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行星滾珠絲杠由于高精度、高承受力、長壽命、體積小等特點,契合人形機器人的需求而被廣泛使用。如特斯拉Optimus人形機器人目前主要使用14根行星滾柱絲杠,分別用于大臂(2個)、小臂(4個)、大腿(4個)和小腿(4個)。這些關(guān)節(jié)需要承受動態(tài)沖擊載荷,行星滾柱絲杠的高剛性和負載能力提供了穩(wěn)定支撐。
一:行星滾柱絲杠簡介
行星滾柱絲杠是一種高效的機械傳動部件,其工作原理是通過電機驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn),滾柱在絲杠和螺母之間滾動,將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。
行星滾柱絲桿有標準式、反向式、循環(huán)式、差動式、軸承式5種。在人形機器人中,通常使用的是反向式行星滾柱絲杠。這是由于其具有高承載能力、高精度、長壽命等優(yōu)點,非常適合人形機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動和運動控制。
從結(jié)構(gòu)看,行星滾柱絲杠的核心結(jié)構(gòu)包括絲杠、螺母、內(nèi)齒圈保持架和行星滾柱等。
從下游應(yīng)用看,行星滾柱絲杠廣泛應(yīng)用于需要高負載、高精度和高速度的領(lǐng)域,如數(shù)控機床、航空航天、武器裝備和機器人等。在人形機器人中,行星滾柱絲杠主要用于關(guān)節(jié)驅(qū)動,提供穩(wěn)定且精確的支撐。
據(jù)國聯(lián)證券在絲桿行業(yè)專題報告所述,行星滾柱絲杠下游具體應(yīng)用分布如下:數(shù)控機床21%,機器人與生產(chǎn)線19%,航空航天13%,汽車12%,軌道交通11%,其他如3C消費電子,伺服驅(qū)動等共24%。
二:行星滾柱絲杠市場規(guī)模
全球市場:
2023年全球滾柱絲杠市場規(guī)模約為19.6億美元,行星滾柱絲杠占比較小,并沒有具體羅列。
中國市場:
2023年中國滾柱絲杠市場規(guī)模約為25.7億元,據(jù)M2覓途數(shù)據(jù),行星滾柱絲杠僅占4%,約為1.04億元。國內(nèi)市場結(jié)構(gòu)中,外資占比達80%。
人形機器人、自動化設(shè)備等下游需求爆發(fā),是行星滾柱絲杠增長的主要邏輯。同時隨著國產(chǎn)替代加速和技術(shù)突破,中國行星滾柱絲杠市場增速有望超過全球平均水平,預(yù)計2030年市場規(guī)?;驍U大數(shù)倍。
三:行星滾柱絲杠市場格局
全球市場格局:
全球絲杠龍頭德國舍弗勒占據(jù)絕對主導(dǎo)地位,市場份額前3均為其旗下公司。
1:瑞士GSA是全球第一大行星滾柱絲杠制造商全球份額26%,中國份額27%;
2:瑞士Rollvis由GSA于2016年收購(全球份額26%,中國份額29%),是全球第二大行星滾柱絲杠生產(chǎn)商;
3:瑞典Ewellix由舍弗勒于2023年1月完成收購,是全球第三大行星滾柱絲杠生產(chǎn)商(全球14%,中國15%)。
此外,德國Rexroth、日本THK也是全球頭部廠商。
中國市場格局:
中國市場主要被國外廠商占據(jù),國外龍頭制造商Rollvis、GSA和Ewellix的市場份額占比分別為29%、27%、15%,上面介紹過了,這3是一家人。CR3占比達71%,一家獨大。
國內(nèi)行星滾柱絲杠廠商合計市場份額占比為19%,其中南京工藝、博特精工市場份額均為8%。兩家合計16%,其余瓜分3%,由此也可見,國內(nèi)大部分廠家依然屬于概念結(jié)構(gòu),甚少業(yè)績貢獻。
四:行星滾柱絲杠概念股
1:南京工藝(南京化纖:600889)
南京工藝通過與南京化纖資產(chǎn)重組反向收購上市,截止今天,該重組計劃仍在推進中。交易完成后,南京化纖的主營業(yè)務(wù)將變更為滾動功能部件的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售,但控股股東仍為南京新工投資集團,實際控制人為南京市國資委。
南京工藝是國內(nèi)規(guī)模最大、規(guī)格最全、質(zhì)量最優(yōu)的精密滾動功能部件產(chǎn)業(yè)化基地,其綜合設(shè)計開發(fā)能力、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)品種和質(zhì)量水平均居國內(nèi)同行業(yè)之首。公司主營滾珠絲杠副、滾動導(dǎo)軌副、滾動花鍵副等產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于高檔數(shù)控機床、人工智能、新能源、光伏等領(lǐng)域。
公司是少數(shù)能夠量產(chǎn)行星滾柱絲杠的國產(chǎn)廠商之一,在國內(nèi)市場中,南京工藝的市占率為8%,位列國產(chǎn)廠商第一。
2:北特科技(603009)
公司是一家深耕汽車零部件領(lǐng)域的企業(yè),主營業(yè)務(wù)包括底盤零部件、鋁合金輕量化和空調(diào)壓縮機業(yè)務(wù),產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于乘用車、商用車和新能源汽車領(lǐng)域。
北特科技積極布局人形機器人用絲杠產(chǎn)品,在行星滾柱絲杠領(lǐng)域,已具備樣件生產(chǎn)能力。2024年10月,北特科技在江蘇昆山經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)投資18.5億元建設(shè)行星滾柱絲杠研發(fā)生產(chǎn)基地項目,規(guī)劃用地約140畝,分兩期建設(shè)。該項目將顯著提升公司在行星滾柱絲杠領(lǐng)域的生產(chǎn)能力。
3:貝斯特(300580)
貝斯特的行星滾柱絲杠已于2023年順利出樣,預(yù)計2025年可以批量供貨。
公司是一家專注于精密零部件制造的企業(yè),公司主要產(chǎn)品包括渦輪增壓器核心零部件、新能源汽車零部件、智能裝備及工裝等,廣泛應(yīng)用于汽車、航空、新能源等領(lǐng)域。
公司通過全資子公司宇華精機布局行星滾柱絲杠業(yè)務(wù),通過“高端裝備核心滾動功能部件研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目”(該項目總投資12億元)引進了約300臺進口設(shè)備,是唯一大規(guī)模儲備絲杠設(shè)備的A股企業(yè)。
4:雙林股份(300100)
公司是一家從事汽車零部件的專業(yè)智能制造企業(yè),主要業(yè)務(wù)涵蓋汽車內(nèi)外飾、智能控制系統(tǒng)部件、動力系統(tǒng)、輪轂軸承、滾珠絲杠等多個領(lǐng)域。近年來,新拓展了車用滾珠絲杠、人形機器人滾柱絲杠相關(guān)業(yè)務(wù)。
雙林股份已經(jīng)成功研發(fā)出人形機器人用行星滾柱絲杠樣品,并通過拓普集團配套送樣給特斯拉,目前正處于客戶驗證階段。
5:五洲新春(603667)
五洲新春是一家國內(nèi)領(lǐng)先的軸承及精密零部件制造商,主營業(yè)務(wù)涵蓋成品軸承、套圈、汽車零配件、熱管理系統(tǒng)零部件等。公司通過技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)鏈整合,深度布局人形機器人核心零部件領(lǐng)域。
公司已建成行星滾柱絲杠組件及零部件車間,預(yù)計2025年后實現(xiàn)規(guī)模化放量。另外,公司開發(fā)的RV減速器軸承與和諧波減速器柔性軸承已通過國內(nèi)頭部機器人減速器企業(yè)的送樣和試驗,產(chǎn)品也成功切入特斯拉和其他主流機器人系統(tǒng)供應(yīng)鏈。
五洲新春絲杠產(chǎn)品已小批量銷售,2024年定期向新劍傳動送樣300-400根絲杠,并在三季度爬坡至每月3000+根。通過與新劍傳動深度合作,共同為特斯拉人形機器人提供行星滾柱絲杠等產(chǎn)品。同時,五洲新春通過新劍傳動供貨滾柱絲杠大螺母等產(chǎn)品給三花和拓普等企業(yè)。
6:震??萍?/span>(300953)
公司是一家專注于精密級進沖壓模具及精密結(jié)構(gòu)件研發(fā)與制造的企業(yè),是國內(nèi)精密沖壓模具領(lǐng)域的領(lǐng)先者。2024年,公司成立全資子公司馬丁機器人,大力布局人形機器人產(chǎn)業(yè)鏈。
公司已建成一條行星滾柱絲杠樣品生產(chǎn)線,日產(chǎn)能可達100套。此外,公司正在建設(shè)全自動絲桿生產(chǎn)線,預(yù)計2025年投產(chǎn),未來日產(chǎn)能可達500-800根。
公司的行星滾柱絲杠產(chǎn)品已有兩家廠商小批試制,兩家送樣并通過性能測試,并正在與多家機器人本體廠進行技術(shù)交流和樣品測試。