《工業機器人及工控系統行業：人形機器人系列報告（二）行星滾柱絲杠“卡脖子”零件高價值的必需品-230723（28頁）.pdf》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《工業機器人及工控系統行業：人形機器人系列報告（二）行星滾柱絲杠“卡脖子”零件高價值的必需品-230723（28頁）.pdf（28頁珍藏版）》請在三個皮匠報告上搜索。

1、1/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分2023 年 07 月 23 日行業研究證券研究報告工業機器人及工控系統工業機器人及工控系統行業深度分析行業深度分析人形機器人系列報告（二）：行星滾柱絲杠“卡脖子”零件，高價值的必需品人形機器人系列報告（二）：行星滾柱絲杠“卡脖子”零件，高價值的必需品投資要點投資要點 我們站在特斯拉角度，將我們站在特斯拉角度，將 Optimus 人形機器人潛在零部件廠商分為以下幾類：人形機器人潛在零部件廠商分為以下幾類：1）與特斯拉有長期合作關系，配合度高，與特斯拉有長期合作關系，配合度高，原有合作領域相關產品可直接應用于人形機器人領域，優先選擇；2）細分領域有頭部公司

2、，由于原有市場空間較小，且有一定技術壁壘，行業龍頭未切入該細分領域，）細分領域有頭部公司，由于原有市場空間較小，且有一定技術壁壘，行業龍頭未切入該細分領域，其他零部件廠商短期內較難實現大規模供應，但長期有競爭加劇趨勢，如空心杯電機和無框力矩電機等領域；如空心杯電機和無框力矩電機等領域；3）細分領域有龍頭公司，原有市場空間較小，且技術上）細分領域有龍頭公司，原有市場空間較小，且技術上 know-how 壁壘較高，壁壘較高，其他零部件廠商短期較難突破技術壁壘，中期較難實現大規模量產，這類廠商具有較強的不可替代性，如諧波減速器領域如諧波減速器領域；4）產品壁壘不高，原有市場空間較大，廠商多，市場集中

3、度較低，如連接器、編碼器等產品，）產品壁壘不高，原有市場空間較大，廠商多，市場集中度較低，如連接器、編碼器等產品，側重響應快、配合度高、管理能力強的公司。5）原有市場空間較小，產品壁壘非常高，）原有市場空間較小，產品壁壘非常高，原有市場中生產這類產品性價比低，市場集中度高，而在人形機器人中價值量大，降本難度大，是“卡脖子”的零部件，如行星滾柱絲杠。如行星滾柱絲杠。我們認為在選擇以行星滾柱絲杠為代表的第 5 類廠商時可能的要求：1）能夠突破技術壁壘，實現應用）能夠突破技術壁壘，實現應用 2）長期具有大幅降低成本的可能）長期具有大幅降低成本的可能 3）具備大規模量產的能力）具備大規模量產的能力 4

4、）初期降低性能要求，逐步優化迭代。）初期降低性能要求，逐步優化迭代。人形機器人中，絲杠類型選取核心制約因素是小型化，小型化訴求下優先級為：倒置行星滾柱絲杠人形機器人中，絲杠類型選取核心制約因素是小型化，小型化訴求下優先級為：倒置行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠行星滾柱絲杠滾珠絲杠。滾珠絲杠。Optimus 因為有“人形”要求，小型化是“能不能用”的問題，承載能力是“好不好用”的問題，單位壽命的價格是“貴不貴”的問題。絲杠的壽命和額定負載正相關，額定負載和體積正相關，因此制約壽命和負載的原因就是體積要求。行星滾柱絲杠相比滾珠絲杠有明顯優勢的核心就是易滿足小型化要求。體現在：行星滾柱絲杠相比滾珠絲杠有明顯

5、優勢的核心就是易滿足小型化要求。體現在：1）可以倒置。）可以倒置。從結構上來看，行星滾柱絲杠具有行星滾子部件，其螺母可作為伺服電機的轉子，螺母旋轉帶動絲杠做軸向運動。而滾珠絲杠螺母上的反向循環裝置無法驅動滾柱大幅度移動，因此無法倒置。2）單位體積承載力高。）單位體積承載力高。行星滾柱絲杠是面接觸而滾珠絲杠是點接觸，因此在相同絲杠直徑下，前者比后者的承載能力提高 6 倍，相同負載下節省 1/3 空間，壽命提高 14 倍。行星滾柱絲杠核心難點在于制造工藝，加工精度主要影響壽命。行星滾柱絲杠核心難點在于制造工藝，加工精度主要影響壽命。行星滾柱絲杠價值量高，單價約單價約 2 萬元萬元，方案明確；滾珠絲

6、杠價值量較低，價格在幾十元到幾百元，價格在幾十元到幾百元，方案尚不明確，不過由于兩者結構相似，生產過程中部分設備和工藝通用，部分滾珠絲杠廠商具備切入行星滾柱絲杠的可能性。因此本篇報告我們以行星滾柱絲杠為主，滾珠絲杠為輔。我們認為行星滾柱絲杠領域工藝壁壘我們認為行星滾柱絲杠領域工藝壁壘設備壁壘設備壁壘設計壁壘設計壁壘材料壁壘。材料壁壘。行星滾柱絲杠設計難度不算太大，難點在于制造?？紤]到特斯拉對供應商扶持力度較大，目前全球已有成熟的制造設備，因此設備不是“有無”的問題，只是“價格高低”的問題。而工藝問題較難用資金實現突破，投資評級領先大市-B維持一年行業表現一年行業表現資料來源：聚源升幅%1M3M

7、12M相對收益-8.9214.613.1絕對收益-10.019.383.32分析師劉荊SAC 執業證書編號：S相關報告相關報告耐普礦機：業績超預期，海外市場潛力逐步兌現-耐 普 礦 機 2023 半 年 度 業 績 快 報 點 評2023.7.21工業機器人及工控系統：特斯拉 Optimus 性能全面升級，“身具智能”引領未來趨勢-機器人行業點評 2023.5.22通用設備：通用設備機床板塊 2022 年報、2023Q1 季報綜述-機械行業周報 2023.5.7博實股份：22 年業績略低于預期，23 年一季度整體經營情況大幅改善，公司訂單飽滿業績有望集中兌現-博實股份一季報點評 2023.5.

8、4卓然股份：年報業績符合預期，新訂單落地煉化景氣周期啟動-卓然股份年報點評 2023.4.26精工科技：國產碳纖維設備整線龍頭，訂單飽滿業績騰飛-精工科技深度報告 2023.4.24紐威數控：公司業績符合預期，盈利能力持續增強，海外營收占比提升-紐威數控年報點評2023.4.17 行業深度分析2/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分且特斯拉在工藝方面很難提供大的支持，因此對行星滾柱絲杠領域廠商來說，核心是掌握制造工藝。中國廠商短板是工藝和設備，歐洲廠商短板是人力成本、能源價格和產業鏈穩定性，前者是短期、可解決的，后者是難解決的。中國廠商短板是工藝和設備，歐洲廠商短板是人力成本、能源價格和產業鏈

9、穩定性，前者是短期、可解決的，后者是難解決的。根據特斯拉 2022 年 AI Day,我們推測 Optimus 中共用到 14 個線性執行器，均采用倒置行星滾柱絲杠。當前行星滾柱絲杠單價約 2 萬元，倒置的工藝更復雜，價值量更高，因此不考慮量產后降本因素，行星滾柱絲杠在單臺機器人價值量近 30 萬元。由于工藝復雜，國內行星滾柱絲杠執行器的應用起步不久，主要集中在國外德國 LTK、瑞士Rollvis、瑞典 SKF 等公司，其中 Rollvis 全球市占率達 40%。目前滾柱絲杠的加工還無法實現自動化，擴大產能就必須同時增加必要的生產人員，歐洲高昂的人力成本、俄烏沖突帶來的能源危機等問題下，歐洲有

10、色金屬協會甚至提出歐洲面臨“永久去工業化”的風險，我們認為歐洲廠商很難成為特斯拉長期大批量生產零部件的選擇。相關標的相關標的恒力液壓、秦川機床、鼎智科技、貝斯特、長盛軸承等。風險提示：風險提示：人形機器人發展進度不及預期風險；人形機器人需求不及預期風險；產能不及預期風險。AViZrXkYjW8ZnPsQnO6McM7NsQqQoMsRiNnNqPfQpNnRaQrQrRMYmQyQMYtPtQ行業深度分析3/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分內容目錄內容目錄一、行星滾柱絲杠：高難度、高價值，國內起步較晚一、行星滾柱絲杠：高難度、高價值，國內起步較晚.5（一）什么是行星滾柱絲杠？.5（二）生產

11、難度大，磨削工藝精度最高.7（三）瑞士 Rollvis 全球市占率 40%，國內處于起步階段.11二、行星滾柱絲杠性能優勢顯著，為二、行星滾柱絲杠性能優勢顯著，為 Optimus 直線關節方案直線關節方案.13（一）滾珠絲杠與行星滾柱絲杠結構類似，部分設備工藝通用.13（二）行星滾柱絲杠核心優勢是高承載，高承載帶來一系列優勢.16（三）加工精度主要影響壽命，疲勞破壞主要在滾柱.18（四）Optimus 直線關節為反式行星滾柱絲杠，核心優勢是小型化.19三、投資建議三、投資建議.23（一）恒力液壓：21 年定增布局線性驅動器，兼具滾珠絲杠與行星滾柱絲杠.23（二）秦川機床：滾珠絲杠已量產，行星滾

12、柱絲杠的“賣鏟人”.24（三）鼎智科技：微型行星滾柱絲桿里程碑式達成，線性執行器市占率全球第二.24（四）貝斯特：特斯拉汽車供應商，已布局高精度滾珠絲杠.25（五）長盛軸承：特斯拉二級供應商，具備人形機器人滾珠絲杠生產能力.25四、風險提示四、風險提示.26圖表目錄圖表目錄圖 1：行星滾柱絲杠示意圖.5圖 2：滾珠絲杠示意圖.5圖 3：行星滾柱絲杠主要部件.6圖 4：行星滾柱絲杠的電動缸結構示意圖.6圖 5：I-EMA 結構.7圖 6：C-EMA 結構.7圖 7：合金結構鋼 42CrMo.7圖 8：高碳鉻軸承鋼 GCr15.7圖 9：行星螺紋滾柱.8圖 10：行星滾柱絲杠誤差來源.8圖 11：

13、行星滾柱絲杠能量損失.9圖 12：行星滾柱絲杠螺紋副的加工工藝方法.9圖 13：螺紋磨床.10圖 14：砂輪磨削原理.10圖 15：滾珠絲杠螺距誤差.11圖 16：行星滾柱絲杠應用領域.12圖 17：戰斗機起落架-電動作動器.12圖 18：滾柱絲杠國內市場份額（2022 年預測）.12圖 19：行星滾柱絲杠成本構成.12圖 20：滾珠絲杠副構成.13圖 21：滾珠絲杠示意圖.13圖 22：滾珠絲杠螺母中的滾珠循環方式.14圖 23：滾珠絲杠精度等級（單位：0.001mm）.14圖 24：各種機械適應的精度等級.15 行業深度分析4/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分圖 25：行星滾柱和滾珠絲

14、杠受力承載面積比較.17圖 26：滾珠絲杠和滾柱絲杠受力示意圖.18圖 27：各參數對接觸疲勞壽命的影響.18圖 28：絲杠、螺母及滾柱的可靠性.18圖 29：Optimus 軀干共 28 個關節.19圖 30：Optimus 手部有 6 個執行器.19圖 31：考慮成本和重量選出最優執行器.20圖 32：28 個關節選出各自最優執行器.20圖 33：Optimus 軀干用到共 6 個關節執行器.20圖 34：Optimus 線性執行器吊起半噸重鋼琴.20圖 35：行星滾柱絲杠直線執行器示意圖.20圖 36：Optimus 直線關節傳感器.21圖 37：Optimus 直線關節采用行星滾柱絲杠

15、.21圖 38：標準型和反向式行星滾柱絲杠對比.22圖 39：Optimus 大臂執行器.22圖 40：Optimus 腕部執行器.22圖 41：Optimus 大腿執行器.23圖 42：Optimus 小腿執行器.23圖 43：漢江機床高精度磨床介紹.24圖 44：漢江機床滾珠絲杠副系列產品.24圖 45：鼎智科技滑動絲桿線性執行器.25圖 46：鼎智科技滾珠絲杠線性執行器.25表 1：行星滾柱絲杠五種類型.6表 2：同一個軸上成形螺紋和齒輪的加工工藝的比較.9表 3：砂輪磨削、硬車削、旋風銑削三種加工工藝對比.10表 4：各類加工工藝介紹.10表 5：滾珠絲杠螺距誤差主要來源.11表 6：

16、各品牌行星滾柱絲杠產品介紹.13表 7：滾珠絲杠選型指標.14表 8：軋制滾珠絲杠和磨制滾珠絲杠對比.15表 9：磨削滾珠絲杠機械加工工藝過程.16表 10：冷軋滾珠絲杠機械加工工藝過程.16表 11：行星滾柱絲杠和滾珠絲杠比較.17表 12：各類傳動產品性能對比.17表 13：恒力液壓募投項目介紹.24 行業深度分析5/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分一、行星滾柱絲杠：高難度、高價值，國內起步較晚（一）什么是行星滾柱絲杠？行星滾柱絲杠是將旋轉運動轉化為直線運動行星滾柱絲杠是將旋轉運動轉化為直線運動，傳動單元為絲杠及螺母之間的滾柱傳動單元為絲杠及螺母之間的滾柱。根據新劍機電傳動公眾號，行星

17、滾柱絲杠在主螺紋絲杠的周圍，行星布置安裝了 6-8 個螺紋滾柱小絲杠，利用電機的旋轉轉換為絲杠或螺母的直線運動。絲杠、滾柱、螺母三者之間通過螺紋嚙合實現傳動。絲杠是牙型角為 90的多頭螺紋;滾柱是具有相同牙型角的單頭螺紋;螺母是具有與絲杠相同頭數和牙型的內螺紋。行星滾柱絲杠結構與滾珠絲杠相似，是將滾珠替換為具有螺紋結構的滾柱，而絲桿和螺母結構基本相似。1圖 1：行星滾柱絲杠示意圖圖 2：滾珠絲杠示意圖資料來源：行星滾柱絲杠電動缸應用現狀_鄧琦，華金證券研究所資料來源：滾珠絲杠副發展及研究現狀_湯文成等，華金證券研究所電機驅動絲杠旋轉，從而使螺母完成直線運動。電機驅動絲杠旋轉，從而使螺母完成直線

18、運動。行星滾柱絲杠副的工作原理為:絲杠可視為太陽輪，滾柱視為行星輪，螺母視為中心輪，當絲杠旋轉且螺母的周向固定時，滾柱在圓周方向做類行星運動，同時通過螺旋傳動將絲杠(或螺母)的回轉運動轉換為螺母(或絲杠)的直線往復運動。行星滾柱絲杠工作原理和滾珠絲杠同樣類似的，即伺服電機驅動絲杠旋轉，從而使行星滾柱螺母總成帶動電動缸推桿完成直線往復推拉運動。21 精密行星滾柱絲杠的傳動特性_李凱等2 行星滾柱絲杠副剛度及效率的分析與研究_韋振興 行業深度分析6/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分圖 3：行星滾柱絲杠主要部件圖 4：行星滾柱絲杠的電動缸結構示意圖資料來源：行星滾柱絲杠傳動精度分析與設計_柯浩，

19、華金證券研究所資料來源：麥客廳，華金證券研究所行星滾柱絲杠根據結構組成及運動關系的不同行星滾柱絲杠根據結構組成及運動關系的不同，可以分為可以分為 5 種類型種類型：標準式行星滾柱絲杠、反向式行星滾柱絲杠、循環式行星滾柱絲杠、差動式行星滾柱絲杠、軸承環式行星滾柱絲杠。3表 1：行星滾柱絲杠五種類型行星滾柱絲杠類型介紹圖片標準式絲杠為主動件，螺母為輸出構件。它能夠實現較大行程，適用于環境惡劣、高負載、高速等場合，是目前應用最廣泛的類型，其他的 4 種類型均是為了適應于不同的應用環境而在其基礎上演變而來的。主要用于精密機床、機器人、軍工裝備等領域。反向式結構形式與標準式類似，反向式行星滾柱絲杠的螺母

20、為主動件，絲杠為輸出構件，滾柱、絲杠之間無相對軸向位移，其主要用于中小負載、小行程和高速的應用場景，其最大的優勢在于可將其螺母作為電機轉子實現電機和絲杠一體化設計，形成結構緊湊的一體式機電作動器。循環式增加了參與嚙合的螺紋數量，因此具有較高的剛度和較大的承載能力，主要應用于要求高剛度、高承載、高精度的場合。缺點在于其凸輪環結構會產生振動沖擊，存在噪音問題。主要用于醫療器械、光學精密儀器等領域。差動式結構特點使其可以獲得更小的導程，適用于傳動比較大，承載能力較高的應用場合。但在其運動過程中，螺紋會產生滑動現象，在重載情況下，容易產生磨損，導致精度喪失，可靠性降低等問題。軸承環式推力圓柱滾子軸承大

21、大提高了其承載能力，同時也減小了各構件間的磨損，增大了傳動效率，其主要適用于高承載、高效率等場合，如石油化工、重型機械等領域。其存在著結構復雜，徑向尺寸大，制造成本高等缺點。資料來源：行星滾柱絲杠傳動精度分析與設計_柯浩，華金證券研究所反向式行星滾柱絲杠反向式行星滾柱絲杠，螺母既作為傳力部件又作為電機的的轉子螺母既作為傳力部件又作為電機的的轉子，一體化一體化、小型化程度高小型化程度高。各類行星滾柱絲杠傳動是機電裝置重要執行機構，常見的機電作動器可分為集成式機電作動器(I-EMA)和一體式機電作動器(C-EMA)兩種4。典型的集成式機電作動器結構由直流無刷電機、控制器(主要包括速度、位置、扭矩控

22、制器和功率轉換器)、減速器(齒輪傳動或帶傳動)、滾珠絲杠(或行星滾柱絲杠)四部分組成。一體式機電作動器結構主要由行星滾柱絲杠(絲杠、滾柱和螺母)、電3 行星滾柱絲杠傳動精度分析與設計_柯浩4 行星滾柱絲杠傳動嚙合原理_劉更 行業深度分析7/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分機(磁鐵和線圈繞組)、控制器(控制、測量、反饋單元及對應接口)三部分組成。對于反向式行星滾柱絲杠，螺母既作為傳力部件又作為電機轉子，通過絲杠、滾柱和螺母三者的嚙合傳動實現直線伺服，是真正意義上的一體化機電作動器。圖 5：I-EMA 結構圖 6：C-EMA 結構資料來源：行星滾柱絲杠傳動嚙合原理_劉更，華金證券研究所資料來源

23、：行星滾柱絲杠傳動嚙合原理_劉更，華金證券研究所（二）生產難度大，磨削工藝精度最高絲杠材料為合金結構鋼絲杠材料為合金結構鋼 42CrMo，螺母和滾柱材料為高碳鉻軸承鋼，材料壁壘不高。，螺母和滾柱材料為高碳鉻軸承鋼，材料壁壘不高。根據Rollvis 中國大陸核心代理商天譽科技公司官網，行星滾柱絲杠中絲杠選用的材料為合金結構鋼42CrMo，合金結構鋼 42CrMo 強度和淬透性比 35CrMo 有所增高，調質后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力，低溫沖擊韌性良好。螺母和滾柱選用的材料為高碳鉻軸承鋼 GCr15，高碳鉻軸承鋼 GCr15 綜合性能良好，淬火和回火后具有高而均勻的硬度，良好的耐磨性和高的

24、接觸疲勞壽命，熱加工變形性能和切削加工性能均好。根據撫順特鋼官網，合金結構鋼 42CrMo 價格為9150 元/噸，高碳鉻軸承鋼 GCr15 價格 10000 元/噸。圖 7：合金結構鋼 42CrMo圖 8：高碳鉻軸承鋼 GCr15資料來源：百度百科，華金證券研究所資料來源：百度百科，華金證券研究所螺紋滾柱是傳動的關鍵部分螺紋滾柱是傳動的關鍵部分，成形加工工藝和產品質量直接決定行星滾柱絲杠成形加工工藝和產品質量直接決定行星滾柱絲杠。當行星滾柱絲杠傳動機構工作時，多個螺紋滾柱共同承受載荷，避免任何一個螺紋滾柱因承載過大而造成損 行業深度分析8/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分傷失效。在行星螺

25、紋滾柱中，中間的螺紋部分的主要工作是傳遞載荷，齒輪部分和螺母內部的固定齒圈相嚙合。螺紋滾柱作為行星滾柱絲杠傳動機構的關鍵部分，其成形加工工藝和產品質量直接決定行星滾柱絲杠傳動機構的裝配質量和性能。5圖 9：行星螺紋滾柱資料來源：螺紋滾柱軋制工藝研究_段體清，華金證券研究所行星滾柱絲杠主要有形變誤差、制造誤差、安裝誤差等，制造工藝對減小誤差十分關鍵。行星滾柱絲杠主要有形變誤差、制造誤差、安裝誤差等，制造工藝對減小誤差十分關鍵。其中制造環節包括螺紋螺距、螺紋牙型、齒輪齒距、齒輪齒廓、制造偏心等誤差，對制造提出了非常高的精度要求。圖 10：行星滾柱絲杠誤差來源資料來源：行星滾柱絲杠傳動精度分析與設計

26、_柯浩，華金證券研究所行星滾柱絲杠傳動系統的能量損失主要來源于其關鍵部件的摩擦阻力行星滾柱絲杠傳動系統的能量損失主要來源于其關鍵部件的摩擦阻力。主要包括角接觸軸承(或圓錐滾子軸承)接觸摩擦、絲桿與滾柱側螺紋嚙合摩擦、滾柱與螺母側螺紋嚙合摩擦、滾柱齒與內齒圈摩擦以及保持架和滾柱、螺母間的轉動摩擦損失。65 螺紋滾柱軋制工藝研究_段體清6 行星滾柱絲杠承載與摩擦特性研究_杜興 行業深度分析9/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分圖 11：行星滾柱絲杠能量損失資料來源：行星滾柱絲杠承載與摩擦特性研究_杜興，華金證券研究所行星滾柱絲杠通過螺紋嚙合實現傳動行星滾柱絲杠通過螺紋嚙合實現傳動，螺紋的加工方式

27、有旋風銑削螺紋的加工方式有旋風銑削、磨削加工磨削加工、硬態車削硬態車削、滾壓成型等滾壓成型等。行星滾柱絲杠依靠零件間的螺紋嚙合實現傳動功能，螺紋的加工精度將直接影響系統的傳動精度、使用壽命、與平穩性。行星滾柱絲杠螺紋是由特定參數設計而成，其制造工藝方法主要為成型加工，例如旋風銑削、磨削加工、硬態車削、滾壓成型等。7圖 12：行星滾柱絲杠螺紋副的加工工藝方法資料來源：行星滾柱絲杠螺紋的硬態車削加工技術研究_陳暉，華金證券研究所現有的軋制成形加工工藝有兩種軋制成形方法現有的軋制成形加工工藝有兩種軋制成形方法：（1）在一臺設備上安裝螺紋和齒輪兩種模具，按加工工藝順序在不同的時間內先后軋制成形螺紋和齒

28、輪；（2）在多臺設備上分別安裝螺紋和齒輪兩種模具，按加工工藝順序在不同的時間內先后軋制成形螺紋和齒輪。8表 2：同一個軸上成形螺紋和齒輪的加工工藝的比較成形方法設備數量設備復雜程度成形過程成形時間減材/切削加工2普通設備按先后順序切削成形螺紋和齒輪比較長7 行星滾柱絲杠螺紋的硬態車削加工技術研究_陳暉8 螺紋滾柱軋制工藝研究_段體清 行業深度分析10/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分等材/軋制成形2普通設備按先后順序軋制成形螺紋和齒輪長等材/軋制成形1設備比較復雜按先后順序軋制成形螺紋和齒輪短資料來源：螺紋滾柱軋制工藝研究_段體清，華金證券研究所磨削是加工螺紋精度最高的工藝，可達到磨削是加

29、工螺紋精度最高的工藝，可達到 P1 級。級。磨削是高精度絲杠螺紋的主要加工方法，磨削的實質是砂輪的表面很多磨粒劃擦、刻劃和切削工件表面，使用螺紋磨床高速旋轉的成型砂輪對加工工件表面進行高速切削，使用磨削加工的滾珠絲杠最高可達到 P1 級。9圖 13：螺紋磨床圖 14：砂輪磨削原理資料來源：精密滾珠絲杠磨削加工精度及其測試方法研究_牛星，華金證券研究所資料來源：精密滾珠絲杠磨削加工精度及其測試方法研究_牛星，華金證券研究所表 3：砂輪磨削、硬車削、旋風銑削三種加工工藝對比工藝設備與刀具粗加工生產效率備注砂輪磨削絲杠磨床或開槽磨床磨制 90V 型槽低需要半精磨和精磨硬車削CBN 刀具及數控車床車制

30、 90V 型槽中適于長度 1m、螺距 6mm 以下長徑比小的滾珠絲杠旋風銑削CBN 刀具及數控車床工作滾道一次銑削成型，加工達到半精磨精度高適于較長以及長徑比大的滾珠絲杠資料來源：精密滾珠絲杠機械加工工藝規程研究_鄭紅，華金證券研究所磨削的核心設備是高精度磨床磨削的核心設備是高精度磨床。根據中金企信國際咨詢，磨床屬于精度較高的加工機床，通常在工件加工的后端工序使用，使工件得到更高的加工精度和更低的表面粗糙度，提升下游機械的運行平穩性、使用精度等性能。不同類別金屬切削工藝的加工精度、表面粗糙度范圍也不同。表 4：各類加工工藝介紹加工工藝概念加工精度表面粗糙度一般范圍其他說明一般范圍()其他說明車

31、削車刀在平面內作直線或曲線移動的切削加工IT8-IT7“鏡面車削”可達 IT7-IT51.6-0.8“鏡面車削”可達 0.04-0.01 銑削使用旋轉的多刃刀具切削工件的加工IT8-IT76.3-1.69 精密滾珠絲杠磨削加工精度及其測試方法研究_牛星 行業深度分析11/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分刨削用創刀對工件作水平相對直線往復運動的切削加工IT9-IT76.3-1.6鉆削用鉆頭等進行鉆孔的加工可達 IT1012.5-6.3鏜削用刀具擴大孔或其它圓形輪廓的內徑切削加工IT9-IT7“精密鏜削”可達 IT7-IT62.5-0.16“精密鏜削”可達 0.63-0.08 磨削用磨料，磨具

32、切除工件上多余材料的加工IT8-IT51.25-0.16“鏡面磨削”可達 0.01 以下資料來源：中金企信國際咨詢，華金證券研究所滾珠絲杠磨削加工精度的主要標準是螺距誤差滾珠絲杠磨削加工精度的主要標準是螺距誤差。在實際生產過程中，由于各方面原因共同作用的結果，絲杠旋轉一周，而工作臺并非恰好行進一個螺距，這樣就會形成螺距誤差。滾珠絲杠螺距誤差來源大致可以分為靜態誤差、動態誤差和隨機誤差，這三種誤差又包括很多種，其中機床誤差座、砂輪磨損和彈性變形以及熱變形誤差以及熱變形誤差對螺距誤差影響較大。10圖 15：滾珠絲杠螺距誤差資料來源：精密滾珠絲杠磨削加工精度及其測試方法研究_牛星，華金證券研究所表

33、5：滾珠絲杠螺距誤差主要來源主要誤差類型說明機床誤差砂輪磨削的實質是一種特殊的高速度切削，因此，砂輪磨削過程對機床的精度和穩定性都有很大的要求。機慶母絲杠本身就存在螺距誤差，并且對工件的加工誤差影響最大;機床的定位精度以及運動精度等等也會影響到工件的加工誤差。砂輪磨損和彈性變形造成的螺距誤差在磨削過程中，由于砂輪存在磨損，那么實際進生給量就會低于理論進給量。熱變形引起的螺距誤差滾珠絲杠在磨削過程中的熱誤差主要包括機床本身運動件接觸摩擦發熱引起的熱變形誤差、砂輪磨削過程中產生的磨削熱引起的工件變形誤差。雖然在加工過程中會使用冷卻液，但是仍會有大量磨削熱通過螺旋線傳入工件，尤其是高精度絲杠的磨削加

34、工過程中發生的熱變形是不容忽視的。資料來源：精密滾珠絲杠磨削加工精度及其測試方法研究_牛星，華金證券研究所（三）瑞士 Rollvis 全球市占率 40%，國內處于起步階段10 精密滾珠絲杠磨削加工精度及其測試方法研究_牛星 行業深度分析12/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分Rollvis 公司在行星滾柱絲杠市占近公司在行星滾柱絲杠市占近 40%，國內起步較晚以國防領域為主國內起步較晚以國防領域為主。根據中船重工智海創新中心，國外已有多家公司具備制造多種結構形式行星滾柱絲杠的能力，如德國 LTK，瑞士Rollvis，英國 Power Jacks、瑞典 SKF、美國 Moog 和 Exlar

35、以及日本 NSK 等。其中瑞士 Rollvis是世界上著名的行星滾柱絲杠專業生產廠家，該公司市場占有率近 40%。根據行星滾柱絲杠電動缸應用現狀_鄧琦，國內行星滾柱絲杠電動缸的應用剛剛起步不久，應用領域主要集中在國防、汽車和冶金等領域。國防工業方面，主要應用在航天飛行器姿態控制、導彈發射架姿態控制、坦克炮桿隨動系統和起落架收放等方面。圖 16：行星滾柱絲杠應用領域圖 17：戰斗機起落架-電動作動器資料來源：行星滾柱絲杠承載與摩擦特性研究_杜興，華金證券研究所資料來源：行星滾柱絲杠電動缸應用現狀_鄧琦，華金證券研究所國內市場集中度高國內市場集中度高，原材料成本約原材料成本約 60%。目前國內市場

36、中，EWELLIX、Rollvis、GSA 等國際品牌市占率較高，此外還有南京工藝和濟寧博特兩家國內品牌，目前兩家公司的產品性能與國外還有一定差距，產業化處于早期階段。EWELLIX 公司行星滾柱絲杠產品成本結構來看，原材料成本占比大概為 60%，工時成本和生產所需成本占比 15%，工廠內的固定成本分攤為 15%，集團向法國工廠征收的管理成本占比 10%。2022 年 EWELLIX 產能 2.5 萬根，產能利用率 85%。11圖 18：滾柱絲杠國內市場份額（2022 年預測）圖 19：EWELLIX 行星滾柱絲杠成本構成資料來源：E公司滾柱絲杠產品營銷策略研究_王有雪，華金證券研究所資料來源

37、：E公司滾柱絲杠產品營銷策略研究_王有雪，華金證券研究所磨制生產效率低磨制生產效率低，擴大產能需投入更多設備和人員擴大產能需投入更多設備和人員。研磨工藝下，由于滾柱絲杠上的每一個螺紋都需要具有高導程精度，同時精度的一致性要求高，致使生產一根合格的絲杠往往需要幾天11 E 公司滾柱絲杠產品營銷策略研究_王有雪 行業深度分析13/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分的時間。這意味著如果需要擴大產能，就必須投入更多的機器設備。目前滾柱絲杠的加工還無法實現自動化，如果擴大產能也就必須同時增加必要的生產人員。由于軋制絲杠的制造成本低于研磨絲杠，Rexroth 在國內的售價也比 EWELLIX 低 10%

38、-20%左右的水平。表 6：各品牌行星滾柱絲杠產品介紹品牌制造工藝尺寸系列產品應用價格水平EWELLIX研磨齊全工業標準Rollvis研磨齊全軍工和工業低 10%-15%GSA研磨齊全軍工和工業低 20%-25%Rexroth軋制較齊全工業低 10%-20%資料來源：E公司滾柱絲杠產品營銷策略研究_王有雪，華金證券研究所二、行星滾柱絲杠性能優勢顯著，為 Optimus 直線關節方案（一）滾珠絲杠與行星滾柱絲杠結構類似，部分設備工藝通用滾珠絲杠由螺桿滾珠絲杠由螺桿、螺母螺母、鋼球鋼球、預壓片預壓片、反向器反向器、防塵器組成防塵器組成。是工具機械和精密機械上最常使用的傳動元件，是將回轉運動轉化為直

39、線運動，或將直線運動轉化為回轉運動的理想的產品，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應用于各種工業設備和精密儀器。圖 20：滾珠絲杠副構成圖 21：滾珠絲杠示意圖資料來源：中捷眾創，華金證券研究所資料來源：滾珠絲杠副發展及研究現狀_湯文成等，華金證券研究所滾柱絲杠磨制精度和成本高滾柱絲杠磨制精度和成本高，軋制精度和成本較低軋制精度和成本較低。根據中捷眾創公司官網公眾號，滾珠絲杠根據精度等級分為：軋制和研磨級絲桿，軋制絲桿的精度相對低一點，適用于精度要求不是很高的場合；而研磨級絲桿，精度比較高，適合精度要求高的場合。根據螺母中的滾珠循環方式，可以分為外循環

40、、內循環、端蓋式。端蓋式是比較早期的結構，缺點比較明顯，現在應用較少。行業深度分析14/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分圖 22：滾珠絲杠螺母中的滾珠循環方式資料來源：中捷眾創，華金證券研究所根據中捷眾創公司官網公眾號根據中捷眾創公司官網公眾號，滾珠絲杠選型包括滾珠絲杠選型包括：1、絲桿軸徑絲桿軸徑 2、導程導程 3、精度精度 4、預壓預壓等級等級。絲杠選型過程，首先根據應用場景選擇合適的絲杠類型，確定精度等級和預壓等級。然后根據負載的大小，確定滾珠絲桿的軸徑。第三步根據負載需要的移動速度，確定導程，最后確定導程之后，再根據推力和導程的關系式，確定驅動電機要提供的轉矩。表 7：滾珠絲杠選型

41、指標滾珠絲杠選型指標說明絲桿軸徑常見的規格有（單位：mm）：8、10、12、14、15、20、25、32。一般是軸徑越大，負載越大。導程導程指的是絲桿旋轉一周，螺母直線運動的距離。常見的導程有（單位：mm）：2、4、5、8、10、20、25、32。精度絲杠精度按國內等級劃分有 P1、P2、P3、P4、P5、P7、P10，日本、韓國采用 JIS 等級，即 C0、C1、C2、C3、C5、C7、C10，依次遞減、。一般普通機械采用 C7，C10 級，數控設備一般采用 C5，C3 級。航空制造設備等精密設備采用 C3、C2 精度。C7，C10 級一般采用軋制方法制造，C5 級及以上采用研磨方法制造。預

42、壓等級預壓等級越高，螺母與螺桿配合越緊；反之，等級越低越松資料來源：中捷眾創，華金證券研究所根據 HIWIN 上銀，滾珠絲桿精度參數表示主要是 2 個，1.任意取有效螺紋 300mm 的最大幅度導程誤差容許值。2.一般則是用絲桿螺紋長度內任取 300mm 的累積導程誤差。圖 23：滾珠絲杠精度等級（單位：0.001mm）資料來源：HIWIN上銀，華金證券研究所 行業深度分析15/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分圖 24：各種機械適應的精度等級資料來源：HIWIN上銀，華金證券研究所磨制滾柱絲杠精度高達到 P1 級，非常適合給高精度設備做定位部件。冷軋滾珠絲杠生產效率高，但精度低，總停留在

43、P7 級左右，只能在設備中做傳動部件。根據創威達公司官網，軋制滾珠絲桿交貨期快捷。研磨滾珠絲桿特點是加工精度高，交貨期緩慢，同品牌相比較，比軋制絲杠單價高。12表 8：軋制滾珠絲杠和磨制滾珠絲杠對比軋制滾珠絲杠磨制滾珠絲杠精度等級C7,C8,C10（德國力士樂可以達到 C5）C0,C1,C2,C3,C4,C5導程誤差0.05mm4-23 軸向間隙0.05-0.17mm（根據直徑變化），可以預緊減少間隙0.01-0.03mm（根據直徑變化），可以預緊減少間隙直徑范圍12-50mm6-150mm導程范圍4-40mm4-40mmDN 值（絲杠直徑 x 輸入轉速）小于 50000小于 70000，重載

44、達到 130000噪音指標高，適合低速轉動低，適合中高速轉動輸入轉速低于 900rpm 為佳比軋制提高 30%交貨期2 周，不能非標制造螺母，否則交貨期長較長資料來源：創威達公司官網，華金證券研究所12 精密滾珠絲杠機械加工工藝規程研究_鄭紅 行業深度分析16/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分磨削滾珠絲杠是按照基準統一原則，以兩端中心孔為加工工藝工序基準，通過熱處理、車削、磨削等幾十道工序逐一完成。冷軋滾珠絲杠是采用冷加工工藝模具制造，開模工藝自動化程度高，批量生產后成本低，效率高。13表 9：磨削滾珠絲杠機械加工工藝過程序號工藝內容備注序號工藝內容備注1下料GCr1512粗磨 90v 形

45、槽兩頂尖2球化退火熱處理并檢驗校直降低硬度13磁力探傷3加工端面，鉆中心孔14時效處理并檢驗去應力4粗車15研磨中心孔5高溫時效并檢驗去應力16半精磨滾道兩頂尖6加工端面，修研中心孔17低溫時效處理并檢驗7半精車18銑鍵槽8銑19磨端部螺紋9粗磨兩頂尖20研磨中心孔10工作表面（滾道）與加工基準（中心孔）淬、回火檢驗21精磨滾道，全檢兩頂尖11研磨中心孔22裝配跑合檢驗防銹包裝檢驗入庫備注磨制滾珠絲杠的加工工藝周期約為 30-45 天，周期長，效率低，成本高。資料來源：精密滾珠絲杠機械加工工藝規程研究_鄭紅，華金證券研究所表 10：冷軋滾珠絲杠機械加工工藝過程序號工藝內容備注序號工藝內容備注1

46、軋制滾珠絲杠GCr154滾道拋光2檢驗校直5加工軸端3端部退火降低硬度6裝配跑合檢驗-防銹包裝檢驗入庫備注軋制滾珠絲杠的加工工藝周期約為 1-3 天，周期短，效率高，成本低。資料來源：精密滾珠絲杠機械加工工藝規程研究_鄭紅，華金證券研究所（二）行星滾柱絲杠核心優勢是高承載，高承載帶來一系列優勢行星滾柱絲杠在承載行星滾柱絲杠在承載、剛度剛度、精度精度、小型化方面均優于滾珠絲杠小型化方面均優于滾珠絲杠。由于螺紋傳動結構的存在，使得行星滾柱絲杠副具備以下優勢。(1)高承載能力、高剛度。安裝空間相同時，滾珠絲杠副由于滾珠直徑的限制，滾珠與絲杠滾道之間的嚙合點數量遠小于行星滾柱絲杠副中滾柱螺紋與絲杠13

47、 精密滾珠絲杠機械加工工藝規程研究_鄭紅 行業深度分析17/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分螺紋間的嚙合點數量，而嚙合點數量增多會使得絲杠副承載能力變強。(2)實現小導程精密傳動。(3)所需工作空間小。14圖 25：行星滾柱和滾珠絲杠受力承載面積比較資料來源：行星滾柱絲杠副小螺距螺紋數控磨削工藝研究_董超，華金證券研究所行星滾柱絲杠具備多副行星滾柱絲杠具備多副、多體多體、多點優勢多點優勢，性能優于滾珠絲杠等一系列傳動裝置性能優于滾珠絲杠等一系列傳動裝置。相比于傳統的滾珠絲杠傳動，行星滾柱絲杠傳動呈現多副(螺紋副和齒輪副)、多體(多個零件參與嚙合傳遞運動和動力)、多點(螺紋副多點接觸)的嚙合

48、特征，故在相同絲杠直徑下，行星滾柱絲杠比滾珠絲行星滾柱絲杠比滾珠絲杠的承載能力提高杠的承載能力提高 6 倍，相同負載下節省倍，相同負載下節省 1/3 空間，壽命提高空間，壽命提高 14 倍，倍，工作環境溫度范圍提高 2倍。采用行星滾柱絲杠作為傳動機構的 EMA 與采用滾珠絲杠的 EMA 相比，相同推力下重量減相同推力下重量減少少 30%，相同重量下推力提升相同重量下推力提升 50%。根據億誠歐特官網，標準滾柱絲杠驅動可實現超過 130 噸力的動態負載能力（單驅動能力超過液壓缸）。15表 11：行星滾柱絲杠和滾珠絲杠比較相對承載能力相對旋轉速度相對壽命導程滾珠/滾柱受力狀態離心力滾珠絲杠111受

49、滾珠直徑限制大于0.5mm受載面積小輪流受載高速轉動產生較大離心力行星滾柱絲杠3215可小于 0.5mm 或更小受載面積大同時受載行星機構阻止離心力資料來源：行星滾柱絲杠副滾柱塑性成形的探討_張大偉等，華金證券研究所表 12：各類傳動產品性能對比直線電機系統氣動伺服系統液壓伺服系統齒輪齒條系統滾珠絲杠系統行星滾柱絲杠系統承載能力低高很高高高很高壽命較長較長較長較長較長很長速度較快很快中等較快中等很快有無泄露無有有有無無位置可控性容易很困難困難容易容易容易抗沖擊性高高很高高很高很高機械剛度中等低高高中等較高14 行星滾柱絲杠副小螺距螺紋數控磨削工藝研究_董超15 行星滾柱絲杠傳動嚙合原理_劉更

50、行業深度分析18/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分相對體積小大大大中等小摩擦小中等小小小小效率中等中等很高很高較高安裝簡單復雜復雜簡單簡單簡單資料來源：行星滾柱絲杠承載與摩擦特性研究_杜興，華金證券研究所（三）加工精度主要影響壽命，疲勞破壞主要在滾柱絲杠壽命與額定載荷正相關絲杠壽命與額定載荷正相關，與實際工作載荷與實際工作載荷、轉速負相關轉速負相關。根據勃曼工業官網，滾珠絲杠壽命計算公式為：L10=(C/P)x【1/（60 x n）)】x 10 其中，L10 為滾珠絲杠的壽命，單位為米；C 為額定基本動載荷，單位為牛頓（N）；P 為實際工作載荷，單位為牛頓（N）；n為轉速，單位為轉每分鐘（

51、RPM）。根據天譽科技官網，單螺母行星滾柱絲杠理論壽命為 L10=(C/F)x 10，C 為額定動載，F 為單螺母含齒隙的加權平均負載，單位均為 N，L10 為理論壽命的轉數。圖 26：滾珠絲杠和滾柱絲杠受力示意圖資料來源：上海詣儒信息科技有限公司，華金證券研究所加工精度差會導致載荷分布不均加工精度差會導致載荷分布不均，進而導致壽命降低進而導致壽命降低，其中主要發生在滾柱上其中主要發生在滾柱上。由于反向式行星滾柱絲杠（IPRS）上所有螺紋同時參與嚙合，接觸點多，在承受軸向載荷時會產生載荷分布不均的問題。當 IPRS 載荷分布不均現象嚴重時，會導致其傳動精度及使用壽命大大降低。IPRS的失效形式

52、分為 3 種：偶然失效，磨損失效及疲勞失效。在潤滑良好的情況下，接觸表面疲勞失效是機構失效的主要原因。從斷裂力學的角度來看，表面疲勞破壞通常經歷裂紋萌生和裂紋拓展兩個階段。通常裂紋的萌生壽命是構成接觸面全壽命的主要部分。IPRS 的接觸疲勞破壞主要發生在滾柱上，其次發生在絲杠上。16圖 27：各參數對接觸疲勞壽命的影響圖 28：絲杠、螺母及滾柱的可靠性16 反向式行星滾柱絲杠承載分布及壽命分析_殷國富等 行業深度分析19/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分資料來源：反向式行星滾柱絲杠承載分布及壽命分析_殷國富等，華金證券研究所資料來源：反向式行星滾柱絲杠承載分布及壽命分析_殷國富等，華金證券

53、研究所（四）Optimus 直線關節為反式行星滾柱絲杠，核心優勢是小型化特斯拉機器人特斯拉機器人 Optimus 軀干共有軀干共有 28 個關節，旋轉關節和直線關節各個關節，旋轉關節和直線關節各 14 個。個。每個關節對應一個執行器，此外手部有 12 個執行器。根據 2022 年特斯拉 AI Day 直播顯示，我們對 28 個執行器位置和數量進行預計，大臂關節相當于“肱二頭肌”，共 2 個，腕關節共 4 個，每條大腿前后側各一個，共 4 個，每個小腿各 2 個，共 4 個。機器人能拿起約 9 公斤重物體，可以使用工具，實現精準抓取小部件。圖 29：Optimus 軀干共 28 個關節圖 30：

54、Optimus 手部有 6 個執行器資料來源：特斯拉2022年AI Day，華金證券研究所整理資料來源：特斯拉2022年AI Day，華金證券研究所整理通過仿真模擬，考慮成本和重量兩個因素，選出每個關節執行器最優解。通過仿真模擬，考慮成本和重量兩個因素，選出每個關節執行器最優解。根據 2022 年特斯拉AI Day 直播顯示，在設計關節驅動器時，最重要的事情就是確定驅動器的工作范圍。首先對于機器人的工況做了假設，針對這些工況進行了仿真，在仿真中模擬出了機器人在各種情景下關節的輸出力矩。之后將輸出力矩投影到了關節驅動器的效率圖中，采用的是市面上可以買的標準品電機+減速機，之后根據不同的電機和不同

55、減速比減速器組合，最終組合出十幾萬種結果，紅色的曲線就是系統成本和重量的最優曲線，再選出最合適的電機與減速比方案。之后將全身所有關節都做這樣的分析，可以得到全身關節的最優組合。行業深度分析20/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分圖 31：考慮成本和重量選出最優執行器圖 32：28 個關節選出各自最優執行器資料來源：特斯拉2022年AI Day，華金證券研究所資料來源：特斯拉2022年AI Day，華金證券研究所從局部最優進一步到整體最優從局部最優進一步到整體最優，28 個軀干關節最終選出個軀干關節最終選出 6 款執行器款執行器。為了降低生產成本，對執行器數量進行了精簡，即從局部的成本與重量最

56、優，到全身的成本與重量最優。最終特斯拉選擇出了三款旋轉關節，三款直線關節，旋轉關節的扭矩為 20、110、180Nm，直線關節的推力為 500、3900、8000N，其中最大的線性執行器可平穩吊起半噸重的鋼琴。圖 33：Optimus 軀干用到共 6 個關節執行器圖 34：Optimus 線性執行器吊起半噸重鋼琴資料來源：特斯拉2022年AI Day，華金證券研究所資料來源：特斯拉2022年AI Day，華金證券研究所圖 35：行星滾柱絲杠直線執行器示意圖資料來源：行星滾柱絲杠承載與摩擦特性研究_杜興，華金證券研究所 行業深度分析21/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分直線關節采用倒置行星滾

57、柱絲杠，滿足高承載、小型化需求。直線關節采用倒置行星滾柱絲杠，滿足高承載、小型化需求。在高速端，直線關節部分采用了內轉子電機和普通的球軸承。在低速端，直線關節部分采用了倒置行星滾柱絲桿，相比于傳統的滾珠絲桿，可以承受更大的負載，相比于正置的行星滾柱絲杠優勢是小型化。在傳感器方面，關節在高速端和低速端都配備了位置傳感器以及力和力矩傳感器。圖 36：Optimus 直線關節傳感器圖 37：Optimus 直線關節采用行星滾柱絲杠資料來源：特斯拉2022年AI Day，華金證券研究所整理資料來源：特斯拉2022年AI Day，華金證券研究所整理根據方元明科技公司官網，行星滾柱絲杠電動缸的體積和重量仍

58、然無法和傳統的液壓缸和根據方元明科技公司官網，行星滾柱絲杠電動缸的體積和重量仍然無法和傳統的液壓缸和氣缸比較氣缸比較，原因就在于其仍然需要原因就在于其仍然需要“背背”著伺服電機來驅動絲杠著伺服電機來驅動絲杠。從內到外的結構是：螺紋滾柱組套筒滑塊。如果將這個結構順序反過來，從內到外為：推桿滑塊滾柱組螺紋，這就是反置式行星滾柱絲杠。螺母反置式行星滾柱絲杠的推桿是通過外部的內螺紋套筒旋轉驅動的，所以只要能夠讓套筒旋轉就可以推動推桿的直線運動。只需要將套筒外部貼上永磁體，即可讓內螺紋套筒作為伺服電機的轉子，在定子線圈的磁場作用下，就可以讓套筒旋轉了，省去了原來在伺服電機和缸體之間的傳動機構，提升了傳動

59、效率的同時，還極大了減少了電缸的體積和重量，但價格和質量要求也更高。行業深度分析22/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分圖 38：標準型和反向式行星滾柱絲杠對比資料來源：行星滾柱絲杠傳動精度分析與設計_柯浩，華金證券研究所根據不同關節承載力需求和體積大小，特斯拉小、中、大三種型號線性執行器中，我們預計大根據不同關節承載力需求和體積大小，特斯拉小、中、大三種型號線性執行器中，我們預計大腿腿 4 個為大型號，大臂為個為大型號，大臂為 2 個中型號，小腿和腕部共個中型號，小腿和腕部共 8 個小型號。個小型號。圖 39：Optimus 大臂執行器圖 40：Optimus 腕部執行器資料來源：2023

60、世界人工智能大會（禹合資產整理圖片），華金證券研究所資料來源：2023世界人工智能大會（禹合資產整理圖片），華金證券研究所 行業深度分析23/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分圖 41：Optimus 大腿執行器圖 42：Optimus 小腿執行器資料來源：2023世界人工智能大會（禹合資產整理圖片），華金證券研究所資料來源：2023世界人工智能大會（禹合資產整理圖片），華金證券研究所三、投資建議根據特斯拉 2022 年 AI Day，我們推測 Optimus 中共用到 14 個線性執行器，均采用倒置行星滾柱絲杠。當前行星滾柱絲杠單價約 2 萬元，倒置的工藝更復雜，價值量更高，因此不考慮量產

61、后降本因素，行星滾柱絲杠在單臺機器人價值量近 30 萬元。由于工藝復雜，國內行星滾柱絲杠執行器的應用起步不久，主要集中在國外德國 LTK、瑞士 Rollvis、瑞典 SKF 等公司，其中 Rollvis全球市占率達 40%。目前滾柱絲杠的加工還無法實現自動化，擴大產能就必須同時增加必要的生產人員，歐洲高昂的人力成本、俄烏沖突帶來的能源危機等問題下，歐洲有色金屬協會甚至提出歐洲面臨“永久去工業化”的風險，我們認為歐洲廠商很難成為特斯拉長期大批量生產零部件的選擇。我們認為特斯拉在選擇行星滾柱絲杠廠商時可能的要求：1）能夠突破技術壁壘，實現應用2）長期具有大幅降低成本的可能 3）具備大規模量產的能力

62、 4）初期降低性能要求，逐步優化迭代。由于行星滾柱絲杠原有市場小，壁壘高，生產此類產品的性價比較低，因此國內廠商在行星滾柱絲杠領域起步較晚。而特斯拉 Optimus 為代表的人形機器人將帶來較大增量，國內多家廠商現已開始布局，我們認為相關廠商有望長期受益。（一）恒力液壓：21 年定增布局線性驅動器，兼具滾珠絲杠與行星滾柱絲杠2021 年 9 月公司發布非公開發行股票預案，恒立墨西哥項目、線性驅動器項目、通用液壓泵技改項目等項目，22 年底募集資金 20 億元，截至公司 2022 年年報，項目均在穩步推進中。行業深度分析24/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分表 13：恒力液壓募投項目介紹項目

63、名稱擬投入募集資金（億元）項目內容進展（截至 22 年報）未來規劃恒立墨西哥項目2.50達產后將形成工程機械用油缸 20 萬根、延伸缸和其他特種油缸 6.27 萬根以及液壓泵和馬達 15 萬臺的生產能力處于基建之中預計廠房于 2023 年 5 月交付使用，2023 年第四季度投產線性驅動器項目14.00達產后將形成年產 10.4 萬根標準滾珠絲桿電動缸、4500 根重載滾珠絲桿電動缸、750 根行星滾柱絲桿電動缸、10 萬米標準滾珠絲桿和 10 萬米重載滾珠絲桿的生產能力處于基建之中預計 2024 年第一季度投產恒立國際研發中心項目0.00集研發創新、小批量試驗制造、產品性能檢測為一體的研發基

64、地處于前期設計階段預計2024年第四季度完工并投入使用通用液壓泵技改項目0.00達產后企業原有年產 9000 臺通用液壓泵的產能將擴至年產 7 萬臺處于建設之中預計 2023 年第四季度投產超大重型油缸項目1.00達產后將形成年產 2800 噸非標定制超大重型油缸的生產能力處于基建之中預計 2023 年第四季度投產資料來源：恒力液壓公司公告，華金證券研究所（二）秦川機床：滾珠絲杠已量產，行星滾柱絲杠的“賣鏟人”公司精密磨床包括螺紋磨床、蝸桿磨床、外圓磨床等，其中螺紋磨床可用于滾珠絲杠副其中螺紋磨床可用于滾珠絲杠副、螺螺桿副桿副、精密蝸桿等產品的加工精密蝸桿等產品的加工，多項產品填補了國內空白，

65、磨削精度可穩定達到磨削精度可穩定達到 P1 級級。秦川機床所屬漢江機床生產 2 級、3 級精度的滾珠絲杠、直線導軌，有較高的精度保持性，完全可以滿足中高檔數控機床的要求，其滾動功能部件包括高精度滾珠絲杠副高精度滾珠絲杠副、行星滾柱絲杠副等近十種行星滾柱絲杠副等近十種產品產品。近年來公司通過自主研發及制造，對螺紋磨床系列產品的高效升級改造，公司絲杠產品精加工水平得到有效的改善，絲杠產品由絲杠產品由 P1 級提升到級提升到 P0 級，精度水平達到國際先進水平。子級，精度水平達到國際先進水平。子公司漢江機床的絲杠產品精加工全部為其自主研發制造的螺紋磨床。公司漢江機床的絲杠產品精加工全部為其自主研發制

66、造的螺紋磨床。圖 43：漢江機床高精度磨床介紹圖 44：漢江機床滾珠絲杠副系列產品資料來源：漢江機床官方公眾號，華金證券研究所資料來源：漢江機床官方公眾號，華金證券研究所（三）鼎智科技：微型行星滾柱絲桿里程碑式達成，線性執行器市占率全球第二 行業深度分析25/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分公司線性傳動產品包括滑動絲桿滑動絲桿、滾動絲桿滾動絲桿，行星滾柱絲桿行星滾柱絲桿。公司在微型行星滾柱絲桿的研發與生產上已有里程碑式達成。在線性執行器方向公司最主要的競爭對手是美國海頓科克，目前公司在全球市場占有率排名第二全球市場占有率排名第二，在國內市占率已經超過對方成為第一在國內市占率已經超過對方成為

67、第一。公司的絲桿螺母目前完全自主生產，包括設計、工藝、模具、注塑等。對于高效率、高精度、更長壽命的應用場合，鼎智可以根據客戶能接受的合理費用為電機選配不同規格的滾珠絲桿，C7 是標準精度等級，有 C5/C3 精度等級可選。圖 45：鼎智科技滑動絲桿線性執行器圖 46：鼎智科技滾珠絲杠線性執行器資料來源：鼎智科技官網，華金證券研究所資料來源：鼎智科技官網，華金證券研究所（四）貝斯特：特斯拉汽車供應商，已布局高精度滾珠絲杠公司表示于 2020 年 2 月份正式取得特斯拉供應商代碼，成為特斯拉合格供應商，且雙方已簽訂相應的汽車零部件產品及服務框架合同，公司向特斯拉供貨的產品為部分汽車零部件精密小件。

68、宇華精機成立于 2022 年初，是貝斯特全資子公司，其承載了落實公司“高端裝備核心滾動功能部件研發及產業化項目”的戰略使命，該項目將引進生產及檢測等進口設備約 300 臺套（其中研發設備 70 臺），配套軟件及系統、公輔設施等 30 余套。項目建成后，主營產品包括高精度滾珠絲杠副高精度滾珠絲杠副、高精度滾動導軌副等高精度滾動導軌副等，將瞄準高端機床領域、半導體裝備產業、自動化產業三大市場進行大力開拓。（五）長盛軸承：特斯拉二級供應商，具備人形機器人滾珠絲杠生產能力根據公司投資者關系活動記錄表，公司滾珠絲杠產品主要應用于商用車變速箱，乘用車制動、轉向及駐車系統，暫未應用在人形機器人上暫未應用在人

69、形機器人上，但具備相關的生產能力但具備相關的生產能力，將把開發機器人市場提到將把開發機器人市場提到重要工作日程上重要工作日程上。2022 年 9 月，公司發布定增預案，擬募集資金不超過 4.46 億元，其中包括擴建年產自潤滑軸承 1.67 億套、滾珠絲杠滾珠絲杠 3 萬套項目。萬套項目。行業深度分析26/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分公司在互動易表示公司產品已在工業減速器中廣泛應用，了解到滑動軸承產品在人形機器人了解到滑動軸承產品在人形機器人的精密減速器中的應用機會，計劃開發對應的產品以拓展相關業務。的精密減速器中的應用機會，計劃開發對應的產品以拓展相關業務。四、風險提示1、人形機器人發

70、展進度不及預期風險：人形機器人作為一種新興前沿科技，當前處于發展初期階段，后續可能有發展不及預期的風險。2、人形機器人需求不及預期風險：人形機器人作為一種新興產物，下游各個場景需求的確定性尚未得到驗證，存在需求量不及預期的風險。3、產能不及預期風險：人形機器人大規模放量需要產業鏈各個環節具備相應產能，可能存在部分環節產能不足的風險。行業深度分析27/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分行業評級體系行業評級體系收益評級：領先大市未來 6 個月的投資收益率領先滬深 300 指數 10%以上；同步大市未來 6 個月的投資收益率與滬深 300 指數的變動幅度相差-10%至 10%；落后大市未來 6 個

71、月的投資收益率落后滬深 300 指數 10%以上；風險評級：A 正常風險，未來 6 個月投資收益率的波動小于等于滬深 300 指數波動；B 較高風險，未來 6 個月投資收益率的波動大于滬深 300 指數波動；分析師聲明分析師聲明劉荊聲明，本人具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格，勤勉盡責、誠實守信。本人對本報告的內容和觀點負責，保證信息來源合法合規、研究方法專業審慎、研究觀點獨立公正、分析結論具有合理依據，特此聲明。行業深度分析28/28請務必閱讀正文之后的免責條款部分本公司具備證券投資咨詢業務資格的說明本公司具備證券投資咨詢業務資格的說明華金證券股份有限公司（以下簡稱“本公司”）經中

72、國證券監督管理委員會核準，取得證券投資咨詢業務許可。本公司及其投資咨詢人員可以為證券投資人或客戶提供證券投資分析、預測或者建議等直接或間接的有償咨詢服務。發布證券研究報告，是證券投資咨詢業務的一種基本形式，本公司可以對證券及證券相關產品的價值、市場走勢或者相關影響因素進行分析，形成證券估值、投資評級等投資分析意見，制作證券研究報告，并向本公司的客戶發布。免責聲明：免責聲明：本報告僅供華金證券股份有限公司（以下簡稱“本公司”）的客戶使用。本公司不會因為任何機構或個人接收到本報告而視其為本公司的當然客戶。本報告基于已公開的資料或信息撰寫，但本公司不保證該等信息及資料的完整性、準確性。本報告所載的信

73、息、資料、建議及推測僅反映本公司于本報告發布當日的判斷，本報告中的證券或投資標的價格、價值及投資帶來的收入可能會波動。在不同時期，本公司可能撰寫并發布與本報告所載資料、建議及推測不一致的報告。本公司不保證本報告所含信息及資料保持在最新狀態，本公司將隨時補充、更新和修訂有關信息及資料，但不保證及時公開發布。同時，本公司有權對本報告所含信息在不發出通知的情形下做出修改，投資者應當自行關注相應的更新或修改。任何有關本報告的摘要或節選都不代表本報告正式完整的觀點，一切須以本公司向客戶發布的本報告完整版本為準。在法律許可的情況下，本公司及所屬關聯機構可能會持有報告中提到的公司所發行的證券或期權并進行證券

74、或期權交易，也可能為這些公司提供或者爭取提供投資銀行、財務顧問或者金融產品等相關服務，提請客戶充分注意?？蛻舨粦獙⒈緢蟾鏋樽鞒銎渫顿Y決策的惟一參考因素，亦不應認為本報告可以取代客戶自身的投資判斷與決策。在任何情況下，本報告中的信息或所表述的意見均不構成對任何人的投資建議，無論是否已經明示或暗示，本報告不能作為道義的、責任的和法律的依據或者憑證。在任何情況下，本公司亦不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任。本報告版權僅為本公司所有，未經事先書面許可，任何機構和個人不得以任何形式翻版、復制、發表、轉發、篡改或引用本報告的任何部分。如征得本公司同意進行引用、刊發的，需在允許的范圍內使用，并注明出處為“華金證券股份有限公司研究所”，且不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。華金證券股份有限公司對本聲明條款具有惟一修改權和最終解釋權。風險提示：風險提示：報告中的內容和意見僅供參考，并不構成對所述證券買賣的出價或詢價。投資者對其投資行為負完全責任，我公司及其雇員對使用本報告及其內容所引發的任何直接或間 接損失概不負責。華金證券股份有限公司辦公地址：上海市浦東新區楊高南路 759 號陸家嘴世紀金融廣場 30 層北京市朝陽區建國路 108 號橫琴人壽大廈 17 層深圳市福田區益田路 6001 號太平金融大廈 10 樓 05 單元電話：021-20655588