本期核心观点
> 丝杠是传动领域的核心部件。丝杠是将回转运动转化为直线运动,或将直线运动转化为回转运动的理想的产品,在机器人、汽车、机床等领域有所应用。丝杠按其摩擦特性可分为三类:滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠。滚动丝杠的精度和传动效率较高,但其制造工艺较为复杂。
> 滚珠丝杠应用场景广泛,国产替代空间大。按照JIS等级标准,可以划分为CO-C10不同精度的产品,部分高精度机床需要采用CO-C3级别的滚珠丝杠。而以工业机器人为例,大多数C3-C5级别丝杠能满足其需求。滚珠丝杠广泛应用于高端机床、航空航天、机器人、电动汽车、3C装备等领域中,在机器人关节上一般采用四连杆的模式进行传动。华经产业研究院预计2022年全球滚珠丝杠市场规模预计约为
18.6亿美元(约合130亿元),2015-2022年复合增长率为6.2%,目前主要市场份额由海外企业占据,未来随着人形机器人发展,潜在市场空间大。我们认为,滚珠丝杠的壁垒主要在加工工艺上,随着国内企业纷纷布局加码,未来国产替代空间较大。>行星滚柱丝杠是高精密传动之冠,高壁垒下成长性赛道。相比滚珠丝杠和液压部件,行星滚柱丝杠承载力强、可靠性强,可以替代部分领域滚珠丝杠和液压传动装置,渗透率有望提升。行星滚柱丝杆制造门槛较高,对螺纹加工设备、加工方式和磨削的磨床精度要求较高,壁垒较高。2023年全球行星滚柱丝杠市场规模约3亿美元,而人形机器人应用反式行星滚柱丝杠,有望打开成长空间,看好国产头部企业突破相关壁垒。>投资建议:滚珠丝杠和行星滚柱丝杠下游应用较为广阔,国产化率较低。我们认为人形机器人有望拉动精密丝杠市场快速增长,国内品牌崛起蓄势待发,具有精密加工和较强研发能力的国内企业有望核心受益。推荐工控龙头汇川技术;建议关注国内自润滑龙头企业长盛轴承、微特电机头部企业鼎智科技、轴承领军企业五洲新春、恒立液压、秦川机床。
> 风险因素:核心技术发展不及预期;人形机器人量产不及预期;地缘
政治风险&宏观经济下行风险等。
1.1滚珠丝杠: “旋转变直线”关键部件
丝杠是将回转运动转化为直线运动,或将直线运动转化为回转运动的传动元件。丝杠主要应用于传动和控制系统中,广泛应用于数控机床、制造设备、机器人、精密仪器等领域。丝杠按其摩擦特性可分为三类:滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠:
1)滑动丝杠的牙型多为梯形,这种牙型比三角形具有传动性能好、精度高、加工方便等优点,主要适用于搬运等场景;
2)滚动丝杠分为滚珠丝杠和滚柱丝杠两大类,滚珠丝杠与滚柱丝杠相比而言,摩擦力小、传动效率高、精度高,但其制造工艺较为复杂,可以用于高端机床、机器人、汽车等场景;
3)静压丝杠的螺纹牙形与标准梯形螺纹牙形相同,且标准更高,能够获得良好油封及提高承载能力,但是工艺复杂、初期投入成本较高,适合高速插齿机、砂轮架的进给轴、其他重载场合等。
滚珠丝杠是电动缸常见的传动元件之一,具有精度高、传动效率高等优势。滚珠丝杠由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成。滚珠丝杠中,滚珠沿螺旋滚道滚动带动螺母或丝杠轴向移动,将原先传动中使用的T形丝杠的螺纹摩擦变为滚动摩擦,降低了摩擦阻力,提高了传动精度与传动机械效率,具有良好性能。
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