JP6396081B2 - 荷重補償装置及び補償荷重調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、アームの荷重に対してバランスさせる機能を備えた荷重補償装置及び補償荷重調整方法に関する。

近年、様々な場面で人力による重量物の運搬作業が行われており、その負担を軽減するための支援装置が使用されている。しかし、それらの多くがアクチュエータを使用するものであるため、電源を必要とすることによる使用場所の制限や、人間との協調作業における安全性の低下につながる。そのため、アクチュエータを使用しない機械的な荷重補償装置が有効であると考えられる。
ここで、特許文献１には、アクチュエータを使用しない機械的な荷重補償装置として、補償重量切換式荷重補償装置が開示されている。
特許文献１に記載された補償重量切換式荷重補償装置では、機械的自重補償機構の構造に加え、新たに荷重が追加された場合にも対応可能とするため、２つ目のばねと、歯車によって構成された切り換え機構とを追加することで、アームの自重補償状態、及び、設定した荷重が追加された場合の２つの状態の荷重補償を可能としている。

特開２０１１−０９８８２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術を含め、従来の機械的な荷重補償装置においては、重量に応じて手動調節を行うことにより重量を機械的に補償することを可能としている。そのため、従来の機械的な荷重補償装置を重量物の運搬作業を支援するために使用する場合、重量が未知であるような重量物の運搬において、手動調節により適切な補償力とすることが困難であると考えられる。補償力のずれが発生した場合には、補償トルクが不十分になることや、過剰な補償トルクが発生することが考えられ、荷重補償装置の挙動が不適切となる可能性がある。
即ち、従来の技術においては、荷重補償装置において補償する荷重を適切に調整可能とすることが困難であった。

本発明の課題は、荷重補償装置において補償する荷重をより適切に調整可能とすることである。

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る荷重補償装置は、
支持体となる基台と、
基台に一端側が回転可能に連結された第１リンク部材と、
基台に一端側が回転可能に連結され、前記第１リンク部材と平行リンクを構成する第２リンク部材と、
前記第１リンク部材及び前記第２リンク部材それぞれの他端側に回転可能に連結され、負荷となる物体の重さが作用する物体設置部を直動支持する第３リンク部材と、
前記第３リンク部材に対して前記物体設置部を弾性支持する位置調整用弾性部材と、
前記物体設置部に作用する前記物体の重さに応じて前記位置調整用弾性部材が伸縮した長さに連動して伸縮し、当該重さを補償する弾性力を発生させる荷重支持用弾性部材と、
を備える。

本発明によれば、荷重補償装置において補償する荷重をより適切に調整可能とすることが可能となる。

荷重補償装置１の全体構成を示す模式図である。 荷台Ｓに物体を載置した状態の荷重補償装置１を示す模式図である。 荷重補償装置１を構成する要素のパラメータを示す図であり、図３（Ａ）は、荷重補償装置１全体のパラメータを示す図、図３（Ｂ）は、第２プーリＰ２、第４回転軸Ｒ４及び連結部材ＪのストッパーＲからなる部分のパラメータを示す図である。 荷重補償装置１の実装例を示す斜視図である。 荷重補償装置１の実装例の動作状態を示す図であり、図５（Ａ）は下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２が水平で静止した状態の側面図、図５（Ｂ）は下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２が水平で静止した状態の斜視図、図５（Ｃ）は下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２が水平より下方で静止した状態の側面図、図５（Ｄ）は下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２が水平より下方で静止した状態の斜視図である。 第２ばね部材Ｃ２によって自重を補償する場合の荷重補償装置１の全体構成を示す模式図である。 第２ばね部材Ｃ２によって自重を補償する場合の荷重補償装置１を構成する要素のパラメータを示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
［構成］
図１は、本発明に係る荷重補償装置１の全体構成を示す模式図である。なお、図１においては、荷重補償装置１のリンク構造を模式的に示している。
図１において、荷重補償装置１は、基台Ｂと、下リンク部材Ｌ１（第１リンク部材）と、上リンク部材Ｌ２（第２リンク部材）と、直動支持部材Ｌ３（第３リンク部材）と、第１ばね部材Ｃ１（自重支持用弾性部材）と、第２ばね部材Ｃ２（荷重支持用弾性部材）と、第３ばね部材Ｃ３（位置調整用弾性部材）と、荷台Ｓ（物体設置部）とを備えている。
基台Ｂは、鉛直方向に起立する支柱（支持体）として機能し、荷重補償装置１の他の部材を支持する。

下リンク部材Ｌ１は、一端を第１回転軸Ｒ１を介して基台Ｂに回転可能に支持され、他端において、第２回転軸Ｒ２を介して直動支持部材Ｌ３の長手方向中央部を回転可能に支持する。
また、下リンク部材Ｌ１の先端側（第２回転軸Ｒ２寄り）の箇所に、第１ばね部材Ｃ１の一端が連結され、第１ばね部材Ｃ１の他端には、ワイヤＷ１の一端が連結されている。ワイヤＷ１の他端は、下リンク部材Ｌ１の第１回転軸Ｒ１寄りの箇所に設置された第１プーリＰ１を経由して、基台Ｂにおける第１回転軸Ｒ１と第３回転軸Ｒ３との間の連結点Ｑに連結されている。
この第１ばね部材Ｃ１は、下リンク部材Ｌ１と基台Ｂとを荷重（自重）に抗して弾性的に連結している。

上リンク部材Ｌ２は、一端を第３回転軸Ｒ３を介して基台Ｂに回転可能に支持され、他端において、第４回転軸Ｒ４を介して直動支持部材Ｌ３の上端部を回転可能に支持する。
また、上リンク部材Ｌ２の第３回転軸Ｒ３寄りの部分には、長手方向に延びる摺動孔Ｇ１が形成され、この摺動孔Ｇ１内を移動可能なレバーＬｖが備えられている。レバーＬｖには、第２ばね部材Ｃ２の一端がワイヤＷ２を介して連結されている。レバーＬｖは、摺動孔Ｇ１内の第３回転軸Ｒ３側の端部で係止可能であり、係止されることにより位置が固定された状態（以下、「レバーＯＮの状態」と呼ぶ。）とすることができる。第２ばね部材Ｃ２の他端には、ワイヤＷ３の一端が連結されている。ワイヤＷ３の他端は、上リンク部材Ｌ２の第４回転軸Ｒ４寄りの箇所に設置された第２プーリＰ２を経由して、連結部材ＪのストッパーＲに連結されている。レバーＯＮの状態では、第２ばね部材Ｃ２は自然長より伸びた状態となり、弾性力を発生する。一方、レバーＬｖが係止されていない状態（以下、「レバーＯＦＦの状態」と呼ぶ。）では、第２ばね部材Ｃ２は自然長に収縮し、弾性力を発生させない。
この第２ばね部材Ｃ２は、荷台Ｓと上リンク部材Ｌ２とを荷重に抗して弾性的に連結している。

直動支持部材Ｌ３は、第２回転軸Ｒ２を介して長手方向中央部において下リンク部材Ｌ１に回転可能に支持されている。また、直動支持部材Ｌ３は、第４回転軸Ｒ４を介して上端部において上リンク部材Ｌ２に回転可能に支持されている。
また、直動支持部材Ｌ３は、第３ばね部材Ｃ３を内蔵し、第３ばね部材Ｃ３の上端において、連結部材Ｊを介して荷台Ｓが連結されている。連結部材Ｊは、直動支持部材Ｌ３の長手方向に形成された摺動孔Ｇ２内を第３ばね部材Ｃ３の弾性力を受けながら移動可能であり、荷台Ｓに物体を載置すると、荷台Ｓに入力される物体の重さと第３ばね部材Ｃ３の弾性力とが釣り合う位置で静止する。連結部材Ｊには、連結部材Ｊの位置を直動支持部材Ｌ３に対して固定するストッパーＲが備えられている。そのため、荷台Ｓに物体が載置され、その重さと第３ばね部材Ｃ３の弾性力とが釣り合った位置で静止した位置に、荷台Ｓを固定することができる。

以上のような構成において、荷重補償装置１の下リンク部材Ｌ１と上リンク部材Ｌ２とは、長さが略等しく、平行に設置されている。また、下リンク部材Ｌ１における第１回転軸Ｒ１と第２回転軸Ｒ２との距離は、上リンク部材Ｌ２における第３回転軸Ｒ３と第４回転軸Ｒ４との距離と同一に設定されている。即ち、基台Ｂ、下リンク部材Ｌ１、上リンク部材Ｌ２及び直動支持部材Ｌ３は、平行リンク機構を構成している。そのため、下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２が基台Ｂに対して搖動する場合、直動支持部材Ｌ３は、基台Ｂと平行な状態（即ち、鉛直方向に延びる状態）を維持して移動する。
なお、図１における第１回転軸Ｒ１〜第４回転軸Ｒ４は、いずれも紙面に垂直な回転軸である。

そして、下リンク部材Ｌ１、上リンク部材Ｌ２、直動支持部材Ｌ３、第１ばね部材Ｃ１、第２ばね部材Ｃ２、第３ばね部材Ｃ３及び荷台Ｓ等の自重は、下リンク部材Ｌ１及び第１ばね部材Ｃ１からなるリンク構造によって補償される。
また、荷台Ｓに載置された負荷となる物体の重さによる荷重は、上リンク部材Ｌ２、第２ばね部材Ｃ２及び第３ばね部材Ｃ３からなるリンク構造によって補償される。
図２は、荷台Ｓに物体を載置した状態の荷重補償装置１を示す模式図である。
図２に示すように、荷台Ｓに物体を載置した場合、物体の重さによって第３ばね部材Ｃ３が押し下げられ、連結部材Ｊの変位によって、レバーＯＮの状態とされたときの第２ばね部材Ｃ２の伸長の度合いが変化する。
このとき、第２ばね部材Ｃ２のばね定数を物体が載置された際の荷台Ｓの変位と対応させたものとすることで、荷台Ｓに載置された物体の荷重も補償することが可能となる。
以下、荷重補償装置１における荷重補償の原理について説明する。

［荷重補償の原理］
図３は、荷重補償装置１を構成する要素のパラメータを示す図であり、図３（Ａ）は、荷重補償装置１全体のパラメータを示す図、図３（Ｂ）は、第２プーリＰ２、第４回転軸Ｒ４及び連結部材ＪのストッパーＲからなる部分のパラメータを示す図である。
図３に示すように、下リンク部材Ｌ１の第１回転軸Ｒ１と第１プーリＰ１との距離をｐ、第１回転軸Ｒ１と自重ｍの重心との距離をｌ、第１プーリＰ１と連結点Ｑとの距離をｘ１、第１回転軸Ｒ１と連結点Ｑとの距離をｈ、上リンク部材Ｌ２の第３回転軸Ｒ３と第４回転軸Ｒ４との距離をｌ’、第２プーリＰ２と第４回転軸Ｒ４との距離をｐ’、第２プーリＰ２と連結部材JのストッパーＲとの距離をｘ２、第４回転軸Ｒ４とストッパーＲとの距離をｈ’、下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２が水平方向となす角度をθとする。また、上リンク部材Ｌ２と第２プーリＰ２を経由したワイヤＷ３とがなす角度をφ、第１ばね部材Ｃ１のばね定数をｋ１、第２ばね部材Ｃ２のばね定数をｋ２、第３ばね部材Ｃ３のばね定数をｋ３、荷台Ｓに載置される物体の重さをｍ’とする。

このとき、物体の重さによるモーメントは、ｍ’×ｇ×ｌ’×ｃｏｓθと表され、第２ばね部材Ｃ２によるモーメントは、ｐ’×ｋ２×ｘ２×ｓｉｎφ＝ｈ’×ｐ’×ｋ２×ｃｏｓθと表され、第３ばね部材Ｃ３により定まるｈ’は、ｈ’＝ｍ’×ｇ／ｋ３と表される。
荷重補償装置１の自重を補償するための釣り合いの条件式は、
ｈ×ｐ×ｋ１×ｃｏｓθ＝ｍ×ｇ×ｌ×ｃｏｓθ
であるため、物体の荷重を含めて荷重を補償するための釣り合いの条件式は、
ｈ×ｐ×ｋ１×ｃｏｓθ＋ｈ’×ｐ’×ｋ２×ｃｏｓθ
＝ｍ×ｇ×ｌ×ｃｏｓθ＋ｍ’×ｇ×ｌ’×ｃｏｓθ （１）
となる。

即ち、第２ばね部材Ｃ２及び第３ばね部材Ｃ３のばね定数は
ｋ２＝ｍ’×ｇ×ｌ’／（ｈ’×ｐ’） （２）
ｋ３＝ｍ’×ｇ／ｈ’ （３）
と表される。
これらを充足するばね定数ｋ２の第２ばね部材Ｃ２及びばね定数ｋ３の第３ばね部材Ｃ３を選択することで、種々の荷重を与える物体に対しても、補償する荷重を適切に調整することが可能となる。

［作用］
上述の構成を有する荷重補償装置１では、荷台Ｓに物体が載置されていない場合、第１ばね部材Ｃ１によって、荷重補償装置１の自重が補償され、下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２等を含む可動部は、任意の角度で静止することができる。
ここで、荷台Ｓに種々の重さを有する物体が載置される場合、レバーＬｖをレバーＯＦＦの状態として荷台Ｓに物体を載置する。なお、可動部を任意の角度とした状態で荷台Ｓに物体を載置することが可能であるが、下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２が直立した状態とすることで、物体の重さにより下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２が揺動することを防止できる。
すると、物体の重さによって、第３ばね部材Ｃ３の弾性力に抗して荷台Ｓが押し下げられる。

さらに、物体の重さと第３ばね部材Ｃ３の弾性力とが釣り合った位置で、ストッパーＲによって荷台Ｓを固定する。このとき、荷台Ｓが押し下げられた距離は、物体の重さに応じた距離となっている。
荷台Ｓを固定した状態で、レバーＬｖをレバーＯＮの状態とすると、第２ばね部材Ｃ２には、物体の重さに応じた伸び（即ち、荷台Ｓが押し下げられた距離に応じた伸び）が発生する。
物体の重さによるモーメントと、荷台Ｓが押し下げられる距離（即ち、第３ばね部材Ｃ３の弾性力）と、荷台Ｓが押し下げられることによって生じる第２ばね部材Ｃ２によるモーメントは、上述の関係を有するものとされているため、荷重補償装置１の自重を含めて、種々の重さを有する物体の荷重が補償される。
これにより、種々の重さを有する物体を荷台Ｓに載置する場合であっても、その物体の重さに応じて、補償する荷重を適切に調整することが可能となる。

［荷重補償装置の実装例］
図４は、荷重補償装置１の実装例を示す斜視図である。
また、図５は、荷重補償装置１の実装例の動作状態を示す図であり、図５（Ａ）は下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２が水平で静止した状態の側面図、図５（Ｂ）は下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２が水平で静止した状態の斜視図、図５（Ｃ）は下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２が水平より下方で静止した状態の側面図、図５（Ｄ）は下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２が水平より下方で静止した状態の斜視図を示している。

図４及び図５に示す実装例では、図１に示す基台Ｂと、下リンク部材Ｌ１と、上リンク部材Ｌ２と、直動支持部材Ｌ３と、第１ばね部材Ｃ１と、第２ばね部材Ｃ２と、第３ばね部材Ｃ３と、荷台Ｓとが金属製の各部材によって構成されている。
なお、図４及び図５に示す実装例において、第２ばね部材Ｃ２の他端に連結されたワイヤＷ２は、基台Ｂの第３回転軸Ｒ３の位置に設置された軸部材に架け渡され、ワイヤＷ２の先端は、レバーＬｖとしての金属ロッドＭの中央に連結されている。摺動孔Ｇ１は、基台Ｂの下部に鉛直方向に延びる孔として形成され、摺動孔Ｇ１の上下端は鉤型に屈曲している。したがって、金属ロッドＭが摺動孔Ｇ１上端の鉤型部分に係止されている場合、レバーＯＦＦの状態となり、金属ロッドＭが摺動孔Ｇ１下端の鉤型部分に係止されている場合、レバーＯＮの状態となる。

図４及び図５に示す荷重補償装置１の実装例においても、荷台Ｓに物体が載置されていない場合、第１ばね部材Ｃ１によって、荷重補償装置１の自重が補償され、下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２等を含む可動部は、任意の角度で静止することができる。
そして、荷台Ｓに物体が載置される場合、金属ロッドＭをレバーＯＦＦとなる位置（摺動孔Ｇ１の上端）に係止させ、物体の重さと第３ばね部材Ｃ３とが釣り合った位置で、ストッパーＲによって荷台Ｓを固定する。その後、金属ロッドＭをレバーＯＮとなる位置（摺動孔Ｇ１の下端）に係止させることにより、第２ばね部材Ｃ２によって、物体の重さに応じた荷重を補償することができる。

［応用例］
上記実施形態では、第１ばね部材Ｃ１によって荷重補償装置１の自重を補償し、第２ばね部材Ｃ２によって荷台Ｓに載置された物体の重さによる荷重を補償するものとして説明した。
これに対し、第１ばね部材Ｃ１を備えることなく、第２ばね部材Ｃ２によって荷重補償装置１の自重も補償する構成とすることができる。
図６は、第２ばね部材Ｃ２によって自重を補償する場合の荷重補償装置１の全体構成を示す模式図である。
また、図７は、第２ばね部材Ｃ２によって自重を補償する場合の荷重補償装置１を構成する要素のパラメータを示す図である。

図６に示す構成のように、第１ばね部材Ｃ１を備えることなく、第２ばね部材Ｃ２によって荷重補償装置１の自重を補償する場合、図７に示すように、荷重補償装置１の自重が補償される位置（以下、「自重補償位置」と呼ぶ。）に規制部材ＳＴが設置され、規制部材ＳＴの位置を上端として、荷台Ｓの直動範囲が規制される。図７では、第４回転軸Ｒ４から距離ｈだけ下方の位置が自重補償位置となっている。なお、レバーＬｖがＯＦＦの状態で規制部材ＳＴの位置に荷台Ｓがある場合、第３ばね部材Ｃ３には規制部材ＳＴから力が作用せず、荷台Ｓを弾性支持する状態となる。この状態を初期状態と呼ぶ。
初期状態において、レバーＬｖをレバーＯＮの状態とすると、第２ばね部材Ｃ２の弾性力により、荷重補償装置１の下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２等からなる可動部分は、荷台Ｓに物体を載置しない限り、任意の位置で静止することができる（図７の初期状態）。
一方、荷台Ｓに物体が載置される場合、物体の重さと第３ばね部材Ｃ３の弾性力とが釣り合う位置で、ストッパーＲによって荷台Ｓを固定する。このとき、荷台Ｓが押し下げられた距離は、物体の重さに応じた距離となっている。図７では、物体の重さと第３ばね部材Ｃ３の弾性力とが釣り合った位置は、初期状態から距離ｈ’だけ荷台Ｓが押し下げられた位置となっている。

このように荷台Ｓを固定し、レバーＬｖをレバーＯＮの状態とすると、第２ばね部材Ｃ２には、初期状態の伸びに加え、物体の重さに応じた伸びが発生する。
このとき、物体の重さによるモーメントは、ｍ’×ｇ×ｌ’×ｃｏｓθと表され、第２ばね部材Ｃ２によるモーメントは、（ｈ＋ｈ’）×ｐ’×ｋ２×ｃｏｓθと表され、第３ばね部材Ｃ３により定まるｈ’は、ｈ’＝ｍ’×ｇ／ｋ３と表される。
物体の荷重を含めて荷重を補償するための釣り合いの条件式は、
（ｈ＋ｈ’）×ｐ’×ｋ２×ｃｏｓθ
＝ｍ×ｇ×ｌ×ｃｏｓθ＋ｍ’×ｇ×ｌ’×ｃｏｓθ （４）
となる。

即ち、第２ばね部材Ｃ２及び第３ばね部材Ｃ３のばね定数は、
ｋ２＝ｍ×ｇ×ｌ／（ｈ×ｐ’） （５）
ｋ３＝ｍ×ｇ×ｌ／（ｈ×ｌ’） （６）
と表される。
これらを充足するばね定数ｋ２の第２ばね部材Ｃ２及びばね定数ｋ３の第３ばね部材Ｃ３を選択することで、種々の荷重を与える物体に対しても、第１ばね部材Ｃ１を備えることなく、補償する荷重を適切に調整することが可能となる。

以上説明したように、本発明に係る荷重補償装置１は、基台Ｂと、下リンク部材Ｌ１と、上リンク部材Ｌ２と、直動支持部材Ｌ３と、第３ばね部材Ｃ３と、荷重支持用弾性部材を構成する第２ばね部材Ｃ２と、を備える。
基台Ｂは、荷重補償装置１の支持体となる。
下リンク部材Ｌ１は、基台に一端側が回転可能に連結される。
上リンク部材Ｌ２は、基台に一端側が回転可能に連結され、下リンク部材Ｌ１と平行リンクを構成する。
直動支持部材Ｌ３は、下リンク部材Ｌ１及び上リンク部材Ｌ２それぞれの他端側に回転可能に連結され、負荷となる物体の重さが作用する荷台Ｓを直動支持する。
第３ばね部材Ｃ３は、直動支持部材Ｌ３に対して荷台Ｓを弾性支持する。
第２ばね部材Ｃ２は、荷台Ｓに作用する物体の重さに応じて第３ばね部材Ｃ３が伸縮した長さに連動して伸縮し、当該重さを補償する弾性力を発生させる。
これにより、荷台Ｓに種々の重さの物体が載置された場合に、それぞれの物体の重さに応じて第３ばね部材Ｃ３が伸縮し、その伸縮した長さに連動して第２ばね部材Ｃ２が伸縮する。第２ばね部材Ｃ２の伸縮により、物体の重さによる荷重が補償される。
したがって、荷重補償装置１において補償する荷重をより適切に調整することが可能となる。

また、荷重補償装置１は、自重支持用弾性部材を構成する第１ばね部材Ｃ１を備える。
第１ばね部材Ｃ１は、荷重補償装置１を構成する部材の自重を支持する。
これにより、荷重補償装置１を構成する部材の自重を補償しながら、物体が載置された場合には、その物体の重さを適切に補償することが可能となる。

また、第１ばね部材Ｃ１は、下リンク部材Ｌ１と基台Ｂとを自重に抗して弾性的に連結する。
第２ばね部材Ｃ２は、荷台Ｓと上リンク部材Ｌ２、または、荷台Ｓと基台Ｂとを物体の重さによる荷重に抗して弾性的に連結する。
これにより、簡単な構造で、荷重補償装置１において補償する荷重をより適切に調整することが可能となる。

また、第２ばね部材Ｃ２は、荷重補償装置１を構成する部材の自重及び物体の重さによる荷重を支持する。
これにより、１つの弾性部材によって、荷重補償装置１の自重及び荷台Ｓに載置された物体の重さによる荷重を適切に調整しながら補償することが可能となる。

また、第２ばね部材Ｃ２は、荷台Ｓと上リンク部材Ｌ２、または、荷台Ｓと基台Ｂとを物体の重さによる荷重に抗して弾性的に連結する。
これにより、１つの弾性部材を適切な部材間に設置して、荷重補償装置１において補償する荷重をより適切に調整することが可能となる。

また、本発明に係る補償荷重調整方法では、負荷となる物体の重さを弾性支持し、無負荷の状態から弾性支持によって釣り合った状態までの位置変化を荷重支持用弾性部材を構成する第２ばね部材Ｃ２の伸縮として伝達し、第２ばね部材Ｃ２の伸縮が物体の重さによる荷重を補償する弾性力を発生させる。
これにより、荷重補償装置１において補償する荷重をより適切に調整することが可能となる。

なお、上記実施形態において、荷台Ｓに物体を載置する場合を例に挙げて説明したが、本発明によって荷重を補償する対象としては、荷台Ｓに物体を載置する場合に限られない。即ち、着脱式あるいはねじ止め等によって先端部分の部材や負荷を取り換え可能なシステム（例えば種々の遮断棒を設置可能な手動式の遮断機等）に本発明を適用することが可能である。
また、本発明は、電源を必要とすることなく、補償する荷重を適切に調整可能な構成を有しているため、広範な状況において利用可能である。
例えば、農作業におけるパレタイズ作業、トラックの荷台への積み込み作業、荷捌き作業、障害者用車両における乗降補助、あるいは、立ち上がりを補助する椅子等に本発明を適用することができる。
さらに、上記実施形態において示す荷重補償装置１のリンク構造と実質的に同一の機能を奏するものであれば、弾性部材を複数に分割して設置したり、１つのリンクを複数に分割して設置したりすることが可能である。

なお、上記実施形態は、本発明を適用した一例を示しており、本発明の技術的範囲を限定するものではない。即ち、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができ、上記実施形態以外の各種実施形態を取ることが可能である。本発明が取ることができる各種実施形態及びその変形は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 荷重補償装置、Ｂ 基台、Ｌ１ 下リンク部材、Ｌ２ 上リンク部材、Ｌ３ 直動支持部材、Ｃ１ 第１ばね部材、Ｃ２ 第２ばね部材、Ｃ３ 第３ばね部材、Ｓ 荷台、Ｒ１ 第１回転軸、Ｒ２ 第２回転軸、Ｒ３ 第３回転軸、Ｒ４ 第４回転軸、Ｗ１〜Ｗ３ ワイヤ、Ｐ１，Ｐ２ プーリ、Ｇ１，Ｇ２ 摺動孔、Ｌｖ レバー、Ｒ ストッパー

Claims (6)

1. 支持体となる基台と、
   基台に一端側が回転可能に連結された第１リンク部材と、
   基台に一端側が回転可能に連結され、前記第１リンク部材と平行リンクを構成する第２リンク部材と、
   前記第１リンク部材及び前記第２リンク部材それぞれの他端側に回転可能に連結され、負荷となる物体の重さが作用する物体設置部を直動支持する第３リンク部材と、
   前記第３リンク部材に対して前記物体設置部を弾性支持する位置調整用弾性部材と、
   前記物体設置部に作用する前記物体の重さに応じて前記位置調整用弾性部材が伸縮した長さに連動して伸縮し、当該重さを補償する弾性力を発生させる荷重支持用弾性部材と、
   を備え、
   前記位置調整用弾性部材と前記荷重支持用弾性部材とは、前記物体の重さによるモーメントと、前記荷重支持用弾性部材が発生する前記弾性力によるモーメントとが釣り合いの条件式を充足するように選択されていることを特徴とする荷重補償装置。
2. 当該荷重補償装置を構成する部材の自重を支持する自重支持用弾性部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の荷重補償装置。
3. 前記自重支持用弾性部材は、前記第１リンク部材と前記基台とを前記自重に抗して弾性的に連結し、
   前記荷重支持用弾性部材は、前記物体設置部と前記第２リンク部材、または、前記物体設置部と前記基台とを前記物体の重さによる荷重に抗して弾性的に連結する請求項２に記載の荷重補償装置。
4. 前記荷重支持用弾性部材は、当該荷重補償装置を構成する部材の自重及び前記物体の重さによる荷重を支持することを特徴とする請求項１に記載の荷重補償装置。
5. 前記荷重支持用弾性部材は、前記物体設置部と前記第２リンク部材、または、前記物体設置部と前記基台とを前記物体の重さによる荷重に抗して弾性的に連結することを特徴とする請求項４に記載の荷重補償装置。
6. 荷重補償装置において補償する荷重を調整する補償荷重調整方法であって、
   負荷となる物体の重さを位置調整用弾性部材によって弾性支持し、無負荷の状態から弾性支持によって釣り合った状態までの位置変化を荷重支持用弾性部材の伸縮として伝達し、当該荷重支持用弾性部材の伸縮が前記物体の重さによる荷重を補償する弾性力を発生させ、前記位置調整用弾性部材と前記荷重支持用弾性部材とは、前記物体の重さによるモーメントと、前記荷重支持用弾性部材が発生する前記弾性力によるモーメントとが釣り合いの条件式を充足するように選択されていることを特徴とする補償荷重調整方法。

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