在人形机器人即将量产的背景下， 丝杠行业有望快速发展

丝杠是工程机械和精密机械上最常使用的传动部件。丝杠的主要结构由丝杆与螺母构成，其主要功能为将旋转运动转化成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力。其原理为当丝杠作为主动体时，螺母随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化为直线运动。被动工件可通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。

根据摩擦特性可将丝杠分为滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠，其中滚动丝杠根据载荷传递元件的区别，分为滚珠丝杠和滚柱丝杠。

常见的丝杠产品包括滑动丝杠、滚珠丝杠、行星滚柱丝杠等。

滚珠丝杠，又名滚珠丝杠副，是工业精密机械中常用的传动元件，其主要结构包括滚珠丝杠、滚珠螺母、滚珠三部分。滚珠丝杠轴为螺母运动的导向轴，其表面具有螺纹，滚珠在螺纹内运动。螺母由预压片、反向器、防尘器等组成，是直线运动的移动体，带动滚珠循环机制；其端部密封件用于封装润滑零件、防止异物进入。滚珠是利用低摩擦系数维持整个零部件运转的媒介，存在外循环、内循环两种循环方式。

滚珠丝杠的核心传动原理是将旋转运动转化为直线运动，化滑动摩擦为滚动摩擦。当丝杠相对螺母旋转时，丝杠的旋转面通过滚珠的循环滚动推动螺母轴向移动，化旋转为线性；滚珠的滚动使得丝杠和螺母之间的滑动摩擦转变为滚珠与丝杠、螺母之间的滚动摩擦，化滑动为滚动，大大提升传动效率。

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，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、刹车系统等方面都有广泛应用。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。

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。

近年来，工信部等国家部门不断推行相关政策，促使高端装备制造业等发展：22年3月工信部发布《先进装备制造业高质量发展三年行动计划（2022-2024年）》，提出了先进装备制造业高质量发展等具体目标和重点任务，推动装备制造业等升级转型。23年2月，工信部发布《智能检测装备产业发展行动计划（2023—2025年）》的通知》，要求各企业着力突破核心技术、增强高端供给、加快推广应用、壮大市场主体，打造适应智能制造发展等智能检测装备产业体系，以支撑制造强国、质量强国、数字中国建设。高端制造行业包括智能制造装备、轨道交通装备、航空航天装备、汽车制造装备等子行业，对滚珠丝杠有广泛应用。随着应用场景不断开发扩大，滚珠丝杠也将极大拓展应用范围，预计到2026年，全球滚珠丝杠应用领域将主要集中于航空、能源和公共事业。

与滚珠丝杠相比，滚柱丝杠具有一定的优势：

1）高载荷：更多的接触点，接触总表面积增加，因而具有更大的动态载荷承载能力和静态载荷承载能力；

2）可靠性、寿命优化：无再循环元件、卫星滚柱分布均匀，排除潜在的故障模式、因相互摩擦和冲击造成的故障率降低；

3）小导程下仍兼具较高的承载能力和轴向刚度：最大限度地降低输入扭矩要求，同时保证定位精度。

滚柱丝杠又分为标准型行星滚柱丝杠、反转型行星滚柱丝杠、循环式滚柱丝杠。

行星滚柱丝杠通过啮合滚柱产生线接触滚动摩擦，大幅增加丝杠传动过程的接触面和受力面，与以往用于精密传动的滚珠丝杠相比，在传动效率损失不大的前提下，又同时具备了高转速、高载荷、高刚度、高范围导程以及更小体积、更低噪音、更方便维护拆卸等特点。目前已经在航空航天、武器装备、核动力等全球高精尖领域运用，同时在机床、汽车ABS系统、石油化工等民用场景下也存在广泛的应用需求。

行星滚柱丝杠在标准式基础上衍生出四种类型，它们在结构和功能上具有不同的特点，从而适用于不同的应用场景。

1）反向式：螺母和螺钉的功能反转，结构更紧凑，适用于小行程、需要一体化设计工作场景反向行星滚柱丝杠工作原理与标准滚柱丝杠相同，但螺母和螺钉的功能反转。滚子在螺母内轴向移动，螺母被拉长以允许传动轴的全行程，以较小的导程实现更高的额定负载，空间利用率高，但行程受螺母螺纹长度限制。

2）循环式：循环滚柱设计，适用于高精度，中低速运行工作场景循环式行星滚柱丝杠是循环滚柱设计，由一套凸轮来控制滚柱在螺母内轴向移动，滚柱绕丝杠旋转一圈后返回到原来的位置。由于最小螺距与循环滚柱设计，可以实现非常高的定位精度、分辨率与极高的负载力。

3）差动式：具备差动运动特点，导程更小，适用于传动较大、负载较高的工作场景差动式行星滚柱丝杠采用分段环槽结构，具备差动运动，可以获得比一般行星滚柱丝杠更小的导程与更大的减速比，且因其紧凑的结构可以使机电作动器具有更高的功率体积比和功率质量比。

4）轴承环式：结构复杂，制造成本较高，适用于承载能力要求极高的工作场景增加滚子轴承、端盖、壳体等部件，承载能力大，在高负载的情况下，大大减少磨损率，但其结构复杂，制造成本高。

行星滚柱丝杠为丝杠中的高精尖分支，从无人问津到炙手可热，未来渗透率有望继续提升。行星滚柱丝杠最早起源于1942年，瑞典发明家CarlBrunoStrandgren申请了第一个循环式滚柱丝杠专利，但由于其结构复杂、加工难度大、成本较高，其一度无人问津。而后从70年代起，由于各类武器装备技术及通用专用装备的兴起，机械设备需要大推力、高精度、高效率、长寿命的传动部件，行星滚柱丝杠需求大幅提升。

全球行星滚柱丝杠研究已进入全面成长期，我国相关专利数量持续上升。行星滚柱丝杠技术方面的相关专利从20世纪40年代开始出现，而后大致可分为两个阶段，即萌芽期（2009年之前）和成长期（2010年至今）。在萌芽期，技术专利主要涉及行星滚柱丝杠的总体结构设计及其加工制造技术方面，主要申请人有日本丰田、德国舍弗勒、SKF等。在成长期阶段，我国专利申请数量不断提升，专利内容从总体结构加工制造发散至对传动精度、效率等的提升。
行星滚柱丝杠作为一种性能强劲的传动部件，有望在多领域替代原有的滚珠丝杠及传统液压传动装置。行星滚柱丝杠主要应用在民用领域，但伴随武器装备全电化发展叠加石油、化工、机床等领域需要大推力、高精度、高频响、高效率、长寿命的机械装置作为机电作动系统执行机构，其将逐步取代易污染、维护成本高的传统液压传动系统。同时由于其在精度、传输效率、负载等方面优于滚珠丝杠，目前在机器人、工业自动化领域也将逐步替代滚珠丝杠。

根据PersistenceMarketResearch预测，2022年全球行星滚柱丝杠市场规模为2.85亿美元，2023年预计将达到3.03亿美元，到2033年其预测全球市场规模将达到5.32亿美元，2023-2033年复合增长率达5.8%。伴随行星滚柱丝杠下游场景不断拓宽，全球行星滚柱丝杠市场将不断扩大。