當(dāng)前以核心零部件為代表的工業(yè)母機(jī)核心、機(jī)器人技術(shù)突破有望從制造業(yè)根部,推動(dòng)新一輪高端裝備革命。
當(dāng)下游擴(kuò)容的新增需求傳導(dǎo)到上游零部件領(lǐng)域后,將乘以對(duì)應(yīng)零部件的使用數(shù)量,倍數(shù)放大。滾珠絲杠作為自動(dòng)化機(jī)構(gòu)中常用的傳動(dòng)部件,市場(chǎng)空間有望持續(xù)擴(kuò)增。#機(jī)器人##工業(yè)機(jī)器人##人形機(jī)器人#
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絲杠行業(yè)概覽絲杠按其摩擦特性可分為三類(lèi):即滑動(dòng)絲杠、滾動(dòng)絲杠及靜壓絲杠。
滑動(dòng)絲杠:摩擦力較大,傳動(dòng)效率較低,一般為26%~46%,磨損快,易自鎖,定位精度和軸向剛度較差;但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本較低。
靜壓絲杠:螺紋牙形與標(biāo)準(zhǔn)梯形螺紋牙形相同,但牙形高于同規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)螺紋1.5~2倍,目的在于獲得良好油封及提高承載能力。但調(diào)整麻煩,且需要一套液壓系統(tǒng),工藝復(fù)雜,成本較高。
滾動(dòng)絲杠:可分為滾珠絲杠和滾柱絲杠兩大類(lèi),傳動(dòng)效率較高,一般能達(dá)到90~96%;且耐磨性好,壽命長(zhǎng),精度高,通過(guò)給滾珠適度施加預(yù)壓,可獲得較高的剛性。
滾珠絲杠:高精度絲桿代表滾珠絲杠是工具機(jī)械和精密機(jī)械最常使用的傳動(dòng)元件,由螺桿、螺母、鋼球、預(yù)壓片、反向器、防塵器組成。
當(dāng)滾珠絲杠作為主動(dòng)體時(shí),螺母就會(huì)隨絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)角度按照對(duì)應(yīng)規(guī)格的導(dǎo)程轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng),被動(dòng)工件可以通過(guò)螺母座和螺母連接,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的直線運(yùn)動(dòng)。
其主要優(yōu)勢(shì)是能夠在高速運(yùn)行下保證定位精度,由于摩擦力比較低,傳動(dòng)效率可達(dá)90%,遠(yuǎn)高于普通滑動(dòng)螺紋傳動(dòng)。
與電機(jī)一起使用時(shí),滾珠絲杠的效率高達(dá)90%。它們相當(dāng)精確,每英尺幾千分之一英寸的精度。許多行業(yè)都使用滾珠絲杠進(jìn)行精確控制,包括高端機(jī)床、航空航天、機(jī)器人、電動(dòng)汽車(chē)、3C裝備等各大領(lǐng)域。
滾珠絲杠的重要意義就是將軸承從滑動(dòng)動(dòng)作變成滾動(dòng)動(dòng)作,常見(jiàn)的滾珠絲杠包括自潤(rùn)式滾珠絲杠、靜音式滾珠絲杠、高速化滾珠絲杠以及重負(fù)荷型滾珠絲杠等,而從循環(huán)方式看,滾珠絲桿包括內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)兩種,其中內(nèi)循環(huán)是指滾珠在循環(huán)過(guò)程中始終與絲杠保持接觸,外循環(huán)是指滾珠在循環(huán)過(guò)程中有時(shí)與絲杠脫離接觸。由于具有很小的摩擦阻力。
在數(shù)控機(jī)床,機(jī)器人關(guān)節(jié),新能源車(chē)換擋系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、座椅及剎車(chē)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。#6月財(cái)經(jīng)新勢(shì)力#
滾珠絲杠為常見(jiàn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu):
從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看,上游是滾珠絲桿原材料及零部件,原材料主要包括鋼鐵等,下游應(yīng)用領(lǐng)域是數(shù)控機(jī)床、電動(dòng)注塑機(jī)、機(jī)械行業(yè)等。
滾珠絲桿產(chǎn)業(yè)鏈圖示:
資料來(lái)源:華經(jīng)情報(bào)網(wǎng)
根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2022年全球/中國(guó)滾珠絲杠市場(chǎng)約為130/28億元,日本和歐洲占據(jù)70%市場(chǎng)份額。
我國(guó)是滾珠絲杠的主要消費(fèi)市場(chǎng)之一,市場(chǎng)規(guī)模約占全球總量的20%。
目前我國(guó)與海外滾珠絲杠產(chǎn)品在精度上的差距逐漸縮小,但在精度保持性和可靠性上仍有較大差距。
國(guó)產(chǎn)滾動(dòng)部件水平基本保持在P2級(jí)以下水平,大部分產(chǎn)品在P3-P5級(jí),且在精度保持性和可靠性上較海外產(chǎn)品較大差距。中高端滾珠絲杠自主可控力弱,國(guó)產(chǎn)滲透率不足10%。
根據(jù)新思界官網(wǎng),在國(guó)際市場(chǎng)上,高端滾珠絲杠市場(chǎng)主要由歐美及日韓企業(yè)所占據(jù),包括日本精工、日本的THK、NSK、博世力士樂(lè)、Kuroda、舍弗勒集團(tuán)以及中國(guó)臺(tái)灣的上銀、銀泰等。
國(guó)內(nèi)具有量產(chǎn)能力的滾珠絲杠廠商稀少,存在較大供需缺口。但是近年來(lái),我國(guó)滾珠絲杠行業(yè)內(nèi)也涌現(xiàn)出一批具有一定競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的優(yōu)秀企業(yè),主要廠商包括南京工藝裝備、山東博特精工、銀泰科技、山東華珠機(jī)械、陜西漢江機(jī)床等企業(yè)。
未來(lái)隨著我國(guó)高端裝備制造不斷發(fā)展,精密傳動(dòng)需求將繼續(xù)加大,量產(chǎn)能力或成為滾珠絲杠行業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一。
我國(guó)主要滾珠絲杠廠商:
資料來(lái)源:HTI
滾柱絲杠滾柱絲杠是滾珠絲杠的一種細(xì)分品類(lèi),滾動(dòng)體直徑和接觸點(diǎn)的數(shù)量高于滾珠絲杠,承載力和壽命大大提升,制造難度比滾珠絲杠難度更大。
特斯拉于2022年10月的AIDay披露,其人形機(jī)器人肘關(guān)節(jié)、腕部、腿部將采用配置滾柱絲杠的線性執(zhí)行器設(shè)計(jì)。
與普通的滾珠絲杠產(chǎn)品相比,滾柱絲杠的制造商數(shù)量相對(duì)較少,而且每一個(gè)品牌的產(chǎn)品特性與所在的細(xì)分市場(chǎng)也有很大不同。
相對(duì)分散的目標(biāo)市場(chǎng)也造成了現(xiàn)有為數(shù)不多的產(chǎn)品品牌難以形成市場(chǎng)協(xié)同效應(yīng),無(wú)法深入開(kāi)發(fā)規(guī)模市場(chǎng)從而快速提高絲杠銷(xiāo)量。
目前世界范圍內(nèi)生產(chǎn)滾柱絲杠并參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的廠家主要有:SKF(瑞典)、Rollvis(瑞士)、GSA(瑞士)、Rexroth(德國(guó))、CMC(美國(guó))、南京工藝(中國(guó))、博特精工(中國(guó))、優(yōu)仕特(中國(guó)臺(tái)灣)。
除這些品牌外,還有Moog(美國(guó))、Power Jacks(英國(guó))也有生產(chǎn)滾柱絲杠的能力,但產(chǎn)品不外銷(xiāo),主要用于自身生產(chǎn)的電動(dòng)缸等產(chǎn)品使用。
南京工藝直徑范圍包括30/39/48/60mm,導(dǎo)程范圍包括10/15/20mm,主要用在伺服電動(dòng)缸領(lǐng)域。博特精工直徑范圍包括24/30/36/39/48/63mm,導(dǎo)程范圍包括4至36mm。
國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額情況(2022年預(yù)測(cè)):
資料來(lái)源:《E公司滾柱絲杠產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)策略研究》,民生證券
另外,近期人形機(jī)器人、精密機(jī)床等行業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)企業(yè)在行星滾柱絲杠方面的投入。
行星滾柱絲杠目前還處于早期階段,生產(chǎn)難度較大,國(guó)內(nèi)企業(yè)較少布局。
近年來(lái)以華中科技大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、南京理工大學(xué)為代表的高校力量逐步推動(dòng)底層研究。
從市場(chǎng)集中度來(lái)看,persistence market research預(yù)計(jì)2023年行星滾柱絲杠市場(chǎng)中美國(guó)市場(chǎng)份額將達(dá)到21.1%。
行星滾柱絲杠以往產(chǎn)能主要集中于歐洲、美國(guó)等。舍弗勒集團(tuán)于2022年收購(gòu)ewellix公司,其前身為SKF行星滾柱絲杠部門(mén),結(jié)合旗下傳統(tǒng)高端行星滾柱絲杠品牌GSA,舍弗勒基本壟斷國(guó)際高端行星滾柱絲杠市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)僅有少量具備小批量研發(fā)制造能力的企業(yè),包括秦川機(jī)床、新劍傳動(dòng)、鼎智科技等。
此外,受益于汽車(chē)行業(yè)需求及工業(yè)自動(dòng)化需求,2023-2033年中國(guó)滾柱絲杠市場(chǎng)規(guī)模年復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將達(dá)到6.5%,高于全球復(fù)合增速5.8%。


