出品 | 妙投APP
作者 | 張博
頭圖 | AI生圖
絲杠是一種將電機端旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的機械部件，廣泛應(yīng)用于具有直線運動功能的機器設(shè)備中。電機通過聯(lián)軸器帶動絲杠軸轉(zhuǎn)動，絲杠軸上的螺母在螺旋形螺紋的驅(qū)動下實現(xiàn)直線往復(fù)運動，從而將電機的旋轉(zhuǎn)力矩轉(zhuǎn)化為設(shè)備運動所需要的直線方向的驅(qū)動力。
#01 絲杠的種類
根據(jù)摩擦特性和加工方式，絲杠有多種分類。根據(jù)摩擦特性可以分為 3 種：即滑動（梯形）絲杠、滾動絲杠和靜壓絲杠，滾動絲杠又分為滾珠絲杠和滾柱絲杠。
工業(yè)母機多采用滾珠絲杠，承載沖擊更強的滾柱絲杠在人形機器人領(lǐng)域有望得到大規(guī)模應(yīng)用。滾珠絲杠被廣泛用作精密定位機構(gòu)的部件，主要用于機床、機器人、工廠自動化設(shè)備、半導(dǎo)體設(shè)備、工業(yè)機械、醫(yī)療設(shè)備等。人形機器人使用場景要求高承載、耐沖擊等性能，行星滾柱絲杠有更大的接觸面積、更大的直線速度、更小的振動和噪音，適合人形機器人的使用場景。
#02絲杠用在哪里？
機器人關(guān)節(jié)執(zhí)行器結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多樣化特點。目前機器人有多種品牌、多種形態(tài)，關(guān)節(jié)執(zhí)行器的選擇也呈現(xiàn)多樣化，整體分為線性執(zhí)行器和旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器兩種，其中只有線性執(zhí)行器需要用到絲杠。
Tesla 人形機器人共有 14 個線性執(zhí)行器。根據(jù) 2022 年特斯拉 AI 日，新版本的 Tesla Bot 依然擁有 40 個機電執(zhí)行器——手臂 8 個、軀干 8 個、手部 12 個、腿部 12 個；其中采用線性執(zhí)行器的有 14 個，分別為腕部、踝部的俯仰（pitch）、偏航（yaw）角，髖部、肘部、膝部的俯仰（pitch）角，主要為受力要求較大的部位。
Optimus Gen-3 靈巧手預(yù)計有 22 個自由度。2024 年 10 月 11 日，特斯拉在 We Robot 會議結(jié)束后展示第三代靈巧手模型。根據(jù)展示視頻，該靈巧手共有 22 個自由度，其中靈巧手的食指、中指、無名指分別具有 4 個自由度，拇指以及小指分別具有 5 個自由度。
Optimus Gen-3 靈巧手運動系統(tǒng)預(yù)計主要包括線性執(zhí)行器模塊和腱繩模塊。.靈巧手是機器人最重要的末端執(zhí)行器，微型絲杠成長可期。
#03絲杠的市場空間多大？
人形機器人有望給行星滾柱絲杠市場空間帶來幾何級增長，在人形機器人大規(guī)模應(yīng)用前，行星滾柱絲杠市場規(guī)模較小，下游應(yīng)用較窄。行星滾柱絲杠因具有高精度、 高承載、高效率特點，當前主要應(yīng)用于望遠鏡、醫(yī)療器械、航空航天等行業(yè)。受限于制造工藝難度高，生產(chǎn)設(shè)備、市場需求有限，市場規(guī)模遠低于滾珠絲杠；根據(jù) Persistence Market Research 的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2022 年滾柱絲杠全球市場規(guī)模接近 2.85 億美元，2023 年約 3 億美元，行業(yè)約呈現(xiàn) 5-10%左右的年化增長。
絲杠約占人形機器人價值量的 19%。三大執(zhí)行器（線性執(zhí)行器、旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器、靈巧手）占人形機器人主要零部件價值量的 73%，主要由絲杠、無框力矩電機、減速器、力傳感器、空心杯電機及軸承構(gòu)成。絲杠為其中的核心零部件之一，約占人形機器人價值量的 19%。
絲杠已形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。隨著行業(yè)潛在規(guī)模不斷擴大，眾多企業(yè)投身絲杠產(chǎn)業(yè)，加上長期深耕企業(yè)以及強勢外企，絲杠已經(jīng)形成以上游加工設(shè)備、刀具、材料，中游絲杠產(chǎn)品，下游行業(yè)應(yīng)用為代表的產(chǎn)業(yè)鏈。
#04絲杠的重點企業(yè)
1、貝斯特
無錫貝斯特精機股份有限公司成立于1997年，公司成立之初開始從事摩托車發(fā)動機制造領(lǐng)域的工裝夾具；2001年，公司緊握我國汽車工業(yè)發(fā)展機遇，開始供應(yīng)渦輪殼、擴壓盤等汽車零部件；2002年開始從事飛機機艙零部件等精密零部件制造。2019年，公司通過合資方式控股易通輕量化，開始新能源汽車領(lǐng)域布局。2022年，公司設(shè)立全資子公司宇華精機，開始全面布局直線滾動功能部件，產(chǎn)品包括滾珠絲杠副、滾柱絲杠副、滾動導(dǎo)軌副等，并切入“工業(yè)母機”新賽道。
渦輪增壓器零部件是公司基石產(chǎn)業(yè)，公司渦輪增壓器產(chǎn)品客戶穩(wěn)定，渦輪增壓器產(chǎn)品主要包括中間殼、葉輪及壓氣機殼等，價值量可達渦輪增壓器成本30%以上，客戶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，包含渦輪增壓器國際四巨頭博格華納、蓋瑞特、IHI、三菱重工等。新能源領(lǐng)域，公司自2019年起通過并購+投資快速切入新能源汽車賽道，客戶涵蓋部分渦輪增壓器客戶以及特斯拉、博世中國等新客戶，產(chǎn)品包括輕量化結(jié)構(gòu)件以及氫燃料車空壓機核心零部件等。
2022年1月，公司設(shè)立全資子公司宇華精機，并依托在工裝夾具、智能裝備以及工業(yè)自動化集成領(lǐng)域積累的技術(shù)優(yōu)勢，全面進軍直線運動部件市場，產(chǎn)品涵蓋高精度滾珠/滾柱絲杠副、高精度滾動導(dǎo)軌副、靈巧手絲杠等，并導(dǎo)入工業(yè)母機、人形機器人、汽車傳動等新賽道。
公司生產(chǎn)的滾珠絲杠副最高精度可達C0級，直線導(dǎo)軌副最高精度可達UP級；滾珠絲杠副、直線導(dǎo)軌等產(chǎn)品已成功應(yīng)用于國內(nèi)知名機床商的部分型號機床；自主研發(fā)的行星滾柱絲杠已于 2023 年順利出樣。
2、秦川機床
秦川機床工具集團有限公司成立于 1995 年，公司立足于機床工具整機業(yè)務(wù)，是中國機床工具行業(yè)品類最多、精密復(fù)雜程度最高、產(chǎn)業(yè)鏈最完整的企業(yè)之一，在齒輪加工機床、加工中心、車削中心、螺紋磨床、復(fù)雜刀具等領(lǐng)域處于國內(nèi)第一梯隊。
公司力求滿足高端需求，截至 2023 年 4 月，公司磨齒機國內(nèi)市占率第一、螺紋磨床國內(nèi)市占率第一、車銑類加工中心具備向中高端擴張的能力且已在半導(dǎo)體靶材加工領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大批量應(yīng)用。
公司加快五軸機床布局，助力高檔機床國產(chǎn)替代。秦川的五軸加工中心主要有： 高檔五軸車銑復(fù)合加工中心、高檔立臥五軸加工中心，在中大規(guī)格領(lǐng)域具有很強的市場競爭力。2021 年，公司完成了 GVM2032 高速五軸龍門加工中心、MC40U 高速立式五軸加工中心、QVTM120五軸立式車銑復(fù)合加工中心、SAJO12000 五軸臥式加工中心等 7項主機產(chǎn)品和 QG012 搖籃式數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺、QG013 臥式加工中心通用擺動頭、臥式加工中心主軸等關(guān)鍵零部件研發(fā)。
2022 年，公司通過非公開增發(fā)募集資金不超過 12.3 億元，用于秦川集團高檔工業(yè)母機創(chuàng)新基地項目（一期）、新能源汽車領(lǐng)域滾動功能部件研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化建設(shè)項目等。其中，與絲杠相關(guān)的項目在漢江機床開展，總投資 2 億元，建設(shè)滾珠絲杠、滾珠（柱）導(dǎo)軌副等。
公司在 2024 年披露，子公司漢江機床擁有該類產(chǎn)品的研發(fā)、制造基礎(chǔ)，現(xiàn)已逐步開始小批量生產(chǎn)，并進行了應(yīng)用驗證。子公司漢江機床可以生產(chǎn) 2 級、3 級精度的滾珠絲杠、直線導(dǎo)軌，目前已實現(xiàn)量產(chǎn)并對外銷售。 漢江機床絲杠產(chǎn)品由 P1 級提升到 P0 級，精度水平達到國際先進水平；導(dǎo)軌產(chǎn)品精度由 2 級提升到 1 級，精度水平達到國內(nèi)先進水平。此系列導(dǎo)軌有較高的精度保持性，完全可以滿足中高檔數(shù)控機床的要求，實現(xiàn)了在新能源汽車領(lǐng)域制造裝備滾動功能部件和精密螺桿副的國產(chǎn)化推廣應(yīng)用，有利于未來產(chǎn)品市場的開拓。
3、浙海德曼
公司為高端精密數(shù)控車床專家。浙海德曼深耕數(shù)控機床 30 年，潛心打造高端產(chǎn)品體系，目前，公司已實現(xiàn)主軸、刀塔、尾座三大核心部件自主制造，已取得相關(guān)技術(shù)專利，并同時自主開發(fā)海德曼數(shù)控系統(tǒng)，推動國產(chǎn)替代新趨勢。
公司研發(fā)的T65、T55系列高精密數(shù)控車床，主軸端部跳動精度達到0.5微米以內(nèi)，能夠滿足人形機器人零部件（如減速器齒輪、行星絲杠螺母等）的微米級加工需求，實現(xiàn)“以車代磨”工藝，替代傳統(tǒng)磨床。已向綠的諧波、中大力德、雙環(huán)傳動、五洲新春等減速器及絲杠頭部供應(yīng)商批量供貨，并進入特斯拉Tier 1廠商驗證階段。
注意：文中提到的公司均為長期邏輯！
*以上分析討論僅供參考，不構(gòu)成任何投資建議。
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張博老師是妙投的高級研究員，擁有20年的投資經(jīng)驗，擅長從宏觀政策、行業(yè)動向、新聞事件等多個客觀因素出發(fā)，復(fù)盤市場行情，追蹤市場熱點，分享實用的投資策略，感興趣的讀者可以長按下方二維碼，加入張博老師的交流群。
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