JP2011240487A

JP2011240487A - 荷重補償装置

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Publication number: JP2011240487A
Application number: JP2011194261A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Yamada; 泰之山田; Toshiro Morita; 寿郎森田
Original assignee: Keio University
Current assignee: Keio University
Priority date: 2009-07-15
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2011-12-01
Also published as: JP4849652B2; CN102471043A; JPWO2011007793A1; CN102471043B; US20120186380A1; WO2011007793A1; US9132557B2

Abstract

【課題】大きな荷重が作用する作動アームの荷重補償が可能であると共に、安全性と耐久性に優れた荷重補償装置を提供する。
【解決手段】支持体２に作動アーム４が軸３（第１枢着部）で回動自在に支持されている。軸３の鉛直上方の軸５（第２枢着部）に、ガイドロッド７をスライド自在に案内支持するスライダ６が回動自在に支持され、前記ガイドロッド７の一端は、作動アーム４途中の軸８（第３枢着部）に回動自在に支持されている。ガイドロッド７の他端にはばね受部９が設けられ、ばね受部９とスライダ６間に、自然長から軸５、８間の距離Ｌ_Sに略等しい長さ分だけ圧縮された状態で圧縮コイルばね１０が組み込まれており、軸３（第１枢着部）回りに作用する圧縮コイルばね１０の付勢力が、作動アーム４に負荷される荷重Ｗの負荷トルクと作動アーム４の傾斜角度に関係なく釣り合う補償トルクを発生する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットやマニピュレータ、作業機器等の作動アームに作用する荷重を作動アームの位置に関係なくバランスさせるための荷重補償装置に関する。

従来、垂直面内で回動する作動アームを備えたロボット等の荷重補償装置としては、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されているように、ワイヤとこれに連結されたコイルばねを用いて作動アームの傾斜角度に拘わらず作動アーム及びこれに保持されるワーク等に作用する重力と、ばね力が釣り合うようにして荷重補償を行う装置が提案されている。

図７は、従来の荷重補償装置の概略構造を示すもので、荷重補償装置Ａ１は、水平な床面に設置された支持体Ａ２に、作動アームＡ３がＯ点で水平軸回りに回動自在に支持されており、また、Ｏ点から鉛直上方に距離ｈ離れたａ点にワイヤＡ４の一方の端が連結されている。

このワイヤＡ４は、作動アームＡ３上のＯ点から距離ｐだけ離れたｂ点で前記ワイヤＡ４を上下から挟む一対のガイドプーリＡ５、Ａ６で屈曲され、その他端が、引っ張りコイルばねＡ７の一方の端部に連結されている。

引っ張りコイルばねＡ７は、自然長（外力が作用しない状態での長さ）からａ点とｂ点の間のワイヤＡ４の長さＬ_Sに等しい量だけ引き伸ばされた状態で、その他端が作動アームＡ３上に連結されている。（なお、同図では、引っ張りコイルばねＡ７は、説明の都合上、前記長さＬ_Sに比べて実際より短縮して描いてある。）

作動アームＡ３は、図示していないワークを保持しており、このワークの重量と作動アームＡ３の自重とを合わせた総重量と等価な荷重Ｗが作用点Ｇに鉛直方向に作用しているものとする。

図８に示すように、Ｏ-Ｇ間の距離をＬとすると、作動アームＡ３が水平軸Ｘから角度θ傾斜している姿勢において、荷重Ｗによって生じるＯ点回りの負荷トルクτ_Wは下記のようになる。
τ_W＝ＷＬｃｏｓθ （ｅ１）

一方、自然長より長さＬ_Sだけ引き伸ばされている、引っ張りコイルばねＡ７によりワイヤＡ４に作用する張力Ｔは、前記引っ張りコイルばねＡ７のばね定数をｋとすると、Ｔ＝ｋＬ_Sであるから、前記張力ＴによってＯ点回りに発生するばね力トルクτ_Sは下記のようになる。

τ_S＝ｋＬ_Sｈｓｉｎφ （ｅ２）
一方、
Ｌ_Sｓｉｎφ＝ｐｃｏｓθ （ｅ３）
であるから、前記（ｅ２）と（ｅ３）の式からφを消去すると、
τ_S＝ｋｐｈｃｏｓθ （ｅ４）

ここで、ばね力トルクτ_Sは、負荷トルクτ_Wと向きが反対であり、前記（ｅ１）式と（ｅ４）式の関係から、引っ張りコイルばねＡ７のばね定数ｋを、ｋ＝ＷＬ／ｐｈとなるように選択すると、ばね力トルクτ_Sは負荷トルクτ_Wと、角度θに関係なく釣り合って荷重補償が可能となる。

特許第４１４４０２１号公報特開２００７−１１９２４９号公報

しかしながら、前述した荷重補償装置Ａ１においては、作動アームＡ３が上下に回動するごとに、作動アームＡ３を支えているワイヤＡ４が一対のガイドプーリＡ５、Ａ６間で屈曲が繰り返されて疲労によって破断し、作動アームＡ３の落下事故を招く虞があった。

また、作動アームＡ３を支えているワイヤＡ４の直径を大きくしたり、これを屈曲案内するためのガイドプーリＡ５、Ａ６の直径を大きくすると、荷重補償を行うための装置の各部分の幾何学的関係が狂い、完全な補償が行えなくなるため、大きな荷重が作用する作動アームへの適用が難しかった。

本発明は、従来技術における前述の問題点を解消し、大きな荷重が作用する作動アームの荷重補償が可能であると共に、安全性と耐久性に優れた荷重補償装置を提供することを目的とする。

本発明の荷重補償装置は、支持体と、前記支持体に一方の端部が第１枢着部で回動自在に支持された作動アームと、第１枢着部から前記支持体の鉛直上方に離間した定位置に、第２枢着部で回動自在に支持されたスライダと、前記スライダに、第２枢着部を通過して軸方向にスライド自在に案内保持され、当該スライダから突出する一方の端部が前記作動アームの長手方向途中位置に第３枢着部で回動自在に連結されているとともに、前記スライダから突出する他方の端部にばね受部が設けられたガイドロッドと、前記ガイドロッド外周に伸縮自在に遊嵌され、全長が無負荷時の自然長から第２枢着部と第３枢着部間の距離に略等しい長さ分だけ圧縮された状態で、前記ばね受部と前記スライダ間に組み込まれて、前記作動アームに第１枢着部回りに加わる負荷トルクを補償する圧縮コイルばねとを備えたものである。

また、本発明の荷重補償装置は、支持体と、前記支持体に一方の端部が第１枢着部で回動自在に支持された作動アームと、前記作動アームの長手方向途中位置に第３枢着部で回動自在に支持されたスライダと、
前記スライダに、第３枢着部を通過して軸方向にスライド自在に案内保持され、当該スライダから突出する一方の端部が第１枢着部から鉛直上方に離間した定位置に、第２枢着部で回動自在に支持されているとともに、前記スライダから突出する他方の端部にばね受部が設けられたガイドロッドと、前記ガイドロッド外周に伸縮自在に遊嵌され、全長が無負荷時の自然長から第２枢着部と第３枢着部間の距離に略等しい長さ分だけ圧縮された状態で、前記ばね受部と前記スライダ間に組み込まれて、前記作動アームに第１枢着部回りに加わる負荷トルクを補償する圧縮コイルばねとを備えたものである。

本発明の荷重補償装置は、前記第１〜２のいずれかのものにおいて、作動アーム先端部に、連結支持体が第４枢着部で回動自在に連結されていると共に、前記作動アームと支持体との間に、当該作動アームの角度によらずに前記連結支持体を一定姿勢に保ち、且つ、当該連結支持体が受ける負荷トルクが作動アームに加わらないようにする平行運動機構を介在させたものである。

本発明に係る荷重補償装置によれば、作動アームに作用する荷重をガイドロッドを介して圧縮コイルばねで受けるようにしているため、従来の引っ張りコイルばねとワイヤを用いた荷重補償装置のように、ワイヤの摩耗や疲労による破断で作動アームの落下事故を起こす虞がないため、高い安全性と耐久性が得られる。

また、ガイドロッドと圧縮コイルばねとを組み合わせて作動アームに作用する荷重を受けているため、従来のワイヤを用いている荷重補償装置と比較して、重量物を取り扱うことが可能である。

また、前記それぞれの発明に係る荷重補償装置は、一方が圧縮コイルばねを作動アームの反対側に配置し、他方が作動アーム側に配置した異なるレイアウトが可能であるため、双方の方式の存在により設計上の自由度が高い。
さらに、本発明に係る荷重補償装置によれば、連結支持体が受ける負荷トルクが作動アームに加わらないため、連結支持体にさらに２段目の作動アームやエンドエフェクタ等の物体を連結するような場合においても、支持体に支持された作動アームは、連結支持体前方に連結される物体の重心位置の変化に関わりなく荷重補償が可能となり、自由度の高い荷重補償装置を提供することができる。

本発明の荷重補償装置の１実施例の概略側面図。図１の荷重補償装置の各部の幾何学的関係を示す模式図。本発明の荷重補償装置の別の実施例を示す概略側面図。本発明の荷重補償装置のさらに別の実施例の概略側面図。本発明の荷重補償装置のさらに別の実施例の概略斜視図。図５の荷重補償装置におけるスライダの支持構造の部分図。従来の荷重補償装置の概略側面図。図７の荷重補償装置における各部の幾何学的関係を示す模式図。

図１は、本発明の荷重補償装置の１実施例の概略側面図であって、荷重補償装置１は、床面に支持体２が固定され、この支持体２には、第１枢着部の水平な軸３が設けてあり、作動アーム４がこの軸３の回りに回動自在に支持されている。
また、支持体２の軸３の鉛直上方位置には、この軸３と平行に第２枢着部の軸５が設けてあり、この軸５の回りにスライダ６が回動自在に支持されている。このスライダ６には図示しないガイド孔が形成されていて、ガイド孔にはガイドロッド７がその長手方向にスライド自在に案内支持されている。
なお、軸５の延長線とガイドロッド７の軸線とは直交する位置関係になっており、軸５は前記ガイド孔内には突出しない構造でスライダ６に連結されており、ガイドロッド７のスライドは阻害されない。

ガイドロッド７の一方の端部は、作動アーム４の長手方向途中位置に、前記軸３と平行な第３枢着部の軸８が設けてあり、この軸８回りに回動自在に連結されている。また、このガイドロッド７の他方の端部にはばね受部９が設けてある。
ばね受部９はガイドロッド７の他の部分よりも大径に一体に形成されていて、ばね受部９とスライダ６との間には、圧縮コイルばね１０があらかじめその自然長より、軸５と軸８の軸間距離Ｌ_Sに等しい長さだけ圧縮された状態で、ガイドロッド７に伸縮自在に組み込まれている。

ばね受部９は、ガイドロッド７の他方の端部に所定長さ形成したネジに螺合するナット状の別部品として構成することにより、圧縮コイルばね１０をガイドロッド７に組み付けるようにすることによってばね１０の圧縮長さの調整を容易に行うことができる。
作動アーム４には、その自重とこれに鉛直方向に作用する外部荷重（これは、例えば、作動アーム４がロボットのアームである場合にはその先端に作用するエンドエフェクタやワーク等の重量、クレーンのアームである場合には吊り荷の重量を意味する。）を合わせた総重量に等価な荷重Ｗが作用点Ｇの位置に鉛直方向に作用している。

図２は、荷重補償装置１の各部の幾何学的関係示す模式図であって、Ｏ点は、軸３の中心位置であり、角度θは、作動アーム４の水平軸Ｘに対する傾斜角を表している。
また、Ａ点は、軸５の中心位置であって、Ｏ点から鉛直方向Ｙ上方に距離ｈだけ離間している。また、点Ｂはガイドロッド７に設けた軸８の中心位置であって、Ａ点とＢ点間の距離が前述した距離Ｌ_Sである。

荷重Ｗが作用する作用点ＧとＯ点との間の距離をＬとすると、作動アーム４に前記荷重Ｗによって生じるＯ点回りの負荷トルクτ_Wは下記のようになる。
τ_W＝ＷＬｃｏｓθ （１）
一方、前述した圧縮コイルばね１０は、Ａ点とＢ点間の距離Ｌ_Sに等しい距離だけ圧縮されており、そのばね定数をｋとすると、ガイドロッド７のばね受け部９を押す力ｋＬ_Sが圧縮コイルばね１０の復元力によって作用する。ガイドロッド７はスライダ６でスライド可能であるので、復元力は軸８において作動アーム４に作用し、作動アーム４にはＯ点回りに下記のばね力トルクτ_Sが発生する。
τ_S＝ｋＬ_Sｈｓｉｎφ （２）

また、図２の幾何学的関係から明らかなように、φとθとの間には下記の関係が成立する。
Ｌ_Sｓｉｎφ＝ｐｃｏｓθ （３）
ここで、前記（２）と（３）の式からφを消去すると、
τ_S＝ｋｐｈｃｏｓθ （４）
となる。
ばね力トルクτ_Sは、負荷トルクτ_Wと向きが反対であり、（１）式と（４）式の関係から、ばね定数ｋを、ｋ＝ＷＬ／ｐｈとなるように選択すると、作動アーム４の角度θに関係なく、作動アーム４に作用するＯ点回りに作用するトルクを０とする荷重補償が可能となる。

図３は、本発明の他の実施例の概略側面図であって、荷重補償装置１Ａは、前述した図１に示す荷重補償装置１とは、ガイドロッド７の取り付ける向きを逆にして、圧縮コイルばね１０を作動アーム４の下方に配置したものである。
すなわち、この荷重補償装置１Ａにおいては、スライダ６が作動アーム４の長手方向途中位置に第３枢着部の軸８によって、この軸８回りに回動自在に連結されていると共に、ガイドロッド７の一端部（ばね受け部９を設けている側と反対側の端部）が第２枢着部の軸５で支持体２に回動自在に支持されている。
なお、図３において、図１中の番号と同じ番号で示す部分は前述した荷重補償装置１に使用されている部分と略同一構成のものである。

図３に示す荷重補償装置１Ａは、図１の荷重補償装置１と荷重補償の原理は同じであるが、作動アーム４の上方に圧縮コイルばね１０やガイドロッド７が突出しない構造であるため、作動アーム４後方の空間が使用できないか、あるいは他に使用する場合に有用である。
また、図４は、荷重補償装置の他の実施例の概略側面図であって、荷重補償装置１Ｂは、前述した図１の荷重補償装置１の作動アーム４の下方に平行して補助作動アーム４ａを軸３ａで支持体２に回動自在に設け、作動アーム４と補助作動アーム４ａの先端部どうしを連結支持体１１で連結してある。

この連結支持体１１の上端部は、作動アーム４の自由端と軸１２ａ（第４枢着部）で回動自在に連結され、また、下端部は、補助作動アーム４ａの自由端と軸１２ｂで回動自在に連結されており、支持体２、作動アーム４、連結支持体１１、及び、補助作動アーム４ａによって平行リンク機構が構成されている。

従って、連結支持体１１は、常に直立した姿勢を保ちながら作動アーム４の運動に伴って垂直面内を平行移動する。なお、図４において、図１中の番号と同じ番号で示す部分は、前述した荷重補償装置１に使用されている部分と略同一構成である。
この荷重補償装置１Ｂにおいては、連結支持体１１に設けた水平な軸１３によって第２作動アーム１４が垂直面内で回動自在に連結されている。この連結支持体１１は、作動アーム４の上方に突出しており、軸１３の鉛直上方のこの突出した部分に、軸１５によってスライダ１６が回動自在に連結され、このスライダ１６には、ガイドロッド１７がその長手方向にスライド自在に案内支持されている。
ガイドロッド１７の一方の端部は、作動アーム１４の中間位置に、軸１８で回動自在に連結され、また、このガイドロッド１７の他方の端部にはばね受部１９が設けられており、このばね受部１９とスライダ１６との間には、圧縮コイルばね２０があらかじめその自然長より、軸１５と軸１８の軸間距離等しい長さだけ圧縮された状態で、ガイドロッド１７に伸縮自在に組み込まれている。

ここで、連結支持体１１、第２作動アーム１４、スライダ１６、ガイドロッド１７、圧縮コイルばね２０等の各部は、連結支持体１１を支持体と見なした場合に図１の荷重補償装置１と同じ関係の荷重補償装置を構成しており、圧縮コイルばね２０のばね定数は第２作動アーム１４の作用点Ｇ２に鉛直方向に作用する荷重Ｗ２（第２作動アーム１４の自重とこれに鉛直方向に作用する外部荷重との総和の等価荷重）に対して、図１の荷重補償装置１の場合と同様にして決めることにより、第２作動アーム１４は、任意の角度θ₂でバランスさせることができる。

図４の実施例の荷重補償装置１Ｂでは、連結支持体１１には、第２作動アーム１４側の全荷重Ｗ２と、この荷重Ｗ２により生じる軸１３回りの負荷トルクτ_W’が作用するが、前述した支持体２、作動アーム４、連結支持体１１、及び、補助作動アーム４ａによって構成されている平行リンク機構によって、負荷トルクτ_W’は、作動アーム４や補助作動アーム４ａに加わることはない。

従って、作動アーム４には、その自重と補助作動アーム４ａ、連結支持体１１を合わせた重量と、前記荷重Ｗ２を全て合わせた合計荷重に等価な荷重Ｗ１が作用点Ｇ１に作用するものとして、圧縮コイルばね１０のばね定数を選択すれば、作動アーム４は、第２作動アーム１４の角度θ₂に関係なく、任意の角度θ₁でバランスさせることができる。

なお、図４の実施例の荷重補償装置１Ｂにおいては、作動アーム４の角度θ₁によらずに連結支持体１１を一定姿勢に保ち、且つ当該連結支持体１１に負荷される負荷トルクτ_W’が作動アームに加わらないようにするために、平行リンク機構で構成した平行運動機構を用いているが、平行運動機構は補助作動アーム４ａを用いた平行リンク機構に限定するものではなく、図示は省略するが、例えば、連結支持体１１が作動アーム４の角度によらずに一定の姿勢を保つように支持体２と作動アーム４間、及び、作動アーム４と連結支持体１１間にそれぞれ管路で互いに連結されて両方のピストンロッドの伸縮が同期するようにした一対の液圧シリンダ装置を組み込んで平行運動機構を構成してもよい。

平行運動機構を、支持体２の軸３の位置と、連結支持体１１の軸１２ａの位置にそれぞれ同一歯数の歯付プーリを固定して、これらの歯付プーリ間にタイミングベルトを掛け渡して構成したり、また、支持体２と連結支持体１１間を、作動アーム４と平行なワイヤで連結して構成してもよい。

荷重補償装置１Ｂにおいては、作動アーム４の先端に連結支持体１１を介して第２作動アーム１４を連結した２段アーム構成としているが、３段以上としてもよく、２段目以降の作動アームについても、前述したような平行リンク機構等からなる平行運動機構を組み込むことによって、各段の作動アームを角度に関係なく個別に荷重補償することが可能である。

荷重補償装置１Ｂにおいては、ガイドロッド７、１７や圧縮コイルばね１０、２０を、図１の荷重補償装置１と同様に、作動アーム４や第２作動アーム１４の上方に配置しているが、これに代えて、図３の荷重補償装置１Ａと同様に、作動アーム４または補助作動アーム４ａ、及び第２作動アーム１４の下方にそれぞれ配置することも可能である。
連結支持体１１には、第２作動アーム１４を連結する代わりに、作動アーム４の前方に重心位置が前後移動するようなエンドエフェクタや、吊り荷を支持する吊りビーム等を取り付けることが可能である。

図５は、本発明に係る荷重補償装置のさらに別の実施例を示す概略斜視図であって、荷重補償装置１Ｃの作動アーム４Ａは、支持体２Ａ上に、第１枢着部となるＯ点で互いに直交するＰｉｔｃｈ軸、Ｒｏｌｌ軸、Ｙａｗ軸の各軸回りに回動できるように支持されている。
なお、同図において、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３はそれぞれ、作動アーム４ＡをＰｉｔｃｈ軸回りに揺動させるアクチュエータ、Ｍ２は、Ｒｏｌｌ軸回りに傾動させるアクチュエータ、Ｍ３は、Ｙａｗ軸回りに旋回させるアクチュエータを模式的に示している。

また、Ｏ点から鉛直上方に離間した定位置Ａ点には、図５では図示を省略しているが、図６に示すように、スライダ６Ａが、第２枢着部を構成するジンバル機構２１のジンバル枠２１Ａを介して、互いに軸線の延長線がＡ点で直交する２組の軸２１Ｂ、２１Ｃ回りに回動可能にジンバル支持枠２１Ｄに支持されている。ジンバル支持枠２１Ｄは、支持体２Ａ上方にこれに対して相対的に固定された位置関係で設けられている。

スライダ６Ａ中心部には、ガイドロッド７Ａがスライド自在に貫通しており、その一方の端部は、図５に示すように、作動アーム４Ａの長手方向途中位置Ｂ点に第３枢着部で回動自在に連結されている。第３枢着部は、図示は省略しているが、作動アーム４ＡのＰｉｔｃｈ軸、Ｒｏｌｌ軸、Ｙａｗ軸の各軸回りの回動に追従可能なボールジョイント等を用いて構成されている。

ガイドロッド７Ａの他方の端部には、ばね受部９Ａが設けられている。ばね受部９Ａとスライダ６Ａとの間には、圧縮コイルばね１０Ａがあらかじめその自然長より、第２枢着部の中心位置Ａ点と第３枢着部の中心位置Ｂ点間の距離Ｌ_Sに等しい長さだけ圧縮された状態で、ガイドロッド７Ａに伸縮自在に組み込まれている。
第１枢着部の中心Ｏ点、第２枢着部の中心Ａ点、第３枢着部の中心Ｂ点の３点は、常に垂直面内に位置しており、この垂直面内でのこれらの枢着部の配置は、前述した図１及び図２で説明した荷重補償装置１における、軸３（第１枢着部）の中心Ｏ点、軸５（第２枢着部）の中心Ａ点、軸８（第３枢着部）の中心Ｂ点の配置と同じ幾何学的関係になっている。

従って、作動アーム４Ａは、第１枢着部の中心Ｏ点回りにどのような方向に回動した位置においても、前述した荷重補償装置１と同じ原理によって荷重補償を行うことができ、各アクチュエータＭ１、Ｍ２、Ｍ３の負担を低減することができる。
なお、本実施形態の荷重補償装置１Ｃにおいては、圧縮コイルばね１０Ａを作動アーム４Ａの後上方に設けているが、前述した荷重補償装置１Ａのように、ガイドロッド７Ａの取り付ける向きを逆にして、圧縮コイルばね１０Ａを作動アーム４Ａの下方に配置することも可能である。

本発明の荷重補償装置は、ロボットやマニピュレータの他、簡易型ジブクレーン、さらに、傾動式の駐輪設備や電気スタンドのアーム、電動工具の吊下保持アーム等、種々な分野における荷重補償装置として幅広く利用可能である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ荷重補償装置
２、２Ａ支持体
３軸（第１枢着部）
３ａ軸
４、４Ａ作動アーム
４ａ補助作動アーム
５軸（第２枢着部）
６、６Ａスライダ
７、７Ａガイドロッド
８軸（第３枢着部）
９、９Ａばね受部
１０、１０Ａ圧縮コイルばね
１１連結支持体
１２ａ軸(第４枢着部)
１２ｂ軸
１３軸
１４第２作動アーム
１５軸
１６スライダ
１７ガイドロッド
１８軸
１９ばね受部
２０圧縮コイルばね
２１ジンバル機構（第２枢着部）
２１Ａジンバル枠
２１Ｂ、２１Ｃ軸
２１Ｄジンバル支持枠

Claims

支持体と、前記支持体に一方の端部が第１枢着部で回動自在に支持された作動アームと、第１枢着部から前記支持体の鉛直上方に離間した定位置に、第２枢着部で回動自在に支持されたスライダと、前記スライダに、第２枢着部を通過して軸方向にスライド自在に案内保持され、当該スライダから突出する一方の端部が前記作動アームの長手方向途中位置に第３枢着部で回動自在に連結されていると共に、前記スライダから突出する他方の端部にばね受部が設けられたガイドロッドと、前記ガイドロッドに伸縮自在に圧縮コイルばねが遊嵌されており、この圧縮コイルばねは無負荷時の自然長から第２枢着部と第３枢着部間の距離に等しい分だけ圧縮された状態としてあり、前記作動アームの第１枢着部回り作用する負荷トルクを補償することを特徴とする荷重補償装置。
支持体と、前記支持体に一方の端部が第１枢着部で回動自在に支持された作動アームと、前記作動アームの長手方向途中位置に第３枢着部で回動自在に支持されたスライダと、前記スライダに、第３枢着部を通過して軸方向にスライド自在に案内保持され、当該スライダから突出する一方の端部が第１枢着部から鉛直上方に離間した定位置に、第２枢着部で回動自在に支持されていると共に、前記スライダから突出する他方の端部にばね受部が設けられたガイドロッドと、前記ガイドロッドに伸縮自在に遊嵌され、無負荷時の自然長から第２枢着部と第３枢着部間の距離に略等しい長さ分だけ圧縮された状態で、前記ばね受部と前記スライダ間に組み込まれて、前記作動アームに第１枢着部回りに加わる負荷トルクを補償する圧縮コイルばねとを備えたことを特徴とする荷重補償装置。
作動アーム先端部に、連結支持体が第４枢着部で回動自在に連結されていると共に、前記作動アームと支持体との間に、当該作動アームの角度によらずに前記連結支持体を一定姿勢に保ち、且つ、当該連結支持体が受ける負荷トルクが作動アームに加わらないようにする平行運動機構を介在させたことを特徴とする請求１乃至２の何れかに記載の荷重補償装置。