展，市场空间广阔

●特斯拉Optimus量产在即，国内机器人产业链发展提速。随着全球工业机器人行业逐渐成熟，以及AI技术快速发展，人形机器人行业进入萌芽期。相比于工业机器人，人形机器人更能适应于各类现实生活的场景，使得机器人能从专用转向通用，增大规模效应降低成本。据中国网财经年10月报道，特斯拉Optimus人形机器人将于3-5年内实现量产上市，产量可达百万级，价格控制在2万美元以内。优必选、小米相继推出WalkerX、CyberOne等产品，腾讯、字节跳动等国内企业也纷纷布局，有望逐步缩小中外技术差距，推动我国人形机器人产业发展。

●人形机器人在全球范围内处于高速发展阶段，未来市场增长潜力较大。根据中商产业研究院数据，年全球人形机器人市场规模达到15亿美元，预测到年市场规模将增至亿美元，-年CAGR约为44.75%。

特斯拉Optimus预计使用14个行星滚柱丝杠

●根据《TeslaAIDay》，特斯拉人形机器人Optimus整体躯干共有12个手指关节执行器和28个关节执行器（14个线性执行器+14个旋转执行器），主要包括肩部6个旋转执行器、肘部2个线性执行器和2个旋转执行器、腕部4个线性执行器、腰部2个旋转执行器、髋部4个旋转执行器、腿部8个线性执行器。各关节执行器设计维度较多，速度、转矩、电能输入等方面结合驱动器整体的质量、总成本需要综合考虑，成本敏感性较强，特斯拉通过建立多个驱动器的设计方案云，运用AI模型选取最优可行方案，大大提高零部件通用程度。

●其中，线性执行器主要由电机、行星滚柱丝杠、位置传感器、力矩传感器组成。

丝杠技术壁垒较高，国产化率低

●滚珠丝杠/行星滚柱丝杠副具有较高技术壁垒。加工工艺方面，精密滚珠丝杠从加工工艺角度划分为磨削滚珠丝杠和冷轧滚珠丝杠两大类，磨削滚珠丝杠是按照基准统一原则，以两端中心孔为加工工艺工序基准，通过热处理、车削、磨削等几十道工序逐一完成，制造精度可达P1级，可作为高精度设备中的定位部件；冷轧滚珠丝杠成本低，效率高，但制造精度停留在P7级左右，只能作为传动部件应用于一般场景。技术方面，为保证传动过程中的精度保持性和功能可靠性，丝杠副产品需要具备较高的尺寸稳定性、可靠性、易成形性和生产效率等，对企业新材料及热工工艺及其装备的技术研发能力提出较高要求。

●目前，目前我国丝杠产品国产化率较低，尤其是高精度丝杠国产化率不足10%。国产丝杠在价格和服务上虽然更具优势，但在精度、性能和可靠性上仍有较大提升空间。

我国丝杠供需缺口明显，国产替代空间广阔

●竞争格局来看，根据华经产业研究院数据，全球滚珠丝杠厂商主要有NSK、THK、SKF等，CR5市占率达到约46%，日本和欧洲滚珠丝杆企业占据了全球约70%的市场份额；全球滚柱丝杠厂商主要有SKF、Rollvis、GSA、Rexroth等，CR4市占率约78%，其中南京工艺和济宁博特两家国内厂商产品以军工应用为主，批量产品质量不稳定且尺寸有限，另有Moog（美国）、PowerJacks（英国）也有生产滚柱丝杠的能力，但产品不外销。

●从国内行业供需情况来看，滚珠丝杠需求量大于产量，据华经产业研究院数据，年中国滚珠丝杠副产量达到万套，需求量为万套，行业供需缺口明显。我国《〈中国制造〉重点领域技术路线图》指出：到年目标主轴、丝杠、导轨等中高档功能部件国内市场占有率要达到80%。行业利好政策支持下，国产替代有望加速。

THK：全球最大滚珠丝杠厂商

●THK为世界首家通过滚动接触开发直线运动方法的公司，年在日本东京成立，并于年实现直线运动（LM）导轨制造和商业化。THK在日本、欧洲、美洲、亚洲拥有四个一体化生产销售基地，根据FuyeDynamicMachinery年5月报道，THK轴承产品国际市场份额占比达65%，亚洲市场占比78%。

●THK下游覆盖机床、半导体和LCD制造设备、工业机械、运输系统、航空航天等多个领域，产品矩阵丰富，能够为机器人行业提供滚珠丝杠、花键、高速执行器、伺服压力机执行器、直线导轨、交叉滚柱环等重要产品。

NSK：世界第三大轴承供应商，滚珠丝杠技术不断迭代

●NSK于年成立，是日本第一大、世界第三大轴承供应商.截至年3月，NSK在日本/中国/美国/英国/新加坡/印度设立了地区本部，并在全球范围内拥有66个生产基地和22个研发基地。

●NSK滚珠丝杠技术不断更新：年4月，NSK开发了可延长高负载滚珠丝杠使用寿命的新技术，目标年该技术产品销售额达12亿日元；年3月，NSK开发了全球首个用于滚珠丝杠的%生物塑料固定件，目标到年，采用该固定件的产品销售额达10亿日元；年7月，NSK开发了超平滑运动技术，实现了高度一致的动摩擦轮廓，目标年该技术产品销售额达5亿日元。

恒立液压：布局滚珠丝杆等，有望开启第三增长曲线

●恒立液压是国内液压件龙头企业，依托挖机油缸技术积累，逐步向非挖领域拓展，产品已覆盖下游多领域机械。非标油缸下游应用广泛，受单行业周期影响较小，年挖掘机行业景气度下行背景下，公司非挖新产品放量明显，有效提升公司抗周期能力，成为公司新增长极。

●年，公司非公开发行募资50亿元，其中14亿元用于线性驱动器项目投资建设，预计于Q1投产，该项目达产后将形成年产10.4万根标准滚珠丝杠电动缸、根重载滚珠丝杠电动缸、根行星滚柱丝杠电动缸、10万米标准滚珠丝杠和10万米重载滚珠丝杠的生产能力。据公司预测，项目可创造营收约21亿元，有望开启公司第三增长曲线。

贝斯特：先发布局工业母机滚动功能部件

●贝斯特多年深耕精密零部件领域，年1月，贝斯特设立全资子公司宇华精机，通过“高端装备核心滚动功能部件研发及产业化项目”引进生产及检测等进口设备约台套（其中，研发设备70台），全面布局直线滚动功能部件（产品包括：高精度滚珠/滚柱丝杠副、高精度滚动导轨副等），快速切入“工业母机”新赛道。截至年6月30日，首台套滚珠丝杠副、直线导轨副等产品已成功下线，部分产品已在送样验证过程中。

秦川机床：子公司汉江机床多年深耕滚珠丝杠

●秦川机床是中国机床工具行业品类最多、精密复杂程度最高、产业链最完整、综合竞争优势显著的企业之一，子公司汉江机床多年深耕滚珠丝杠领域，具备2级、3级精度的滚珠丝杠、直线导轨生产能力，产品具有较高的精度保持性，可以完全满足中高档数控机床的要求，实现了在新能源汽车领域制造装备滚动功能部件和精密螺杆副的国产化推广应用。

●年7月7日，秦川机床发布向特定投资者发行股票预案，拟募集资金12.3亿元，其中1.8亿元用于“新能源汽车领域滚动功能部件研发与产业化建设项目”建设，预计达产后新增滚珠丝杠/精密螺杆副产能28万件/年、滑动直线导轨产能13万米/年；公司滚珠丝杠/精密螺杆副产品总产能将提升至38万件/年；滑动直线导轨总产能将提升至18万米/年，产能分别提升%/%。

恒而达：直线导轨进入放量阶段

●恒而达主营金属切削工具及配套智能数控装备，年初纵向延伸高精度滚动功能部件（直线导轨副）并开始产业化，实现营收.4万元；H1，该项目已步入到提升与中试的新阶段，部分规格、系列、型号产品已小批量生产，实现营收.8万元。截至年6月30日，公司已累计完成该项目设备投资1.02亿元，形成直线导轨年产能74.5万米，滑块年产能万块，并且随着直线导轨副产品的产能不断扩大、生产工艺持续改进及人机效率逐步提升，直线导轨副产品的毛利率也得到较大改善。

长盛轴承：定增新能源领域3万套滚珠丝杠产能

●公司主营自润滑轴承、低摩擦副零部件及相关的精密铸件，产品定位于中高端市场，广泛应用于工程机械、汽车、能源、港口机械、塑料机械、农业机械等行业，已积累大量国内外优质客户。

●年9月29日，长盛轴承发布向特定投资者发行股票预案，拟募集资金4.46亿元，其中2.05亿元用于扩建自润滑轴承万套、滚珠丝杠3万套项目，计划2年建设完成。公司滚珠丝杠产品主要应用于新能源汽车领域，如商用车变速箱，乘用车制动、转向及驻车系统等。目前公司已经取得商用车主机厂定点，预计年内将取得汽车行业客户的量产计划；滚珠丝杠产品暂未应用于人形机器人，但具备相关生产能力，未来有望拓展布局。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

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