(原标题:机器人丝杠设备:丝杠积极扩产,卖铲人优先受益-0207)
机器人丝杠设备:丝杠积极扩产,卖铲人优先受益-0207
1、会议背景与目的
背景:下游做丝杠的企业增多,机床及相关刀具公司处于产业链上游 “卖铲子” 位置,随着人形机器人需求增长,丝杠供应商竞争促使其采购机床,机床产业链存在机会。
目的:讲清滚珠丝杠加工设备的工艺路线、机床设备、空间格局及国内主要企业情况,避免投资者调研时被误导。
2、滚珠丝杠加工工艺与设备
部件与流程:行星滚柱丝杠主要由丝杠螺母、滚柱、内齿圈等组成,除内齿圈外其他三种零件含螺纹,加工流程包括前处理、粗加工、半精加工、精加工和组装。
加工技术路线对比
磨削:精度最高,可达 C0 - C2,适用于高端机床丝杠生产,生产机器人滚珠丝杠理论可行,但进口设备成本高、效率低。
铣削:精度 C3 - C5,适用于中低端机床和人形机器人,如需更高精度后续需搭配磨床精加工,刀具成本高且可能无法加工异形丝杠。
辊轧:精度最低,C7 - C10,用于精度要求低的汽车自动化领域,加工人形丝杠需搭配磨床精加工,效率高、成本低。
加工设备原理
磨床:磨削是实现高精度丝杠加工关键,分内外螺纹磨床,内螺纹加工难度高于外螺纹。
辊压机:使金属棒变形形成螺纹轨道。
铣床:如旋风铣,刀具高速旋转,工件缓慢旋转,沿轴线铣出螺纹,兼顾效率与精度。
车床:工件高速旋转,刀具沿预定轨迹移动切削,目前试图以车代磨实现降本,但内螺纹加工存在难点。
3、市场空间与竞争格局
市场空间:假设远期年产 100 万台人形机器人,测算磨床远期空间达百亿级别。
竞争格局:高精度磨床我国主要依赖进口,日本三井、津上及德国爱马克等占据主要市场份额。进口设备优势在于加工丝杠寿命长、技术积累深厚、参数设定好,但成本高、交付周期长。国内企业起步晚,经验积累欠缺,多应用于中低端领域,量产能力弱,但目前正积极进行产品迭代和技术交流,具备创新与降本能力。
4、重点企业分析
海德曼:专注车床领域,是 A 股唯一数控车床标的,高端车床市占率约 10%,对标国外竞品,在稳定性等方面需验证。增长点包括下游领域拓展(从汽车向航空航天等领域)和海外市场拓展。在人形机器人领域有布局,有望受益。
华辰装备:主业为轧辊磨床,市占率 30% - 35%,地位稳固。2019 年转型研发智能化磨削设备,2024 年与长春光机合资布局光刻机镜头磨床。在人形机器人相关的丝杠、导轨磨床等设备有研发成果,与贝斯特合作并中标南京理工大学项目,看好其在机器人和超高精密领域发展。
秦川机床:业务涵盖机床、核心零部件、减速机、数控系统。因下游新能源汽车资本开支低迷业绩受影响,亮点在于出口和零部件业务。既做丝杠又做磨床,有协同发展优势,丝杠精度可达 C0 级,磨床在传统领域市占率高,看好其主业稳住并开拓人形机器人业务的成长空间。
日发精机:起家于轴承磨床,市占率约 80%,业务还包括航空装备制造等。2021 年切入丝杠磨床领域,2023 年推出样品并销售,应用于新能源汽车和人形机器人,丝杠试模情况良好,有望在螺纹磨床业务发力,实现国产替代。
沃尔德:国内超硬刀具领先企业,超硬刀具用于航空航天和 3C 领域,是丝杠加工旋风铣路线核心耗材。国内超硬刀具市场外资垄断,沃尔德等企业正突破技术,2024 年投资旋风铣刀片产能,若旋风铣技术在人形机器人丝杠生产应用,将率先受益。
5、总结与展望
总结:人形机器人板块新进入者增多,上游丝杠加工设备确定性强,国产机床、刀具公司率先受益。目前丝杠加工路线不明朗,行业处于优化工艺、迭代设备阶段。
展望:后续持续跟踪机床厂商订单及合作情况,建议重点关注华辰装备、秦川机床、日发精机(磨床)和海德曼(车床)。预告本周日八点汇报机器人减速器专题,后续还有机器人 2025 年策略及国产供应商梳理汇报,并开启产业链调研。
如何看待人形机器人丝杠的产业化进展?0206
1、人形机器人丝杠产业现状 丝杠类型及应用:人形机器人使用的是行星滚柱丝杠里的反式行星滚柱丝杠,与标准行星滚柱丝杠设计思路不同,其螺杆在长导程内螺纹里运动,加工难度大。目前人形机器人14个关节主要使用行星滚柱丝杠,肩部单根,小臂两根,腿部大小臂各两根,共14根。此外,灵巧手环节也会用到微型丝杠,国内多用微型丝杠直接传动,特斯拉可能用减速器,但对微型丝杠结构需求一致。 成本与市场空间:当前丝杠加工成本高,大丝杠报价集中在五六千到几千元范围,单台机器人14根丝杠成本占比大。不过,随着规模化降本,100万台量产时丝杠价格或降至1000元甚至更低。假设100万台时单台人形机器人用14根丝杠,单价1000元,市场空间可达140亿,该细分产品市场空间大。 竞争格局:经过两年验证,国内外丝杠生产工艺有很大突破,供给格局快速提升。国内众多厂商尤其是CNC厂商布局丝杠制造,但行星滚柱丝杠结构特殊,对设备和精度、寿命等性能要求高,目前海外THK、NSK等厂商产品相对较好。不过在人形赛道催化下,国产品牌深度参与特斯拉总成关节定点,生产水平有提升。未来2到3年,能满足Tier 1生产性能需求、实现低成本高良率生产的企业可能不多。
2、人形机器人丝杠加工工艺 丝杠组成与工艺复杂性:丝杠由行星柱和内螺纹等部分组成,生产各部分对应工艺繁复,每道加工涉及10道工艺以上。任何一道工艺出现问题,如热处理参数不对、加工精度有误差,都可能导致产品一致性问题,影响丝杠组装和设备性能。 主流加工工艺:人形机器人对丝杠螺纹间距和精度要求高,主流工艺以磨为主,为提高效率,常采用车夹磨工艺,即磨前导入车削,如磨量5毫米,车削深度3毫米,留2毫米余量给磨具加工。部分厂商探索旋风铣、纯车等工艺以降本,但目前下游做人形丝杠的厂商仍广泛采用车夹磨和纯磨工艺,磨床在加工中必不可少。 加工难点与质量控制:丝杠加工难,以螺纹牙形为例,磨时需先修整刀具再磨,刀具磨损、加工参数设置不当等都可能导致螺纹牙形和间距偏差。此外,砂轮速度、磨削进给量、工件转速等都会影响丝杠表面平滑度,进而影响其行进中的噪音和丝滑度。合理的质量保证体系和成熟工艺技术对控制误差很关键,海外设备数控系统优秀,在丝杠加工运控上稳定性和一致性强,不过从2024年开始,部分企业用国产设备也能做出不错产品,且国产磨床有进阶,如秦川机床、华中装备等企业在研发丝杠专机。
3、人形机器人丝杠新加工工艺探索 车床加工:车床加工丝杠效率高,能极大缩短成本。以1米滚珠丝杠加工为例,车削加工时间比磨削节约45%左右,制造成本是磨床加工的1/3到1/2,车床投资仅为磨床的1/10到1/3 。但车床加工也存在问题,如无法规避磨床加工的干涉问题,还可能出现材料热传导、进刀方式导致的误差等,需要设备厂商优化。 旋风铣加工:旋风铣可理解为丝杠加工专机,通过圆环上环绕的刀片高速旋转车出螺纹滚道,可用于内外螺纹加工,速度较快,是海外一些头部厂商加工丝杠的主要方式。国内外在产品布局上处于同一水平,国内秦川等企业有相关产品布局,国内已有头部人机厂商用此方式验证,但还不是主流工艺,其后续应用和导入值得进一步观察。
三井丝杠磨床专家交流反馈20240526
1、丝杠精度要求: 人形机器人丝杠精度不需要达到C3级别,C5精度已足够;因为不需要像机床考虑重复定位精度。C5级也能做到90%传动效率。 C5精度(毫米级)加工难度也不小;尤其是小行程丝杠和内径8毫米以下的微型丝杠,非常困难。 国产汉江机床可以用,但是稳定性差良率低(不到10%),需要通过增加设备数量来弥补。 以车代磨不可行(耐用度不够),旋风铣工艺值得考虑,但技术不确定性高,需厂家摸索工艺。
2、行星滚柱丝杠与滚珠丝杠: 行星滚柱丝杠因点接触变面接触,结构复杂,生产难度大;制造工艺跟滚珠不一样。 行星滚柱丝杠载荷大,但因结构复杂,可靠性和耐用性不一定优于滚珠丝杠。 全球无规模化量产行星滚柱丝杠的企业,所以也没有可依赖的技术路线。
3、丝杠磨床市场情况: 三井磨床占据市场大部分份额,年产能约一百台,交期12个月。 三井磨床适合大行程丝杠,小行程加工难度大,需用户自研工艺。 欧洲有类似磨床如SMS,但与三井有差距。 国内企业如常州HLYY、无锡BST、南京工艺等以前已购买三井设备,主要用于大行程丝杠,面向机床、注塑机等。杭州那家做丝杠是欧洲设备,BTKJ买的国产设备。 国内企业对三井设备有交流需求,但多数还在试制阶段,技术路线未确定不敢冒险下单。
4、设备成本与工艺: 三井磨床售价约七八百万人民币起,全套约一千万。 欧洲磨床价格在五百多到七八百万,国产磨床价格在一百多到两三百万。 国内磨床主要是汉江机床,其他没发现;没有旋风铣床,很多是用车床改的。 浙江HDM车床表现良好,但铣床能力不确定。 三井采用发那科数控系统,核心部件自制,保修期一年;自行改造磨床将失去三井售后支持。 量产降本核心磨床使用进口设备,其他批量使用国产设备,但依赖于工艺能力。
红包红包人形机器人丝杠:聚焦丝杠环节“真武松”,关注核心铲子股机会【华西机械】
#1、丝杠是价值量大环节,丝杠军备竞赛开启? 1)丝杠空间大,是机器人最重要投资环节:丝杠为人形机器人价值量最高环节,若以线性执行器整个环节来看,BOM成本占比40%;其中又以行星滚柱丝杠为主,仅考虑人形机器人潜在市场空间约80-100亿元(考虑降价),若考虑滚珠丝杠下游机床、汽车、半导体等,市场规模约200-300亿元,目前高端丝杠国产化率极低,基本为上银、舍弗勒、THK、NSK等垄断,国产替代空间广阔。2)丝杠开启扩产军备竞赛:人形机器人量产急迫驱动下,叠加T放宽了相关核心零部件供货资质,布局丝杠企业越来越多,本土丝杠厂商积极扩充产能,军备竞赛开启,以龙头为例,XJ年产100万台机器人丝杠项目开启,恒立一期产能20-30亿元,全部产能规划100亿,当前丝杠行业格局百花齐放。
#2、理性看待丝杠壁垒高+扩产难度大,聚焦真武松? 我们认为随着机器人行情的持续发酵,“沾边机器人”对股价的推动边际减弱,尤其随着T量产规划临近,寻找真武松,丝杠环节标的除了考虑企业本身技术能力外,还应理性看待后续的扩产能力(核心设备瓶颈),二者缺一不可。1)就丝杠的技术壁垒而言,反向式行星滚柱丝杠内螺纹加工难度极大,良品率低,精度要求高(C5),在滚珠丝杠生产中,除了关键设备精密磨床外,还要依托于铣床、车床以及各类检测设备,且加工工艺技术要求高。2)从供给端来看,海外磨床同样面临产能瓶颈,且主要玩家三井来自日本,高端磨床实质不允许出口,我们调研了解到国内能买到海外高端设备的企业少之又少(恒立等),且相关设备的交期长(至少9月以上),可见核心加工设备是国内丝杠企业后续扩产的主要瓶颈。
#3、本土丝杠玩家加速布局,利好核心铲子股?1)本土丝杠企业在海外加工设备受限情况下,不错过人形机器人产业机会,将更多寄希望本土磨床等设备的突破,我们认为后续核心铲子股有望成为丝杠行情扩散方向,若按单个机器人丝杠数量10+,人形机器人销量达100万台,丝杠加工效率提升背景下,同时考虑丝杠扩产产能冗余,测算出对应的丝杠精密磨床市场规模50-100亿。2)从近期产业链调研看,以核心磨床环节为例,国产厂商进度同样超出市场预期,近日丝杠企业积极对接本土设备厂商,以华辰装备内外圆复合磨床、丝杠磨床进度为例,实现对标德国斯图特STUDER、克林伯格Klingelnberg、日本三井MITSUI,且零部件全部拆解充分国产化,供货南京理工(C0级)、丽水(中国丝杠产业基地),我们预计2025年国产丝杠设备有望密集出货,行业催化不断。
玫瑰玫瑰玫瑰投资建议:丝杠玩家众多,理性看待行业壁垒+扩产壁垒,重点推荐恒立液压(从丝杠到模组(执行器),已送样T客户)、贝斯特、北特科技等;核心磨床设备重点推荐华辰装备(机器人+GKJ,空间翻倍以上)。
恒立液压20250217
恒立液压21年开始怖局丝杠,主要做工业市场最顶尖产品,实现工业丝杠国产替代,瞄准日本TTK和tw上银;国内工业丝杠70%被日本和tw垄断
. 23年开始怖局机器人丝杠,24年年底开始送货下肢丝杠和线性总成;手指丝杠也在开拓.丝杠全球产能比较紧缺,工业丝杆主要是滚珠,机器人用滚柱,缺产能,重姿产,对成本控制能力要求高;
.恒立液压具有成本控制和产能扩张能力,走正向研发路线;22年投线性驱动器,一期产能20乙,24年投产,25年做到10乙产能;二期产能30乙,30年达产;
.25年恒立液压丝杠,导轨和电机收入分别是,8000萬,1乙,1乙,26年翻倍;工业机床丝杠国产化率5%,提升空间很大;
.恒立液压目前使用日本的磨床,产量比较低,生产效率比较低,也在验证一些欧洲设备,使用欧洲设备效率更高,有利于成本降低;丝杠原材料占比不高,主要是设备折旧
.24年主业收入90乙,利润25乙;传统液压件能做到150乙,利润50乙;
. 工业丝杠设计产能50乙,国内市场200乙,利润10乙
机器人丝杠,未来做线性总成,关节总成价值量5萬,灵巧手丝杠0.5萬,单机价值量5.5萬,100萬台,550乙市场,按照30%份额计算,150乙收入,25乙利润(15%净利率)
.传统主业+工业丝杠对应1000乙市值,机器人对应1000乙市值,一共2000乙市值。