机械设备行业机器人硬件拆解及丝杠生产工艺详解

小夏 财经 更新 2024-01-30

丝杠的种类很多,人形机器人打开了数百亿的市场。 丝杠的种类很多,梯形丝杠成本低,具有自锁功能,反向行星滚柱丝杠负载高、体积小、精度高、寿命长,因此特斯拉人形机器人主要使用反向行星滚柱丝杠和梯形丝杠。 梯形丝杠通常用于机器人的手腕部分,每个手腕2个,即每个机器人4个。 行星滚柱丝杠主要用于机器人的大臂、大腿和小腿,每侧有1个上臂、2个大腿和2个小腿,两侧共10个。 我们以特斯拉擎天柱为例,其整个车身预计需要14个丝杠零件,假设未来单个机器人丝杠的平均量产价格为1000元,那么单个机器人丝杠的价值为14万元,假设机器人销量100万只,机器人螺丝的市场空间将达到140亿元。

反向行星滚柱丝杠的核心难点在于螺母的内螺纹加工,硬车削和砂轮磨削是主流工艺。 反向行星滚柱丝杠由长螺母-短螺母加螺旋滚道组成,螺母作为驱动部件,丝杠直线输出,螺母长于丝杠。 这种结构最大的优点是可以用螺母作为电机的转子,实现电机与反向行星滚柱丝杠的融合设计,螺母作为电机转子可以使人形机器人的直线传动结构更紧凑、重量更轻,但核心难点在于对螺母的加工要求更高。 反向行星滚柱丝杠的主流工艺是硬车削和砂轮磨削,前者的特点是生产效率更高,成本更低,而后者的特点是精度更高。 反向行星滚柱丝杠的螺母很长,还是内螺纹,加工时也有倾斜角,砂轮在磨削,精度难以控制。 砂轮是一侧支撑的,螺母越长,砂轮内部要拉伸的越多,砂轮伸出的时间越长,抖动越严重,抖动非常轻微,那么公差就达到微米级,所以螺母中的公差很难控制。 因此,高精度加工设备成为反向行星滚柱丝杠生产的核心壁垒。

进口丝杠价格昂贵,国产化的核心是设备的国产化。 行星滚柱丝杠高,制作难度大,以前需求量不大,一般是进口的。 但目前进口**为1+百万元,成本高昂,难以满足量产人形机器人的成本要求,因此国内企业一直希望自己生产行星滚柱丝杠。 但是国内企业自己生产,需要进口相关的螺纹磨床,而海外螺纹磨床非常高,一般在100-200万欧元,而且是定制磨床。 刚开始数量不大,而且是定制的,国外企业产能有限,供货意愿不强。 此外,国外厂商的销售模式是以销售为定产,客户下单后通常需要2年时间才能拿到设备,而且生产交付周期很长,很难满足未来人形机器人的量产需求。 因此,丝杠设备的国产化和定制化是必然趋势。

人形机器人有望带来数百亿的高精度螺纹磨床增量需求。 我们计算人形机器人带来的高精度磨床的市场增量,假设单个机器人需要10套行星滚柱丝杠,行星滚柱丝杠的三个主要部件:螺母、螺丝、滚子(一般一套为6-8台)需要内螺纹磨床、外螺纹磨床、外圆磨床,假设四台磨床每天生产的行星滚柱丝杠总数为20台, 一年有效工作日为360天,单台磨床价值150万元,预计100万人形机器人将带来83亿元的高精度磨床设备需求增长。

投资建议:未来人形机器人的量产将为丝杠和丝杠设备带来巨大的增量市场,因此建议关注可能突围的主流丝杠和丝杠设备企业。 (1)丝杠企业:贝特科技、贝斯特、恒力液压、鼎智科技、五州新春、思凌股份、长盛轴承;(2)丝杠设备企业:日发精密机械、华辰装备、秦川机床、浙江海德曼、通益股份。

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