當(dāng)前位置：1.1 滾珠絲杠傳動效率最高，行星滾柱絲杠綜合性能較強(qiáng)
絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，或?qū)⒅本€運(yùn)動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動的理想的產(chǎn)品。常見的絲杠產(chǎn)品包括滑動絲杠、滾珠絲杠、行星滾柱絲杠等?；瑒咏z杠是最普通的絲杠機(jī)械，產(chǎn)生滑動摩擦，其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，在機(jī)床上應(yīng)用廣泛；滾珠絲杠適用于精密傳動，產(chǎn)生點(diǎn)接觸滾動摩擦，與滑動絲杠相比摩擦力小、傳動效率高、精度高，但其制造工藝較復(fù)雜，成本較高；行星滾柱絲杠是最新一代的精密傳動裝置，由絲杠、螺母、滾柱、內(nèi)齒圈、行星架等組成，產(chǎn)生線接觸滾動摩擦，標(biāo)準(zhǔn)式行星滾珠絲杠傳動原理為：配套動力電機(jī)帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，通過嚙合行星滾柱，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成螺母的直線往復(fù)運(yùn)動。
滾珠絲杠，又名滾珠絲杠副，是工業(yè)精密機(jī)械中常用的傳動元件，其主要結(jié)構(gòu)包括滾珠絲杠、滾珠螺母、滾珠三部分。滾珠絲杠軸為螺母運(yùn)動的導(dǎo)向軸，其表面具有螺紋，滾珠在螺紋內(nèi)運(yùn)動。螺母由預(yù)壓片、反向器、防塵器等組成，是直線運(yùn)動的移動體，帶動滾珠循環(huán)機(jī)制；其端部密封件用于封裝潤滑零件、防止異物進(jìn)入。滾珠是利用低摩擦系數(shù)維持整個零部件運(yùn)轉(zhuǎn)的媒介，存在外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)兩種循環(huán)方式。
滾珠絲杠的核心傳動原理是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，化滑動摩擦為滾動摩擦。當(dāng)絲杠相對螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，絲杠的旋轉(zhuǎn)面通過滾珠的循環(huán)滾動推動螺母軸向移動，化旋轉(zhuǎn)為線性；滾珠的滾動使得絲杠和螺母之間的滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L珠與絲杠、螺母之間的滾動摩擦，化滑動為滾動，大大提升傳動效率。
行星滾柱絲杠屬于新一代螺紋絲杠的高精尖分支，綜合性能強(qiáng)且應(yīng)用前景廣闊。
行星滾柱絲杠通過嚙合滾柱產(chǎn)生線接觸滾動摩擦，大幅增加絲杠傳動過程的接觸面和受力面，與以往用于精密傳動的滾珠絲杠相比，在傳動效率損失不大的前提下，又同時(shí)具備了高轉(zhuǎn)速、高載荷、高剛度、高范圍導(dǎo)程以及更小體積、更低噪音、更方便維護(hù)拆卸等特點(diǎn)。目前已經(jīng)在航空航天、武器裝備、核動力等全球高精尖領(lǐng)域運(yùn)用，同時(shí)在機(jī)床、汽車 ABS 系統(tǒng)、石油化工等民用場景下也存在廣泛的應(yīng)用需求。
1.2 行星滾柱絲杠在標(biāo)準(zhǔn)式基礎(chǔ)上衍生的四種類型比較
行星滾柱絲杠在標(biāo)準(zhǔn)式基礎(chǔ)上衍生出四種類型，它們在結(jié)構(gòu)和功能上具有不同的特點(diǎn)，從而適用于不同的應(yīng)用場景。
反向式：螺母和螺釘?shù)墓δ芊崔D(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)更緊湊，適用于小行程、需要一體化設(shè)計(jì)工作場景。反向行星滾柱絲杠工作原理與標(biāo)準(zhǔn)滾柱絲杠相同，但螺母和螺釘?shù)墓δ芊崔D(zhuǎn)。滾子在螺母內(nèi)軸向移動，螺母被拉長以允許傳動軸的全行程，以較小的導(dǎo)程實(shí)現(xiàn)更高的額定負(fù)載，空間利用率高，但行程受螺母螺紋長度限制。
循環(huán)式：循環(huán)滾柱設(shè)計(jì)，適用于高精度，中低速運(yùn)行工作場景。 循環(huán)式行星滾柱絲杠是循環(huán)滾柱設(shè)計(jì)，由一套凸輪來控制滾柱在螺母內(nèi)軸向移動，滾柱繞絲杠旋轉(zhuǎn)一圈后返回到原來的位置。由于最小螺距與循環(huán)滾柱設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)非常高的定位精度、分辨率與極高的負(fù)載力。
差動式：具備差動運(yùn)動特點(diǎn)，導(dǎo)程更小，適用于傳動較大、負(fù)載較高的工作場景。差動式行星滾柱絲杠采用分段環(huán)槽結(jié)構(gòu)，具備差動運(yùn)動，可以獲得比一般行星滾柱絲杠更小的導(dǎo)程與更大的減速比，且因其緊湊的結(jié)構(gòu)可以使機(jī)電作動器具有更高的功率體積比和功率質(zhì)量比。
軸承環(huán)式：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，適用于承載能力要求極高的工作場景。
增加滾子軸承、端蓋、殼體等部件，承載能力大，在高負(fù)載的情況下，大大減少磨損率，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高。
2 行業(yè)持續(xù)增長，外資占據(jù)高端市場
2.1 國內(nèi)外市場規(guī)模持續(xù)增長，國內(nèi)供需缺口持續(xù)擴(kuò)大
滾珠絲杠可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動向直線運(yùn)動的轉(zhuǎn)化，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器，下游包括機(jī)床、機(jī)器人、注塑機(jī)等。從空間來看，滾珠絲杠在新能源汽車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、電助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子駐車系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)具有應(yīng)用場景。新能源汽車行業(yè)在汽車銷量逐年上升的同時(shí)追求全電控、智能化發(fā)展，滾珠絲杠的下游需求有望持續(xù)增長。此外，在機(jī)床應(yīng)用中，全球機(jī)床廠供應(yīng)鏈中主軸、擺頭、轉(zhuǎn)臺等功能部件多數(shù)機(jī)床廠出于定制化或差異化考慮傾向于自產(chǎn)自制，但滾動功能部件基本全部外采，伴隨機(jī)床產(chǎn)業(yè)升級滾動功能部件需求持續(xù)增長的確定性較強(qiáng)。
在下游應(yīng)用場景中，目前國內(nèi)數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人與生產(chǎn)線以及航空航天與軍工為滾珠絲杠最主要應(yīng)用去向。隨著全球智能化產(chǎn)業(yè)鏈的不斷擴(kuò)張和自動化在各領(lǐng)域的不斷深入，人型機(jī)器人、高檔數(shù)控機(jī)床、電動機(jī)械等下游領(lǐng)域有望不斷為包括滾珠絲杠在內(nèi)的滾動功能部件提供市場增量，從而擴(kuò)大滾動功能部件的總市場空間。
2022 年全球滾珠絲杠市場規(guī)模破千億元人民幣，我國滾珠絲杠市場規(guī)模以約 10%的 CAGR 增長，仍存在較大需求缺口。根據(jù) Zion Research Market 數(shù)據(jù)，2022 年全球滾珠絲杠市場規(guī)模約為 230.5 億美元，預(yù)計(jì) 2030 年全球市場規(guī)模可達(dá) 405.78億美元，2022 至 2030 年期間 CAGR 約 7.32%，增長空間可觀。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，我國滾珠絲杠市場規(guī)模約占全球總量的 20%，是滾珠絲杠的主要消費(fèi)市場之一。
2010 年 10 月 10 日，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》(國發(fā)〔2010〕32 號)，將高端裝備制造納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)?！吨袊圃?2025》提出要加快高檔數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等領(lǐng)域的主要功能部件的產(chǎn)業(yè)化以及加快關(guān)鍵零部件的突破。高端裝備制造業(yè)將成為我國高質(zhì)量發(fā)展、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要支撐，加大自主研發(fā)力度，突破關(guān)鍵技術(shù)問題，深化國產(chǎn)化應(yīng)用成為未來趨勢。根據(jù)秦川機(jī)床 2023 年 5 月投資者關(guān)系活動表，我國 2022 年滾珠絲杠及滾動直線導(dǎo)軌市場容量約為 145 億元，預(yù)計(jì)年復(fù)合增長率達(dá)到 10%以上。
高端制造行業(yè)逐漸興起，政策利好或帶來重大突破。近年來，工信部等國家部門不斷推行相關(guān)政策，促使高端裝備制造業(yè)等發(fā)展：22 年 3 月工信部發(fā)布《先進(jìn)裝備制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展三年行動計(jì)劃（2022-2024 年）》，提出了先進(jìn)裝備制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展等具體目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)，推動裝備制造業(yè)等升級轉(zhuǎn)型。23 年 2 月，工信部發(fā)布《智能檢測裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計(jì)劃（2023—2025 年）》的通知》，要求各企業(yè)著力突破核心技術(shù)、增強(qiáng)高端供給、加快推廣應(yīng)用、壯大市場主體，打造適應(yīng)智能制造發(fā)展等智能檢測裝備產(chǎn)業(yè)體系，以支撐制造強(qiáng)國、質(zhì)量強(qiáng)國、數(shù)字中國建設(shè)。高端制造行業(yè)包括智能制造裝備、軌道交通裝備、航空航天裝備、汽車制造裝備等子行業(yè)，對滾珠絲杠有廣泛應(yīng)用。隨著應(yīng)用場景不斷開發(fā)擴(kuò)大，滾珠絲杠也將極大拓展應(yīng)用范圍，預(yù)計(jì)到 2026 年，全球滾珠絲杠應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒅饕杏诤娇?、能源和公共事業(yè)。
近年來國內(nèi)滾珠絲杠下游需求穩(wěn)步增長，產(chǎn)能端加速釋放。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，我國滾珠絲杠產(chǎn)需量缺口在 2014 年至 2021 年間由 307 萬套上升至 423萬套，預(yù)估 2022 年產(chǎn)需缺口為 455 萬套。2014 年至 2021 年產(chǎn)需缺口年均復(fù)合增長率約為 4.69%。當(dāng)前國內(nèi)滾珠絲杠產(chǎn)量增長速度逐漸趨于放緩，由高速增長逐步轉(zhuǎn)型為中低速增長，需求量繼續(xù)保持增長。未來隨我國高端裝備制造業(yè)不斷發(fā)展，相關(guān)設(shè)備的精密傳動需求將不斷加大，對于滾珠絲杠大規(guī)模量產(chǎn)能力的要求將進(jìn)一步提高，或繼續(xù)刺激產(chǎn)能釋放。
2.2 歐日占據(jù)主導(dǎo)地位，國內(nèi)企業(yè)仍有較大競爭力發(fā)展空間
國內(nèi)外滾珠絲杠發(fā)展階段迥異，國內(nèi)滾珠絲杠生產(chǎn)技術(shù)正逐步向國外追趕。滾珠絲杠在國外起步早、發(fā)展快、技術(shù)成熟，歐美市場在高端滾珠絲杠制造領(lǐng)域占據(jù)壟斷地位，并且廣泛應(yīng)用到各領(lǐng)域；在國內(nèi)發(fā)展迅速，市場規(guī)?？焖僭鲩L，同時(shí)國內(nèi)大型生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)逐漸提升，有望逐步實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。
目前日本和歐洲滾珠絲桿企業(yè)占據(jù)全球約 70%的市場份額，CR5 約占市場份額46%。全球主要滾珠絲杠廠商有日本企業(yè) NSK、THK，德國博世力士樂、舍弗勒等。國內(nèi)廠商包括中國臺灣的 HIWIN、銀泰等，以及中國大陸的南京工藝、秦川機(jī)床（江漢機(jī)床）等。國內(nèi)滾動部件制造廠商眾多，但許多正在研發(fā)的企業(yè)處于未上市階段，且多數(shù)僅具備單件生產(chǎn)能力，和海外大規(guī)模量產(chǎn)企業(yè)仍有較大差距。
從我國滾動功能部件的市場格局來看，日本、歐洲企業(yè)主導(dǎo)高端市場，中國企業(yè)仍有進(jìn)步空間。根據(jù)金屬加工公眾號信息，在國內(nèi)滾動功能部件的高端市場，日本、歐洲企業(yè)合計(jì)市場份額高達(dá) 90%，中國大陸、中國臺灣企業(yè)市場份額各約5%，高端市場格局相對集中；在國內(nèi)滾動功能部件的中低端市場，中國大陸廠商的市場份額約 30%。根據(jù)王有雪論文《E 公司滾柱絲杠產(chǎn)品營銷策略研究》論述，2021 年我國行星滾柱絲杠市場供應(yīng)量排名前四的廠家分別是 Rollvis（瑞士）、GSA（瑞士）、Ewellix（瑞典）Rexroth（德國），市占率分別為 26%、26%、14%，12%。對于行星滾柱絲杠，由于市場較小，行業(yè)參與者主要以海外企業(yè)為主，主要包括斯凱孚、GSA、伊維萊（Ewellix）、博世力士樂等。
