精密丝杠，人形机器人卡脖子零件，全球巨头分析

2025年01月01日 21:19:45

丝杠是人形机器人中旋转运动转直线运动的核心部件。

丝杠是一种将旋转运动转化为直线运动的机械部件，主流丝杠方案包括梯形、滚珠、行星滚柱等，行星滚柱丝杠虽制造成本较高，但具传动效率高、精度高、寿命长、负载能力强等优势，其中反向式滚柱丝杠一体化、小型化程度高，便于集成为机电集成装置，已成为特斯拉 Optimus 机器人关节的确认方案（预估量产后单台机器人关节行星滚柱丝杠价值量占比约 15%-25%左右）。

精密丝杠的行业壁垒极高！

精度与效率的权衡，行星滚柱丝杠加工工艺和设备的壁垒较为明显。

丝杠性能的背后是极高的工艺要求和设备壁垒，如何在保持精度的同时提高效率，是降低成本、打开空间的重要基础。

行星滚柱丝杠壁垒：1）设备方面，丝杠高精度特性对设备要求高，目前高端加工设备依赖进口，但海外高端磨床成本高且采购周期长；2）工艺方面，螺纹精度要求高，加工存在轧磨车铣等方案；螺母内螺纹加工系壁垒之核心，需利用磨杆带动砂轮伸入有限直径的螺母进行磨削，难度极大；同时热处理环节也需深厚的技术和经验积累；3）一致性批量生产：人形机器人远期需求有望达百万台，对供应链的批量生产和一致性保持能力同样提出较高要求。

滚珠丝杠可实现旋转运动向直线运动的转化，广泛应用于各种工业设备和精密仪器，下游包括机床、机器人、注塑机等。

从空间来看，滚珠丝杠在新能源汽车 转向机构、电助力转向系统、电子驻车系统、刹车系统具有应用场景。

新能源汽 车行业在汽车销量逐年上升的同时追求全电控、智能化发展，滚珠丝杠的下游需求有望持续增长。

此外，在机床应用中，全球机床厂供应链中主轴、摆头、转台等功能部件多数机床厂出于定制化或差异化考虑倾向于自产自制，但滚动功能部件基本全部外采，伴随机床产业升级滚动功能部件需求持续增长的确定性较强。

 在下游应用场景中，目前国内数控机床、机器人与生产线以及航空航天与军工 为滚珠丝杠最主要应用去向。随着全球智能化产业链的不断扩张和自动化在各领 域的不断深入，人型机器人、高档数控机床、电动机械等下游领域有望不断为包 括滚珠丝杠在内的滚动功能部件提供市场增量，从而扩大滚动功能部件的总市场空间。

国内外滚珠丝杠发展阶段迥异，国内滚珠丝杠生产技术正逐步向国外追赶。滚珠丝杠在国外起步早、发展快、技术成熟，欧美市场在高端滚珠丝杠制造领域占据垄断地位，并且广泛应用到各领域；在国内发展迅速，市场规模快速增长，同 时国内大型生产企业技术逐渐提升，有望逐步实现国产替代。

目前日本和欧洲滚珠丝杆企业占据全球约 70%的市场份额，CR5 约占市场份额 46%。全球主要滚珠丝杠厂商有日本企业 NSK、THK，德国博世力士乐、舍弗 勒等。国内厂商包括中国台湾的 HIWIN、银泰等，以及中国大陆的南京工艺、山东博特精工等。

全球头部丝杠龙头TOP1：舍弗勒——全球精密丝杠绝对巨头

舍弗勒集团是一家来自德国的家族企业，由舍弗勒家族乔治·舍弗勒（Georg Schaeffler）于1946年创立。

舍弗勒集团是全球范围内生产滚动轴承和直线运动产品的领导企业，也是汽车制造业中极富声誉的供应商之一。通过三个知名品牌－INA，FAG和LUK，舍弗勒集团积极活跃在汽车制造、工业制造和航空航天领域。 舍弗勒集团汽车工业部凭借其在轿车和货车的整体动力系统（发动机、底盘、变速箱和辅助装置）中的专业技术成为几乎所有汽车制造商和其它主要供应商的可靠合作伙伴。

集团于 2022 年收购 Ewellix 公司，在原有基础上继续增长滚珠丝杠业务实力。Ewellix 公司前身为 SKF 行星滚柱丝杠生产部门，Ewellix 正式加入舍弗勒集 团为舍弗勒行星滚柱丝杠部门增添重要动力。Ewellix 原为全球领先的驱动和线 性运动解决方案制造商和供应商。其核心产品用途广泛，包括医疗技术、移动机 械、装配自动化和机器人，以及其他各个工业领域。舍弗勒旗下传统高端行星滚柱丝杠品牌 GSA 在装配、加工工艺、材料及热处理工艺上有深厚的积累，从产品覆盖规格、生产规模到产品生产经验积累具有较大优势，Ewellix 的加入加之 GSA 的原有实力，使舍弗勒拥有了兼顾各种性能和规格的较完备滚柱丝杠产品 矩阵，产品主要应用于汽车、半导体、工业机器人及自动化、石化等。

全球头部精密丝杠龙头TOP2：NSK——日本最大轴承制造商，全球滚珠丝杠市占率第二

NSK 成立于 1916 年，上市于东京证券交易所。是日本首家轴承制造商，也是目 前日本最大轴承制造商，在 2020 年全球市场份额位居第三。

业务方面，NSK 利 用生产轴承锤炼出的精密加工技术，开展工业机械轴承、精密机械及零部件以及 汽车轴承和组件业务。推动多方位的事业拓展。 在滚珠丝杠生产中，NSK 目前在全球市场占有率第二，研发水平与产品先进性居世界前沿。

主要应用场景为机床、注塑机、普通机械，也有半导体及液晶的制 造装置等特殊工况。在研发与产品更新上，NSK 全球首创开发出用于 EV•混合动 力汽车的能量回生协同制动系统用低摩擦力矩滚珠丝杠，研发出世界最大的高负 载能力的超大型滚珠丝杠。

全球头部精密丝杠龙头TOP3：THK——全球最大滚珠丝杠厂商，进军机器人自动化模块

THK 于1971 年在日本东京创立，1989 年首次股票公开发行，2001 年在东京证券 交易所上市，2010 年开设中国研发中心。

为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运动（LM）导轨并使之商业化的公司。

 THK 建立了全球化制造系统，形成四位一体生产与销售基地。截至 2022 年，THK 在日本、欧洲、北美、南美和亚洲等地拥有包括关联公司在内的 37 家制造工厂，从机床、半导体制造装置，产业机器人等生产资材领域到汽车、住宅、医 疗器械、智能机器人、能源相关等新一代环保型消费资材领域，THK 在不断注力于重点领域的发展和新领域事业范围的拓宽。

目前围绕人工智能和机器人领域 进行科技活化活用，在制造领域迅速扩展物联网服务，推动商业模式变革。 THK 于 1979 年开始制造销售滚珠丝杠，目前产品主要以定位滚珠丝杠、运输滚 珠丝杠、旋转螺母滚珠丝杠等划分系列。应用于新一代机器人、搬运机器人、半 导体封装设备以及自动包装机等多种产品。

全球头部精密丝杠龙头国内TOP1：南京工艺——中国滚动元件之王

南京工艺装备制造有限公司是中国机械工业企业核心竞争力100强企业，是中国机床工具行业协会副理事长单位，是国内规模最大、规格最全、质量最优的精密滚动功能部件产业化基地，是国家二级计量单位，是国内知名塑料电工机械专业制造厂家。

企业拥有国内一流的滚动元件的生产、检测装备，产品的综合设计开发能力、生产规模、生产品种和质量水平稳居国内同行业之首，被中国机电日报誉为“中国滚动元件之王”。

南京工艺在滚动功能部件领域具有 70 年的研究制造历史，现为高新技术企业， 工信部制造业单项冠军示范企业，入选国某院国企改革领导小组办公室公布的 “科改示范企业”名单。

公司产品为高速、高精中高档数控机床大批量配套，推进了国产滚动功能部件的提档升级和替代进口。 

南京工艺目前产品包括滚动导轨、滚珠丝杠、滚动花键、行星滚柱丝杠、数控精 密工作台等。

全球头部精密丝杠龙头国内TOP2：博特精工——专注丝杠六十年

山东博特精工前身是山东济宁丝杠厂，始建于一九六六年，国家高新技术企业， 国内滚动功能部件骨干专业化生产厂。

公司具有 50 多年的制造经验，一直致力于滚动功能部件的研究与生产，是我国滚动功能部件标准(滚珠丝杠副、直线导轨副)主要起草单位，国家高速主轴标准主要起草单位，国家滚珠丝杠副标准工作组组长单位，中国机床工具工业协会副理事长单位。

 公司主要产品包括滚珠丝杠、直线导轨、CNC 工作台、电主轴、机械主轴、动静压主轴、梯形丝杠等。公司精密主轴、主轴单元市场占有率全国第一位，滚珠 丝杠副市场占有率居全国前三位，梯形丝杠为全国唯一部优产品。“高速精密电主轴”、“高速精密滚珠丝杠副”被科技部认定为“国家级火炬计划重点新产品”。

马斯克曾经大胆地预测过，如果Optimus成熟可用了，届时很多人都希望能够拥有一台或多台，那么它们的数量可能将达到100亿甚至200亿台。

特斯拉Optimus的旋转关节选取谐波减速器的方案，而直线关节选取行星滚柱丝杠+梯形丝杠的方案：其中14个线性关节中有10个关节选取行星滚柱丝杠方案，4个选取梯形丝杠方案。

民生证券研报指出，丝杠是高精密直线运动核心部件，通常用于将旋转运动转换为线性运动，主要由丝杠和螺母两部分组成。特斯拉Optimus的直线关节选取行星滚柱丝杠+梯形丝杠的方案，将对丝杠行业产生重大影响。

毫无疑问，人形机器人将大量使用丝杠，市场规模有望超过千亿。按照丝杠（未考虑滑动丝杠和反转式行星滚柱丝杠的配比问题）单价 2000 元，单个机器人使用 14 个计算，总价值量约 2.8 万 元，按照 1000 万台机器人销量计算，丝杠的市场规模高达 2800 亿元，远超丝杠现有市场规模。