01、基本情况
丝杠作为机械部件,主要功能是将旋转运动转化为直线运动,电机通过联轴器带动丝杠轴转动,丝杠轴上的螺母在螺纹驱动下实现直线往复运动,从而将电机旋转力矩转化为直线驱动力。梯形丝杠,结构简单,成本低,传动效率及精度不高,通常用于机床、矿山等领域。在丝杠和螺母减装入滚珠作为中间传动件减小运动摩擦,就是滚珠丝杠,适用于高精密传动领域。
本文的主角行星滚柱丝杠,则是用滚柱代替滚珠,能够承受更高负载、具备更高转速及精度。是小体积、长寿命、高性能条件下机电伺服系统执行机构的最优选择。与普通滚柱丝杠相比,行星滚柱丝杠的适合载荷约为其3~5倍,使用寿命也高达15倍,多被应用于工业制造、航天航空、医疗设备以及军事等领域的各种精密机械和自动化设备中。
02、产业链
行星滚柱丝杠作为一种高精度、高性能的传动装置,采用紧凑的行星齿轮结构,整体装置体积较小,便于集成到空间有限的设备中。在毛坯成型、精密机加工、热处理、精密磨加工以及探伤等主要生产工艺与轴承相似。
需要指出的是,高精度丝杠的原材料需要特种金属,大都为轴承钢和低碳合金钢等材料。丝杠轴的加工技术分为冷轧和研磨两种,冷轧法的退火工艺和研磨法的螺纹切割为加工难点。设备决定了精度和效率,磨床是丝杠加工的核心设备,另外还有旋风铣、热处理、校直等设备。
03、市场及主要企业
前面说到,行星滚柱丝杠在高精密传动领域都有相应的使用,微型行星滚柱丝杠,目前的主要迫切场景是人形机器人。在该行业行业,行星滚柱丝杠可以为人形机器人的关节提供稳定而精确的动力传输,完成更准确和平稳的关节运动,从而模拟人体的各种动作,如行走、跑步、跳跃等。而且行星滚柱丝杠做得越小越可以增加线性执行器空间利用率,为灵巧手等狭小空间精确控制提供线性执行器方案。也是近期行业关注的热点。
对行星滚柱丝杠而言,目前国内行星滚柱丝杠市场主要被国外厂商占据。这些企业也多是丝杠行业的传统龙头。舍弗勒,全球丝杠龙头,占据绝对主导地位,旗下瑞士GSA、瑞士Rollvis、瑞典Ewellix分列全球前三。斯凯孚在全球轴承制造与创新领域居全球领先地位。日本精工(NSK)日本首家也是日本最大的轴承制造商,研发出世界最大的高负载能力的超大型滚珠丝杠。日本THK,世界首家通过滚动接触开发直线运动方法的公司,也是成为世界上第一家开发了直线导轨的公司,全球最大滚珠丝杠厂商。美国慕格(Moog)全球精密运动控制系统的领先集成商,高精度行星滚柱丝杠领域有超过三十年的经验。国内的企业,鼎智科技,以微特电机为主要构成的定制化精密运动控制解决方案提供商,微型行星滚柱丝杆的研发与生产上已有里程碑式达成。新剑传动,省级首台套,建有国内行星滚柱丝杠首条批量化生产线,在汽车行业首先进行了应用。诺仕机器人专注行星滚柱丝杠及配套执行器模组的设计、生产和制造,刚刚完成数千万天使融资。五洲新春轴承行业规模较大的生产企业,微型滚珠丝杠方面样品开发成功,公司股价因此连续6个涨停,但公司公告表示灵巧手方面尚未批量供货。另外北特科技、双林股份、贝斯特、恒力液压、上银科技、山东博特、银泰科技、南京工艺等都有相关的产品。
04、几个观点
1.看企业数量就知道,行业中低端国内供应问题不大,竞争激烈,企业得靠技术创新和成本控制来不断提升竞争力。
2.高端行星滚柱丝杠在多领域有广泛应用,目前依靠进口,国内市场大,需求明确。
3.高端行星滚柱丝杠在材料、工艺、设备等方面都有较高的壁垒,且相关加工设备也面临卡脖子风险。
4.即使是已研制出相应产品的企业一致性批量生产的能力还需要验证。产品整体成本高,如何降本也是重点。
5.相比于低空经济,汽车之后最大的产业,人形机器人被认为更有可能实现。行业目前用的单价为万元级别,有着很大的降本空间。