机械设备行业广发机械“他山之石”系列之一：以史为鉴复盘哈默纳科的成长路径-20210505-广发正文版

深度分析|机械设备证券研究报告广发机械“他山之石”系列之一行业评级买入买入前次评级以史为鉴，复盘哈默纳科的成长路径

报告日期2021-05-05相对市场表现核心观点：

谐波减速机龙头，走过五十年风雨：哈默纳科经历数次宏观经济及行业危机，凭借应用领域横向拓宽、海外版图扩张、技术迭代，实现了长期的业绩增长。根据年报披露，2019年公司营收

24.02亿人民币，产品包括谐波及行星减速机、机电一体化产品等。得益于轻量小型、高精度等产品特性，谐波减速机的需求来源广泛，2019年

HD下游需求包括工业机器人（收入占比

44.9%）、半导体（11.2%）、机

床（6.4%）等，同时还包括石油设备、印刷设备、航空航天、医疗设备等领域。自动化浪潮带动谐波减速机市场扩张：谐波驱动技术诞生于美国航天运动机构对减速机的需求，日本

HD将其引进并实现量产。日本战后经济增长引发劳动力不足，伴随着汽车工业的发展，80年代工业机器人实现大规模普及，并经历了地产泡沫后实现全球供应，进而带动相关零部件的需求。当前，减速机占到机器人生产成本的比重约

30%。HD通过柔轮材料、IH齿型、SH型中空结构的改进，实现不断的产品迭代，其研发费用率保持在

5%以上，研发人员占比在

10%以上。技术破局，绿的谐波打破行业垄断：谐波减速机所形成搞技术壁垒来自于两方面：1.理论、模型、齿轮齿形设计等谐波传动技术；2.材料、部件、加工设备等生产加工技术。凭借丰富的精密零部件加工经验、持续的谐波传动理论研究，绿的谐波实现与

HD齿形差异化的

P型齿的自主开发、交叉滚子轴承的自主生产等，打破

HD的行业垄断。根据招股书的数据，2018年公司在全球谐波减速器的市占率约

6.2%，在自主品牌机器人中市占率

62.6%。根据年报的披露，20年公司收入2.2亿元，同比增长

16.5%；归母净利润

8205万元，同比增长

40.3%，利润率水平明显优于主要对手。随着下游主机厂在中国产能的逐步投产，公司的成本、配套服务、货期等优势更加凸显，有望切入更多大客户供应链，从而在全球范围内实现国产替代。募投项目将使公司产能从

9万台扩张到

59万台，承接大客户订单的能力显著增强。投资建议：谐波减速机本身具备传动精度高、结构简单、体积小、重量轻等优势，其下游应用领域在不断拓宽，我们认为谐波减速机有望实现持续、快速成长。我们推荐国内谐波减速机龙头绿的谐波，公司凭借优异的正向研发能力，打破日本

HD公司的垄断，已经形成国产替代趋势，在未来可预见的范围内有望继续抢占

HD份额。另外，在工业机器人产业链我们也重点推荐机器人本体龙头埃斯顿，其全产业链布局的模式有望打造下一个

Fanuc。48%37%27%17%7%-3%05/2007/2009/2011/2001/2103/21机械设备沪深300daichuan@请注意，孙柏阳并非香港证券及期货事务监察委员会的注册持牌人，不可在香港从事受监管活动。相关研究：21M3挖掘机销量点评:3月挖

2021-04-09机销量超预期，同比增长

60%激光设备行业跟踪:国产化迎2021-04-02来突破，高功率趋势明显油气设备行业跟踪:“三桶油”

2021-03-3021年总资本开支继续保持增

长

风险提示：市场竞争加剧的风险、下游行业发展不及预期的风险、毛利率波动风险、机电一体化发展不及预期的风险。识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明1/37深度分析|机械设备重点公司估值和财务分析表最新最近合理价值EPS(元)PE(x)2021EEV/EBITDA(x)ROE(%)2022E2021E2022E45.1813.2017.00股票简称

股票代码

货币评级收盘价

报告日期（元/股）

2021E2022E0.502022E64.4287.702021E66.66埃斯顿002747688017CNY32.212021/04/30买入40.640.321.09100.66122.29绿的谐波CNY133.302021/04/25增持

132.621.52142.0599.087.309.30数据来源：Wind、广发证券发展研究中心备注：表中估值指标按照最新收盘价计算识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明2/37深度分析|机械设备目录索引一、哈默纳科——谐波减速机全球龙头..............................................................................6（一）深耕谐波减速机，下游需求多样化..................................................................6（二）五十年风雨兼程，积极扩张产能

.....................................................................8二、依托自动化浪潮，谐波减速机打开下游市场

.............................................................11（一）无心插柳，从航空到机器人...........................................................................11（二）复盘日本，工业机器人的昔日与今朝

............................................................13三、他山之石，哈默纳科如何实现行业垄断.....................................................................16（一）独创金属柔性元件，开启驱动领域新赛道.....................................................16（二）先发优势，技术升级造就高壁垒寡头

............................................................18（三）突破重围，绿的谐波技术破局行业垄断.........................................................21四、以史为鉴，复盘哈默纳科突破路径............................................................................27（一）应用领域横向拓宽，打开成长空间................................................................27（二）紧跟国际产业转移浪潮，扩张海外版图.........................................................33五、投资建议与风险提示..................................................................................................34识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明3/37qRtQoQxOqRmMqPnOtMtPoPaQ9R6MpNqQsQnMiNmMrMlOpPoR7NoMsRMYnRwOwMmPpP深度分析|机械设备图表索引图

1：哈默纳科发展历史........................................................................................6图

2：哈默纳科营业收入（百万元人民币）及同比................................................7图

3：2019年哈默纳科主营产品收入构成

............................................................7图

4：哈默纳科毛利率及净利率（%）

..................................................................7图

5：哈默纳科已接收、未完成订单（百万元人民币）

........................................7图

6：哈默纳科历年下游市场营收结构（百万人民币）

........................................8图

7：2019年哈默纳科下游市场营收分布

............................................................8图

8：哈默纳科营业收入（百万元人民币）、同比（%）.......................................9图

9：哈默纳科营业收入与日本机器人、半导体设备销售额（百万元人民币）..10图

10：哈默纳科销售、综合及管理费用（百万元人民币）及对应费率

..............10图

11：马瑟谐波驱动装置论文发表

.....................................................................12图

12：谐波驱动装置首次应用于航天领域

..........................................................12图

13：工业机器人核心零部件价值量分布

..........................................................13图

14：日本工业机器人发展历程.........................................................................13图

15：日本工业机器人产量（台）及同比（%）................................................14图

16：日本制造业产业升级过程及机械设备行业发展趋势.................................15图

17：日本工业机器人内销外销数量（台）及出口占比（%）..........................15图

18：谐波驱动传动结构图................................................................................16图

19：谐波驱动装置工作原理

............................................................................17图

20：哈默纳科历年研发费用（百万人民币）及费率........................................18图

21：哈默纳科研究开发所需人员及员工占比...................................................18图

22：渐开线齿形及

IH齿形啮合图

...................................................................20图

23：IH、渐开线齿形齿底疲劳强度

.................................................................20图

24：渐开线齿形与

IH齿形负载扭矩曲线图.....................................................20图

25：包含交叉滚珠轴承的单元结构

.................................................................20图

26：哈默纳科历年资本支出（百万元人民币）及同比

....................................21图

27：绿的谐波开发的“P”齿形

...........................................................................22图

28：普通滚珠轴承组合....................................................................................24图

29：交叉滚子轴承结构....................................................................................24图

30：剖分外圈型和集成型交叉滚子轴承

..........................................................25图

31：交替插入圆柱滚子....................................................................................25图

32：日本齿轮加工设备供应商体系

.................................................................25图

33：手工检查部件尺寸....................................................................................26图

34：手工检查部件性能....................................................................................26图

35：哈默、绿的人均产值对比（百万人民币/人）...........................................27图

36：2019年哈默纳科、绿的谐波主营成本结构对比

......................................27图

37：哈默纳科历年营收（百万日元）及成长驱动因素

....................................27图

38：谐波减速机主要应用领域.........................................................................28图

39：2019年哈默纳科下游收入构成................................................................28识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明4/37深度分析|机械设备图

40：哈默纳科下游收入结构变化.....................................................................29图

41：哈默纳科产品品牌及系列型号

.................................................................29图

42：哈默纳科公司产品系列变迁历史..............................................................30图

43：哈默纳科整体运动控制理念.....................................................................31图

44：哈默纳科促动器机电一体化结构..............................................................31图

45：哈默纳科机电一体化产品运动类型及应用领域........................................32图

46：哈默纳科今后计划扩大的应用领域

..........................................................32图

47：哈默纳科海外扩张历程

............................................................................33图

48：哈默纳科地区营收构成（百万元人民币）及日本地区营收占比（%）....33表

1：哈默纳科产能分布及扩产计划

...................................................................11表

2：精密

RV减速机、谐波减速机、行星减速机结构特征比对

........................17表

3：哈默纳科谐波驱动产品变迁

.......................................................................19表

4：绿的谐波产品齿形系列

..............................................................................22表

5：绿的谐波与哈默纳科固定资产比对

............................................................23表

6：哈默纳科基本部件使用材料

.......................................................................23表

7：哈默纳科谐波减速机与行星减速机

............................................................31表

8：哈默纳科全球子公司分布及事业内容.........................................................34识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明5/37深度分析|机械设备一、哈默纳科——谐波减速机全球龙头（一）深耕谐波减速机，下游需求多样化作为全球谐波减速机龙头、整体运动控制的领军企业，日本哈默纳科（HarmonicDrive）垄断了全球谐波减速机市场份额。1964年，哈默纳科的前身长谷川株式会社与美国USM公司开展技术合作；1965年，谐波传动国产1号机制成，在全球率先实现谐波传动的实际应用。1970年，两家公司共同出资成立哈默纳科，总部位于日本东京；同年，谐波驱动产线在日本长野县投入生产。自1984之后约30年间，哈默纳科逐步扩张海外版图，在美国、德国、中国、韩国分设11家子公司；当前公司拥有1000多名员工，于2004年在JASDAQ上市。哈默纳科以谐波减速机产品起家，并在公司成立后数年间逐步开拓减速机相关领域的产品。根据官网的披露，公司围绕

“整体运动控制”的产品布局主要包括两类产品：单独的减速装置及机电一体化产品：（1）机电一体化产品结合了减速机、电机、传感器、驱动器、控制器和其他系统元件实现运动控制；（2）单独的减速装置包括谐波减速机、行星减速机等。1970年起公司在全球率先生产并销售HarmonicDrive；1977年，公司开始投入机电一体化产品的研发和生产，整体运动控制理念初步形成；1988年公司谐波减速机从渐开线齿形升级为IH齿形，极大提升产品扭转刚度、疲劳强度等性能；公司于90年代开始生产、销售精密行星减速机系列，产品应用扩张至低减速比领域。得益于轻量小型、高精度、高转矩容量等产品特性，公司谐波减速机产品被广泛应用于工业机器人、服务机器人、半导体液晶生产装置、光伏设备、光学仪器、医疗设备、精密机床等各种尖端领域。图

1：哈默纳科发展历史数据来源：哈默纳科年报，广发证券发展研究中心伴随全球自动化浪潮，2013年以来哈默纳科谐波驱动销售额逐年上升，营收规模持续扩张。根据公司年报数据披露，2019财年哈默纳科营业收入24.03亿元人民币，2018财年公司销售额41.07亿元人民币，达到历史最高。按产品规模计算，2019年公司机电一体化产品收入占比18.9%，精密减速机业务收入占营收的81.1%，其中谐波减速机相关产品占比69.6%，行星减速机业务占比11.5%。识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明6/37深度分析|机械设备图

3：2019年哈默纳科主营产品收入构成图

2：哈默纳科营业收入（百万元人民币）及同比主营收入机电一体化产品营收精密减速机营收主营收入yoy(%)(右轴)执行器17.7%45004000350030002500200015001000500100%谐波减速器组件17.5%80%60%40%20%0%控制器1.2%机电一体化18.9%行星减速器11.5%精密减速机81.1%-20%-40%-60%0谐波减速器单元52.1%数据来源：Bloomberg，广发证券发展研究中心数据来源：哈默纳科年报，广发证券发展研究中心根据年报的披露，除了2019财年之外，公司的毛利率保持在45%左右，净利率保持在15%。其中2016年净利率突升由当年收购德国子公司所带来的投资收益；公司2017年订单金额超过50亿元，已接受订单与未完成订单均达到历史最高值，积压订单的情况在2019年得到解决。2019年受中国制造业投资波动，下游工业机器人产量出现较大波动，同时国产品牌的减速机逐渐实现进口替代。相应的，公司订单及销售额骤减，毛利率及净利率有所下滑。图

4：哈默纳科毛利率及净利率（%）图

5：哈默纳科已接收、未完成订单（百万元人民币）已接收订单未完成订单毛利率净利率8,0007,0006,0005,0004,0003,0002,0001,0000120%100%80%60%40%20%0%-20%数据来源：Bloomberg，广发证券发展研究中心数据来源：Bloomberg，广发证券发展研究中心哈默纳科谐波驱动产品下游经营范围广泛，收入结构稳定。基于哈默纳科减速机及机电一体化产品小型、轻量、高精度的优势，产品应用领域全面囊括了轻载精密减速机领域。根据2019年公司年报披露，当前公司产品应用领域以工业机器人（45%）、半导体制造设备（11%）、机床（6%）、电机制造设备（6%）为主，同时广泛应用于石油挖掘设备、印刷设备、航空航天、平板显示器设备、医疗设备等领域。识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明7/37深度分析|机械设备图

7：2019年哈默纳科下游市场营收分布图

6：哈默纳科历年下游市场营收结构（百万人民币）半导体平板显示器石油挖掘机器人其他电机齿轮箱机械工具3,0002,5002,0001,5001,000500工业机器人半导体制造设备平板显示器制造设备电机制造设备机床0.2%0.6%1.5%1.2%3.4%21.7%44.9%光学设备石油挖掘设备测量试验机印刷机械6.4%5.7%3.2%11.2%货物搬运装置其他0数据来源：哈默纳科年报，广发证券发展研究中心注：数据为历年非合并报表下游市场营收数据来源：哈默纳科年报，广发证券发展研究中心（二）五十年风雨兼程，积极扩张产能回顾公司50年的发展历史：根据官网的披露，1971年公司营收仅0.39亿元人民币，到2018年公司营收已经达到41亿元，年均复合增速10.4%。公司50年经营历程中，出现过8次经营收入规模较大或持续时间较长的波动，分别开始于1974、1985、1991、1998、2001、2008、2011和2019年。逐一分析，公司业绩下滑的主要原因来自于宏观经济的整体影响及下游产业的周期性波动。（1）1974年，哈默纳科公司成立不久即遇到了全球第一次石油危机，日本国内经济陷入困境，工业值下降20%以上。在此宏观背景下，公司本国订单量急剧下滑，体现到公司业绩上，1974、1975年公司收入同比下降25.0%、38.5%，近半数员工被裁，日本总部的经营困难，然而西德分公司业绩表现良好，推动公司在德国等海外市场进一步布局和建设。（2）公司营收第二次大幅下滑出现在1985-1987日元升值阶段。汇率上升不仅使公司产品的出口受到一定冲击，也导致日本国内GDP增长率从7%降至不足3%，实业不景气致使公司产品国内需求受挫，1986、1987年公司营收同比下降11.0%、9.9%。同时，日元的升值也促进了公司对海外市场的投资，公司逐步开拓韩国、中国台湾、美国等国家和地区市场版图。（3）80年代日元的升值导致实业回报率低下，企业资金涌入房地产市场；到了20世纪90年代初，日本房价泡沫破灭，哈默纳科公司受日本国内宏观经济波动影响，1991、1992年公司营收同比下滑11.4%、21.9%。（4）始于1997年的亚洲金融危机从泰国逐步席卷日本、马来西亚、新加坡等地，对日本经济造成严重影响，哈默纳科销售额受到金融风暴波及，在1998年出现大幅下降，营收同比下滑26.6%。（5）到了21世纪初，日本遭遇互联网泡沫的破灭，

IT产业的萧条波及机器人产业，进而影响其上游谐波减速机的销售。2001年哈默纳科营业收入同比下滑40.6%，直识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明8/37深度分析|机械设备到4年后才恢复到2000年的收入水平。（6）2008年美国次贷金融危机引发全球性经济危机，对日本汽车、3C等出口企业产生不利影响，哈默纳科在国内及海外市场产品需求大幅缩减，公司业绩连续两年回落，2008、2009公司销售额较去年同比回落15.9%/25.4%。（7）直到2011年，全球经济危机仍没有走出困境,世界经济复苏的进程放缓,进入了一个长期波动和低速增长时期。由于下游市场的需求及投资短期性波动，2011-2012年哈默纳科业绩出现小幅度下滑，2011/2012年公司销售额同比下降8.4%/10.1%。（8）哈默纳科公司最近一次的业绩下滑出现于2019年，同比降幅达到44.7%。公司业绩大规模下滑的主要原因为中美贸易战以及中国工业机器人等下游行业市场需求收缩。中国机器人市场受制造业投资回落、库存过剩等因素影响进入短暂调整期，对公司业绩产生较大影响。图

8：哈默纳科营业收入（百万元人民币）、同比（%）营业收入同比500045004000350030002500200015001000500100%80%60%40%20%0%-20%-40%-60%01971197619811986199119962001200620112016数据来源：Bloomberg，广发证券发展研究中心下游行业的周期性波动同样是哈默纳科公司业绩波动的另一主要原因。我们发现，2001年以来，日本HD的收入规模与日本机器人、半导体设备销售额的波动趋势基本一致，主要在于公司接近60%的收入来自于这两个产业，受到下游行业需求的周期性影响。为了最大程度减少单一下游行业或需求量的波动对公司整体业绩的影响，公司持续扩大商业版图。公司将谐波减速机的下游应用扩张到各个领域，包括工业机器人、半导体制造设备、平板显示器制造设备等主要行业，以及石油挖掘设备、光学设备、印刷设备、机床、航空宇宙相关、医疗设备等精密传动应用领域。同时，公司减速机市场从日本扩张至亚洲、欧洲和北美，以减少个别国家和地区带来的影响，保证公司稳定的发展和成长。识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明9/37深度分析|机械设备图

9：哈默纳科营业收入与日本机器人、半导体设备销售额（百万元人民币）营业收入日本机器人销售额（右轴）日本半导体设备销售额（右轴）160,0004,5004,0003,5003,0002,5002,0001,5001,000500140,000120,000100,00080,00060,00040,00020,00000数据来源：JARA，SEAJ，Bloomberg，广发证券发展研究中心同时，哈默纳科持续各项费用的管理，收紧生产成本及各类费用，以此来减少销售额下降对利润的影响。近年来，公司费用管理卓有成效；2010年以前，公司销售、综合及管理费率在25%-35%区间浮动，而当前公司的费率以稳定的下降到20%左右。17年之后费用端的大幅增长主要在于中国机器人需求的爆发。图

10：哈默纳科销售、综合及管理费用（百万元人民币）及对应费率销售、综合及管理费(百万元人民币）费率（%）900800700600500400300200100039%34%29%24%19%14%数据来源：Bloomberg，广发证券发展研究中心持续扩产，未来需求展望乐观。2017年在中国需求爆发的背景下，公司产能明显不足，货期曾达到一年左右。为应对大量的订单积压和延迟，公司采取多方面措施进行处理：（1）扩大各生产基地的生产能力；（2）通过先进的生产技术和质量控制实现自动化生产和检测，提高生产效率；（3）加强与供应商的协调和支持，以实现更强大的应对能力和关系。根据年报的披露，公司逐步实现了交货时间的正常，重新将交付周期缩短至6至8周。同时，哈默纳科决定采用新的生产管理系统，该系统通过优化从订单到装运的数据管理，适当反映客户生产数据的系统，以进一步缩短交付周期；新系统计划于2022财年投入运行。截止2019年3月，谐波减速机的产能共有14.8万台/月（178万台/年），预计到2021年3月，产能将扩张到24-28万台/月（288-336万台/年），年复合增长约27%~37%。识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明10/37深度分析|机械设备同时，自2019年以来，鉴于订单趋势，公司推迟了进一步生产设施的引进，并选择在获得安装生产设施所需的空间后计划根据需要灵活地增加设施。表

1：哈默纳科产能分布及扩产计划（台/月）国家/子公司工厂截至

2017/12017/82018/42019/3（峰值）目标产能谐波减速机Hotaka工厂Ariake工厂新工厂500006600085000+130000100000100000日本/HDSI投产投产120000-150000120000-150000德国/HDSE美国/HDLLCLimburg工厂Boston工厂新工厂10000+300015000+30000-5000010000-30000投产总计98000+148000+240000-280000交叉滚子轴承已建工厂新工厂60000+投产70000+80000+日本/HDSI150000德国/HDSELimburg工厂10000+30000总计70000+180000+数据来源：哈默纳科官网，广发证券发展研究中心二、依托自动化浪潮，谐波减速机打开下游市场（一）无心插柳，从航空到机器人1955年，马瑟以”StrainWaveGearing”（波动齿轮装置）的名称发明谐波减速机并注册专利，当时这种谐波驱动是为了解决航天探月竞赛过程中，对减速机结构紧凑、质量轻、体积小而减速比大、传动效率高、传动精度高的迫切需求设计而成。在1960年代的阿波罗计划中，美国国家航空航天局（NASA）十分重视这项发明，并将其作为减速机来驱动月球车的车轮。在美国，马瑟所在USM公司于1960年代初将谐波驱动技术以商标HarmonicDrive®投入实际使用。在日本，1960年长谷川齿轮株式会社社长长谷川一郎从《机器设计》中了解到谐波驱动技术，并于1964年从美国USM公司引进了这项技术，开始国内生产。1970年，长谷川齿轮与USM公司设立哈默纳科，生产谐波减速机装置。识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明11/37深度分析|机械设备图

12：谐波驱动装置首次应用于航天领域图

11：马瑟谐波驱动装置论文发表数据来源：高工机器人，广发证券发展研究中心数据来源：USM官网，广发证券发展研究中心直到20世纪70年代初，谐波驱动都仅应用于航空航天和国防领域。由于空间环境与地面使用环境有很多不同之处，主要体现在高真空、微重力、强辐射、极端温度、高低温交变、无维修性等，这些特殊环境对空间谐波减速机的润滑方式、使用寿命，以及在真空、强辐射和大温差环境下的传动特性提出了很大的挑战。同时期，凭借谐波驱动可靠性高、低重量和紧凑的设计等独特优势，谐波驱动逐渐成为德国、美国等欧美国家紧凑、强大定位驱动器的首选解决方案，应用于哈勃太空望远镜和火星探路者等项目中。同时，伴随着工业机器执行器由液压驱动转变为电动，谐波减速机应用领域的拓宽成为必然趋势。1978年，ABB公司率先将谐波减速机用于工业机器人，引发了其在工业机器人领域的广泛使用；20世纪80年代，谐波减速机应用范围扩展至工业机器人和机床，谐波传动成为精确定位驱动。20世纪90年代，对减速机精度和改善动态性能要求的提高使高质量的齿轮和致动器在外科机器人、测量机和半导体生产设备领域的应用迅速增加。谐波减速机下游应用广泛，工业机器人领域创造最大需求。得益于20世纪80年代开始日本机器人使用的普及和提高，日本从机器人需求大国发展为生产制造强国，哈默纳科谐波减速机产品在日本国内需求迅速增长，公司规模得到初步成长。根据哈默纳科年报披露，2015-2018年工业机器人为公司营收贡献保持在50%以上，工业机器人成为谐波减速机最主要的应用领域。减速机为工业机器人三大零部件之一，占机器人本体制造成本30%。机器人产业链由零部件厂商、机器人本体厂商、系统集成商、终端用户四个环节组成，本体厂商处于核心地位。工业机器人上游零部件环节，三大核心零部件包括控制系统、伺服系统、减速机。减速机作为动力系统子结构传动装置的核心零部件，其主要功能是达到减速增矩的作用，用于工业机器人的精密减速机主要有谐波减速机和RV减速机，在工业机器人核心零部件中，其成本价值量占本体的30%，对于成本低降低和产业链的进步有着举足轻重的作用。识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明12/37深度分析|机械设备图

13：工业机器人核心零部件价值量分布驱动器&伺服电机10%8%减速器32%控制系统编码器20%机械本体30%数据来源：前瞻产业研究院，广发证券发展研究中心（二）复盘日本，工业机器人的昔日与今朝作为平成时代的支柱型产业之一，日本逐步从机器人的需求大国发展为生产制造强国；无论是机器人技术，还是机器人产业发展规模，日本都处于国际顶尖水平。企业方面，日本拥有四大家族中的发那科和安川电机，还有三菱、欧姆龙、OTC、爱普生、川崎、那智等品牌。根据IFR数据，2019年全球工业机器人销量为37.3万台，而根据JARA数据，19年日本出货量为17.57万台，以此测算，日本的工业机器人在全球的市场份额约为47.1%。日本工业机器人产业的发展历程大致历经历经以下几个阶段：（1）初入阶段（1967-1980）：战后日本经济的快速增长引发国内劳动力不足，下游制造业企业对工业机器人需求扩张，日本工业机器人迅速进入实用期；80年代以前，日本工业机器人处于爆发性增长初级阶段。图

14：日本工业机器人发展历程数据来源：JARA，广发证券发展研究中心识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明13/37深度分析|机械设备（2）普及提高阶段（1980-1991）：1980-1991年日本工业机器人进入普及阶段，迎来第一次工业机器人热潮。20世纪80年代中期的日本已经成为名副其实的“机器人王国”，1982年的日本机器人年产量已经增长至24782台，机器人保有量约占世界总量的56%；1991年日本机器人生产额达到历史第一个峰值6003亿日元。由于制造业劳动力的严重不足及劳动力成本的显著提升，此阶段日本生产的工业机器人主要用于满足国内企业的需求。工业机器人的大量应用有效解决了劳动力缺乏的问题，大幅度降低了生产成本，使日本劳动生产率及产品质量得到有效提升，促进和保持了日本经济增长速度和产品竞争力，为日本经济崛起奠定了良好的基础。（3）平稳增长阶段（1992-2000）：1992-2000年为日本机器人产业的平稳发展期，此时机器人市场需求结构发生了变化，日本国内工业机器人市场趋于饱和，日本厂商开始积极开拓海外市场；由于海外出口拉动，90年代后期日本出现历史上第二次机器人热潮，出货额于2000年达到第二个峰值6475亿日元。（4）IT成熟阶段（2002-2005），随着信息技术、编程技术的提升，工业机器人能替代人工进行的操作进一步提升，智能化趋势加深。完善的国际化产业链结构、扎实的上游零部件基础帮助日本工业机器人在工业数字化时代稳固市场地位。（5）海外市场拉动阶段（2013-今），全球化策略摆脱单一市场依赖，海外投资成效显著，在此阶段工业机器人销量保持高速增长态势；伴随着中国及周边国家对高端智能制造的追求，企业自动化变革动力提高，日本工业机器人大量出口。在日本工业机器人产业不断发展和成熟过程中，伴随着产业的不断整合，市场集中度提升以及企业数量减少，企业数量由1985年的282家下降至2007年的108家。在大浪淘沙的阶段中，拥有自己核心竞争力的企业受到市场认可，市场份额不断提升，进入订单生产-技术突破-更多订单的良性循环中。图

15：日本工业机器人产量（台）及同比（%）工业机器人产量同比增速（%）250000200000150000100000500000140%120%100%80%60%40%20%0%-20%-40%-60%数据来源：JARA，广发证券发展研究中心总结来看，根据JARA披露数据，日本工业机器人国内销售量在90-91年达到第一个峰值，日本当时还未完全进行产业转移，国内仍然累积了大量中高端企业，拥有大量自动化改造需求；受益于数字化转型升级的需要，日本工业机器人销量在05-06年进入第二个回升周期；中国对高端、智能制造的追求，企业自动化变革动力提高，日本工业机器人大量出口中国在13-18年进入第三个回升周期。识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明14/37深度分析|机械设备图

16：日本制造业产业升级过程及机械设备行业发展趋势数据来源：日本经产省，广发证券发展研究中心日本工业机器人的壮大伴随着下游汽车等产业的发展与升级。20世纪70年代，日本成为全球第一汽车生产国，汽车产量迅速增长，汽车行业的自动化升级为工业机器人的应用提供了广阔的市场空间，日本率先大量使用工业机器人于下游汽车工业；汽车行业的快速发展是推动日本工业机器人成长的重要力量，而工业机器人技术、规模的不断壮大也推动了下游产业效率的提升。自1980年日本“机器人普及元年”起，日本开始在各个领域推广使用机器人，其应用从汽车行业延伸至电子电器、金属加工、橡胶塑料和食品饮料等领域。1975-2008年，日本工业机器人与汽车产量变化具有趋同性。1990年以前是日本汽车工业快速增长的阶段，而同期也是日本工业机器人产量快速增加的时期，1990年日本国内汽车产量达到历史最高值777.75万辆，而日本工业机器人国内出货量也于1990年达到历史最高值67514台。图

17：日本工业机器人内销外销数量（台）及出口占比（%）国内销量国外销量出口占比（%）25000020000015000010000050000090%80%70%60%50%40%30%20%10%0%数据来源：JARA，广发证券发展研究中心识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明15/37深度分析|机械设备70年代日本国内经济基本处于饱和阶段，开始进行第三次国际产业转移，产业向外扩张成为发展途径，以汽车、家电、3C产业等为主的下游产业为提升全球竞争力向海外低成本地区投资和转移。海外市场成为日本机器人及零部件制造商需求增长核心驱动力。在下游产业转移、国内机器人需求固定的背景下，日本工业机器人企业积极开展海外布局作为应对，通过开拓新兴市场需求，以出口为主要销售出路，持续成长。根据JARA数据，1980年日本机器人外销占比仅为5.89%，2019年已升至74.17%。从13年开始，日本机器人外销台数基本以每年2万台数量上升，其中大多销往中国；在一定程度上，中国市场的自动化改造带来了日本工业机器人行业的一轮新春。也因此，13年以来，中国成为哈默纳科等日本精密减速机制造商业绩上升的主要推动力。三、他山之石，哈默纳科如何实现行业垄断（一）独创金属柔性元件，开启驱动领域新赛道1955年，美国发明家C.W.马瑟开创的崭新构想与独特原理——HarmonicDrive以“Strainwavegearing”的名称发表。与以往为了实现“更加迅速、更加精密”的目标、只注重提高刚性的齿轮结构不同，马瑟的谐波齿轮装置理论运用了金属的挠性、弹性力学等原理，推出了颠覆传统的动力传递方式。美国USM公司与HarmonicDriveSystemsInc.前身——株式会社长谷川齿轮开始尝试将这项发明付诸实践。自1970年开始，株式会社长谷川齿轮从美国引进USM公司的全套技术，提出“整体运动控制”的概念并逐步完成谐波减速机的标准化、系列化，由于谐波传动独有的结构特征，它具有回差小、运动精度高、传动比大、体积小、重量轻等优点，广泛应用于需要精确控制的机器人关节、半导体制造及航天、医疗等领域。图

18：谐波驱动传动结构图数据来源：哈默纳科官网，广发证券发展研究中心谐波齿轮减速机是一种通过利用波发生器使柔轮产生可控的弹性变形波与刚轮相互识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明16/37深度分析|机械设备作用，实现运动和动力传递的传动装置，其构造主要为带有内齿圈的刚性齿轮（刚轮）、带有外齿圈的柔性齿轮（柔轮）、波发生器三个构件：1.波发生器形为在椭圆形的凸轮外围镶有薄壁滚珠轴承的零部件，轴承的内圈固定于凸轮上，外圈可通过滚珠产生弹性变形；通常安装于输入轴上。2.柔性齿轮形为超薄的杯形金属弹性体零部件，开口部的外围开有齿；柔性齿轮的底部（杯形底部）称为膜盘，通常安装于输出轴上。3.刚性齿形为刚体环状零部件，内圈开有齿，齿数比柔性齿轮多2颗；通常固定于外壳上。图

19：谐波驱动装置工作原理数据来源：哈默纳科官网，广发证券发展研究中心刚轮和柔轮一般差2个齿。连续转动时，波发生器迫使柔轮不断产生变形并产生错齿运动，从而实现运动传递。一般情况下，波发生器为输入端，刚轮/柔轮分别为固定与输出端，两者可以互换。运动过程如下：（1）波发生器使柔轮产生弹性变形而呈椭圆状。此时，椭圆的长轴部分与刚轮完全啮合，而短轴部分两轮轮齿处于完全脱开状态；（2）假如使刚轮固定，波发生器顺时针旋转，柔轮产生弹性变形，与刚轮轮齿啮合的部位顺次移动；（3）波发生器顺时针旋转180度，柔轮逆时针移动一个齿；（4）波发生器旋转一周（360度），由于柔轮的齿数比刚轮少两个，因此逆时针移动两个轮齿，这样柔轮与刚轮的旋转就出现了速度差，减速在这个过程中发生。表

2：精密RV减速机、谐波减速机、行星减速机结构特征比对对比项形状（大小）重量RV减速机中型-大型谐波减速机小型（直径

20mm）-中型轻量（100g）-中量3个部件行星减速机小型（直径

20mm）-中型轻量（50g）-中量6个部件（一级）中量（100-1000g）-重量销、轴承、轴等多部件1/40-1/300零件数减速比1/30-1/3201/2-1/10（一级）一级减速，利用柔性元件可控的弹

驱动源启动太阳齿轮，太阳轮进而性变形传递运动和动力，亦能实现

带动行星齿轮运转，可实现低减速二级减速，包括行星齿轮减速和摆线针轮减速，减速比大减速结构小体积大减速比比柔性齿轮传动，疲劳寿命较低，抗

同时与三个齿轮啮合，承载能力较承载、寿命精度结构刚度及疲劳强度大、寿命更长扭能力弱零背隙大，高刚性、高扭矩背隙

1度以下精密级背隙

1度左右识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明17/37深度分析|机械设备内部结构数据来源：《关于具有高倒车驾驶性能的机器人用驱动器的研究》，石田健藏著，广发证券发展研究中心比对精密RV减速机、谐波减速机及行星减速机的结构特征，谐波传动相较其他两者使用更少的零件，因此产品更紧凑、更轻量；同时产品零背隙的特性，满足高定位精度的需求。这些差异性确保了谐波传动在轻/无间隙/空心组合中的关键优势。精密减速机竞争格局前三位的企业中，HDSI提供17种尺寸直径从13毫米到330毫米不等小型轻负载产品；而纳博特斯克的RV减速机及住友重工Cyclo减速机承载能力更大，面向中型至重型承载能力需求的市场。不同减速机有着不同的应用场景、特性和负载大小。（二）先发优势，技术升级造就高壁垒寡头哈默纳科在公司创立的50年时间里，积累的开发生产技术、加工组装技能、生产研发系统、人才储备是公司最为宝贵的财富。哈默纳科致力于追求研究开发的基础技术，并积极开展新原理和新机构的研究。拉长时间线来看，哈默纳科基本保持着5%以上的研发费率，18、19年实际研发费用创下历史新高。同时，其研发人员占比也保持在10%以上，在产品、技术方面的研发投入和积累，实现了技术的不断突破，铸造行业高壁垒。图

20：哈默纳科历年研发费用（百万人民币）及费率图

21：哈默纳科研究开发所需人员及员工占比研究开发所需人员（人）员工占比（%）研发费用（百万CNY）研发费率140120100802520151051601401201008012%10%8%6%60604%40402%202000%00数据来源：Bloomberg，广发证券发展研究中心数据来源：Bloomberg，广发证券发展研究中心公司积极通过多种途径实现产品和技术进步，包括与客户的长期互相指导、与产官学合作进行技术开发及公司内部营业、开发、生产3部门团结一致发展新技术。与国际知名机器人企业的长期合作为公司的技术进步提供了支持。当前哈默纳科已识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明18/37深度分析|机械设备与发那科、ABB、库卡等知名的机器人企业通过长期相互扶持、相互进步积累了丰富的经验，形成了从产品生产前的技术指导、结构设计、选型、售后的技术升级改造、产品维护为一体的服务体系。同时，公司与产官实现加深交流，与企业、大学、公共研究机构分别承担的课题交换意见，积极推动与大学、公共研究机构的合作，通过接触尖端技术来确立新的技术，致力于提供更具创新性的运动控制产品。1970年至今，公司在持续推出新产品系列的同时不断提升产品的各项性能，使其最大化满足下游客户的需求，拓宽使用场景，提供使用便利。从公司产品线的发展历程来看，谐波减速机的强度、刚度、精度、小型化、轻量化等产品基础性能以及结构中空化、机电一体化等产品易用性是改进的重点。表

3：哈默纳科谐波驱动产品变迁CS-2A-GRSH-2A-GR1986CSS/SHS产品系列推出年份CS-2CS-2ACS-2A-R1977CSF/SHFCSG/SHGCSD/SHD2001/2003超扁平化19701972柔轮强度增强19891992/19951999/2003柔轮强度、轴承寿命上升输入侧低惯性化柔轮强度、

轴向长度技术改良要点高精度化刚度增强缩短管材、压材焊接结构柔轮加工法柔轮薄壁形状齿形锻造材料应力松弛线性形状应力松弛曲线形状壁厚均匀压力角

30⁰IH齿形渐开线齿形体积允许扭矩1111111131111611116110.61.52.5130.620.31.13.7101.51.513允许扭矩/体积扭转刚度3.3133.3轴承寿命2.32.32.3数据来源：《支撑机电机器人的精密减速机“谐波驱动”》，清泽秀芳著，广发证券发展研究中心注：表中将

CS-2产品的体积、允许扭矩、允许扭矩/体积、扭转刚度、轴承寿命等参数设为

1，其他产品系列以

CS-2为对比参照。通过替换柔轮制作材料，公司谐波减速机的柔轮疲劳强度得到增强。从最初的CS-2到CS-2A产品系列，柔轮的制作材料发生变更，锻造材料替换了管材和压制板材的焊接结构，一定程度解决了柔轮反复变形的问题，焊接结构强度提升，扭转刚度增强3倍。从渐开线齿形到IH齿形的改进使谐波减速机成功突破了扭矩容量和扭转刚度的局限，是公司产品里程碑式的一次升级。20世纪80年代初谐波减速机首次应用于工业机器人关节时，再次出现柔轮齿根和杯齿根疲劳并损坏的情况，柔轮强度亟待提高。80年代中期，公司通过FEM分析技术及车床的数控转换，成功研发出IH齿形，实现了对传统低压角30°渐开线齿形的改良。传统渐开线齿廓制造齿轮切削工具及齿轮切削更容易，但柔轮底部集中的弯曲应力更大，且啮合齿数仅占总齿数10%，谐波装置的强度受到限制。IH齿形有效增加柔轮齿槽的齿厚比，显著增加啮合齿数至总齿数的30%，减轻了柔轮齿底的应力，大识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明19/37深度分析|机械设备大改善了柔轮疲劳极限，扭转刚度也随之提高两倍。图

22：渐开线齿形及IH齿形啮合图图

23：IH、渐开线齿形齿底疲劳强度数据来源：《支撑机电机器人的精密减速机“谐波驱动”》，清泽秀芳著，广发证券发展研究中心数据来源：《支撑机电机器人的精密减速机“谐波驱动”》，清泽秀芳著，广发证券发展研究中心观察描绘齿根处断裂情况的齿底疲劳强度图，水平轴为柔轮弯曲的数量，垂直轴为负载转矩，右向箭头表示柔轮处于疲劳极限扭矩以下，不再发生断裂。通过改善齿形，疲劳极限扭矩已加倍，柔轮齿底的应力幅度显著降低。通过固定波发生器，将向前、向后的负载扭矩施加到柔轮，绘制出磁滞曲线；横轴为转矩，纵轴为扭转角度，斜率表示谐波减速机的扭转刚度；通过改善齿形，扭转刚度几乎翻倍，齿形的改进没有增加静摩擦。图

24：渐开线齿形与IH齿形负载扭矩曲线图图

25：包含交叉滚珠轴承的单元结构数据来源：《支撑机电机器人的精密减速机“谐波驱动”》，清泽秀芳著，广发证券发展研究中心数据来源：《支撑机电机器人的精密减速机“谐波驱动”》，清泽秀芳著，广发证券发展研究中心公司1986年所开发柔轮杯部向外敞开的SH型中空结构谐波减速机，是公司产品系列的又一大进步。开发之初产品的柔轮主体和展开的膜片连接处集中较大的应力，公司通过有限元分析进行应力松弛设计、数控车床进行精确减薄，使其比杯型更坚固。90年代中期，中空技术的发展使缩短柔轮的轴向长度成为可能，从而使减速机更加识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明20/37深度分析|机械设备紧凑。此外，工业机器人中驱动每个关节的电动机电线之类的布线穿透减速机的内部，可以制造出更智能的机器人、使布线的弯曲最小化并延长布线的寿命。在实际应用中，减速机的中空结构可以使轴穿过或插入其他机械零件，产品使用便利性也随之提升。通过改进加工设备、加入支撑轴承结构，公司有效减少了加工误差及变形误差，实现了产品的高精度和统一化，提高角度传递精度，产品将应用于需要高定位精度或具备微小角度定位的各类装置。谐波减速机齿轮误差主要由产品制造时的加工误差及机器人组装时的变形误差产生。柔轮及钢轮的齿轮误差常常会引起减速机旋转不均匀，进而引发工业机器人长臂尖端振动的问题。由于谐波减速机产品主要应用于小臂、腕部等轻量关节，其精度要求更高。依赖于公司金属切割等精密加工技术及工艺的积淀，加工机、加工夹具和齿轮切削刀具等加工设备精度及不断提升，公司谐波减速机产品的加工误差减少近2/3。谐波减速机零部件（尤其是钢轮）在机器人组装环节出现的齿轮精度下降、振动甚至损坏等变形误差问题在公司开发的新单元结构中得以解决，结构中集成的输出支撑轴承使谐波减速机的性能得以充分发挥并更易于组装。图

26：哈默纳科历年资本支出（百万元人民币）及同比资本支出（百万日元）同比2500020000150001000050000400%350%300%250%200%150%100%50%0%-50%-100%数据来源：Wind，广发证券发展研究中心谐波减速机的批量生产对公司前期资本、技术的投入要求较高。由于谐波减速机订单小批量和按订单生产的特质、产品组件和材料组装的复杂性，谐波减速机生产设置的变化频繁(即，由于产品或制造过程的变化，需要重新加工)，生产线难以实现批量化、自动化生产，这造成了相对较高的固定成本基础，并严重限制行业内公司的规模生产能力。近年来，哈默纳科持续提高各生产基地的生产能力，并通过先进的生产技术和质量控制促进公司自动化生产能力，有效提高公司的生产效率。（三）突破重围，绿的谐波技术破局行业垄断哈默纳科所形成谐波减速机核心技术壁垒主要包括谐波传动技术及生产加工技术两方面。谐波传动技术包括谐波传动理论、啮合数学建模、齿轮齿形设计等一系列理识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明21/37深度分析|机械设备论和设计工作；生产加工技术主要包括材料分析和处理、精密加工和装配及综合性能测试等。数理模型是谐波减速机行业最大进入门槛，制造商需要考虑：(1)柔性变形机构件和刚轮产生啮合的运动轨迹；(2)传递运动主要在于特殊钢材薄璧件上；因此，要如何保证运动模型在波发生器、刚轮、柔轮上长期稳定运行是核心因素。图

27：绿的谐波开发的“P”齿形数据来源：绿的谐波官网，广发证券发展研究中心数理模型中的复杂计算、齿啮合轨迹的计算机模拟和详尽的测试为齿轮齿廓的设计提供了基础。哈默纳科于1989年获得专利的IH齿廓实现了产品性能跳跃式的提升：（1）齿轮扭转刚度主要取决于啮合齿数：齿啮合面积增加导致齿轮的扭转刚度加倍。（2）齿轮工作寿命由波发生器轴承决定：轴承负载更均匀，进而导致使用寿命加倍。（3）IH轮廓的较大齿根半径降低了柔轮中的临界应力，因此在相同的齿轮包络内导致扭矩容量的显著增加。表

4：绿的谐波产品齿形系列产品图片技术改进产品特性齿高较低：不需要很深啮合距离就可获得较大的啮合量，可承受较大的扭矩；由于日本的

IH齿型的瘦高型结构对材料方面要求较高，绿的需通过更改齿型设计P型齿系列谐齿宽较大：齿跟弧度增大，减少发生断裂失效风险。

来达到日本水准；波减速机(多达

20-30%齿参与啮合，齿面比压较小)；平均输入转速和转矩接近日本水平，但持所需柔轮变形量较少，使柔轮寿命大幅提高。续性和刚性仍有所差距。提高了产品的扭转刚度、单向传动精度和使用寿命；使用寿命从原先

1.5万小时提升到

2万小时以上。N系列谐波减进行了齿形的优化设计；采用特殊的柔轮和轴承工艺速机全新结构和齿型设计；Y系列谐波传动精度极高、承载能力强、系统刚性好、输出振动小三次谐波取代二次谐波;减速机采用专有柔轮及轴承和先进的热处理工艺数据来源：绿的谐波招股说明书，广发证券发展研究中心绿的谐波开发的“P型齿”实现与IH齿形差异化的独特设计，获得自主专利。公司突破了以传统Willis定理为基础的渐开线齿轮设计理论，提出了基于曲面几何映射的非共轭谐波啮合齿形设计方法，以自主开发的“P”型齿数学模型、3D仿真软件、误差修正方法、动态补偿方法、寿命预测模型为基础，建立全新齿形设计理论体系，与国外主流齿形技术路线实现了差异化。请务必阅读末页的免责声明22/37识别风险，发现价值深度分析|机械设备“P型齿”具有如下优势：（1）齿高较低，不需要很深的啮合距离就可以获得较大啮合量，可承受较大的扭矩；（2）齿宽较大，齿根弧度增大，减少发生断裂失效的风险；（3）由于所需柔轮变形量较小，可使柔轮的寿命得到极大提高；（4）多达20%-30%的齿参与啮合，齿面比压较小。随后，公司推出新一代N系列、Y系列谐波减速机，这两种齿形在P型齿的基础上进行进一步优化设计，产品性能持续提升。以Y系列为例，该系列减速机拥有全新的结构和齿形设计，三次谐波取代二次谐波，使其扭转刚度、传动精度相较其他型号大幅提升。公司产品竞争力处于行业领先地位。不同的齿形设计对加工设备及其投资提出不同要求。比对绿的谐波和哈默纳科固定资产与总资产比率以及固定资产周转率，除去2019年哈默纳科业绩下滑造成总资产下降的因素，绿的谐波固定资产比重高于哈默纳科；同时，绿的谐波2017年以来固定资产周转率要低于于哈默纳科2018年以前的水平。这主要是因为绿的谐波“P型齿”产品的生产对加工设备要求更高，公司前期固定资产的投入也更高。表

5：绿的谐波与哈默纳科固定资产比对201520.1%3.28201616.7%2.55201723.2%16.0%2.06201815.6%29.6%2.38201925.7%35.7%1.30绿的谐波固定资产/总资产哈默纳科绿的谐波固定资产周转率哈默纳科3.002.200.88数据来源：公司年报，广发证券发展研究中心绿的谐波研发团队在董事长左昱昱带领下，自2003年以来进行谐波传动的理论与技术研究，形成较强的研究能力和理论水平。公司通过啮合刚度、啮合阻尼、摩擦系数、侧隙参数的敏感性分析，分析振动噪声产生机制，根据指标要求，得出各参数的优选区间。产品在实现额定寿命大幅提升的同时，在传动误差、背向间隙、空程误差、传动效率、噪声、壳体最高温度等关键性能指标上打破了国际品牌的垄断。谐波减速机关键材料、部件、加工设备是行业第二道技术壁垒。谐波减速机对材料和加工设备要求极高，主要体现在：(1)由于柔轮在工作中高频周期性变形，还要承受一定扭转和弯曲，容易导致轮齿疲劳破坏及齿根部疲劳裂纹；(2)谐波减速机启动力矩大、装置发热量高，都加大了设计计算难度和复杂性及加工制造的难度。表

6：哈默纳科基本部件使用材料基本部件刚轮使用材料FCD80球墨铸铁SNCM439合金钢SUJ2号轴承钢45C碳钢柔轮波形轴承波形插座轴承承托玻璃纤维增强尼龙

66数据来源：《空间高精度谐波减速器的应用及其发展趋势》，丰飞、王炜等著，广发证券发展研究中心以哈默纳科谐波减速机最为核心的最为核心的零部件交叉滚子轴承为例：轴承主要用于汽车和其他机器中，使轴准确、平稳地旋转；一般为“滚珠轴承”，中间为主轴，围绕一个使其平滑旋转的球形机构。由于滚珠轴承接触面触面是一个点，无法识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明23/37深度分析|机械设备单独支撑，因此常常采用将两个滚珠轴承组合以支撑它们的方法。为了增加相对于轴的径向刚度，必须保持两个滚珠轴承支点之间的距离较长。但这就导致整个装置变大，难以满足小型化的需求。因此，哈默纳科提出一个划时代的想法：交叉滚子轴承。交叉滚子轴承的外部特征是它使用圆柱滚子而不是球形滚珠。这些圆柱滚子在90度V形槽中交替排列，这样可以使接触面成为直线而不是点，从而可以牢固地承受各个方向的载荷。因此，交叉滚子轴承具有了在保持紧凑的同时又能获得较高的刚度的优势，其刚性是组合角接触球轴承的四倍以上；同时，与滚珠相比，滚子的接触面积更长，因此承载能力大大提高。交叉滚子轴承