JP2014213430A - グリッパ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で把持と回転の両方を行うことができ、又、十分な把持力を提供することができ、又、任意回転角度で停止させて把持／開放を行わせることができ、又、低コスト化を図ることが可能なグリッパを提供すること。
【解決手段】 ハウジングと、上記ハウジングに対して回転可能に設置されワークを選択的に把持する把持部と、上記把持部を回転駆動するカムと、上記カムを回転駆動する駆動モータと、上記把持部の回転を選択的に禁止するブレーキと、を具備したもの。
【選択図】 図５

Description

本発明は、例えば、産業用ロボットに組み込まれワーク等を把持するために使用されるグリッパに係り、特に、簡単な構成で把持動作と回転動作の両方を行うことができるように工夫したものに関する。

産業用ロボットの手（ハンド）に相当する把持装置は「グリッパ」と称されており、産業用ロボットを使いこなす上で不可欠な装置である。この種のグリッパには把持を確実にするために十分な把持力が要求されるとともに、装置としての軽量・小型化が要求されている。グリッパが軽量・小型であれば、それを搭載した産業用ロボットが、より高速・俊敏に動作できるからである。

又、最近では、グリッパの高機能化、多機能化が要求されている。すなわち、単純な把持機能だけでなく、例えば、傾斜機能、回転機能等を備えた構成である。傾斜機能、回転機能等があれば、把持したワークを持ち替えることなく移載することができ、又、ワークの斜め挿入等の作業が可能になり、その際、特別な治具を要することもないからである。それによって、作業タクトの短縮が可能になる。

この点に関して詳しく説明する。例えば、５軸以上の自由度を持つ垂直多関節ロボットの先端に、把持機能のみを備えたグリッパを搭載した場合には、そもそもロボット自体が多自由度を持っているので、単純な把持機能のみを備えたグリッパであっても、それを傾斜させることや回転させることは容易に実現できる。

しかしながら、例えば、ロボットが３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の直交ロボットである場合には、そこに搭載されているグリッパを傾斜させ、回転させようとすると、回転ユニットを２個使用し、１つを上記直交ロボットの先端に水平に設置し、残りの１つを先に設置した回転ユニットに垂直に設置し、その垂直に設置した回転ユニットにグリッパを取り付けるといった構成を採用する必要がある。

つまり、直交ロボットの先端に２個の回転ユニットとグリッパを取り付けなければならず、その為に広い設置スペースが必要となり、装置も大重量化してしまうことになる。そこで、把持機能と少なくとも１軸の回転機能を備えた軽量・小型のグリッパの出現が要求されていた。そのようなグリッパがあれば、使用する回転ユニットの個数を減少させることができるからである。

そのようなグリッパを開示するものとして、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３がある。

特許第４３３７０３９号公報 特開２０１２−０８６３３４号公報 特開２０１２−２４５５９０号公報

上記従来の構成によると次のような問題があった。
すなわち、特許文献１〜特許文献３に記載されているグリッパの場合には、把持機能と少なくとも１軸の回転機能を備えた構成を実現することはできるが、その構成が複雑であるという問題があった。又、把持力が不十分であり、又、任意の回転角度で停止させて把持／開放を行わせることができず、さらに、高コスト化してしまうという問題があった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、
簡単な構成で把持と回転の両方を行うことができ、又、十分な把持力を提供することができ、又、任意回転角度で停止させて把持／開放を行わせることができ、又、低コスト化を図ることが可能なグリッパを提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１によるグリッパは、ハウジングと、上記ハウジングに対して回転可能に設置されワークを選択的に把持する把持部と、上記把持部を回転駆動するカムと、上記カムを回転駆動する駆動モータと、上記把持部の回転を選択的に禁止するブレーキと、を具備したことを特徴とするものである。
また、請求項２によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記ブレーキのブレーキ動作を上記カムによって駆動するようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項３によるグリッパは、請求項１又は請求項２記載のグリッパにおいて、上記把持部の把持動作を上記カムによって駆動するようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項４によるグリッパは、請求項３記載のグリッパにおいて、上記把持部には上記ワークの寸法差を吸収するための弾性部材が設置されていることを特徴とするものである。
また、請求項５によるグリッパは、請求項４記載のグリッパにおいて、上記弾性部材はコイルスプリングであることを特徴とするものである。
また、請求項６によるグリッパは、請求項３〜請求項５の何れかに記載のグリッパにおいて、上記カムの減速比が上記ワークを把持する力の上昇に伴い漸増することを特徴とするものである。
また、請求項７によるグリッパは、請求項３〜請求項６の何れかに記載のグリッパにおいて、上記把持部による上記ワークの把持動作が完了するとき及びその把持状態を保持するときの上記カムの圧力角が１０度以下であることを特徴とするものである。
また、請求項８によるグリッパは、請求項１〜請求項７の何れかに記載のグリッパにおいて、上記把持部の回転動作、上記ブレーキのブレーキ動作、上記把持部の把持動作を１つのカムで駆動するようにしたことを特徴とするものである。

以上述べたように、本願発明の請求項１によるグリッパは、ハウジングと、上記ハウジングに対して回転可能に設置されワークを選択的に把持する把持部と、上記把持部を回転駆動するカムと、上記カムを回転駆動する駆動モータと、上記把持部の回転を選択的に禁止するブレーキと、を具備したため、簡単な構成で把持と回転の両方を行うことができ、又、十分な把持力を提供することができ、又、任意回転角度で停止させて把持／開放を行わせることができ、又、低コスト化を図ることができる。
また、請求項２によるグリッパは、請求項１記載のグリッパにおいて、上記ブレーキのブレーキ動作を上記カムによって駆動するようにしたため、簡単な構成により、上記カムの回転による把持部の回転だけでなく、上記ブレーキのブレーキ動作を駆動させることができる。
また、請求項３によるグリッパは、請求項１又は請求項２記載のグリッパにおいて、上記把持部の把持動作を上記カムによって駆動するようにしたため、簡単な構成により、上記カムの回転による把持部の回転だけでなく、上記把持部の把持動作を駆動させることができる。
また、請求項４によるグリッパは、請求項３記載のグリッパにおいて、上記把持部には上記ワークの寸法差を吸収するための弾性部材が設置されているため、ワークの寸法変動に対する把持力の大きな変動を防止できるとともに、上記把持部によってワークを把持したことによって上記カムの回転駆動が規制されてしまうことを防止できる。
また、請求項５によるグリッパは、請求項４記載のグリッパにおいて、上記弾性部材はコイルスプリングであるため、簡単な構成により、ワークの寸法変動に対する把持力の大きな変動を防止できるとともに、上記把持部によってワークを把持したことによって上記カムの回転駆動が規制されてしまうことを防止できる。
また、請求項６によるグリッパは、請求項３〜請求項５の何れかに記載のグリッパにおいて、上記カムの減速比が上記ワークを把持する力の上昇に伴い漸増するため、上記ワークを把持する際の駆動トルクの変動を抑えることができ、上記駆動モータの効率を向上させることができる。
また、請求項７によるグリッパは、請求項３〜請求項６の何れかに記載のグリッパにおいて、上記把持部による上記ワークの把持動作が完了するとき及びその把持状態を保持するときの上記カムの圧力角が１０度以下であるため、上記把持部と上記カムとの間に発生する摩擦力を大きくすることができ、上記把持部側に外力が加えられて上記カムが逆回転されることを防止でき、これにより、上記把持部側からの外力による上記ワークの把持が不用意に解除されてしまうことを防止できる。
また、請求項８によるグリッパは、請求項１〜請求項７の何れかに記載のグリッパにおいて、上記把持部の回転動作、上記ブレーキのブレーキ動作、上記把持部の把持動作を１つのカムで駆動するようにしたため、簡単な構成により、上記把持部の回転動作、上記ブレーキのブレーキ動作、上記把持部の把持動作を行うことができる。

本発明の一実施の形態を示す図で、本実施の形態によるグリッパをモータを除いて断面で示す縦断面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図２におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図４におけるＶ部分の拡大図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図２におけるＶＩ−ＶＩ断面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図２におけるＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図７におけるＶＩＩＩ部分の拡大図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図９（ａ）は本実施の形態によるグリッパに用いられる駆動カムの底面図、図９（ｂ）は駆動カムが回転された際に第１把持部駆動溝において第１把持爪駆動ピンに加えられる力を示した図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図１０（ａ）は本実施の形態によるグリッパに用いられる駆動カムに形成された第１把持爪駆動溝内の所定の位置での上記カムの中心を原点とした極座標（動径ｒと偏角θで示す）と圧力角及び減速比の関係を示す表、図１０（ｂ）は本実施の形態によるグリッパに用いられる駆動カムに形成された第１ブレーキ駆動溝内の所定の位置での上記カムの中心を原点とした極座標（動径ｒと偏角θで示す）と圧力角及び減速比の関係を示す表である。 本発明の一実施の形態を示す図で、駆動カムの駆動溝と駆動ピンとの関係を動作順に示す駆動カムの底面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、駆動カムの駆動溝と駆動ピンとの関係を動作順に示す駆動カムの底面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、駆動カムの駆動溝と駆動ピンとの関係を動作順に示す駆動カムの底面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、駆動カムの駆動溝と駆動ピンとの関係を動作順に示す駆動カムの底面図である。

以下、図１〜図１４を参照しながら、本発明の一実施の形態について説明する。
まず、本実施の形態によるグリッパ１の構成について、図１〜図１０を参照しながら説明する。
本実施の形態によるグリッパ１は、例えば、図示しないロボットアームの先端に設置されるものである。
上記グリッパ１には、例えば、図１、図２に示すように、まず、ベース３がある。このベース３は略板状の部材であり、図１中右側には貫通孔５が形成されている。この貫通孔５の図１中下側は大径部７となっており、図１中上側は小径部９となっている。

上記貫通孔５の大径部７には、ベアリング１１が内装されている。このベアリング１１は、外輪１１ａと、この外輪１１ａの内側に設置された内輪１１ｂと、上記外輪１１ａと上記内輪１１ｂとの間に設置されたリテイナ１１ｃと、このリテイナ１１ｃに保持された複数の鋼球１１ｄとから構成されている。上記複数の鋼球１１ｄが転動することで、上記外輪１１ａに対して上記内輪１１ｂが回転するようになっている。
また、上記ベース３の図１中下側には外輪押え１２が設置されており、上記ベアリング１１の外輪１１ａを押えている。

また、上記ベース３の図１中左側には貫通孔１３が形成されている。この貫通孔１３の図１中下側は小径部１５となっており、図１中上側は大径部１７となっている。また、上記ベース３の図１中上側の面には、上記貫通孔１３に連通した溝１９が形成されている。

また、上記ベース３の図１中下側には、ハウジング２１が設置されている。このハウジング２１は略円筒形状であり、このハウジング２１には、例えば、図１に示すように、貫通孔２３が形成されている。この貫通孔２３は図１中下側から上側に向かって、三段階にわたって縮径されており、上記貫通孔２３の図１中下側が大径部２５となっており、上記貫通孔２３の図１中上下方向中央部分が中径部２７となっており、上記貫通孔２３の図１中上側が小径部２９となっている。また、上記大径部２５の内周面はブレーキ当接面３１となっている。

上記ベース３には、モータユニット４１が設置されている。このモータユニット４１は、例えば、図１に示すように、モータ４３と、このモータ４３の後端側（図１中上側）に設置されたエンコーダ４５とから構成される。また、上記モータ４３には、モータケース４７と出力軸４９が設けられている。また、上記モータケース４７の内周面には、図示しないステータが固着されており、このステータの内側には図示しないロータが回転可能に設置されている。そして、上記出力軸４９は上記ロータに固着されている。上記モータ４３は、電力を供給されると上記ロータ及び上記出力軸４９を回転させる。

また、上記モータ４３の出力軸４９には第１歯車５１が固着されている。この第１歯車５１は、図１中上側に向けて軸部５３が突出・形成されている。この軸部５３には、図１中上側に開口された取付穴５５が形成されている。この取付穴５５には、上記モータ４３の出力軸４９が挿入される。また、上記軸部５３には、上記軸部５３の側面に開口されるとともに、上記取付穴５５に直交して連通される雌ネジ部５７が形成されている。この雌ネジ部５７内には止めネジ５９が螺合されており、この止めネジ５９により上記出力軸４９に上記第１歯車５１が締結されている。また、上記エンコーダ４５は、上記モータ４３の出力軸４９の回転角度や回転数を検出するものである。

また、上記ベース３には、把持部７１が回転可能に設置されている。上記把持部７１には、まず、把持部ベース７３がある。この把持部ベース７３の図３中上側には、把持部回転軸７５が突出・形成されている。この把持部回転軸７５には図３中上側端面に開口された穴７７が形成されている。また、上記把持部回転軸７５の上端側（図３中上側）は小径部７９となっている。

また、例えば、図１に示すように、上記把持部回転軸７５は、既に述べたベアリング１１の内輪１１ｂに圧入されている。これにより、上記把持部ベース７３、ひいては、上記把持部７１が、既に述べたベース３に対して回転可能に設置される。

また、例えば、図１に示すように、上記把持部回転軸７５の上記ベアリング１１の下側には略円筒形状のスペーサ８１が挿入されているとともに、上記把持部回転軸７５の上端側（図１中上側）から略円筒形状の内輪押え８３が挿入されている。すなわち、上記スペーサ８１と上記内輪押え８３の間に上記ベアリング１１の内輪１１ｂが介挿されていることになる。

また、上記把持部回転軸７５の穴７７内にはピン８５が挿入され、このピン８５は止めネジ（不図示）によって締結されている。このピン８５は、その一部が上記把持部回転軸７５の上端側（図１中上側）に突出されており、上記ピン８５の上記把持部回転軸７５の上端側（図１中上側）に突出された部分にはワンウェイクラッチ８７が圧入されている。

このワンウェイクラッチ８７は、上記ピン８５が圧入された内輪８７ａと、この内輪８７ａの外周側に設置された外輪８７ｂ、及び、図示しないローラとバネとからなる。上記外輪８７ｂには図示しない凹部が形成されており、この凹部は上記ワンウェイクラッチ８７の周方向の一方向側が外周側に向けて広くなっている。また、上記外輪８７ｂの図示しない凹部内には上記図示しないローラが回転可能に設置されているとともに、上記ローラを上記ワンウェイクラッチ８７の周方向の他方向に押圧・付勢する上記図示しないバネが設置されている。

また、図１に示すように、上記ワンウェイクラッチ８７の外輪８７ｂには、その外周側に開口された穴８７ｃが穿孔されている。また、既に述べたベース３には、回り止めベース８９が固着されており、この回り止めベース８９には、その外周側に開口された穴８９ａが穿孔されている。そして、上記外輪８７ｂの穴８７ｃと上記回り止めベース８９の穴８９ａには、回り止めピン９１の両端側が圧入されている。そのため、上記ワンウェイクラッチ８７の外輪８７ｂは上記ベース３に対して回転しないようになっている。

そして、上記内輪８７ａが上記外輪８７ｂに対して上記ワンウェイクラッチ８７の周方向の他方向に回転されようとした場合は、上記ローラは上記凹部内を上記ワンウェイクラッチ８７の周方向の他方向側に移動する。すなわち、上記ローラは上記凹部内の狭い側に移動され、上記凹部の内側の面と上記内輪８７ａの外周面の間に挟まり、上記外輪８７ｂと上記内輪８７ａとは連結される。そして、前記したように上記外輪８７ｂは上記ベース３に対して回転しないように固定されているため、上記内輪８７ａは上記外輪８７ｂ、ひいては、上記ベース３に対して上記ワンウェイクラッチ８７の周方向の他方向側には回転できないことになる。

一方、上記内輪８７ａが上記外輪８７ｂに対して上記ワンウェイクラッチ８７の周方向の一方向に回転されようとした場合は、上記ローラは上記凹部内を上記ワンウェイクラッチ８７の周方向の一方向側にバネの付勢力に抗して移動する。すなわち、上記ローラは上記凹部内の広い側に移動されるため、上記外輪８７ｂと上記内輪８７ａとの連結は解除され、空転するようになる。すなわち、前記したように上記外輪８７ｂは上記ベース３に対して回転しないように固定されているが、上記内輪８７ａは、上記外輪８７ｂ、ひいては、上記ベース３に対して上記ワンウェイクラッチ８７の周方向の一方向側には回転できる。

このような構成の上記ワンウェイクラッチ８７により、上記把持部ベース７３ひいては上記把持部７１の回転方向が、所定の一方向のみに規制されることなる。
なお、本実施の形態の場合は、上記ワンウェイクラッチ８７により、上記把持部７１の回転方向が、図２中時計回り方向のみに規制されている。

また、例えば、図２、図３に示すように、上記把持部ベース７３の下側（図２中紙面垂直方向手前側、図３中下側）には、図２中左右方向に延長されたレール固定部１０１が形成されている。また、上記レール固定部１０１の図３中左右両側には、図２中左右方向に延長されたブレーキ固定部１０３、１０５が形成されている。

また、例えば、図２に示すように、上記把持部ベース７３のレール固定部１０１にはガイドレール１１１が図示しないネジによって固定されている。図３に示すように、このガイドレール１１１の幅方向（図３中左右方向）両側には、長さ方向（図３中紙面垂直方向）に延長されたガイド溝１１３、１１３が形成されている。

また、例えば、図４や図５に示すように、上記把持部ベース７３の下側（図４中下側）には、第１把持爪１２１が設置されている。この第１把持爪１２１は板状の基部１２３と、この基部１２３から突出・形成された把持用凸部１２５とから構成されている。

また、図３に示すように、上記第１把持爪１２１の基部１２３の上側には、スライダカバー１２７を介して、スライダ１２９が固着されている。このスライダ１２９は、上記ガイドレール１１１に対して移動可能に係合・設置されており、これにより、上記第１把持爪１２１が上記ガイドレール１１１の長さ方向（図３中紙面垂直方向）に移動可能となっている。
なお、上記スライダ１２９は、ガイドレール１１１側の内側の面に上記溝１１３、１１３に対向する溝が形成されているとともに、その内部に図示しない無限循環路が形成されており、この無限循環路と上記溝と上記ガイドレール１１１の溝１１３との間の空間内を循環する図示しない複数の鋼球によって、上記ガイドレール１１１上を移動するものである。

また、上記スライダカバー１２７は、図３に示すように、既に述べた把持部ベース７３のブレーキ固定部１０５側に突出されており、図５に示すように、その突出された部分の先端側（図５中右端側）には固定部材１３１を介して直動案内部材１３５が固着されている。この直動案内部材１３５は、略直方体形状の部材に貫通孔１３７が形成されたものである。

そして、例えば、図５に示すように、上記直動案内部材１３５の貫通孔１３７には、シャフト１３９が摺動可能に設置されている。このシャフト１３９の先端側（図５中右端側）には、環状溝１４１が形成されており、この環状溝１４１にリング状の抜け止め部材１４３が係合されている。そのため、上記直動案内部材１３５が上記シャフト１３９の先端側（図５中右端側）からは脱落しないように構成されている。

また、図５に示すように、上記シャフト１３９の基端側（図５中左端側）には、固定部材１４５を介して駆動ピンベース１４７が固着されており、上記固定部材１４５と上記直動案内部材１３５との間には、上記シャフト１３９に貫通されたコイルスプリング１４９が設置されている。このコイルスプリング１４９の圧縮量により把持部７１による把持力が異なる。上記コイルスプリング１４９としては、上記第１把持爪１２１の移動量が大きくなっても把持荷重（上記第１把持爪１２１と、後述する第２把持爪１６１とによる、図示しないワークに対する荷重）の変動がより小さくなることが好ましく、圧縮量が大きくバネ定数の小さいコイルスプリングが好適であり、圧縮量が大きい多巻き数で自由長の長いものが望ましい。自由長が長いと上記コイルスプリング１４９が他の部品（後述する第２ブレーキ２０３）と干渉してしまうが、本実施例では、そのような自由長の長いコイルスプリング１４９を圧縮された状態で設置しているため、上記コイルスプリング１４９と他の部品との干渉が回避されている。

上記駆動ピンベース１４７は、上記シャフト１３９や上記コイルスプリング１４９の図５中上側に延長・形成されている。また、上記駆動ピンベース１４７には、図５中上側に開口された駆動ピン取付穴１５１が穿孔されており、この駆動ピン取付穴１５１には、第１把持爪駆動ピン１５３が圧入されている。この第１把持爪駆動ピン１５３は、上記駆動ピンベース１４７の図５中上側に突出されている。

また、図６〜図８に示すように、上記把持部ベース７３の下側（図７中下側）には、第２把持爪１６１が設置されている。この第２把持爪１６１も、前述した第１把持爪１２１と同様の構成であり、基部１６３と把持用凸部１６５とから構成されている。

また、図６に示すように、上記第２把持爪１６１の基部１６３の上側にも、前述した第１把持爪１２１と同様に、スライダカバー１６７を介して、スライダ１６９が固着されている。このスライダ１６９も、前述したスライダ１２９と同様の構成で、上記ガイドレール１１１上を移動可能に設置されており、これにより、上記第２把持爪１６１が上記ガイドレール１１１の長さ方向（図６中紙面垂直方向）に移動可能となっている。

また、上記スライダカバー１６７は、前述したスライダカバー１２７と同様、図６〜図８に示すように、先端側（図８中右端側）には固定部材１７１を介して直動案内部材１７５が固着されている。この直動案内部材１７５は、前述した直動案内部材１７５と同様の構成であり、貫通孔１７７が形成されたものである。

そして、例えば、図８に示すように、上記直動案内部材１７５の貫通孔１７７には、シャフト１７９が摺動可能にされている。このシャフト１７９も前述したシャフト１３９と同様に環状溝１８１が形成されており、この環状溝１８１にリング状の抜け止め部材１８３が係合されている。そのため、上記直動案内部材１７５が上記シャフト１７９の先端側（図８中右端側）からは脱落しないように構成されている。

また、図８に示すように、上記シャフト１７９の基端側（図８中左端側）には、固定部材１８５を介して駆動ピンベース１８７が固着されており、上記固定部材１８５と上記直動案内部材１７５との間には、上記シャフト１７９に貫通されたコイルスプリング１８９が設置されている。

上記駆動ピンベース１８７は、前述した駆動ピンベース１４７と同様の構成であり、駆動ピン取付穴１９１が穿孔されている。この駆動ピン取付穴１９１には、第２把持爪駆動ピン１９３が圧入されている。この第２把持爪駆動ピン１９３も前述した第１把持爪駆動ピン１５３と同様に、上記駆動ピンベース１８７の図８中上側に突出されている。

このように、上記第１把持爪１２１と上記第２把持爪１６１は、ガイドレール１１１に沿って移動可能であるが、上記第１把持爪１２１と上記第２把持爪１６１が互いに近接する方向に移動することで、上記第１把持爪１２１と上記第２把持爪１６１との間に図示しないワークを把持することになる。そして、上記第１把持爪１２１と上記第２把持爪１６１との間に図示しないワークを把持したあとは、直動案内部材１３５（１７５）に対してシャフト１３９（１７９）が摺動可能であるため、コイルスプリング１４９（１８９）が完全に圧縮されるまでは、上記シャフト１３９（１７９）、固定部材１４５（１８５）、駆動ピンベース１４７（１８７）、及び、第１把持爪駆動ピン１５３（第２把持爪駆動ピン１９３）は更に、上記第１把持爪１２１と上記第２把持爪１６１とを互いに近接する方向に移動できる。
すなわち、本実施の形態においては、直動案内部材１３５（１７５）、シャフト１３９（１７９）、及び、コイルスプリング１４９（１８９）によって、上記図示しないワークと上記第１把持爪１２１と上記第２把持爪１６１の移動可能範囲との寸法差が吸収されることになる。

また、例えば、図２及び図８に示すように、把持部ベース７３のブレーキ固定部１０３とレール固定部１０１との間であって、図８中右側には、第１ブレーキ２０１が設置されている。この第１ブレーキ２０１には、まず、上記把持ベース７３のブレーキ固定部１０３に固着された直動案内部材２０３がある。この直動案内部材２０３は略直方体形状を成しており、図８に示すように、貫通孔２０５が形成されている。

そして、図８に示すように、上記直動案内部材２０３の貫通孔２０５を貫通して、ブレーキシャフト２０７が摺動可能に設置されている。このブレーキシャフト２０７の後端側（図８中左端側）は縮径されており、雌ネジ部２０９が形成されている。

また、上記ブレーキシャフト２０７の先端側（図８中右端側）には、ブレーキパッド固定部材２１１を介して、ブレーキパッド２１３が固着されている。このブレーキパッド２１３は、金属製、樹脂製、又は、ゴム製であり、既に述べたハウジング２１のブレーキ当接面３１に当接されることで、上記ブレーキパッド２１３と上記ブレーキ当接面３１との間に生ずる摩擦力により、把持部７１の回転を規制するものである。

また、上記ブレーキパッド固定部材２１１と上記直動案内部材２０３の間には、上記ブレーキシャフト２０７に貫通されたコイルスプリング２１５が設置されている。

また、上記ブレーキシャフト２０７の後端側（図８中左側）には、上記雄ネジ部２０９を貫通して、ブレーキ用駆動ピンベース２１７がナット２２３により固着されている。このブレーキ用駆動ピンベース２１７は、既に述べた駆動ピンベース１４７と略同様の構成を成しており、図８中上側に開口されたブレーキ用駆動ピン取付穴２１９が穿孔されている。

また、上記ブレーキ駆動ピン取付穴２１９には、第１ブレーキ駆動ピン２２１が圧入されている。この第１ブレーキ駆動ピン２２１は図８中上側に突出されている。

このような構成から、上記コイルスプリング２１５は、上記ブレーキパッド２１３を上記ハウジング２１の内周面側（図８中右側）に付勢するように作用している。
また、上記ブレーキシャフト２０７の雄ネジ部２０９には、ナット２２３が螺合されており、上記ナット２２３の上記雄ネジ部２０９上の位置（図８中左右方向の位置）によって、上記コイルスプリング２１５の上記ブレーキパッド２１３を上記ハウジング２１のブレーキ当接面３１側（図８中右側）に付勢する力を調節できるように構成されている。

また、例えば、図２及び図５に示すように、把持部ベース７３のブレーキ固定部１０５とレール固定部１０１との間であって、図５中右側には、第２ブレーキ２３１が設置されている。この第２ブレーキ２３１も、前述した第１ブレーキ２０１と同様の構成となっている。すなわち、まず、上記把持ベース７３のブレーキ固定部１０５に固着された直動案内部材２３３がある。この直動案内部材２３３も、前述した直動案内部材２０３と同様の構成であり、図５に示すように、貫通孔２３５が形成されている。

そして、図５に示すように、上記直動案内部材２３３の貫通孔２３５を貫通して、ブレーキシャフト２３７が摺動可能に設置されている。このブレーキシャフト２３７も、前述したブレーキシャフト２０７と同様の構成を成しており、雌ネジ部２３９が形成されている。

また、上記ブレーキシャフト２３７の先端側（図５中右端側）には、ブレーキパッド固定部材２４１を介して、ブレーキパッド２４３が固着されている。このブレーキパッド２４３は、前述したブレーキパッド２１３と同様の構成であり、ハウジング２１のブレーキ当接面３１に当接されるものである。

また、上記ブレーキパッド固定部材２４１と上記直動案内部材２３３の間には、上記ブレーキシャフト２３７に貫通されたコイルスプリング２４５が設置されている。

また、上記ブレーキシャフト２３７の後端側（図５中左側）には、上記雌ネジ部２３９を貫通して、ブレーキ用駆動ピンベース２４７がナット２５３により固着されている。このブレーキ用駆動ピンベース２４７も、既に述べた駆動ピンベース１４７と略同様の構成を成しており、図５中上側に開口されたブレーキ用駆動ピン取付穴２４９が穿孔されている。

また、上記ブレーキ駆動ピン取付穴２４９には、第２ブレーキ駆動ピン２５１が圧入されている。この第２ブレーキ駆動ピン２５１は図５中上側に突出されている。

このような構成から、上記コイルスプリング２４５は、上記ブレーキパッド２４３を上記ハウジング２１のブレーキ当接面３１（図５中右側）に付勢するように作用している。また、上記ブレーキシャフト２３７の雄ネジ部２３９には、ナット２５３が螺合されており、上記ナット２５３の上記雄ネジ部２３９上の位置（図５中左右方向の位置）によって、上記コイルスプリング２４５の上記ブレーキパッド２４３を上記ハウジング２１のブレーキ当接面３１側（図５中右側）に付勢する力を調節できるように構成されている。

また、例えば、図１に示すように、上記把持部ベース７３の、既に述べたレール固定部１０１、ブレーキ固定部１０３、１０５等の上側には、駆動カム２５９が設置されている。
この駆動用カム２５９は、上記把持部ベース７３の把持部回転軸７５に対してベアリング２６１を介して回転可能に設置されている。
上記ベアリング２６１は、既に述べたベアリング１１と同様の構成を成している。すなわち、外輪２６１ａと、この外輪２６１ａの内側に設置された内輪２６１ｂと、上記外輪２６１ａと上記内輪２６１ｂとの間に設置されたリテイナ２６１ｃと、このリテイナ２６１ｃに転動可能に保持された鋼球２６１ｄとから構成されている。
なお、既に述べたベアリング１１の内輪１１ｂと、上記ベアリング２６１の内輪２６１ｂとの間に、既に述べたスペーサ８１が介挿されている。これによって、上記ベアリング１１と上記ベアリング２６１との間の間隔が設定されている。

また、上記駆動カム２５９は、図６や図９（ａ）に示すように、中央に貫通孔２６３が穿孔されている。この貫通孔２６３は、図６中下側が小径部２６５となっており、図６中上側が大径部２６７となっている。

そして、上記把持部回転軸７５は上記ベアリング２６１の内輪２６１ｂに圧入され、上記ベアリング２６１の外輪２６１ａは上記駆動カム２５９の貫通孔２６３の大径部２６７に圧入される。このようにして、上記駆動カム２５９は上記把持部用回転軸７５に回転可能に取り付けられている。

また、図１に示すように、上記ベアリング２６１の外輪２６１ａには、第２歯車２６９が固着されている。この第２歯車２６９と上記駆動カム２５９は図示しないネジによって固定されており、一体となって上記把持部用回転軸７５に対して回転可能となっている。上記第２歯車２６９は、既に述べたモータ４３の出力軸４９に固着された第１歯車５１に噛合されており、上記モータ４３によって第１歯車５１、第２歯車２６９、及び、上記ベアリング２６１の外輪２６１ａを介して上記駆動カム２５９が回転されるようになっている。

また、上記駆動カム２５９には、図９（ａ）に示すように、第１把持爪駆動溝２７１、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２把持爪駆動溝２７５、第２ブレーキ駆動溝２７７が形成されている。この第１把持爪駆動溝２７１、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２把持爪駆動溝２７５、第２ブレーキ駆動溝２７７は、上記駆動用カム２５９の表側（図６中下側）から裏側（図６中上側）まで貫通して形成されている。

上記第１把持爪駆動溝２７１内には既に述べた第１把持爪駆動ピン１５３が挿入されている。また、上記第１ブレーキ駆動溝２７３内には既に述べた第１ブレーキ駆動ピン２２１が挿入されている。また、上記第２把持爪駆動溝２７５内には既に述べた第２把持爪駆動ピン１９３が挿入されている。また、上記第２ブレーキ駆動溝２７７内には既に述べた第２ブレーキ駆動ピン２５１が挿入されている。

そして、上記駆動カム２５９が回転されると、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３、第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１が、上記第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２ブレーキ駆動溝２７７によってそれぞれ付勢され、それによって、上記第１把持爪１２１、第２把持爪１６１、第１ブレーキ２０１、第２ブレーキ２３１が駆動されることになる。

また、上記第１把持爪駆動溝２７１や上記第１ブレーキ駆動溝２７３は、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すパラメータ、すなわち、動径（ｒ）、及び、偏角（θ）によって規定される。動径（ｒ）は図９（ａ）中の上記第１把持爪駆動溝２７１内の各点（１〜１５）から、上記駆動カム２５９の中心（図９（ａ）中に点Ｏで示す）までの距離である。また、偏角（θ）は、図９（ａ）中に一点鎖線で示す線分Ａと、図９（ａ）中の上記第１把持爪駆動溝２７１内の各点（１〜１５）と上記駆動カム２５９の中心（図９（ａ）中に点Ｏで示す）を結ぶ直線との角度（図９（ａ）中反時計回り方向が正方向、０〜３６０°）である。
すなわち、図１０に示す動径（ｒ）及び偏角（θ）は、図９に示す上記第１把持爪駆動溝２７１内の各点（１〜１５）の極座標を表すものであり、図１０（ｂ）の動径（ｒ）及び偏角（θ）は、図９に示す上記第１ブレーキ駆動溝２７３内の各点（１〜１５）の極座標を表すものである。

また、図９（ａ）に示すように、第２把持爪駆動溝２７５、及び、第２ブレーキ駆動溝２７７は、上記第１把持爪駆動溝２７１、及び、第１ブレーキ駆動溝２７３に対して、上記駆動カム２５９の中心Ｏに対して、点対称な形状のものである。

また、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示す圧力角（θ′）とは、図９（ｂ）に示すようなものである。すなわち、圧力角（θ′）とは、上記第１把持爪駆動ピン１５３（第１ブレーキ駆動ピン２２１）と上記第１把持爪駆動溝２７１（第１ブレーキ駆動溝２７３）の内周面との接線Ｂに直交する法線Ｃと、上記第１把持爪駆動ピン１５３（第１ブレーキ駆動ピン２２１）の中心を通り第１把持爪１２１や第１ブレーキ２０１の運動方向に平行な方向（図９（ｂ）中左右方向）の直線Ｄとの間の角度である。上記圧力角（θ′）は、既に説明した偏角（θ）に対する動径（ｒ）の変化が大きい箇所で大きくなり、偏角（θ）に対する動径（ｒ）の変化が小さい箇所では小さくなる。
また、上記第２把持爪駆動溝２７５（第２ブレーキ駆動溝２７７）についても、同様に圧力角（θ′）が設定されている。

ここで、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３、第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１は、前述したコイルスプリング１４９、１７９、２１５、２４５の弾性力によって、既に述べたガイドレール１１１の長さ方向に沿って、上記第１把持爪駆動溝２７１、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２把持爪駆動溝２７５、第２ブレーキ駆動溝２７７の内周面に対して外側に向けて押圧されている。例えば、上記コイルスプリング１４９の弾性力による上記第１把持爪駆動ピン１５３に対する押圧力を図９（ｂ）にＰとして示す。

このような、上記第１把持爪駆動ピン１５３等に対する上記コイルスプリング１４９等の弾性力による押圧力Ｐ等の外力により、上記第１把持爪駆動ピン１５３等と上記第１把持爪駆動溝２７１等との間に摩擦力が発生する。この摩擦力によって、上記第１把持爪駆動ピン１５３等を介して上記駆動カム２５９に外力が加わった場合であっても、不用意に回転しないように構成されている。外力が加わった場合であっても上記駆動カム２５９が不用意に回転しない場合の上記摩擦力に係る摩擦係数（μ）と上記圧力角（θ′）との関係は次のようになる。

まず、上記押圧力（Ｐ）の、上記第１把持爪駆動ピン１５３と上記第１把持爪駆動溝２７１の内周面との接線に直交する方向への成分（Ｐ′）は、直線Ｄと上記押圧力（Ｐ）の向きが平行であることから、押圧力（Ｐ）と接線に直交する方向への成分（Ｐ′）とがなす角度が圧力角（θ′）であるため、次の式（Ｉ）で表される。

Ｐ′ ＝ Ｐ・ｃｏｓθ′ ―――（Ｉ）
但し、
Ｐ′：接線に直交する方向への成分（抗力）
Ｐ ：押圧力
θ′：圧力角

よって、上記駆動カム２５９が回転し始める際の、上記第１把持爪駆動ピン１５３と上記第１把持爪駆動溝２７１の内周面との間の摩擦力（Ｆ）は、次の式（ＩＩ）で表される。

Ｆ ＝ μ・Ｐ・ｃｏｓθ′ ―――（ＩＩ）
但し、
Ｆ ：摩擦力
μ ：摩擦係数
Ｐ ：押圧力
θ′：圧力角

また、この摩擦力（Ｆ）と、上記押圧力（Ｐ）の上記第１把持爪駆動ピン１５３と上記第１把持爪駆動溝２７１の内周面との接線方向への成分（Ｐ″）とが釣り合うことで上記駆動カム２５９は上記コイルスプリング１４９と上記第１把持爪駆動ピン１５３によって回転されないため、次の式（ＩＩＩ）及び式（ＩＶ）が成立する。
Ｐ″ ＝ Ｐ・ｓｉｎθ′ ―――（ＩＩＩ）
μ・Ｐ・ｃｏｓθ′≧ Ｐ・ｓｉｎθ′ ―――（ＩＶ）
但し、
μ ：摩擦係数
Ｐ ：押圧力
Ｐ″：接線方向への成分（回転駆動力）
θ′：圧力角

この式（ＩＶ）から次の式（Ｖ）が求められる。
μ ≧ ｔａｎθ′ ―――（Ｖ）
但し、
μ ：摩擦係数
θ′：圧力角

この式（Ｖ）は、圧力角（θ′）と摩擦係数（μ）との関係を示すものである。

ここで、摩擦係数（μ）は、既に述べた駆動カム２５９や上記第１把持爪駆動ピン１５３等の材質によって決定されるものである。例えば、本実施の形態の場合、上記駆動カム２５９や上記第１把持爪駆動ピン１５３等として金属が用いられており、上記摩擦係数（μ）は、例えば、０．２程度となる。このとき、上記圧力角（θ′）は上記式（ＩＶ）から、約１１°と計算される。すなわち、上記駆動カム２５９や上記第１把持爪駆動ピン１５３等として金属を用いた場合、上記圧力角（θ′）が１１°以下となっているときは、モータ４３に電源が供給されない場合であっても上記摩擦力（Ｆ）が生じるため、上記駆動カム２５９の不用意な回転を防止することができる。これにより、電力の供給がない場合であっても、上記第１把持爪１２１と上記第２把持爪１６１との間に把持された図示しないワークの不用意な脱落を防止するようになっている。本実施の形態の場合、このような上記駆動カム２５９の回転防止は、上記圧力角（θ′）が１０°以下であれば確実なものとなる。
図１０（ａ）の表によれば、第１把持爪駆動ピン１５３（第２把持爪駆動ピン１９３）が第１把持爪駆動溝２７１（上記第２把持爪駆動溝２７５）内を６の位置以降の位置に相対的に移動していくと、上記圧力角（θ′）が１０°以下になるように設定されている。

また、上記摩擦力（Ｆ）があることで、第１ブレーキ２０１と第２ブレーキ２３１による把持部７１の回転の規制が解除されている場合は、上記第１把持爪駆動ピン１５３、上記第２把持爪駆動ピン１９３、第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１と上記第１把持爪駆動溝２７１、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２把持爪駆動溝２７５、第２ブレーキ駆動溝２７７の内周面との相互作用により、上記駆動カム２５９の回転が把持部７１に伝達され、上記把持部７１も上記駆動カム２５９とともに回転されることになる。

また、上記駆動カム２５９の回転による力（τ）を図９（ｂ）に示す。この力（τ）が前述した摩擦力（Ｆ）と釣り合えば上記駆動カム２５９は回転されない状態となるため、次の式（ＶＩ）が成立する。
μ・Ｐ・ｃｏｓθ′ ＝ τ ―――（ＶＩ）
また、式（ＩＶ）より、式（ＶＩ）の左辺「μ・Ｐ・ｃｏｓθ′」は「Ｐ・ｓｉｎθ′」と等しいため、次の式（ＶＩＩ）が成立する。
Ｐ・ｓｉｎθ′ ＝ τ ―――（ＶＩＩ）
そして、この式（ＶＩＩ）を変形すると、次の式（ＶＩＩＩ）となる。
Ｐ／τ ＝ １／ｓｉｎθ′―――（ＶＩＩＩ）
但し、
μ ：摩擦係数
Ｐ ：押圧力
θ′：圧力角
τ ：駆動カム２５９の回転による力
θ ：角度

この式（ＶＩＩＩ）の（Ｐ／τ）や（１／ｓｉｎθ′）の値が図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す減速比である。この減速比が大きいほど、上記駆動カム２５９の回転力によって、第１把持爪１２１や第２把持爪１６１を駆動させ易いことになる。

図１０（ａ）には、上記第１把持爪駆動ピン１５３が第１把持爪駆動溝２７１内を１の位置から１５の位置に向けて相対的に移動していくと、圧力角（θ′）が漸減され、減速比が漸増されるようすが示されている。
上記第１把持爪１２１や第２把持爪１６１によって、図示しないワークを把持しようとする場合、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３が、第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５内を「１」の位置から「１５」の位置に向けて相対的に移動していく。このとき、途中で、上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１との間に上記図示しないワークが当接されると、既に述べたようにコイルスプリング１４９、１８９が圧縮され、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３に作用する反力が増大する。

これに対して、図１０（ａ）によると、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３が第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５内を「１」の位置から「１５」の位置に向けて相対的に移動していくと、圧力角（θ′）が漸減され、減速比が漸増されるようになっている。そのため、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３に作用する反力の増大に対して上記減速比が漸増されることで、上記駆動カム２５９の回転による上記第１把持爪１２１や第２把持爪１６１の駆動を容易にし、モータ４３の駆動力の大きな変動を抑えるようにしている。

一方、第１ブレーキ駆動ピン２２１と第１ブレーキ駆動溝２７３、第２ブレーキ駆動ピン２５１と第２ブレーキ駆動溝２７７については、図１０（ｂ）に示すように、「１」の位置から「１１」の位置までは、動径（ｒ）は変化せず、ブレーキパッド２１３、２４３）の位置は変化しない。すなわち、第１ブレーキ２０１及び第２ブレーキ２３１の解除は行われない。
しかし、「１１」の位置以降では動径（ｒ）が小さくなっていき、第１ブレーキ駆動ピン２２１と第２ブレーキ駆動ピン２５１がブレーキ当接面３１から離間するように移動する。そして、上記ブレーキパッド２１３、２４３と上記ブレーキ当接面３１との当接が解除される。これにより、上記第１ブレーキ２０１及び第２ブレーキ２３１の解除が行われる。本実施の形態の場合、例えば、「１２」の位置と「１３」の位置の間で、上記第１ブレーキ２０１及び第２ブレーキ２３１の解除が行われる。

また、図１０（ｂ）に示すように、第１ブレーキ駆動ピン２２１と第１ブレーキ駆動溝２７３、第２ブレーキ駆動ピン２５１と第２ブレーキ駆動溝２７７については、圧力角（θ′）が１０°以下であり、減速比も大きいものとなっている。そのため、上記駆動カム２５９の回転力によって、第１ブレーキ２０１や第２ブレーキ２３１を駆動させ易くなっているとともに、モータ４３に電力が供給されない場合であっても上記第１ブレーキ２０１や第２ブレーキ２３１の解除や非解除の状態が不用意に切り換わらないようになっている。
以上が、本実施の形態によるグリッパ１の構成の説明である

次に、本実施の形態によるグリッパ１の作用について、図１０〜図１４を参照しながら説明する。
まず、上記グリッパ１が、把持部７１の第１把持爪１２１及び第２把持爪１６１を最大限離間させ、第１ブレーキ２０１及び第２ブレーキ２０３により上記把持部７１の回転が規制されている状態について説明する。
この場合、駆動カム２５９と第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３、第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１との関係は、図１１に示すようなものとなる。すなわち、上記第１把持爪駆動ピン１５３は第１把持爪駆動溝２７１内の「１」の位置にあり、第２把持爪駆動ピン１９３は第２把持爪駆動溝２７５内の「１」の位置にあり、第１ブレーキ駆動ピン２２１は第１ブレーキ駆動溝２７３内の「１」の位置にあり、第２ブレーキ駆動ピン２５１は第２ブレーキ駆動溝２７７内の「１」の位置にある。

このような状態から、モータ４３を駆動させて出力軸４９を正転させ、上記駆動カム２５９を図１１中時計回り方向（図１１中矢印Ｘで示す方向）に回転させて、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３、第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１を第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２ブレーキ駆動溝２７７内の「１」の位置から「６」の位置まで相対的に移動させていくと、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３は第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５との相互作用により、図１１中左右方向の中央側に向かって移動する。これにより、第１把持爪１２１と第２把持爪１６１が互いに近接する方向に移動することになる。これは、図１０（ａ）の表に示すように、上記第１把持爪駆動溝２７１、上記第２把持爪駆動溝２７５内の上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３の位置での上記駆動カム２５９の中心を原点とした極座標を示すパラメータのうち、動径（ｒ）が小さくなっていくことによるものである。

しかし、第１ブレーキ駆動ピン２２１と第２ブレーキ駆動ピン２５１の図１１中左右方向の位置は変化しない。これは、図１０（ａ）の表に示すように、上記第１ブレーキ駆動溝２７３、上記第２ブレーキ駆動溝２７７内の上記第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１の位置での上記駆動カム２５９の中心を原点とした極座標を示すパラメータのうち、動径（ｒ）が変化しないことによるものである。

よって、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３、第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１を第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２ブレーキ駆動溝２７７内の「１」の位置から「６」の位置まで相対的に移動させていくと、第１把持爪１２１と第２把持爪１６１は互いに近接する方向に移動するが、上記第１ブレーキ２０１と第２ブレーキ２３１は解除されず、把持部７１は回転されないことになる。
上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３、第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１を第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２ブレーキ駆動溝２７７内の「１」の位置から「６」の位置まで相対的に移動させた状態を図１２に示す。

図１０（ａ）によると、第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５内の「１」の位置から「６」の位置までは、既に述べた圧力角（θ′）は１０°以上となっており、第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３と上記第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５との間のコイルスプリング１４９、１８９による摩擦力（Ｆ）は、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３の不用意な移動を防止できる大きさとはなっていない。

更に、上記駆動カム２５９を図１１中時計回り方向に回転させて、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３、第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１を第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２ブレーキ駆動溝２７７内の「６」の位置から「１１」の位置まで相対的に移動させていくと、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３は更に図１１中左右方向の中央側に向かって移動することになり、第１把持爪１２１と第２把持爪１６１は互いに近接する方向に移動する。これは、上記第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５内の「６」の位置から「１１」の位置でも、図１０（ａ）の表に示すように、上記第１把持爪駆動溝２７１、上記第２把持爪駆動溝２７５内の上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３の位置での上記駆動カム２５９の中心を原点とした極座標を示すパラメータのうち、動径（ｒ）が小さくなっていくことによるものである。

また、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３が第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５内の「１」の位置から「１１」の位置まで相対的に移動される間に、上記第１把持爪１２１と上記第２把持爪１６１とによって、図示しないワークが把持されることになる。

また、既に述べたように、上記第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５内の「６」の位置から「１１」の位置では、圧力角（θ′）が１０°以下となるため、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３と上記第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５との間のコイルスプリング１４９、１８９による摩擦力（Ｆ）が、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３の不用意な移動を防止できる大きさとなっている。そのため、第１把持爪１２１と第２把持爪１６１との間に図示しないワークを把持した後、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３が上記第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５内の「６」の位置から「１１」の位置に来るまで上記駆動カム２５９を回転させると、上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１の外力による不用意な移動が上記摩擦力（Ｆ）によって防止される。そのため、モータ４３に電力が供給されなくなっても、上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１とによって把持した図示しないワークの不用意な脱落が防止される。

なお、このことから、上記図示しないワークの大きさとしては、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３が上記第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５内の「６」の位置から「１１」の位置に相対的に移動された際に、上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１によって把持することができる程度が望ましい。
また、コイルスプリング１４９、１８９は、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３が上記第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５内の「１」の位置にある状態で既に圧縮された状態であるが、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３が上記第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５内の「１」の位置から「１５」の位置に向けて移動されれば、更なる圧縮が開始される長さに設定されている。

また、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２ブレーキ駆動溝２７７内の「６」の位置から「１１」の位置では、図１０（ｂ）に示すように、上記第１ブレーキ駆動溝２７３、上記第２ブレーキ駆動溝２７７内の上記第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１の位置での上記駆動カム２５９の中心を原点とした極座標を示すパラメータのうち、動径（ｒ）が変化していない。そのため、上記第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１を第１ブレーキ駆動溝２７３、第２ブレーキ駆動溝２７７内の６から１１の位置まで相対的に移動させても、第１ブレーキ２０１と第２ブレーキ２３１による把持部７１の回転の規制は解除されない。

そして、更に、上記駆動カム２５９を図１１中時計回り方向に回転させて、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３、第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１を第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２ブレーキ駆動溝２７７内の「１１」の位置以降（例えば、「１２」の位置と「１３」の位置の間）に相対的に移動させていくと、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３は更に図１１中左右方向の中央側に向かって移動することになるが、その移動量は小さなものとなる。これは、上記第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５内の１１以降の位置では、図１０（ａ）の表に示すように、上記第１把持爪駆動溝２７１、上記第２把持爪駆動溝２７５内の上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３の位置での上記駆動カム２５９の中心を原点とした極座標を示すパラメータのうち、動径（ｒ）の変化が小さなものとなっていることによるものである。また、当然ながら、第１把持爪１２１と第２把持爪１６１の互いに近接する方向への移動量も小さくなる。

また、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２ブレーキ駆動溝２７７内の「１１」の位置以降（例えば、「１２」の位置と「１３」の位置と間）では、図１０（ｂ）に示すように、上記第１ブレーキ駆動溝２７３、上記第２ブレーキ駆動溝２７７内の上記第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１の位置での上記駆動カム２５９の中心を原点とした極座標を示すパラメータのうち、動径（ｒ）が小さくなっていく。そのため、上記第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１を第１ブレーキ駆動溝２７３、第２ブレーキ駆動溝２７７内の「１１」の位置まで相対的に移動させると、上記第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１がブレーキパッド２１３、２４３によるハウジング２１のブレーキ当接面３１に対する押圧・付勢を解除する方向に移動され、第１ブレーキ２０１と第２ブレーキ２３１による把持部７１の回転の規制が解除される。

なお、図１０（ｂ）によると、上記ブレーキパッド２１３、２４３は１ｍｍ程度移動されるようになっているが、上記ブレーキパッド２１３、２４３と上記ブレーキ当接面３１との間に僅かな隙間が発生すれば、その時点で上記第１ブレーキ２０１と第２ブレーキ２３１による把持部７１の回転の規制が解除されることになる。すなわち、上記第１ブレーキ駆動溝２７３、上記第２ブレーキ駆動溝２７７内の上記第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１の位置での上記駆動カム２５９の中心を原点とした極座標を示すパラメータのうちの動径（ｒ）が小さくなり始めれば、上記第１ブレーキ２０１と第２ブレーキ２３１による把持部７１の回転の規制が解除される。

また、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）の表によると、圧力角（θ′）が１０°以下となっているため、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３と上記第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５との間の摩擦力（Ｆ）や、第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１と第１ブレーキ駆動溝２７３、第２ブレーキ駆動溝２７７との間の摩擦力（Ｆ）が上記把持部７１を回転するのに十分大きい値である。
そのため、上記駆動カム２５９が回転されることにより、上記把持部７１が図２中時計回り方向に回転されることになる。

なお、ここでも、圧力角（θ′）が１０°以下となるため、上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１の外力による不用意な移動が防止される。そのため、モータ４３に電力が供給されなくなっても、上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１とによって把持した図示しないワークの不用意な脱落が防止されている。

上記第１ブレーキ２０１と第２ブレーキ２３１による把持部７１の回転の規制が解除された状態で、上記把持部７１を図２中時計回り方向に任意の角度だけ回転させて、モータ４３を停止させる。これにより、上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１とによって把持した図示しないワークを任意の角度だけ回転される。
なお、上記把持部７１の回転角度は、モータユニット４１のエンコーダ４５によって、モータ４３の出力軸４９の回転数や回転角度から検出される。
また、必要に応じてグリッパ１が取り付けられたロボットアームを操作し、上記グリッパ１と図示しない把持されたワークを、任意の場所に移動させる。

以下、図示しないワークの把持の解除について詳細に説明する。
まず、再び、第１ブレーキ２０１と第２ブレーキ２３１による把持部７１の回転の規制を行う。上記モータ４３を駆動させて出力軸４９を逆転させ、駆動カム２５９を図１４中反時計回り方向（図１４中矢印Ｙで示す方向）に回転させ、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３、第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１を第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２ブレーキ駆動溝２７７内の「１２」の位置と「１３」の位置との間に相対的に移動されれば、再び、第１ブレーキ２０１及び第２ブレーキ２３１による上記把持部７１の回転が規制された状態となる。

更に、上記駆動カム２５９を図１４中反時計回り方向に回転させていくと、第１把持爪１２１と第２把持爪１６１が、互い離間する方向へと移動していく。上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１が、所定の距離だけ離間させ、上記第１把持爪１２１と上記第２把持爪１６１とによる上記図示しないワークに対する押し付け力を十分に低減させれば、上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１による図示しないワークの把持は解除される。

なお、上記駆動カム２５９を図１４中反時計回り方向に回転させる場合でも、圧力角（θ′）が１０°以下となっているため、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３と上記第１把持爪駆動溝２７１、第２把持爪駆動溝２７５との間のコイルスプリング１４９、１８９による摩擦力、及び、第１ブレーキ駆動ピン２２１、第２ブレーキ駆動ピン２５１と第１ブレーキ駆動溝２７３、第２ブレーキ駆動溝２７７との間の摩擦力があるため、上記把持部７１を回転させる力が働くが、既に述べたワンウェイクラッチ８７により、上記把持部７１は図２中反時計方向に回転されることはない。すなわち、上記図示しないワークの把持を解除する場合であっても上記図示しないワークの角度は変化せず、上記任意の角度に回転された状態を保ったまま上記図示しないワークを上記任意の場所に載置することができる。

また、上記把持部７１を初期の回転角度に戻したい場合は、上記図示しないワークの把持を解除した後、再び、モータ４３の回転軸４９を正転させ、上記図示しないワークを把持しない状態で、前述したように上記把持部７１を図２中時計回り方向に回転させる。このようにして、上記把持部７１を初期状態から一回転させた位置まで回転させれば、上記把持部７１の回転角度は初期状態に戻される。
なお、このような上記図示しないワークを把持しない状態での上記把持部７１の回転動作によって、予め上記把持部７１を任意の角度に回転させておき、その状態で上記把持部７１による図示しないワークの把持動作を行わせることも可能である。
以上が、本実施の形態によるグリッパ１の作用についての説明である。

次に、本実施の形態によるグリッパ１の効果について説明する。
まず、一つのモータ４３によって一つの駆動カム２５９を回転させるという簡単な構成により、把持部７１による図示しないワークの把持とその解除や、第１ブレーキ２０１や第２ブレーキ２０３による把持部７１の回転の規制とその解除、及び、上記把持部７１の回転動作を行うことができる。また、上記簡単な構成により、上記把持部７１による十分な把持力を提供することができ、上記把持部７１を任意回転角度で停止させて把持／開放を行わせることができ、低コスト化を図ることができる。

すなわち、上記グリッパ１は、駆動カム２５９に第１把持爪駆動溝２７１、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２把持爪駆動溝２７５、及び、第２ブレーキ駆動溝２７７が形成されており、上記第１把持爪駆動溝２７１内には第１把持爪駆動ピン１５３が挿入され、上記第１ブレーキ駆動溝２７３内には第１ブレーキ駆動ピン２２１が挿入され、上記第２把持爪駆動溝２７５内には第２把持爪駆動ピン１９３が挿入され、上記第２ブレーキ駆動溝２７７内には第２ブレーキ駆動ピン２５１が挿入されているので、モータ４３によって駆動カム２５９を回転させることにより、把持部７１による図示しないワークの把持とその解除や、第１ブレーキ２０１や第２ブレーキ２０３による把持部７１の回転の規制とその解除、及び、上記把持部７１の回転動作を行うことができる。

また、上記第１把持爪駆動溝２７１、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２把持爪駆動溝２７５、及び、第２ブレーキ駆動溝２７７は、第１把持爪１２１と第２把持爪１６１による把持動作が終了した後、第１ブレーキ２０１及び第２ブレーキ２３１による上記把持部７１の回転の規制が解除されるように設定されているため、上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１による把持動作中の上記把持部７１の不用意な回転を防止できる。

また、上記第１把持爪駆動溝２７１及び上記第２把持爪駆動溝２７５は、図１０（ａ）に示すように、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３が第１把持爪駆動溝２７１、上記第２把持爪駆動溝２７５内を「１」の位置から「１５」の位置に向けて相対的に移動していくと、圧力角（θ′）が漸減され、減速比が漸増されるように設定されているため、第１把持爪１２１と第２把持爪１６１との間に図示しないワークを把持した際に発生するコイルスプリング１４９、１８９による反力に対して、上記駆動カム２５９の回転による上記第１把持爪１２１や第２把持爪１６１の駆動を行いやすくし、モータ４３の駆動力の大きな変動を抑えることができる。また、上記モータ４３の駆動力の大きな変動を抑えることにより、消費電力を抑えることができる。

また、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３が第１把持爪駆動溝２７１、上記第２把持爪駆動溝２７５内を「６」の位置以降の位置に相対的に移動していくと、上記圧力角（θ′）が１０°以下になるように設定されている。そのため、上記第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３が第１把持爪駆動溝２７１、上記第２把持爪駆動溝２７５内を「６」の位置以降の位置にあるときに、上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１により図示しないワークを把持していれば、コイルスプリング１４９等による上記駆動カム２５９や上記第１把持爪駆動ピン１５３等との摩擦力が十分に大きく、電力の供給がない場合であっても、上記第１把持爪１２１と上記第２把持爪１６１は外力によって不用意に移動されてしまうことを防止できる。そして、これにより、把持された上記図示しないワークの不用意な脱落を防止することができる。

また、上記コイルスプリング１４９、１８９の弾性力によっても、上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１との間に上記図示しないワークが把持されるため、簡易な構成によって、寸法が異なるワークであっても安定して把持することができる。また、把持された上記図示しないワークにより上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１の移動が阻害された状態になっても、上記コイルスプリング１４９、１８９によって、上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１とによる把持力の大幅な変動を抑制することができる。

上記駆動カム２５９と上記第１把持爪駆動ピン１５３等との摩擦力により、上記駆動カム２５９が回転されることで、上記第１把持爪駆動ピン１５３等を介して上記把持部７１も回転させることができるため、上記駆動カム２５９をモータ４３によって回転させる簡単な構成により、上記把持部７１、ひいては、把持された上記図示しないワークを任意の角度に回転させることもできる。

また、ワンウェイクラッチ８７が設置されているため、モータ４３の出力軸４９を逆転させた場合、上記把持部７１が回転しないようにすることができる。これにより、上記図示しないワークの把持を解除する場合であっても、上記把持部７１ひいては、把持された上記図示しないワークの回転を防止することができる。これによって、簡単な構成により、把持された上記図示しないワークを任意の角度に回転させた状態を保持したまま、その把持の解除を行うことができる。

また、把持部７１の固定部材１４５と上記直動案内部材１３５との間には、シャフト１３９に貫通されたコイルスプリング１４９が設置されており、固定部材１８５と直動案内部材１７５との間には、上記シャフト１７９に貫通されたコイルスプリング１８９が設置されている。そのため、第１把持爪１２１と第２把持爪１６１との間に上記図示しないワークが把持された後、上記第１把持爪１２１と上記第２把持爪１６１が上記図示しないワークによって互いに近接する方向へは移動できなくなっても、コイルスプリング１４９、１８９が完全に圧縮されるまでは、上記シャフト１３９、１７９、固定部材１４５、１８５、駆動ピンベース１４７、１８７、及び、第１把持爪駆動ピン１５３、第２把持爪駆動ピン１９３を更に移動させることができ、駆動カム２５９も回転することができる。これにより、上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１との間に上記図示しないワークが把持されたことによる上記駆動カム２５９の回転の阻害が起こらず、上記把持部７１による図示しないワークの把持、第１ブレーキ２０１や第２ブレーキ２０３による把持部７１の回転の規制の解除、及び、上記把持部７１の回転という一連の動作を上記駆動カム２５９の回転によって行うことができる。また、このような構成により、モータ４３を「押し付けモード」で制御する必要がなく、「位置決めモード」での制御も可能であり、モータ制御装置を簡易なものとすることができる。

また、本実施の形態によるグリッパ１は、複雑な位置決め機構、電磁機構やセンサー、検出器等が不要であり、構成が簡単なため、低コストで製造できる。

本発明は、前述した一実施の形態に限定されない。
前述した一実施の形態では、図示しないワークの寸法差を吸収する弾性部材としてコイルスプリングを用いたが、ウレタンやゴム等の樹脂製の弾性部材を用いることもできる。
また、把持爪を弾性部材で構成することや、把持爪側に弾性部材により上記図示しないワークの寸法差を吸収する機構を設けることも考えられる。

また、前述した一実施の形態では、第１把持爪１２１と第２把持爪１６１とを互いに近接させる方向に移動させ、上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１との間に図示しないワークを把持するようにしたが、上記第１把持爪１２１と第２把持爪１６１とを互いに離間させる方向に移動させ、例えば、筒状のワークの内周面側を押圧・付勢するようにして把持する場合も考えられる。このような場合、駆動カム２５９の第１把持爪駆動溝２７１及び第２把持爪駆動溝２７５の形状は、上記駆動カム２５９が一方向に回転していくと、上記駆動カム２５９の中心からの距離が大きくなっていくようなものとなる。

また、上記駆動カム２５９の第１把持爪駆動溝２７１、第１ブレーキ駆動溝２７３、第２把持爪駆動溝２７５、第２ブレーキ駆動溝２７７の形状を反転させれば、上記把持部７１を逆方向にも回転させることができるような構成とすることもできる。

また、前述した一実施の形態では、第１把持爪１２１と第２把持爪１６１の二つの把持爪が設置されているが、３つ以上の把持爪を設置する場合も考えられる。

本発明は、例えば、産業用ロボットに組み込まれワーク等を把持するために使用されるグリッパに係り、特に、簡単な構成で把持動作と回転動作の両方を行うことができるように工夫したものに関し、例えば、自動生産ラインにおいて使用されるロボットのグリッパに好適である。

１ グリッパ
２１ ハウジング
４３ モータ
７１ 把持部
１４９ コイルスプリング（弾性部材）
１８９ コイルスプリング（弾性部材）
２０１ 第１ブレーキ
２３１ 第２ブレーキ
２５９ 駆動カム

Claims (8)

1. ハウジングと、
   上記ハウジングに対して回転可能に設置されワークを選択的に把持する把持部と、
   上記把持部を回転駆動するカムと、
   上記カムを回転駆動する駆動モータと、
   上記把持部の回転を選択的に禁止するブレーキと、
   を具備したことを特徴とするグリッパ。
2. 請求項１記載のグリッパにおいて、
   上記ブレーキのブレーキ動作を上記カムによって駆動するようにしたことを特徴とするグリッパ。
3. 請求項１又は請求項２記載のグリッパにおいて、
   上記把持部の把持動作を上記カムによって駆動するようにしたことを特徴とするグリッパ。
4. 請求項３記載のグリッパにおいて、
   上記把持部には上記ワークの寸法差を吸収するための弾性部材が設置されていることを特徴とするグリッパ。
5. 請求項４記載のグリッパにおいて、
   上記弾性部材はコイルスプリングであることを特徴とするグリッパ。
6. 請求項３〜請求項５の何れかに記載のグリッパにおいて、
   上記カムの減速比が上記ワークを把持する力の上昇に伴い漸増することを特徴とするグリッパ。
7. 請求項３〜請求項６の何れかに記載のグリッパにおいて、
   上記把持部による上記ワークの把持動作が完了するとき及びその把持状態を保持するときの上記カムの圧力角が１０度以下であることを特徴とするグリッパ。
8. 請求項１〜請求項７の何れかに記載のグリッパにおいて、
   上記把持部の回転動作、上記ブレーキのブレーキ動作、上記把持部の把持動作を１つのカムで駆動するようにしたことを特徴とするグリッパ。
   

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