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1、來 機器人系列報告(三):人形機器人打開絲杠成長空間,國產替代有望加速 Table_Industry Table_ReportDate 2023 年 8 月 24 日 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 2 證券研究報告 行業深度研究 電力設備與新能源電力設備與新能源 投資評級投資評級 看好看好 上次評級上次評級 看好看好 武浩 電力設備與新能源行業首席分析師 執業編號:S1500520090001 聯系電話:010-83326711 郵 箱: 孫然 電力設備與新能源行業研究助理 聯系電話:18721956681 郵 箱: 信達證券股份有限公司 CINDA SECURITIES CO.,LTD
2、北 京 市 西 城 區 鬧 市 口 大 街9號 院1號 樓 郵編:100031 人形機器人打開絲杠成長空間,國產替代有望加速人形機器人打開絲杠成長空間,國產替代有望加速 2023 年 8 月 24 日 本期核心觀點 絲杠是傳動領域的核心部件。絲杠是傳動領域的核心部件。絲杠是將回轉運動轉化為直線運動,或將直線運動轉化為回轉運動的理想的產品,在機器人、汽車、機床等領域有所應用。絲杠按其摩擦特性可分為三類:滑動絲杠、滾動絲杠及靜壓絲杠。滾動絲杠的精度和傳動效率較高,但其制造工藝較為復雜。滾珠絲杠應用場景廣泛,國產替代空間大。滾珠絲杠應用場景廣泛,國產替代空間大。按照 JIS 等級標準,可以劃分為 C
3、0-C10 不同精度的產品,部分高精度機床需要采用 C0-C3 級別的滾珠絲杠。而以工業機器人為例,大多數 C3-C5 級別絲杠能滿足其需求。滾珠絲杠廣泛應用于高端機床、航空航天、機器人、電動汽車、3C 裝備等領域中,在機器人關節上一般采用四連桿的模式進行傳動。華經產業研究院預計 2022 年全球滾珠絲杠市場規模預計約為18.6 億美元(約合 130 億元),2015-2022 年復合增長率為 6.2%,目前主要市場份額由海外企業占據,未來隨著人形機器人發展,潛在市場空間大。我們認為,滾珠絲杠的壁壘主要在加工工藝上,隨著國內企業紛紛布局加碼,未來國產替代空間較大。行星滾柱絲杠是高精密傳動之冠,
4、高壁壘下成長性賽道。行星滾柱絲杠是高精密傳動之冠,高壁壘下成長性賽道。相比滾珠絲杠和液壓部件,行星滾柱絲杠承載力強、可靠性強,可以替代部分領域滾珠絲杠和液壓傳動裝置,滲透率有望提升。行星滾柱絲桿制造門檻較高,對螺紋加工設備、加工方式和磨削的磨床精度要求較高,壁壘較高。2023年全球行星滾柱絲杠市場規模約3億美元,而人形機器人應用反式行星滾柱絲杠,有望打開成長空間,看好國產頭部企業突破相關壁壘。投資建議:投資建議:滾珠絲杠和行星滾柱絲杠下游應用較為廣闊,國產化率較低。我們認為人形機器人有望拉動精密絲杠市場快速增長,國內品牌崛起蓄勢待發,具有精密加工和較強研發能力的國內企業有望核心受益。推薦工控龍
5、頭匯川技術匯川技術;建議關注國內自潤滑龍頭企業長盛軸長盛軸承、承、微特電機頭部企業鼎智科技、鼎智科技、軸承領軍企業五洲新春、恒立液五洲新春、恒立液壓、秦川機床壓、秦川機床。風險因素:風險因素:核心技術發展不及預期;人形機器人量產不及預期;地緣政治風險&宏觀經濟下行風險等。aVnMzQyRmPbU9P9R6MsQpPsQmPeRpPyQfQnPqN7NoOwPuOrNtQxNrNoR 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 3 目錄 一、滾珠絲杠:傳動領域核心零部件,遠期市場可期.5 1.1 滾珠絲杠:“旋轉變直線”關鍵部件.5 1.2 人形機器人打開成長天花板,國內企業蓄勢待發.10 二、行星滾柱絲
6、杠:高精密傳動之冠,高壁壘下成長性賽道.15 2.1 高精尖領域傳動之冠,滲透率有望提升.15 2.2 制造精度要求嚴格,壁壘較高.17 2.3 高壁壘下成長性賽道,國產企業大有可為.19 三、人形機器人打開成長空間,國產企業已露鋒芒.22 3.1 人形機器人催化,行業成長空間明顯.22 3.2 國產企業加速布局,國產替代浪潮已至.22 3.2.1 匯川技術:收購韓國 SBC,加碼精密傳動領域布局.22 3.2.2 長盛軸承:自潤滑軸承龍頭,滾珠絲杠業務成長可期.23 3.2.3 鼎智科技:微特電機頭部企業,精密運控領域持續成長.23 3.2.4 五洲新春:多業務協同發展,看好絲杠領域布局.2
7、4 3.2.5 恒立液壓:國產液壓件龍頭,看好電動化布局發展.24 3.2.6 秦川機床:機床老兵,定增開啟新征程.24 四、投資建議.26 五、風險因素.27 圖 表 目 錄 圖表 1:不同種類絲杠對比.5 圖表 2:滾珠絲杠結構示意圖.6 圖表 3:根據特殊用途劃分滾珠絲杠.6 圖表 4:滾珠絲杠副內循環方式.7 圖表 5:滾珠絲杠副外循環方式.7 圖表 6:滾珠絲杠特性.7 圖表 7:滾珠絲杠選型流程圖.8 圖表 8:JIS 精度等級標準.9 圖表 9:不同用途對應的精度等級.9 圖表 10:2020 年我國滾動功能部件下游應用格局.10 圖表 11:滾珠絲杠在人形機器人中的應用.10
8、圖表 12:四連桿結構示意圖.11 圖表 13:絲杠在特斯拉 Optimus 人形機器人中的應用.11 圖表 14:2015-2022 年全球滾珠絲杠市場規模及增速情況.11 圖表 15:2015-2022 年中國滾珠絲杠市場規模及增速情況(億元).11 圖表 16:2022 年全球滾珠絲杠行業市場競爭格局情況.12 圖表 17:全球滾珠絲杠市場份額情況.12 圖表 18:中國滾珠絲杠市場份額情況.12 圖表 19:國內外滾珠絲杠主要壁壘.13 圖表 20:國內外主要廠商滾珠絲杠產品情況對比.13 圖表 21:國內新入局企業滾珠絲杠布局.14 圖表 22:行星滾柱絲杠結構形式.15 圖表 23
9、:標準式行星滾柱絲杠運動簡圖.15 圖表 24:不同種類的行星滾柱絲杠.16 圖表 25:行星滾柱絲杠主要優勢.16 圖表 26:行星滾柱絲杠誤差來源.17 圖表 27:Ewellix 滾柱絲杠不同材料對應的性質.18 圖表 28:南京工藝滾柱絲杠主要材料.18 圖表 29:行星滾柱絲杠螺紋副的加工工藝方法.18 圖表 30:全球行星滾柱絲杠市場規模.19 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 4 圖表 31:2022 年行星滾柱絲杠國內市場份額占比.20 圖表 32:行星滾柱絲杠企業對比情況.20 圖表 33:行星滾柱絲杠全球市場分布情況.20 圖表 34:國內企業行星滾柱絲杠產品布局.21 圖
10、表 35:行星滾柱絲杠成本構成.21 圖表 36:Optimus 線性執行器能拉動鋼琴.22 圖表 37:特斯拉 Optimus 采用反式行星滾柱絲杠.22 圖表 38:SBC 公司產品結構圖.23 圖表 39:長盛軸承 2022 年 9 月定增項目.23 圖表 40:鼎智科技線性執行器產品.24 圖表 41:秦川機床“新能源汽車領域滾動功能部件研發與產業化建設項目”概況.25 圖表 42:主要標的情況.26 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 5 一、滾珠絲杠:傳動領域核心零部件,遠期市場可期 1.1 滾珠絲杠:“旋轉變直線”關鍵部件 絲杠是將回轉運動轉化為直線運動,或將直線運動轉化為回轉運動
11、的傳動元件。絲杠是將回轉運動轉化為直線運動,或將直線運動轉化為回轉運動的傳動元件。絲杠主要應用于傳動和控制系統中,廣泛應用于數控機床、制造設備、機器人、精密儀器等領域。絲杠按其摩擦特性可分為三類:滑動絲杠、滾動絲杠及靜壓絲杠:絲杠按其摩擦特性可分為三類:滑動絲杠、滾動絲杠及靜壓絲杠:1 1)滑動絲杠滑動絲杠的牙型多為梯形,這種牙型比三角形具有傳動性能好、精度高、加工方便等優點,主要適用于搬運等場景;2)滾動絲杠滾動絲杠分為滾珠絲杠和滾柱絲杠兩大類,滾珠絲杠與滾柱絲杠相比而言,摩擦力小、傳動效率高、精度高,但其制造工藝較為復雜,可以用于高端機床、機器人、汽車等場景;3 3)靜壓絲杠靜壓絲杠的螺紋
12、牙形與標準梯形螺紋牙形相同,且標準更高,能夠獲得良好油封及提高承載能力,但是工藝復雜、初期投入成本較高,適合高速插齒機、砂輪架的進給軸、其他重載場合等。圖表圖表 1 1:不同種類絲杠對比不同種類絲杠對比 滑動絲杠滑動絲杠 滾動絲杠滾動絲杠 靜壓絲杠靜壓絲杠 示意圖 傳動效率 26%-70%90%-96%較高 摩擦系數 0.06-0.15 0.0025-0.0035 液體摩擦,低速時無摩擦 傳動精度 標準精度250m/300mm,精密精度75m/300mm 滾柱絲杠最高可達 C0 級,即3.5m/100mm(行星滾柱絲杠定位精度優于 1m)高于滾珠絲杠 承載能力 一般 較好(行星滾柱絲杠承載重量
13、不小于 50 000kg)較好 使用壽命 較短 較長(行星滾柱絲杠壽命提高 14 倍)極長 自鎖性能 完全自鎖 無自鎖性 較高的自鎖性 經濟成本 較低 較高 初期成本投入高 應用場景 慢速轉移、搬運等 高端機床、航空航天、機器人、電動汽車、3C 裝備等 高速插齒機、砂輪架的進給軸、其他重載場合等 資料來源:THK 官網,Hyprostatik 官網,Thomson 官網,上?;垓v官網,萬捷傳動官網,李凱、葉佩青、周曉堯等精密行星滾柱絲杠的傳動特性,自助貿易,任稷機電官網,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 6 滾珠絲杠是電動缸滾珠絲杠是電動缸常見的傳動元件之一,具有精度高、傳動
14、效率高等優勢常見的傳動元件之一,具有精度高、傳動效率高等優勢。滾珠絲杠由螺桿、螺母、鋼球、預壓片、反向器、防塵器組成。滾珠絲杠中,滾珠沿螺旋滾道滾動帶動螺母或絲杠軸向移動,將原先傳動中使用的 T形絲杠的螺紋摩擦變為滾動摩擦,降低了摩擦阻力,提高了傳動精度與傳動機械效率,具有良好性能。圖表圖表 2 2:滾珠絲杠結構示意圖:滾珠絲杠結構示意圖 資料來源:鄧琦行星滾柱絲杠電動缸應用現狀,信達證券研發中心 根據特殊用途,滾珠絲杠可劃分為自潤式滾珠絲杠自潤式滾珠絲杠、靜音式滾珠絲杠靜音式滾珠絲杠、高速化滾珠絲杠高速化滾珠絲杠、重、重負荷型滾珠絲杠負荷型滾珠絲杠:圖表圖表 3 3:根據特殊用途劃分滾珠絲杠
15、根據特殊用途劃分滾珠絲杠 主要優勢主要優勢 自潤式滾珠絲杠 免供油設備、油量適當、符合環保概念,適用于機械空間限制無法配置供油系統、不能有油污的環境 靜音式滾珠絲杠 滾珠位于滑塊的內表面,滑塊的底部且位于滾珠的上方設置有流油槽,滑塊的上表面設置有流油槽相連通的油孔,從而可以對滑塊與長軸的連接處進行全面的封閉,實現隔音的效果,適用于自動化設備、醫療機械、半導體生產裝置、夜景設備等領域 高速化滾珠絲桿 循環系統的路徑和螺旋路徑是平滑且連續的連接;軸向觀察螺旋路徑為一圓周運動,而循環路徑是沿著切線方向和螺旋路徑連接;徑向觀察,循環路徑配合著滾珠絲杠的導程角和螺旋路徑連接,從而實現滾珠絲杠的高速進給,
16、提高滾珠絲杠效率 重負荷型滾珠絲杠 加強滾珠循環部位的強度設計,可承受較大的軸向負荷,可延長在高加減速進給上之使用壽命,可應用于全電式射出成形機、沖壓機、半導體制造裝置、重負荷致動器、產業機械、鍛壓機械等領域 資料來源:HIWINR E1 系列新產品自潤式滾珠絲杠和自潤式直線導軌,國家知識產權局,NSK 官網,屈岳陵高效率的 HIWIN SUPER-S 高速化滾珠絲杠,中國臺灣上銀科技官網,信達證券研發中心 根據循環方式循環方式,滾珠絲杠副中滾珠的循環方式有內循環和外循環內循環和外循環兩種:1)內循環:滾珠始終與絲杠保持接觸,使用返向器實現滾珠循環。在螺母的外側鉆孔,裝上連通相鄰滾道的返向器,
17、迫使滾珠越過螺牙頂進入相鄰滾道。返向器有兩種形式,圓柱凸鍵反 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 7 向器與扁圓鑲塊返向器,兩種返向器相比,后者的尺寸較小,從而減小了螺母的徑向尺寸,縮短了軸向尺寸,但這種返向器結構復雜制造困難,且不能用于多頭螺紋傳動;2)外循環:滾珠在循環過程結束后通過螺母外表面的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進入循環。外循環是在螺母體上軸向相隔數個半導程處鉆兩個孔,孔與螺旋槽相切,作為滾珠的進口與出口,再在螺母的外表面上銑出回珠槽并溝通兩孔,并在兩孔處裝上擋珠器,以回珠管相連,形成一個封閉的循環滾道,這種結構制造簡單,使用廣泛。但滾道與擋珠器的接縫處,難以制造平滑,從而影響滾
18、珠滾動的平穩性,并產生噪音。圖表圖表 6 6:滾珠絲杠特性滾珠絲杠特性 主要優勢主要優勢 傳動精度高 由于滾珠絲桿采用滾珠運動,起動扭矩極小,不會出現打滑等爬行現象,具有較高的進給精度。傳動效率高 與滑動螺旋相比,滾珠螺旋傳動的摩擦阻力小,傳動效率可達 90%以上,是滑動絲杠傳動的的 2-4 倍,能有效地將扭矩轉化為推力,或將推力轉化為扭矩。同步性能好 由于滾珠絲杠螺旋傳動的滾動摩擦特性,摩擦阻力幾乎與運轉速度無關,因此,運轉啟動時無顫動,低速下運轉無爬行現象。在需要同步傳動的情況下,使用幾套相同導程的滾珠絲杠副可以獲得良好的同步性能。傳動剛度高 滾珠絲杠副內外滾道均為偏心角雙弧面,滾道間隙極
19、小時傳動靈活。如有必要,可消除軸向間隙和初級彈性變形,以獲得良好的剛性。使用壽命長 滾珠螺旋副的絲杠、螺母和滾珠都經過淬硬,而且滾動摩擦產生的磨損極小,故螺旋副經長期使用仍能保持其精度,工作壽命很長。傳動的可逆性(不能自鎖)它既可把回轉運動變成直線運動(正傳動),又可把直線運動變成回轉運動(逆傳動),滾珠絲杠具有可逆性,但缺點是不能自鎖。資料來源:THK 官網,中國臺灣上銀科技官網,上?;垓v官網,張慶濤、逄玲淺談滾珠絲杠的設計,信達證券研發中心 圖表圖表 4 4:滾珠絲杠副內循環方式滾珠絲杠副內循環方式 圖表圖表 5 5:滾珠絲杠副外循環方式滾珠絲杠副外循環方式 資料來源:華歐精密,信達證券研
20、發中心 資料來源:孔慶令外循環滾珠絲杠的幾點改進,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 8 滾珠絲杠一般根據使用場景所需精度、剛度、壽命等特性去選擇滾珠絲杠一般根據使用場景所需精度、剛度、壽命等特性去選擇。根據日本THK 官網,選擇滾珠絲杠時,主要根據使用條件并綜合考慮各種因素來選擇,包括導程精度、軸向間隙、軸徑、安裝方法、軸向載荷、轉速等因素,還包括對于工作壽命、剛性、定位精度、旋轉扭矩等指標的要求。滾珠絲杠的主要性能參數包括精度等級、軸向間隙、額定負載、導程等:1)精度等級(導程精度):根據使用場合的不同,滾珠絲杠可分為壓軋制滾珠絲杠(轉造級滾珠絲杠)和精密滾珠絲杠(研磨級滾
21、珠絲杠)。壓軋制滾珠絲杠主要用于傳送,用于位置精度要求不高的場合,常用精度等級為 C7、C10。精密滾珠絲杠主要用于定位精度要求高的場合,精度等級為 C0C5 級,常用精度等級為 C3、C5、C7;2)軸方向間隙:滾珠絲杠的螺母與絲杠軸軸向的間隙值,一般在00.12mm左右,軸向間隙影響物體移動的重復精度;3)容許軸向負載:容許軸向負載時指相對于可能使絲杠軸發生屈曲的負載,確保其安全性的負載。施加于絲杠軸的最大軸向負載須小于容許軸向負載;4)容許轉速:滾珠絲杠的轉速取決于必要的進給速度和滾珠絲杠的導程,且須小于容許轉速。滾珠絲杠的容許轉速小于與絲杠軸固有振動一致的危險速度的 80%;5)壽命:
22、滾珠絲杠的壽命是指滾珠滾動面或任一滾珠因交變應力而產生疲勞,直至開始產生剝落現象時的總旋轉次數、時間、距離;6)導程:導程為滾珠螺母相對滾珠絲杠旋轉一周(即 360)時的行程。常見絲杠導程有:4、5、6、8、10、12、16、20、32、40、50、60、80、100。圖表圖表 7 7:滾珠滾珠絲杠選型流程圖絲杠選型流程圖 資料來源:THK 官網,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 9 圖表圖表 8 8:JISJIS精度等級精度等級標準標準 精度等級精度等級 C0C0 C C1 1 C2C2 C3C3 C5C5 C7C7 C C1010 精度(E300)(m)3.5 5 7 8
23、 18 50 210 資料來源:南京春信官網,信達證券研發中心 根據 NSK 官網,NC 機床對于滾珠絲杠的精度要求大多高于 C5,其中坐標鏜床、磨床等對于精度的要求高于 C2,是國產化的主要壁壘;通用機械通用機械、工業用機器人工業用機器人、冶金設備機械等對于精冶金設備機械等對于精度要求相對較低度要求相對較低,C C5 5 級別級別滾珠絲杠可基本滿足其要求滾珠絲杠可基本滿足其要求。圖表圖表 9 9:不同用途對應的精度等級:不同用途對應的精度等級 資料來源:NSK 官網,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 10 1.2 人形機器人打開成長天花板,國內企業蓄勢待發 滾珠絲杠廣泛應用
24、于高端機床、航空航天、機器人、電動汽車、滾珠絲杠廣泛應用于高端機床、航空航天、機器人、電動汽車、3C3C 裝備等領域中。裝備等領域中。根據第三屆滾動功能部件用戶調查分析報告,數控機床是滾動功能部件最主要的用戶,在下游應用格局中占比 54.3%。隨著制造業向數字化、智能化的轉型升級與深入,機器人與生產線領域的應用占比快速增長。其他主要終端用戶占比呈現均衡化,在機械工業各個領域的應用趨向多元化并不斷擴大。滾珠絲杠應用在機器人關節領域,可以支持機器人快速、精準地完成動作。滾珠絲杠應用在機器人關節領域,可以支持機器人快速、精準地完成動作。絲杠本身具有較強傳動功能,例如直徑僅為 3.5 毫米的滾珠絲杠,
25、可以推動高達 500 磅的負載并執行微米和亞微米范圍內的運動,可以更好地模擬人體關節運動。較高的力尺寸比和力重量比可以使機器人快速、精準地完成動作,提高工作效率和精度,而高精度滾珠絲杠能夠提供高精度和高重復性的運動控制,保證機器人的動作精度和穩定性。在機器人關節中,滾珠絲杠可以以四連桿的模式進行傳動在機器人關節中,滾珠絲杠可以以四連桿的模式進行傳動。平面四桿機構是由四個剛性構件用低副鏈接組成的,各個運動構件均在同一平面內運動的機構,機構類型有曲柄搖桿機構、鉸鏈四桿機構、雙搖桿機構等。為了減少腿部慣性、提高驅動器的物理位置,滾珠絲杠利用四連桿方式進行傳動,連接相應的驅動器和膝關節、踝關節等運動關
26、節。圖表圖表 1010:20202020 年我國滾動功能部件下游應用格局年我國滾動功能部件下游應用格局 圖表圖表 1111:滾珠絲杠在人形機器人中的應用滾珠絲杠在人形機器人中的應用 資料來源:第三屆滾動功能部件用戶調查分析報告,信達證券研發中心 資料來源:Valkyrie:NASAs First Bipedal Humanoid Robot,信達證券研發中心 0%10%20%30%40%50%60%請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 11 高精尖需求不斷增加高精尖需求不斷增加,全球滾珠絲杠市場持續擴大全球滾珠絲杠市場持續擴大。隨著制造業的升級和轉型,滾珠絲杠市場需求不斷擴張,尤其是在機器人、航空
27、航天等高端領域的應用有望不斷擴大,國內滾珠絲杠行業也不斷發展。根據華經產業研究院數據,2022 年全球滾珠絲杠市場規模預計約為 18.6 億美元(約合 130 億元),2015-2022 年復合增長率為 6.2%;2022 年中國滾珠絲杠市場規模預計約為 28 億元,2015-2022 年復合增長率為 10.1%。CRCR5 5 超過超過 4 40 0%,全球滾珠絲杠市場集中度較高全球滾珠絲杠市場集中度較高。全球滾珠絲杠市場主要由歐美和日本等國家的知名企業所壟斷,主要生產商有 NSK、THK、SKF 和 TBI MOTION 等企業。這些企業在滾珠絲杠的設計、制造等方面具有豐富的經驗和核心的技
28、術,占據了全球市場的大部分份額。同時,國內的滾珠絲杠行業也在迅速發展。近年來,隨著國家對制造業的大力支持,國內的滾珠絲杠企業逐漸增多,例如鼎智科技、恒立液壓等,并在技術、質量等方面取得了較大的進步。根據QYResearch 數據,2022 年全球滾珠絲杠行業 CR5 市占率達到約 44%,且主要來自歐美和日本,市場集中度高。圖表圖表 1212:四連桿結構示意圖四連桿結構示意圖 圖表圖表 1313:絲杠在特斯拉絲杠在特斯拉 OptimusOptimus 人形機器人中的應用人形機器人中的應用 資料來源:格林鈦德,信達證券研發中心 資料來源:特斯拉,信達證券研發中心 圖表圖表 1414:201520
29、15-20222022 年全球滾珠絲杠市場規模及增速情況年全球滾珠絲杠市場規模及增速情況 (億美元)(億美元)圖表圖表 1515:20152015-20222022 年年中國中國滾珠絲杠市場規模及增速滾珠絲杠市場規模及增速情況情況(億元)(億元)資料來源:華經產業研究院,信達證券研發中心 資料來源:華經產業研究院,信達證券研發中心 0%1%2%3%4%5%6%7%8%051015202015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022E市場規模(億美元)YOYCAGR=6.2%0%2%4%6%8%10%12%14%16%18%0510152025302015 2016
30、 2017 2018 2019 2020 2021 2022E市場規模(億元)YOYCAGR=10.1%請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 12 國內大部分市場由上銀國內大部分市場由上銀、NSKNSK 等企業占據等企業占據,大陸企業市場份額有待提升。大陸企業市場份額有待提升。根據秦川機床公告,日本和歐洲絲杠導軌企業占據了全球約 70%的市場份額。在國內市場方面,目前中國臺灣上銀科技、銀泰市場占有率接近 50%,此外 NSK、THK 等日本企業市場占有率約為 15%,其他國內大陸企業的市場占有率約為 25%。滾珠絲杠壁壘主要在材料選用、制造工藝上,國內企業有望逐步突破滾珠絲杠壁壘主要在材料選用、制
31、造工藝上,國內企業有望逐步突破:1 1)材料方面,鋼材的配方會影響絲杠的性能。)材料方面,鋼材的配方會影響絲杠的性能。滾珠絲杠材料國內常用 GCr15,日本多選用S55C,德國多選用 50Cr Mo4Cf53、100Cr6 以及 58Cr V4 等。在有些情況下也使用不銹鋼,如1Cr15Co14Mo5VN馬氏體沉淀強化不銹鋼。正確的選用材料,并施以適當的熱處理,可以使絲杠圖表圖表 1616:2022022 2 年全球滾珠絲杠行業市場競爭格局情況年全球滾珠絲杠行業市場競爭格局情況 資料來源:QYResearch,信達證券研發中心 圖表圖表 1717:全球滾珠絲杠市場份額情況全球滾珠絲杠市場份額情
32、況 圖表圖表 1818:中國滾珠絲杠市場份額情況中國滾珠絲杠市場份額情況 資料來源:秦川機床公告,信達證券研發中心 資料來源:秦川機床公告,信達證券研發中心 44%56%CR5其他日本+歐洲企業其他企業銀泰+上銀NSK+THK等日企大陸企業其他 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 13 具有良好的綜合力學性能及精度保持性。低精度、輕載荷滾珠絲杠用碳素結構鋼制造,有些可冷軋成形直接使用。高精度、大載荷滾珠絲杠多用合金工具鋼和軸承鋼制造,常采用感應淬火熱處理;2 2)高精度滾柱絲杠需要磨制工藝。高精度滾柱絲杠需要磨制工藝。國內絲杠可以滿足汽車等要求略高的應用領域需求,恒立液壓、秦川機床等頭部企業有望
33、在機床等要求較高的領域進行突破。圖表圖表 1919:國內外滾珠絲杠主要壁壘國內外滾珠絲杠主要壁壘 主要壁壘主要壁壘 材料選用 國外絲杠與國產絲杠均采用的是加入了 Mo 元素的優質合金結構鋼,形成的碳化物穩定性極高,熔點和硬度也很高,在加熱時比較難溶入奧氏體中。但是,國產滾珠絲杠在 Mn、P 等元素的比例上與國外進口絲杠存在一定的差距。熱處理工藝 鋼中治金缺陷、熱軋缺陷、感應加熱淬火時表層溫度過高和冷卻速度過快都是導致滾珠絲杠副早期失效的原因,再加上國產Cr/Mo 鋼材原材料在冶煉、軋制過程中,由于各區域成分不均勻而導致枝晶偏析,并且在后續的控軋控冷過程中操作不當而易于形成帶狀組織,降低鋼的力學
34、性能、切削性能和淬透性,使零件淬火變形傾向增大,強韌性降低。硬度分布 絲杠凹槽工作部分的硬度分布梯度不合理是導致滾珠絲杠早期失效的重要原因。國外進口絲杠的表面感應加熱淬硬層的硬度梯度分布相對國產Cr/Mo 鋼滾珠絲杠更趨于合理,表面硬化層、過渡層到心部的金相組織均優于國產 Cr/Mo 鋼滾珠絲杠。資料來源:丁霞、王倩、李保民等國產 Cr/Mo 鋼滾珠絲杠與國外同類產品的質量分析,張洪云精化 55 鋼滾珠絲杠雙匝感應加熱淬火及性能分析,信達證券研發中心 圖表圖表 2020:國內外主要廠商滾珠絲杠產品情況對比國內外主要廠商滾珠絲杠產品情況對比 日本日本 NSKNSK 中國臺灣上銀中國臺灣上銀 鼎智
35、科技鼎智科技 秦川機床秦川機床 產品情況 NSK 的滾珠絲杠,出自尖端的摩擦學技術(摩擦制御技術),通過卓越的生產技術和質量管理,生產量穩居世界前列 上銀科技精確控管制程,研磨級滾珠絲杠和轉造級滾珠絲杠皆嚴守精確牙型設計,嚴謹的熱處理制程以確保上銀科技滾珠絲杠的硬度及耐磨性能,具有高負荷、長壽命的性能 鼎智科技專注于精密運動控制系列產品的研究和創新,并以客戶需求和市場發展趨勢為導向,形成“整機生產為主、關鍵零部件生產為支撐”的一體化發展模式,實現了絲桿、螺母等線性執行器核心零部件的自主可控 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,能夠滿足中高檔數控
36、機床的要求,實現了在新能源汽車領域制造裝備滾動功能部件和精密螺桿副的國產化推廣應用 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 14 相關技術研發 及項目建設 2023 年 CIMT 展會上,NSK展出了“抑制機床象限突起”的滾珠絲杠技術,該技術可降低滾珠絲杠在圓弧插補加工反向運轉時的摩擦波動而產生的運動誤差,提升機床加工面品質,做到更節能、更高效 采用 SynchMotion TM 技術的 Q1 Type 直線導軌由于具有同步聯結器,將同一循環內的所有鋼珠串聯在一起。當滑塊開始運動時,所有鋼珠幾乎同時啟動,且鋼珠間并無來回的碰撞,在保持一定的運動慣性下,摩擦阻力的變動幅度能有效的減少 公司獨立設計 T
37、 型絲桿的牙形及滾壓輪,采用先進滾壓設備和生產工藝,絲桿精度、光潔度及傳動效率等性能優異;自主研發設計的模芯牙形及獨特的脫模裝置,與絲桿配合使用背隙可達 0.01mm 以內,傳動壽命可達 500 萬次以上“新能源汽車領域滾動功能部件研發與產業化建設項目”達產后公司滾珠絲杠/精密螺桿副產品產能將提升至 38 萬件/年,產能提升達到 280%應用場景 高端數控高端數控機床機床、注塑機、普通機械乃至半導體及液晶的制造裝置等 半導體制造設備、印刷電路板 IC 組裝設備、醫療設備、機器手臂、精密測量儀器等 X-Y 工作臺、醫療設備、半導體、電信設備、閥門控制等 鐵路轉轍機絲杠、電解鋁提升機絲杠、登機橋絲
38、杠、矯直機絲桿、機床裝備絲杠以及新能源汽車、汽車零部件等領域 資料來源:NSK 官網,韓景春、郭佳恩斯克:核心技術護航,創新引領未來,中國臺灣上銀科技官網,鼎智科技官網,鼎智科技招股說明書,秦川機床 2022 年年報,秦川機床公告,信達證券研發中心 國內多方企業入局國內多方企業入局,國產絲杠有望加速突破國產絲杠有望加速突破。目前,國內新入局企業不斷擴大對于線性執行器、滾動功能部件等產品項目的投入,積極研發精密滾珠絲杠產品和核心技術。但總體來說體量較小,滾珠絲杠產品以中低端為主,未來發展空間廣闊。圖表圖表 2121:國內新入局企業滾珠絲杠布局國內新入局企業滾珠絲杠布局 公司名稱公司名稱 相關布局
39、相關布局 貝斯特 公司將以全資子公司宇華精機為獨立平臺,全面布局直線滾動功能部件,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,推動技術研發、市場開發,建立配套客戶“敏捷、及時、精準”的快速反應能力。恒立液壓 公司線性驅動器項目達產后將形成年產 104,000 根標準滾珠絲桿電動缸、4,500 根重載滾珠絲桿電動缸、750 根行星滾柱絲桿電動缸、100,000 米標準滾珠絲桿和 100,000 米重載滾珠絲桿的生產能力。長盛軸承 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。公司已經取得商用車主機廠定點,其他乘用車客戶正在 開發過程中。滾珠絲杠產品暫未
40、應用在人形機器人上,但具備相關的生產能力。南京工藝 公司近年成功開發 10 米以上整根大絲杠、GZB 型 12 導軌、150 大花鍵等,實現了大型、高精滾動功能部件全品種的批量生產,不斷滿足國產大型數控裝備的巨大需求。公司產品為國內各大主機廠高速、高精中數控機床的成功配套,推進了國產滾動功能部件的提檔升級和替代進口。五洲新春 公司憑借全產業鏈的優勢,已經研發成功新能源汽車電子助力轉向系統(EPS)中控制精度最高的齒條式電動助力轉向系統(REPS)所需的絲桿螺母軸承組件,預計 2023 年將形成批量生產。新劍傳動 新劍傳動是具備滾珠絲杠、行星滾柱絲杠產品大批量生產能力的企業,年產能超過 350
41、萬套。成功應用于汽車底盤 EMB 制動系統和人形機器人線形驅動。南方精工 公司實施年產 600 萬套滾珠絲杠副項目。禾川科技 擬投資 5.6 億元布局高效工業傳動系統及精密傳動部件研發及產業化項目,推進精密導軌、絲杠等傳動部件的產業化應用。資料來源:貝斯特公告,恒立液壓公告,長盛軸承公告,長盛軸承公告,南京工藝官網,五洲新春公告,新劍傳動公告,南方精工公告,禾川科技公告,信達證券研究中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 15 二、行星滾柱絲杠:高精密傳動之冠,高壁壘下成長性賽道 2.1 高精尖領域傳動之冠,滲透率有望提升 行星滾柱絲杠(標準式)是將螺旋運動和行星運動結合在一起,將絲杠旋轉運動
42、轉變為螺母直線運動的傳動機構。參考王家健、張慶的行星滾柱絲杠運動原理及有限元分析,行星滾柱絲杠具有承載能力強、剛度大、精度高、耐磨損、耐沖擊和壽命長等特點,廣泛應用于工業和國防軍工領域:1)構成情況:行星滾柱絲杠主要由絲杠、滾柱、螺母、內齒圈、保持架和彈性擋圈組成;2)運動模式:行星滾柱絲杠在工作時,絲杠通常作為動力輸入端,只繞自身軸線轉動;螺母通常與負載連接,只沿自身軸線移動;滾柱在螺母和絲杠之間做行星運動,并且與螺母相對軸向位移為零,與螺母一起沿軸向移動。圖表圖表 2222:行星滾柱絲杠結構形式:行星滾柱絲杠結構形式 圖表圖表 2323:標準式行星滾柱絲杠運動簡圖:標準式行星滾柱絲杠運動簡
43、圖 資料來源:王家健、張慶行星滾柱絲杠運動原理及有限元分析,信達證券研發中心 資料來源:王家健、張慶行星滾柱絲杠運動原理及有限元分析,信達證券研發中心 隨著行星滾柱絲杠在各行各業的不斷深入,其應用場景也來越多,為了適應不同的應用環境及安裝條件,其結構形式也在不斷的發展,參考柯浩的行星滾柱絲杠傳動精度分析與設計,標準式、循環式、反向式、差動式等行星滾柱絲杠應用較多:1)標準式:標準式:一般情況下,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、高速惡劣、高負載、高速等場合,主要應用于精密機床、機器人、軍工裝備精密機床、機器人、軍工裝備等領域,是目前應用最廣泛的類型;2)
44、反向式:反向式:其結構形式與標準式類似,不同之處在于其沒有內齒圈,絲杠兩端的直齒與滾柱兩端的齒輪嚙合,且螺母作為主動件,其長度比標準式的大得多。一般情況下,反向式行星滾柱絲杠的螺母為主動件,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,C-EMA 可替代傳統液壓、氣壓伺服作動系統用于航空、航天、船舶、電力等領域。其主要缺點為行程受到螺母內螺紋
45、長度的限制;3)循環式:循環式:相比于標準式,其去掉了內齒圈,增加了凸輪環結構,其功能類似于滾珠絲杠的返回器,目的是為了讓滾柱在螺母內旋轉一周后回到初始位置。循環式行星滾柱絲杠的結構特點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 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 16 要求高剛度、高承載、高精度高剛度、高承載、高精度的場合,如醫療器械、光學精密儀器等領域。其缺點在于其凸輪環結構會產生振動沖擊,存在噪音問題;4)差動式:差動式:與標準式相比,其去掉了內齒圈,滾柱上也沒有齒輪段。差動式行星滾柱絲杠的結構特點使其可以獲得更小的導程,適用于傳動比較大,承載能力較高傳動比較
46、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。圖表圖表 2424:不同種類的行星滾柱絲杠不同種類的行星滾柱絲杠 資料來源:李承勝行星滾柱絲杠滾柱滾壓校直機理與實驗研究,信達證券研發中心 行星滾柱絲杠滲透率有望提升,替代部分領域滾珠絲杠和液壓傳動裝置行星滾柱絲杠滲透率有望提升,替代部分領域滾珠絲杠和液壓傳動裝置:1)相比傳動滾珠絲杠,行星滾柱絲杠具有承載力更強、能夠應用在復雜惡劣工況、壽命長等優勢,有望在機床領域、機器人電動缸等場景應用;2)參考李凱等的精密行星滾柱絲杠的傳動特性,基于行星滾柱絲杠的精密傳動結構,克服
47、了傳統液壓傳動裝置固有的“跑、冒、漏、滴”等環境適應性差、可靠性低、使用維護性差等缺點,有望替代部分場景液壓傳動裝置。圖表圖表 2525:行星滾柱絲杠主要優勢:行星滾柱絲杠主要優勢 主要優勢主要優勢 承載力強 相同絲杠直徑下,比滾珠絲杠承載能力提高 6-15 倍 節省空間 相同負載下,比滾珠絲杠節省 1/3 空間,傳動效率高 傳動效率好 潤滑良好情況下可達 90%,噪聲小 速度和加速度好 轉速可達 6000r/min,直線速度可達 2m/s,加速度可達 1000rad/s2 定位精度 定位精度優于 1um 壽命 壽命比同類滾珠絲杠提高 10 倍以上 工作環境溫度范圍 比同類型滾珠絲杠提高 2
48、倍以上 資料來源:李凱等精密行星滾柱絲杠的傳動特性,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 17 2.2 制造精度要求嚴格,壁壘較高 行星滾柱絲杠對制造精度要求較高行星滾柱絲杠對制造精度要求較高。從行星滾柱絲杠的誤差來源來看,主要誤差可以分為靜態誤差、動態誤差和隨機誤差,其中靜態誤差主要是螺紋磨床工作和裝配中存在的誤差,動態誤差是加工切削時候存在的誤差。行星滾柱絲杠對精度和性能要求較高,因此對其中螺紋加工設備、加工方式和磨削的磨床精度要求較高。圖表圖表 2626:行星滾柱絲杠誤差來源行星滾柱絲杠誤差來源 資料來源:牛星精密滾珠絲杠磨削加工精度及其測試方法研究,信達證券研發中心 國內
49、外的行星滾柱絲杠生產存在著材料選擇、結構設計、加工工藝、設備影響等壁壘:1 1)材料選擇材料選擇:行星滾柱絲杠的性能在很大程度上取決于材料的性能。為了提高結構的剛度和強度,雖然可以在結構形式、結構尺寸等方面進行設計和改進,但最直接有效的途徑是選擇彈性模量和強度高的材料。國外行星滾柱絲杠的材料以合金結構鋼為主。國外行星滾柱絲杠的材料以合金結構鋼為主。根據 Ewellix 官網,其標準絲杠軸主要由經過預處理的 50CrMo4(或 42CrMo4)制成,通過感應進行表面硬化;螺母和滾柱采用進行了全面硬化的 100Cr6 軸承鋼。合金結構鋼具有優良的淬透性和強度,調質后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力
50、,低溫沖擊韌性良好。國內行星滾柱絲杠的材料主要選用馬氏國內行星滾柱絲杠的材料主要選用馬氏體不銹鋼和奧氏體不銹鋼體不銹鋼和奧氏體不銹鋼。馬氏體不銹鋼的淬性較好,可通過淬火、回火等熱處理工藝進行強化,從而獲得較高的硬度、強度以及耐磨性,但是在韌性和耐蝕性方面普遍有短板。奧氏體不銹鋼具有較好的塑性、良好的耐腐蝕性能、抗氧化性能和優良的焊接性能,但強度相較其他鋼材較差。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 18 2 2)結構設計結構設計:行星滾柱絲杠的滾柱部分由螺紋和端部齒輪兩部分組成,在運行過程中同時存在螺紋嚙合和齒輪嚙合,因此二者參數匹配設計與建模比較復雜。此外,螺紋牙型參數對PRSM 載荷分布有很大
51、的影響,并且牙型參數需滿足螺紋牙強度準則以防止螺紋牙根位置發生斷裂;需滿足螺紋牙接觸屈服準則以保證螺紋牙的接觸處于彈性階段,不會發生不可恢復的塑性變形,以提高 PRSM 疲勞壽命。因此需注意 PRSM 螺紋牙型的設計。3)加工工藝加工工藝: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,故優化螺紋的加工技術是提升 PRS 整體性能的關鍵。PRS 螺紋的制造工藝方法主要為旋風銑削、磨削加工、硬態車削、滾軋成型等。其中,磨削是高精度絲杠螺紋的主要加工方法,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,實質是砂輪的表面很多磨粒劃擦
52、、刻劃和切削工件表面。使用磨削加工的滾珠絲杠最使用磨削加工的滾珠絲杠最高可達到高可達到 P1 P1 級。目前國內多采用非精密磨削加工絲杠螺紋副級。目前國內多采用非精密磨削加工絲杠螺紋副,對砂輪品質要求高、生產能對砂輪品質要求高、生產能耗大、會產生粉塵污染等問題,難以滿足精密耗大、會產生粉塵污染等問題,難以滿足精密 PRS PRS 的制造需求。的制造需求。精密磨削受到機床絲杠本身的傳動誤差和非漸進性誤差、環境溫度的變化和工件本身的剛度和強度不均等誤差等影響,對于制作工藝和環境的要求較高。圖表圖表 2929:行星滾柱絲杠螺紋副的加工工藝方法行星滾柱絲杠螺紋副的加工工藝方法 資料來源:陳暉行星滾柱絲
53、杠螺紋的硬態車削加工技術研究,信達證券研發中心 圖表圖表 2727:EwellixEwellix 滾柱絲杠不同材料對應的性質滾柱絲杠不同材料對應的性質 圖表圖表 2828:南京工藝滾柱絲杠主要:南京工藝滾柱絲杠主要材料材料 資料來源:Ewellix 官網,信達證券研發中心 資料來源:南京工藝官網,信達證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 19 4 4)設備影響設備影響:絲杠磨床的磨削精度對絲杠的加工精度和性能起著較為關鍵的作用,但國產絲杠磨床與國外同類先進產品相比在技術上還有明顯的差距,包括:數控系統集成度較低,沒有實現其他輔助軸的一體化數控模式;磨削加工過程中在線檢測系統的開發還不
54、完備,還需要進一步開發新型實用的磨削加工精度在線檢測系統;在磨削過程和磨削工藝的分析研究方面基礎較為薄弱,也影響到我國滾動功能部件和絲杠磨床的創新能力。2.3 高壁壘下成長性賽道,國產企業大有可為 2 2023023年全球行星滾柱絲杠市場規模約年全球行星滾柱絲杠市場規模約3 3億美元,增速快于滾珠絲杠億美元,增速快于滾珠絲杠。根據Persistence數據,全球行星滾柱絲杠市場規模約 3 億美元,預計到 2033 年市場規模將達到 5.6 億美元,復合增速約為6.4%。在應用場景上,目前行星滾柱絲杠主要應用在鋼鐵制造業、自動化市場、航空航天等領域。圖表圖表 3030:全球全球行星滾柱絲杠市場行
55、星滾柱絲杠市場規模規模 資料來源:Persistence,信達證券研發中心 行星滾柱絲杠市場國產廠商潛在空間大行星滾柱絲杠市場國產廠商潛在空間大。參考王有雪的E 公司滾柱絲杠產品營銷策略研究,國內行星滾柱絲杠市場目前以 EWELLIX 公司(瑞典)、Rollvis(瑞士)、GSA(瑞士)、Rexroth(德國)、CMC(美國)、南京工藝(中國大陸)、濟寧博特(中國大陸)、優仕特(中國臺灣)為主。除這些品牌外,Moog(美國)、Power Jacks(英國)等也具備生產滾柱絲杠的能力。中國大陸廠商南京工藝、濟寧博特在產品性能上與境外頭部廠商仍有差距,未來有望通過提升產品性能提高市占率。01234
56、5620232033CAGR=6.4%請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 20 圖表圖表 3131:2 2022022 年行星滾柱絲杠國內市場份額占年行星滾柱絲杠國內市場份額占比比 圖表圖表 3232:行星滾柱絲杠企業對比情況:行星滾柱絲杠企業對比情況 資料來源:王有雪E 公司滾柱絲杠產品營銷策略研究,信達證券研發中心 資料來源:南京工藝,中國供應商,愛采購,信達證券研發中心 國內企業行星滾柱絲杠產品布局較為稀缺,且在導程精度、最大動載荷、最大靜載荷等性能方面與國外同規格產品存在差距。在導程精度方面,國外領先企業載導程精度方面能夠實現 G1-G5全覆蓋,而國內缺乏能夠達到這一標準的企業;在最大動
57、載荷、最大靜載荷方面,國內的行星滾柱絲杠產品顯著低于國外同規格產品,而承載能力是行星滾柱絲杠的重要性能之一,亟需我國實現核心技術創新。圖表圖表 3333:行星滾柱絲杠全球市場分布情況行星滾柱絲杠全球市場分布情況 資料來源:各公司官網,信達證券研發中心 EWELLIX,14%Rollvis,26%GSA,26%Rexroth,12%CMC,3%優仕特,3%南京工藝,8%濟寧博特,8%請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 21 圖表圖表 3434:國內企業行星滾柱絲杠產品布局國內企業行星滾柱絲杠產品布局 公司名稱公司名稱 相關布局相關布局 鼎智科技 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
58、。近期人形機器人、精密機床等行業的發展帶動了國內企業在行星滾柱絲桿方面的投入。恒立液壓 公司進行線性驅動器項目建設,已具備 750 根行星滾柱絲桿電動缸的生產能力。貝斯特 公司設立全資子公司宇華精機,充分利用現有資源,全面布局直線滾動功能部件,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。新劍傳動 新劍傳動是具備滾珠絲杠、行星滾柱絲杠產品大批量生產能力的企業,年產能超過 350 萬套,成功應用于汽車底盤 EMB 制動系統和人形機器人線形驅動。南京工藝 公司具備生產行星滾柱絲杠產品的能力。以 d0=30mm 為基準,其行星滾柱絲杠產品最大動載荷可達123.28KN,最大靜載荷
59、可達 177.28KN。資料來源:鼎智科技公告,恒立液壓公告,貝斯特 2022 年年報,新劍傳動公告,南京工藝官網,信達證券研發中心 行星滾柱絲杠核心成本是原材料成本。行星滾柱絲杠核心成本是原材料成本。參考王有雪的E 公司滾柱絲杠產品營銷策略研究,EWELLIX 公司行星滾柱絲杠在國內成本構成為:原材料成本占 60%,生產制造成本占 15%,固定成本分攤為 15%,管理成本占 10%。圖表圖表 3535:行星滾柱絲杠成本構成行星滾柱絲杠成本構成 資料來源:王有雪E 公司滾柱絲杠產品營銷策略研究,信達證券研發中心 原材料成本占比,60%生產制造成本,15%固定成本分攤,15%管理成本,10%請閱
60、讀最后一頁免責聲明及信息披露 22 三、人形機器人打開成長空間,國產企業已露鋒芒 3.1 人形機器人催化,行業成長空間明顯 人形機器人有望打開滾珠絲杠、行星滾柱絲杠市場空間人形機器人有望打開滾珠絲杠、行星滾柱絲杠市場空間。在2022年特斯拉AI DAY中,Optimus展示的線性執行器采用反式行星滾柱絲杠,反式行星滾柱絲杠的主要優勢是承載力強。我們考慮到機器人部分執行器對承載力沒有太高需求,同時反式行星滾柱絲杠價格較貴,可能會更換為滾珠絲杠或者滑動絲杠。若大規模使用后,相關絲杠成本降低為千元/個左右,則 100 萬個人形機器人對應市場空間為 140 億元。3.2 國產企業加速布局,國產替代浪潮
61、已至 3.2.1 匯川技術:收購韓國 SBC,加碼精密傳動領域布局 匯川技術創立于 2003 年,專注“信息層、控制層、驅動層、執行層、傳感層”核心技術,專注于工業自動化控制產品的研發、生產和銷售,定位服務于高端設備制造商。匯川技術機械傳動業務開始于 2016 年收購的具有日資背景的上海萊恩精密機床附件有限公司,產品包括:精密滾珠絲杠、滾珠花鍵、單軸機器人等,圍繞“高承載、機械組合、機電耦合”打造產品優勢,在注塑機、機器人等行業國內市場占有率居于領先地位。2023 年 5 月,匯川技術正式完成對韓國 SBC Linear Co.,Ltd.(簡稱“SBC”)的收購。SBC是韓國本土最早開發線性導
62、軌產品并量產的精密功能部件制造企業,主要產品包括滾珠直線導軌、滾柱直線導軌、軋制絲杠和搬運用滑軌,在精度保持性、噪聲、剛性等指標居于行業前列。此次收購新增了精密直線導軌產品線,“匯川精密絲杠+SBC直線導軌”將強化匯川技術的多產品組合方案能力,助力匯川技術成為領先的精密機械傳動產品及解決方案供應商。圖表圖表 3636:OptimusOptimus 線性線性執行器能拉動鋼琴執行器能拉動鋼琴 圖表圖表 3737:特斯拉特斯拉 OptimusOptimus 采用反式行星滾柱絲杠采用反式行星滾柱絲杠 資料來源:砍柴網,Tesla AI Day,信達證券研發中心 資料來源:Tesla AI Day,信達
63、證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 23 圖表圖表 3838:SBCSBC 公司產品結構圖公司產品結構圖 資料來源:匯川技術微信公眾號,信達證券研發中心 3.2.2 長盛軸承:自潤滑軸承龍頭,滾珠絲杠業務成長可期 長盛軸承是國內領先的自潤滑軸承企業長盛軸承是國內領先的自潤滑軸承企業。始創于 1995 年,公司主要產品包括雙金屬自潤滑軸承、金屬塑料自潤滑軸承、金屬基自潤滑軸承、塑料自潤滑軸承等,實現半數左右出口,主要應用于汽車、工程機械、農業機械、輕工機械、大型施工機械、航空航天、高速列車、高精數控機床、核電等領域。公司擁有省級研究院,具有較強的自主創新能力,是行業標準的主要制定者之
64、一。進一步滿足市場需求進一步滿足市場需求,擴產滾珠絲杠擴產滾珠絲杠。公司建設自潤滑軸承技改擴產項目,項目達產后,將形成年產 16,000 萬套金屬塑料聚合物自潤滑軸承、100 萬套金屬基自潤滑軸承、400 萬套雙金屬邊界潤滑軸承、200 萬套高性能自潤滑平面滑動軸承、3 萬套滾珠絲杠的生產能力。圖表圖表 3939:長盛軸承:長盛軸承 20222022 年年 9 9 月定增項目月定增項目 項目名稱項目名稱 投資總額投資總額(萬元萬元)擬使用募集資金金額(擬使用募集資金金額(萬元萬元)擴建年產自潤滑軸承 16.700 萬套、滾珠絲杠 3 萬套項目 26,540.19 20,500.00 新建年產
65、14.000 套風力發電自潤滑軸承項目 13,116.92 9,600.00 研究院建設項目 3,026.00 2,500.00 補充流動資金 12,000.00 12,000.00 合計 54,683.11 44,600.00 資料來源:長盛軸承公告,信達證券研發中心 3.2.3 鼎智科技:微特電機頭部企業,精密運控領域持續成長 國內領先的定制化精密運動控制解決方案提供商國內領先的定制化精密運動控制解決方案提供商。鼎智科技成立于 2008 年,形成了以步進電機為基礎的精密運動控制系列產品,主要包括線性執行器、混合式步進電機、直流電機、音圈電機及其組件等產品。產品廣泛使用于醫療診斷設備、生命科
66、學儀器、實驗室自動化、機器人、流體控制、半導體及精密電子生產設備,各類工業自動化設備。公司線性執行器為行業領先產品公司線性執行器為行業領先產品,成功研發絲杠制造核心技術成功研發絲杠制造核心技術。鼎智科技依托常州市智能驅動組件工程技術研究中心,獨立設計 T 型絲桿的牙形及滾壓輪,采用先進滾壓設備和生產工藝,絲桿精度、光潔度及傳動效率等性能優異。公司已成功研發絲桿滾軋技術、螺紋一體注塑技術等多項核心技術,并積極推動技術成果轉化。公司的線性執行器在邁瑞醫療、深圳新產業、美國 IDEXX、美國 Adaptas、韓國三星等企業產品中得到應用。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 24 圖表圖表 4040:鼎
67、智科技線性執行器產品鼎智科技線性執行器產品 資料來源:鼎智科技招股說明書,信達證券研發中心 3.2.4 五洲新春:多業務協同發展,看好絲杠領域布局 五洲新春是國內軸承行業進口替代最具實力的企業之一五洲新春是國內軸承行業進口替代最具實力的企業之一,是一家集研發、制造和服務為一體的綜合型企業集團。公司主營業務為軸承、精密機械零部件和汽車安全系統、熱管理系統零部件的研發、生產和銷售,為主機客戶提供行業領先的解決方案和高效保障。公司為國內少數涵蓋精密鍛造、制管、冷成形、機加工、熱處理、磨加工、裝配的軸承、精密零部件全產業鏈企業。利用軸承底層技術利用軸承底層技術,增加絲杠產能增加絲杠產能。公司密切關注新
68、能源車絲桿螺母單元應用的大趨勢,憑借全產業鏈的優勢,已經研發成功新能源汽車電子助力轉向系統(EPS)中控制精度最高的齒條式電動助力轉向系統(REPS)所需的絲桿螺母軸承組件,公司預計 2023 年將形成批量生產。3.2.5 恒立液壓:國產液壓件龍頭,看好電動化布局發展 國內領先、國際一流的國產液壓龍頭企業。國內領先、國際一流的國產液壓龍頭企業。恒立液壓成立于 2005 年,從液壓油缸制造發展成為集液壓元件、精密鑄件、液壓系統等產業于一體的大型綜合性企業,先后建立了恒立油缸、恒立鑄件、恒立液壓等多個產業制造基地。公司先后收購上海立新液壓、德國 InLine 液壓等品牌企業,不斷開拓國際市場。具備
69、具備精密加工制造能力,具備生產滾珠絲桿的技術工藝和設備基礎。精密加工制造能力,具備生產滾珠絲桿的技術工藝和設備基礎。公司掌握高精密液壓鑄造技術、摩擦焊接技術、熱處理技術等精密加工制造工藝,并且是全球范圍內少數擁有自制鑄件廠的液壓件企業之一,為滾珠絲桿產品的加工生產奠定了良好的生產基礎。2021年公司定增擬募集資金 50 億元,其中 14 億用于線性驅動器項目,該項目達產后將形成年產 104,000 根標準滾珠絲桿電動缸、4,500 根重載滾珠絲桿電動缸、750 根行星滾柱絲桿電動缸、100,000 米標準滾珠絲桿和 100,000 米重載滾珠絲桿的生產能力。3.2.6 秦川機床:機床老兵,定增
70、開啟新征程 秦川機床秦川機床是中國機床工具行業品類最多、精密復雜程度最高、產業鏈最完整的企業之一是中國機床工具行業品類最多、精密復雜程度最高、產業鏈最完整的企業之一,擁有秦川機床本部、寶雞機床、漢江機床、漢江工具、沃克齒輪、秦川格蘭德、秦川寶儀等多家子公司。公司立足機床工具行業,建有國家級企業技術中心、院士專家工作站、博士后科研工作站,在齒輪加工機床、加工中心、車削中心、螺紋磨床、復雜刀具等領域處于國內第一梯隊。集團公司旗下漢江機床集團公司旗下漢江機床是是國內螺紋磨床主導企業。國內螺紋磨床主導企業。公司產品以滾動功能部件為主,包括滾珠絲杠副、滾動直線導軌副、滾動導軌塊、滾動花鍵副、螺桿轉子副、
71、齒輪齒條副、精密工作臺 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 25 和精密零部件等。公司擁有省級滾動功能部件研究所,具備規格、數量、精度齊全的滾動功能部件加工設備 1299 臺(其中金屬切削設備 800 多臺)和行業先進的螺紋檢測儀器、滾動直線導軌綜合精度檢測儀,具備年產各類滾珠絲杠 20 萬副、滾珠直線導軌 10 萬米的生產能力。用戶領域涵蓋機床工具制造、鐵路、礦山冶金、石油化工、汽車、通用機械及 IT 等行業。定增擴產滾珠絲杠定增擴產滾珠絲杠,有望為營收提供新增量有望為營收提供新增量。公司發布定增方案,擬投資 2 億元用于滾珠絲杠副、滾珠(柱)導軌副數字化車間建設,計劃增加滾珠絲杠/精密螺桿副
72、產能 28 萬件/年、滑動直線導軌產能 13 萬米/年、配套的螺母及滑塊產能 30 萬件/年及 26 萬件/年。圖表圖表 4141:秦川機床“新能源汽車領域滾動功能部件研發與產業化建設項目”秦川機床“新能源汽車領域滾動功能部件研發與產業化建設項目”概況概況 項目名稱項目名稱 新能源汽車領域滾動功能部件研發與產業化建設項目新能源汽車領域滾動功能部件研發與產業化建設項目 項目總投資 20,000.00 萬元 擬使用募集資金投入金額 18,000.00 萬元 項目建設主體 陜西漢江機床有限公司 項目建設期 36 個月 建設內容 滾珠絲杠副、滾珠(柱)導軌副數字化車間建設 資料來源:秦川機床公告,信達
73、證券研發中心 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 26 四、投資建議 滾珠絲杠和行星滾柱絲杠下游應用較為廣闊,國產化率較低。我們認為人形機器人有望拉動精密絲杠市場快速增長,國內品牌崛起蓄勢待發,具有精密加工和較強研發能力的國內企業有望核心受益。推薦工控龍頭匯川技術匯川技術;建議關注國內自潤滑龍頭企業長盛軸承長盛軸承,微特電機頭部企業鼎智科技鼎智科技,軸承領軍企業五洲新春五洲新春,恒立液壓和秦川機床。圖表圖表 4242:主要標的情況:主要標的情況 證券簡稱證券簡稱 證券代碼證券代碼 股價股價 市值市值 EPSEPS PEPE (元)(億元)2023E 2024E 2025E 2023E 2024E
74、 2025E 恒立液壓 601100.SH 63.73 854.5 2.02 2.42 2.91 31.54 26.29 21.93 鼎智科技 873593.BJ 79.90 38.4 2.69 3.6 4.73 29.7 22.37 16.9 秦川機床 000837.SZ 12.24 123.6 0.32 0.43 0.56 37.91 28.32 21.72 匯川技術 300124.SZ 66.65 1,774.7 1.94 2.5 3.17 34.3 26.46 21.0 五洲新春 603667.SH 14.69 54.2 0.62 0.89 1.16 23.76 16.44 12.65
75、 長盛軸承 300718.SZ 18.38 54.9 0.80 1.0 1.31 23.1 18.04 14.0 資料來源:Wind,信達證券研發中心 備注:股價為 8 月 23 日收盤價,匯川技術為信達證券研發中心預測,其余為 wind 一致預期 請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 27 五、風險因素 核心技術發展不及預期核心技術發展不及預期。精密絲杠對磨削工藝要求較高,需要較高的精加工技術,若技術發展不及預期將影響國內企業突破相關市場。人形機器人量產不及預期人形機器人量產不及預期。人形若量產不及預期,將影響產業鏈企業相關訂單落地情況。地緣政治風險地緣政治風險&宏觀經濟下行風險宏觀經濟下行風險
76、。地緣政治風險及宏觀經濟下行將影響電機產業鏈及技術轉移。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 28 研究團隊簡介研究團隊簡介 武浩,電力設備新能源首席分析師,中央財經大學金融碩士,6 年新能源行業研究經驗,曾任東興證券基金業務部研究員,2020 年加入信達證券研發中心,負責電力設備新能源行業研究。研究聚焦細分行業及個股挖掘,公眾號:電新之瞻。黃楷,電力設備新能源行業分析師,墨爾本大學工學碩士,倫敦卡斯商學院金融碩士,3 年行業研究經驗,2022 年加入信達證券研發中心,負責光伏行業研究。曾一赟,新能源與電力設備行業研究助理,悉尼大學經濟分析碩士,中山大學金融學學士,2022 年加入信達證券研發中心
77、,負責電力設備及儲能行業研究。陳玫潔,團隊成員,上海財經大學會計碩士,2022 年加入信達證券研發中心,負責鋰電材料行業研究。孫然,新能源與電力設備行業研究助理,山東大學金融碩士,2022 年加入信達證券研發中心,負責工控、充電樁及機器人產業鏈研究。請閱讀最后一頁免責聲明及信息披露 29 分析師聲明分析師聲明 負責本報告全部或部分內容的每一位分析師在此申明,本人具有證券投資咨詢執業資格,并在中國證券業協會注冊登記為證券分析師,以勤勉的職業態度,獨立、客觀地出具本報告;本報告所表述的所有觀點準確反映了分析師本人的研究觀點;本人薪酬的任何組成部分不曾與,不與,也將不會與本報告中的具體分析意見或觀點
78、直接或間接相關。免責聲明免責聲明 信達證券股份有限公司(以下簡稱“信達證券”)具有中國證監會批復的證券投資咨詢業務資格。本報告由信達證券制作并發布。本報告是針對與信達證券簽署服務協議的簽約客戶的專屬研究產品,為該類客戶進行投資決策時提供輔助和參考,雙方對權利與義務均有嚴格約定。本報告僅提供給上述特定客戶,并不面向公眾發布。信達證券不會因接收人收到本報告而視其為本公司的當然客戶??蛻魬斦J識到有關本報告的電話、短信、郵件提示僅為研究觀點的簡要溝通,對本報告的參考使用須以本報告的完整版本為準。本報告是基于信達證券認為可靠的已公開信息編制,但信達證券不保證所載信息的準確性和完整性。本報告所載的意見、
79、評估及預測僅為本報告最初出具日的觀點和判斷,本報告所指的證券或投資標的的價格、價值及投資收入可能會出現不同程度的波動,涉及證券或投資標的的歷史表現不應作為日后表現的保證。在不同時期,或因使用不同假設和標準,采用不同觀點和分析方法,致使信達證券發出與本報告所載意見、評估及預測不一致的研究報告,對此信達證券可不發出特別通知。在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見并不構成對任何人的投資建議,也沒有考慮到客戶特殊的投資目標、財務狀況或需求??蛻魬紤]本報告中的任何意見或建議是否符合其特定狀況,若有必要應尋求專家意見。本報告所載的資料、工具、意見及推測僅供參考,并非作為或被視為出售或購買證券或其他投
80、資標的的邀請或向人做出邀請。在法律允許的情況下,信達證券或其關聯機構可能會持有報告中涉及的公司所發行的證券并進行交易,并可能會為這些公司正在提供或爭取提供投資銀行業務服務。本報告版權僅為信達證券所有。未經信達證券書面同意,任何機構和個人不得以任何形式翻版、復制、發布、轉發或引用本報告的任何部分。若信達證券以外的機構向其客戶發放本報告,則由該機構獨自為此發送行為負責,信達證券對此等行為不承擔任何責任。本報告同時不構成信達證券向發送本報告的機構之客戶提供的投資建議。如未經信達證券授權,私自轉載或者轉發本報告,所引起的一切后果及法律責任由私自轉載或轉發者承擔。信達證券將保留隨時追究其法律責任的權利。
81、評級說明評級說明 風險提示風險提示 證券市場是一個風險無時不在的市場。投資者在進行證券交易時存在贏利的可能,也存在虧損的風險。建議投資者應當充分深入地了解證券市場蘊含的各項風險并謹慎行事。本報告中所述證券不一定能在所有的國家和地區向所有類型的投資者銷售,投資者應當對本報告中的信息和意見進行獨立評估,并應同時考量各自的投資目的、財務狀況和特定需求,必要時就法律、商業、財務、稅收等方面咨詢專業顧問的意見。在任何情況下,信達證券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,投資者需自行承擔風險。投資建議的比較標準投資建議的比較標準 股票投資評級股票投資評級 行業投資評級行業投資評級 本報告采用的基準指數:滬深 300 指數(以下簡稱基準);時間段:報告發布之日起 6 個月內。買入:買入:股價相對強于基準 20以上;看好:看好:行業指數超越基準;增持:增持:股價相對強于基準 520;中性:中性:行業指數與基準基本持平;持有:持有:股價相對基準波動在5%之間;看淡:看淡:行業指數弱于基準。賣出:賣出:股價相對弱于基準 5以下。