JP7460389B2 - 自重補償リンク機構、自重補償ロボット、台車付き自重補償リンク機構、及び台車付き自重補償ロボット - Google Patents

Description

本開示は、自重補償リンク機構、自重補償ロボット、台車付き自重補償リンク機構、及び台車付き自重補償ロボットに関する。

近年、製造現場において、機械及びロボット等による自動化や作業者の少人数化が推進されているが、人手による作業を完全に無くすことは難しい。
人手による作業のうちの１つとして、作業者が重い工具を扱う作業がある。このような作業は、作業の効率化を図るうえで、大きな障壁となっている。
このような重い工具の自重を補償する機構として、自重補償リンク機構がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、自律走行車両に搭載したパンタグラフ型リンク構造体の２つのリンクを延長した第一の腕要素及び第二の腕要素と、第一腕要素の先端のハンドに作業具を着脱自在に取付けし、第二腕要素の先端にカウンター重りを取り付けて自重補償機能を持たせた自重補償リンク機構が開示されている。
このような構成とされた自重補償リンク機構を用いることで、工具の自重を補償することが可能となる。

特開２００４－２９１２１５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された自重補償リンク機構の場合、ハンドに取り付けた作業具をパンタグラフ型リンク構造体の支点に近付けた場合、４つのリンクのうち、上側に配置された２つのリンクを接続する接続部が支点から大きく離れてしまうため、パンタグラフ型リンク構造体が動作するのに必要な占有空間を広く確保する必要がある。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、占有空間を小さくすることの可能な自重補償リンク機構、自重補償ロボット、台車付き自重補償リンク機構、及び台車付き自重補償ロボットを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る自重補償リンク機構は、一方向に延び、支点を中心に回動可能に支持された回転アームと、一端が回動可能な状態で前記回転アームの一方の端部に設けられた第１のアームと、前記第１のアームの他端に設けられた被支持体と、回動可能な状態で一端が前記回転アームの他方の端部に設けられ、前記第１のアームが延びる方向と平行で、前記第１のアームが延びる側とは逆側に延びる第２のアームと、前記第２のアームの他端に設けられたカウンタウェイトと、前記回転アームに設けられ、前記第１のアームの変位量に基づいて、前記第２のアームを変位させる連動機構と、を備え、前記連動機構は、前記第１のアームの位置を変位させた際、前記被支持体の重心とカウンタウェイトの重心とを合成した合成重心の位置が、前記支点の位置または前記支点の周囲の所定位置となるように制御する。
また、本開示に係る自重補償リンク機構は、一方向に延び、支点を中心に回動可能に支持された回転アームと、一端が回動可能な状態で前記回転アームの一方の端部に設けられた第１のアームと、前記第１のアームの他端に設けられた被支持体と、回動可能な状態で一端が前記回転アームの他方の端部に設けられ、前記第１のアームが延びる側とは逆側に延びる第２のアームと、前記第２のアームの他端に設けられたカウンタウェイトと、前記回転アームに設けられ、前記第１のアームの変位量に基づいて、前記第２のアームを変位させる連動機構と、を備え、前記連動機構は、前記第１のアームの一端が接続される第１のスプロケットと、前記第２のアームの一端が接続され、前記回転アームが延びる方向に前記第１のスプロケットから離れて配置された第２のスプロケットと、前記第１及び第２のスプロケットが内側に配置されるように、前記第１及び第２のスプロケットに取り付けられたチェーンと、前記チェーンの張りの状態を調整可能なチェーン調整機構と、を有し、前記チェーン調整機構は、前記チェーンの上部側を緩めることで前記回転アームと前記第１のアームとが成す第１の角度と前記回転アームと前記第２のアームとが成す第２の角度とを異ならせ、前記第１のアームと前記第２のアームとが平行とならないようにすることで、前記被支持体の重心と前記カウンタウェイトの重心とを合成した合成重心の位置を前記支点の下方に配置させる。

本開示の自重補償リンク機構、自重補償ロボット、台車付き自重補償リンク機構、及び台車付き自重補償ロボットによれば、自重補償リンク機構の占有空間を小さくすることができる。

本開示の第１の実施形態に係る自重補償リンク機構を説明するための側面図である。 本開示の第２の実施形態に係る自重補償リンク機構を説明するための側面図である。 本開示の第３の実施形態に係る自重補償リンク機構を説明するための側面図である。 本開示の第４の実施形態に係る自重補償リンク機構を説明するための側面図である。 本開示の第５の実施形態に係る自重補償リンク機構を説明するための側面図である。 本開示の第５の実施形態の変形例に係る自重補償リンク機構を説明するための側面図である。 本開示の第６の実施形態に係る自重補償リンク機構を説明するための側面図である。 本開示の第６の実施形態の変形例に係る自重補償リンク機構を説明するための側面図である。 本開示の第７の実施形態に係る自重補償ロボットを説明するための側面図である。 本開示の第８の実施形態に係る自重補償リンク機構を説明するための側面図である。

＜第１の実施形態＞
図１を参照して、第１の実施形態の自重補償リンク機構１０について説明する。図１において、Ｍ１は被支持体１６の質量（以下、「質量Ｍ１」という）、Ｍ２はカウンタウェイト１８の質量（以下、「質量Ｍ２」という）、ＣＧ１は被支持体１６の重心の位置（以下、「重心の位置ＣＧ１」という）、ＣＧ２はカウンタウェイト１８の重心の位置（以下、「重心の位置ＣＧ２」という）、ＣＧ３は被支持体１６の重心とカウンタウェイト１８の重心とを合成した合成重心の位置（以下、「合成重心の位置ＣＧ３」という）、Ｚ方向は鉛直上方をそれぞれ示している。ただし、合成重心の位置ＣＧ３は被支持体１６の質量Ｍ１と重心の位置ＣＧ１およびカウンタウェイト１８の質量Ｍ２と重心の位置ＣＧ２によって変わり得るため、以下に示す構成により、支点２９と一致させる機能を実現する。ここで、質量Ｍ２の質量Ｍ１に対する比率（=質量Ｍ２／質量Ｍ１）をαとする。

（自重補償リンク機構の全体構成）
自重補償リンク機構１０は、連動機構１１と、回転アーム１３と、第１のアーム１４と、被支持体１６と、第２のアーム１７と、カウンタウェイト１８と、を有する。

（連動機構の構成）
連動機構１１は、第１のスプロケット２１と、第２のスプロケット２２と、チェーン２４と、チェーン調整機構２５と、を有する。
第１のスプロケット２１は、円盤形状とされている。第１のスプロケット２１は、複数の凸部２１Ａと、を有する。
複数の凸部２１Ａは、外周部に設けられている。複数の凸部２１Ａは、周方向に間隔をあけて配置されている。複数の凸部２１Ａは、チェーン２４と係合する部分である。
第１のスプロケット２１は、回転アーム１３の一方の端部２７と回転自在に接続されるとともに、第１のアーム１４の曲げモーメントを介して、第１のアーム１４が支持する被支持体１６の重量をトルクとして受ける。

第２のスプロケット２２は、円盤形状とされている。第２のスプロケット２２は、複数の凸部２２Ａと、を有する。
複数の凸部２２Ａは、外周部に設けられている。複数の凸部２２Ａは、周方向に間隔をあけて配置されている。複数の凸部２２Ａは、チェーン２４と係合する部分である。
第２のスプロケット２２は、回転アーム１３の他方の端部２８と回転自在に接続され、第１のスプロケット２１から離れて配置されるとともに、第２のアーム１７の曲げモーメントを介して、第２のアーム１７が支持するカウンタウェイト１８の重量をトルクとして受ける。

上記構成とされた第２のスプロケット２２は、第１のスプロケット２１から離れた位置に配置されている。
第２のスプロケット２２のピッチ径は、第１のスプロケット２１のピッチ径と等しくなるように構成されている。第１及び第２のスプロケット２１，２２としては、例えば、同じ構成（同じ大きさで、かつ同じ形状）とされたスプロケットを用いることが可能である。

チェーン２４は、第１及び第２のスプロケット２１，２２が内側に配置されるように、第１及び第２のスプロケット２１，２２の外周部（複数の凸部２１Ａ，２２Ａ）に取り付けられている。

ちチェーン調整機構２５は、チェーン２４の経路上に設けられている。ちチェーン調整機構２５は、チェーンの張りの状態を調整可能（第１のスプロケット２１と第２のスプロケット２２の相対位相を調整可能）な構成とされている。
ちチェーン調整機構２５としては、例えば、ターンバックルやチェーンテンショナ等を用いることが可能である。

（回転アームの構成）
回転アーム１３は、回転アーム本体２６と、軸３１Ａを介して、第１のスプロケット２１を回転自在に支持する一方の端部２７と、軸３１Ｂを介して、第２のスプロケット２２を回転自在に支持する他方の端部２８と、支点２９と、を有する。
回転アーム本体２６は、一方向（具体的には、第１のスプロケット２１から第２のスプロケット２２に向かう方向）に延びている。
回転アーム本体２６の重心は、被支持体１６とカウンタウェイト１８が無い状態でも釣合い状態を保てることが望ましく、そのためには回転アーム本体２６の重心が支点２９と一致していることが望ましい。ただし、回転アーム本体２６が軽量であれば、その影響は比較的小さい。

支点２９は、回転アーム１３が回動可能な状態で支持されている位置（回転中心位置）であり、回転アーム本体２６上で軸３１Ａと軸３１Ｂとを結ぶ線分（図１に示す点線）をα：１に内分する点に配置する。すなわち、距離Ｌ１ａと距離Ｌ２ａとの比は、α：１とする。

（第１のアームの構成）
第１のアーム１４は、一端１４Ａと、一端１４Ａから距離Ｌ１ｂ離れた位置に配置された他端１４Ｂと、を有する。一端１４Ａは、回動可能な状態で軸３１Ａを介して回転アーム１３の一方の端部２７に回動自在に設けられている。

（被支持体の構成）
被支持体１６は、第１のアーム１４の他端１４Ｂに着脱可能な状態で取り付けられている。被支持体１６としては、例えば、工場等で作業員が使用する重量物（例えば、重い工具等）を例示することが可能である。
被支持体１６の質量が質量Ｍ１である場合、Ｚ方向下方側に質量Ｍ１×ｇ（ｇは重力加速度を示す）の重力が被支持体１６に働き、この力が第１のアーム１４の他端１４Ｂに作用する。
被支持体１６は、ジンバル等の接続具を介して第１のアーム１４の他端１４Ｂに接続しても良い。また、第１のアーム１４の他端１４Ｂから、ワイヤを介して被支持体１６を吊るした場合でも、上記構成と同様に、Ｚ方向下方側に質量Ｍ１×ｇの力が第１のアーム１４の他端１４Ｂに作用する。

（第２のアームの構成）
第２のアーム１７は、第１のアーム１４と平行であり、かつ、第１のアーム１４が延びる側とは逆側に延びている。第２のアーム１７は、一端１７Ａと、一端１７Ａから距離Ｌ２ｂ離れた位置に配置された他端１７Ｂと、を有する。一端１７Ａは、回動可能な状態で軸３１Ｂを介して回転アーム１３の他方の端部２８に回動自在に設けられている。

ここで、距離Ｌ１ｂと距離Ｌ２ｂとの比は、α：１とする。

第１のアーム１４と第２のアーム１７は、被支持体１６とカウンタウェイト１８が無い状態でも釣合い状態を保てることが望ましく、そのためには、第２のアーム１７の質量は、第１のアーム１４の質量に対しα倍であることが望ましい。
加えて、第１のアームの一端１４Ａから第１のアームの重心位置までの距離の第１のアーム長さＬ１ｂに対する比率と、第２のアームの一端１７Ａから第２のアームの重心位置までの距離の第２のアーム長さＬ２ｂに対する比率とが、同じであることが望ましい。

（カウンタウェイトの構成）
カウンタウェイト１８は、第２のアーム１７の他端１７Ｂに着脱可能な状態で取り付けられている。カウンタウェイト１８の質量が質量Ｍ２である場合、Ｚ方向下方側に質量Ｍ２×ｇ（ｇは重力加速度を示す）の重力がカウンタウェイト１８に働く。
カウンタウェイト１８についても、ジンバル等の接続具を介して第２のアーム１７の他端１７Ｂに接続すること、及び第２のアーム１７の他端１７Ｂからワイヤを介して吊るすことが可能である。

上記構成とされた自重補償リンク機構１０では、軸３１Ａの回転中心と支点２９とを結ぶ直線Ｌ１ａと軸３１Ａの回転中心と被支持体１６の重心の位置ＣＧ１とを結ぶ直線Ｌ１ｂが成す第１の角度θ１と、軸３１Ｂの回転中心と支点２９とを結ぶ直線Ｌ２ａと軸３１Ｂの回転中心とカウンタウェイト１８の重心の位置ＣＧ２とを結ぶ直線Ｌ２ｂとが成す第２の角度θ２との大きさを連動機構１１が等しく保ち、第１のアーム１４と第２のアーム１７とを平行に保つ。このとき、合成重心の位置ＣＧ３は、被支持体１６の重心の位置ＣＧ１とカウンタウェイトの重心の位置ＣＧ２とを結ぶ線分をα：１に内分する点に存在し、支点２９と一致する。

このような機能は、合成重心の位置ＣＧ３と第１のアーム１４の一端１４Ａとを結ぶ直線、第１の直線Ｌ１、及び第１のアーム１４で形成される第１の三角形Ｔｒ１と、合成重心の位置ＣＧ３と第２のアーム１７の一端１７Ａとを結ぶ直線、第２の直線Ｌ２、及び第２のアーム１７で形成される第２の三角形Ｔｒ２と、の相似比が常にα：１に保たれることに加え、第１の三角形Ｔｒ１と第２の三角形Ｔｒ２との相対位置関係が、合成重心の位置ＣＧ３を中心とする回転対称となることから、合成重心の位置ＣＧ３が常に支点２９と一致することを説明できる。
これにより、作業者が第１のアーム１４の位置を変化させた際、合成重心の位置ＣＧ３を常に支点２９の位置に一致させることが可能となるので、被支持体１６の自重を補償することができる。

例えば、被支持体１６の質量Ｍ１が１５ｋｇ、カウンタウェイト１８の質量Ｍ２が４５ｋｇとした場合、すなわち質量Ｍ２の質量Ｍ１に対する比率（=質量Ｍ２／質量Ｍ１）αを３とした場合に、第１の直線Ｌ１の長さ：第２の直線Ｌ２の長さの比率は常に３：１を保つため、合成重心の位置ＣＧ３を支点２９の位置に一致させることができる。

先に説明した連動機構１１は、第１のアーム１４の位置が変位させられた際、第１の角度θ１と第２の角度θ２との大きさを等しく保ち、第１のアーム１４と第２のアーム１７との平行状態を維持させた上で、第１のアーム１４の変位量に応じて、第２のアーム１７を変位させることで、合成重心の位置ＣＧ３を常に支点２９の位置に一致させる機能を有する。

（自重補償リンク機構の作用効果）
第１の実施形態の自重補償リンク機構１０によれば、第１のアーム１４の位置を変位させた際、被支持体１６の重心とカウンタウェイト１８の重心とを合成した合成重心の位置ＣＧ３を、常に支点２９と一致させることで、被支持体１６の自重を補償することができる。
また、上記自重補償リンク機構１０は、シリアルリンク機構であるため、４つのリンクを備えたパンタグラフ型リンク機構と比較して、回転アーム１３、第１のアーム１４、及び第２のアーム１７（３つのリンク）を動作させる際に必要な占有空間を小さくすることができる。

自重補償リンク機構１０は、被支持体１６の質量Ｍ１とカウンタウェイト１８の質量Ｍ２のポテンシャルエネルギーの和をほぼ一定に保つことから、自重を補償するための駆動モータ等が不要となり、軽量化することが可能となる。これにより、持ち運びが容易になるとともに、耐荷重が低い床上にも自重補償リンク機構１０を設置することができる。

＜第２の実施形態＞
図２を参照して、第２の実施形態の自重補償リンク機構３０について説明する。図２において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。

（自重補償リンク機構の全体構成）
自重補償リンク機構３０は、第１の実施形態の自重補償リンク機構１０を構成する連動機構１１に替えて、連動機構３２を有すること以外は、自重補償リンク機構１０と同様に構成されている。

（連動機構の全体構成）
連動機構３２は、第１のプーリ３５と、第２のプーリ３６と、ワイヤ３８と、を有する。

（第１のプーリの構成）
第１のプーリ３５は、ワイヤ３８を案内する部材であり、軸３１Ａ上に回転自在に配置されている。

（第２のプーリの構成）
第２のプーリ３６は、ワイヤ３８を案内する部材であり、軸３１Ｂ上に回転自在に配置されている。
第２のプーリ３６は、回転アーム１３が延びる方向に第１のプーリ３５から離れて配置されている。第２のプーリ３６は、第１のプーリ３５に対し、支点２９を基準に反対側に配置されている。

（ワイヤの構成）
ワイヤ３８は、一端３８Ａと、他端３８Ｂと、を有する。一端３８Ａは、第１のアーム１４の一端１４Ａ側で、軸３１Ａから一定の距離がある部分と接続されている。他端３８Ｂは、第２のアーム１７の一端１７Ａ側で、軸３１Ｂから一定の距離がある部分と接続されている。一端３８Ａと他端３８Ｂとの間に位置するワイヤ３８のうち、一部が第１及び第２のプーリ３５，３６と接触し、ワイヤ３８の経路が案内されている。

（自重補償リンク機構の作用効果）
上述したように、第１のプーリ３５、第２のプーリ３６、及びワイヤ３８を用いて連動機構３２を構成することで、ワイヤ３８を介して、第１のアーム１４の変位量を第２のアーム１７に伝えて、常に合成重心の位置ＣＧ３と支点２９の位置とを一致させることができる。

また、第１の実施形態で説明した自重補償リンク機構１０（チェーン・スプロケット機構）を用いる場合、第１のスプロケット２１と第１のアーム１４との間、及び第２のスプロケット２２と第２のアーム１７との間に、トルクを伝達するためのキー溝加工、あるいはスプライン加工、あるいはボルト締結等の部品構成が必要となる。一方、第１及び第２のプーリ３５，３６は、ワイヤ３８を一定の半径を保った状態で案内する機能のみで十分であり、回転が自由な状態でよい。このため、自重補償リンク機構３０では、トルク伝達のための加工や部品構成を簡易化できる。また、第１のアーム１４の一端１４Ａおよび第２のアーム１７の一端１７Ａでトルク伝達機構のための曲げ強度が不要となる。
さらに、チェーン・スプロケット機構を用いる場合よりも簡便な構造とすることができる。

＜第３の実施形態＞
図３を参照して、第３の実施形態の自重補償リンク機構４０について説明する。図３において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。

（自重補償リンク機構の構成）
自重補償リンク機構４０は、第１の実施形態の自重補償リンク機構１０の支点２９の位置とは異なる位置に支点２９を配置させ、合成重心の位置ＣＧ３とは一致せず、合成重心の位置ＣＧ３の周囲の位置で、例えば、支点２９を合成重心の位置ＣＧ３の上方に配置する構成とされている。具体的に、図３に示すように、図１に示す第１の実施形態と比較して、支点２９を上方に配置させ、合成重心の位置ＣＧ３が支点２９の下方に存在する構成としている。
自重補償リンク機構４０は、合成重心の位置ＣＧ３と支点２９が一致しないように配置させたこと以外は、自重補償リンク機構１０と同様に構成されている。

（自重補償リンク機構の作用効果）
上述したように、Ｚ方向において、合成重心の位置ＣＧ３の上方に支点２９を配置させることで、重力の働きにより、合成重心の位置ＣＧ３が支点２９の真下に移動しようとする力（復元力）が発生する。これにより、Ｚ方向に対して回転アーム１３が所定角度傾斜した状態が、安定したつり合いの状態となる。
この状態を予めニュートラルポジションとして設定することで、作業者が被支持体１６から手を離した際、回転アーム１３が支点２９を中心に不安定な状態で意図しない方向に回転することを抑制した上で、回転アーム１３を自動的にニュートラルポジションに復帰させることができる。

＜第４の実施形態＞
図４を参照して、第４の実施形態の自重補償リンク機構５０について説明する。図４において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。

（自重補償リンク機構の構成）
自重補償リンク機構５０は、第１の実施形態の自重補償リンク機構１０の状態からチェーン２４を調整し、第１のアーム１４と第２のアーム１７との平行関係を崩し、合成重心の位置ＣＧ３が支点２９と異なる位置に配置させたこと以外は、自重補償リンク機構１０と同様に構成されている。

自重補償リンク機構５０では、合成重心の位置ＣＧ３が支点２９の位置とは一致せず、周囲に配置されている。具体的には、回転アーム１３がＺ方向に対して所定角度傾斜した状態をニュートラルポジションとして設定する際、以下に示すチェーン２４および支点２９の設定により、ニュートラルポジションにおいて、Ｚ方向において、支点２９の下方に合成重心の位置ＣＧ３が配置されている。

自重補償リンク機構５０では、チェーン２４の上部側を緩めることで第１の角度θ１と第２の角度θ２とを異ならせ、第１のアーム１４と第２のアーム１７とが平行とならないようにすることで、合成重心の位置ＣＧ３を支点２９より低い位置に配置させる。

上記で支点２９より低い位置に配置させた合成重心の位置ＣＧ３に対し、支点２９が鉛直上方に配置されるように、支点２９を水平方向に移動させる。これらの設定により、支点２９に対して合成重心の位置ＣＧ３を鉛直下方に配置することが可能となる。

（自重補償リンク機構の作用効果）
上述したように、ニュートラルポジションにおいて、合成重心の位置ＣＧ３を支点２９の鉛直方向下方に配置させることで、作業者が被支持体１６から手を離した際、回転アーム１３を自動的にニュートラルポジションに復帰させることができる。
また、第１のアーム１４と第２のアーム１７とを安定した釣り合い状態に復帰させることが可能となるので、自重補償リンク機構５０が不安定な状態で意図しない動作をすることを抑制でき、自重補償リンク機構５０を安定させることができる。

＜第５の実施形態＞
図５を参照して、第５の実施形態の自重補償リンク機構６０について説明する。図５において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。

（自重補償リンク機構の構成）
自重補償リンク機構６０は、第１の実施形態の自重補償リンク機構１０の構成に、さらに第１の弾性変形部材６１と、第１のダンパ６２と、第２の弾性変形部材６４と、第２のダンパ６５と、を備えること以外は、自重補償リンク機構１０と同様に構成されている。

（第１の弾性変形部材の構成）
第１の弾性変形部材６１は、回転アーム本体２６のうち、一方の端部２７側に位置する部分と、第１のアーム１４のうち、第１のアーム１４の一端１４Ａ側に位置する部分とを接続するように設けられている。
第１の弾性変形部材６１としては、例えば、ばね（例えば、コイルばね）を用いることが可能である。

（第１のダンパの構成）
第１のダンパ６２は、回転アーム本体２６のうち、一方の端部２７側に位置する部分と第１のアーム１４のうち、第１のアーム１４の一端１４Ａ側に位置する部分とを接続するように設けられている。第１のダンパ６２は、第１の弾性変形部材６１と並列接続されている。
第１のダンパ６２としては、例えば、オイルダンパや摩擦ダンパまたはこれらの減衰係数を調整可能な可変ダンパ等を用いることが可能である。

（第１の弾性変形部材及び第１のダンパの作用効果）
上記構成とされた第１の弾性変形部材６１及び第１のダンパ６２を有することで、回転アーム本体２６に対する第１のアーム１４および第２のアーム１７のニュートラルポジションの角度を設定することが可能になるとともに、作業者が被支持体１６から手を離した際、回転アーム１３に対する第１のアーム１４の位置が急激に変化することを抑制可能となる。これにより、自重補償リンク機構６０の意図しない動作を抑制できるとともに、釣り合い状態での安定性を得ることができる。
また、例えば、第１の弾性変形部材６１及び第１のダンパ６２の可動域を予め制限することで、回転アーム１３と第１のアーム１４とが一直線となる状態、すなわち、死点位置の状態に陥ることを回避できるため、第１のアーム１４の操作性が低下することを防止できる。
さらに、第１のアーム１４が動いている状態で一定の減衰力を付与および調整することが可能となるので、自重補償リンク機構６０の操作抵抗を調整することができ、操作性を向上させることができる。

（第２の弾性変形部材の構成）
第２の弾性変形部材６４は、回転アーム本体２６上で支点２９から一定の距離離れた部分と固定部材６７とを接続するように設けられている。固定部材６７は、その位置が規制された部材であり、第１の実施形態で説明した床面等に固定あるいは据付けられた支柱、人力による移動が可能な台車、または、人の操作あるいは自律制御によって自走可能な移動台車等により規制されることが可能である。
第２の弾性変形部材６４としては、例えば、ばね（例えば、コイルばね）を用いることが可能である。

（第２のダンパの構成）
第２のダンパ６５は、回転アーム本体２６上で支点２９から一定の距離離れた部分と固定部材６７とを接続するように配置されている。第２のダンパ６５は、第２の弾性変形部材６４と並列接続されている。
第２のダンパ６５としては、例えば、オイルダンパや摩擦ダンパ、または、これらの減衰係数を調整可能な可変ダンパ等を用いることが可能である。

（第２の弾性変形部材及び第２のダンパの作用効果）
上記構成とされた第２の弾性変形部材６４及び第２のダンパ６５を有することで、Ｚ方向に対して回転アーム１３が所定角度傾斜した位置を予めニュートラルポジションとして設定することが可能になるとともに、作業者が被支持体１６から手を離した際、回転アーム１３が支点を中心に意図しない動作をすることを抑制した上で、回転アーム１３を自動的にニュートラルポジションに復帰させることができる。
さらに、回転アーム１３が動いている状態で、一定の減衰力を付与および調整することが可能となるので、自重補償リンク機構６０の操作抵抗を調整することができ、操作性を向上させることができる。

（自重補償リンク機構の作用効果）
上述したように、自重補償リンク機構６０が意図しない動作をすることを抑制でき、自重補償リンク機構６０の安定性および操作性を向上させることができる。

＜第５の実施形態の変形例＞
図６を参照して、第５の実施形態の変形例の自重補償リンク機構７０について説明する。図６において、図５に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。

自重補償リンク機構７０は、第５の実施形態の自重補償リンク機構６０を構成する第１の弾性変形部材６１及び第１のダンパ６２を設ける位置を異ならせたこと以外は、自重補償リンク機構６０と同様に構成されている。

第１の弾性変形部材６１は、回転アーム本体２６のうち、他方の端部２８側に位置する部分と、第２のアーム１７のうち、第２のアーム１７の一端１７Ａ側に位置する部分と、を接続するように設けられている。

第１のダンパ６２は、回転アーム１３のうち、他方の端部２８側に位置する部分と第２のアーム１７のうち第２のアーム１７の一端１７Ａ側に位置する部分とを接続するように設けられている。第１のダンパ６２は、第１の弾性変形部材６１と並列接続されている。

（自重補償リンク機構の作用効果）
このような構成とされた自重補償リンク機構７０は、先に説明した第５の実施形態の自重補償リンク機構６０と同様な効果を得ることができる。

＜第６の実施形態＞
図７を参照して、第６の実施形態の自重補償リンク機構８０について説明する。図７において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。

（自重補償リンク機構の全体構成）
自重補償リンク機構８０は、第１の実施形態の自重補償リンク機構１０の構成に、さらに回転アーム用ブレーキ機構８１と、ブレーキ機構８２と、を備えること以外は、自重補償リンク機構１０と同様に構成されている。

（回転アーム用ブレーキ機構の構成）
回転アーム用ブレーキ機構８１は、回転アーム本体２６のうち、支点２９に対応する部分に設けられている。回転アーム用ブレーキ機構８１は、Ｚ方向に対する回転アーム本体２６の傾斜角度が所望の角度になった際に回転アーム１３の回動を停止させ、回転アーム１３の姿勢を維持させる。即ち、回転アーム用ブレーキ機構８１は、回転アーム１３の制動機能および角度保持機能を有する。
回転アーム用ブレーキ機構８１は、回転アーム１３の回動が停止した状態から回転アーム１３を回動させたいときにブレーキを解除する。
また、回転アーム用ブレーキ機構８１は、その制動力を調整することでダンパとしても機能することから、第２のダンパ６５の機能を代替する手段として用いることも可能である。

（ブレーキ機構の構成）
ブレーキ機構８２は、回転アーム１３の一方の端部２７と第１のアーム１４の一端１４Ａとが接続された関節部分に設けられている。ブレーキ機構８２は、回転アーム１３に対する第１のアーム１４の回動を停止させ、回転アーム１３に対する第１のアーム１４の姿勢を維持させる。即ち、ブレーキ機構８２は、回転アーム１３の一方の端部２７と第１のアーム１４の一端１４Ａとの接続部分の回転に関する制動機能および角度保持機能を有する。
ブレーキ機構８２は、第１のアーム１４の回動が停止した状態から第１のアーム１４を回動させたいときにブレーキを解除する。
また、ブレーキ機構８２は、その制動力を調整することでダンパとしても機能することから、第１のダンパ６２の機能を代替する手段として用いることも可能である。

（自重補償リンク機構の作用効果）
上述した回転アーム用ブレーキ機構８１を有することで、Ｚ方向に対する回転アーム１３の角度が所望の角度になった際、回転アーム１３の回動を停止させ、所望の角度で回転アーム１３の姿勢を維持することができる。
また、回転アーム用ブレーキ機構８１及びブレーキ機構８２を有することで、第１のアーム１４の他端１４Ｂに設けられた被支持体１６が所望の位置まで移動した際、回転アーム１３及び第１のアーム１４の回動を停止させ、被支持体１６の位置を維持することができる。

＜第６の実施形態の変形例＞
図８を参照して、第６の実施形態の変形例の自重補償リンク機構９０について説明する。図８において、図７に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。

（自重補償リンク機構の構成）
自重補償リンク機構９０は、第６の実施形態の自重補償リンク機構８０を構成するブレーキ機構８２を設ける位置を異ならせたこと以外は、自重補償リンク機構８０と同様に構成されている。
ブレーキ機構８２は、回転アーム１３の他方の端部２８と第２のアーム１７の一端１７Ａとが接続された関節部分に設けられ、回転アーム１３に対する第２のアーム１７の回動を停止させ、回転アーム１３に対する第２のアーム１７の姿勢を維持させる。

（自重補償リンク機構の作用効果）
上記構成とされた自重補償リンク機構９０は、回転アーム用ブレーキ機構８１を有することで、Ｚ方向に対する回転アーム１３の角度が所望の角度になった際、回転アーム１３の回動を停止させ、所望の角度で回転アーム１３の姿勢を維持することができる。
また、回転アーム用ブレーキ機構８１及びブレーキ機構８２を有することで、第１のアーム１４の他端１４Ｂに設けられた被支持体１６が所望の位置まで移動した際、回転アーム１３及び第２のアーム１７の回動を停止させ、被支持体１６の位置を維持することができる。

＜第７の実施形態＞
図９を参照して、第７の実施形態の自重補償ロボット１００について説明する。図９において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。

（自重補償ロボットの全体構成）
自重補償ロボット１００は、第１の実施形態の自重補償リンク機構１０と、第１の回動機構１０１と、第２の回動機構１０２と、制御装置１０３と、を備える。

（第１の回動機構の構成）
第１の回動機構１０１は、回転アーム１３に対して第１のアーム１４を回動させる。第１の回動機構１０１としては、例えば、図９に示す回転駆動モータ（または、回転アーム本体２６と第１のアーム１４とを接続するように配置され、一方向に伸縮可能なアクチュエータ等）を用いることが可能である。
なお、一方向に伸縮可能なアクチュエータを用いる場合、図５で説明した第１の弾性変形部材６１と第１のダンパ６２とが並列で接続されている先を、一方向に伸縮可能なアクチュエータで置き換えることが可能である。

（第２の回動機構の構成）
第２の回動機構１０２は、Ｚ方向（鉛直方向）に対して回転アーム１３を回動させる。第２の回動機構１０２は、回転アーム本体２６上の支点２９に配置される。第２の回動機構１０２としては、例えば、図９に示す回転駆動モータ（または、回転アーム本体２６上で支点２９から一定距離離れた部分と固定部材６７とを接続するように配置され、一方向に伸縮可能なアクチュエータ等）を用いることが可能である。
一方向に伸縮可能なアクチュエータを用いる場合、第２の弾性変形部材６４と第２のダンパ６５とが並列で接続されている先を、一方向に伸縮可能なアクチュエータで置き換えることが可能である。

制御装置１０３は、第１及び第２の回動機構１０１，１０２と電気的に接続されている。制御装置１０３は、第１及び第２の角度θ１，θ２がそれぞれ所望の角度となるように、第１及び第２の回動機構１０１，１０２を制御する。
ここで、第１及び第２の回動機構１０１，１０２に電動モータを用いる場合、制御装置１０３は、第１及び第２の回動機構１０１，１０２に電力を送り、電気的制御を行う。
また、第１及び第２の回動機構１０１，１０２に油圧モータを用いる場合、制御装置１０３は、第１及び第２の回動機構１０１，１０２に油圧を送り、作動流体を用いた回路である油圧回路による制御を行う。
ここで、「油圧」、「油圧モータ」、及び「油圧回路」という用語を用いているが、作動流体として、例えば、水等の他の液体を用いることも可能であり、力伝達可能な流体であればその液の種類は問わない。また、「空気圧」、「空気圧モータ」、及び「空気圧回路」等を用いることも可能である。

（自重補償ロボットの作用効果）
上記構成とされた第１の回動機構１０１、第２の回動機構１０２、及び制御装置１０３を有することで、第１及び第２のアーム１４，１７の動きを自動で制御することができる。

なお、第７の実施形態の自重補償ロボット１００では、一例として、第１の実施形態の自重補償リンク機構１０を備える場合を例に挙げて説明したが、自重補償リンク機構１０に替えて、先に説明した自重補償リンク機構３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０のうち、いずれか１つの自重補償リンク機構を用いて自重補償ロボットを構成してもよい。この場合、第７の実施形態の自重補償ロボット１００と同様な効果を得ることができる。

また、第７の実施形態では、一例として、第１の回動機構１０１が回転アーム１３に対して第１のアーム１４を回動させる場合を例に挙げて説明したが、例えば、第１の回動機構１０１が回転アーム１３に対して第２のアーム１７を回動させるように構成してもよい。
この場合、第７の実施形態の自重補償ロボット１００と同様な効果を得ることができる。

＜第８の実施形態＞
図１０を参照して、第８の実施形態の自重補償リンク機構１１０について説明する。図１０において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
図１０において、Ａは軸３１Ａの中心位置（以下、「中心位置Ａ」という）、Ｂは第１のアーム１４上における第１の油圧シリンダ１１１と第１のアーム１４との接続位置（以下、「接続位置Ｂ」という）、Ｃは回転アーム１３上における第１の油圧シリンダ１１１と回転アーム１３との接続位置（以下、「接続位置Ｃ」という）をそれぞれ示している。
また、図１０において、ａは軸３１Ｂの中心位置（以下、「中心位置ａ」という）、ｂは第２のアーム１７上における第２の油圧シリンダ１１２と第２のアーム１７との接続位置（以下、「接続位置ｂ」という）、ｃは回転アーム１３上における第２の油圧シリンダ１１２と回転アーム１３との接続位置（以下、「接続位置ｃ」という）をそれぞれ示している。

（自重補償ロボットの全体構成）
自重補償リンク機構１１０は、回転アーム１３と、第１のアーム１４と、被支持体１６と、第２のアーム１７と、カウンタウェイト１８と、軸３１Ａ，３１Ｂと、第１の油圧シリンダ１１１と、第２の油圧シリンダ１１２と、油圧回路１１３と、を備える。

第１の油圧シリンダ１１１は、伸縮可能な構成とされており、接続位置Ｃにおいて回転アーム１３と接続されており、接続位置Ｂにおいて第１のアーム１４と接続されている。
第２の油圧シリンダ１１２は、伸縮可能な構成とされており、接続位置ｂにおいて第２のアーム１７と接続されており、接続位置ｃにおいて回転アーム１３と接続されている。

油圧回路１１３は、第１及び第２の油圧シリンダ１１１，１１２と接続されている。油圧回路１１３は、第１の油圧シリンダ１１１の長さと第２の油圧シリンダ１１２の長さとが等しくなるように調整を行う。
即ち、油圧回路１１３は、△ＡＢＣと△ａｂｃとが合同（即ち、ＡＢ＝ａｂ、ＢＣ＝ｂｃ、ＣＡ＝ｃａ）、または△ＡＢＣと△ａｃｂとが合同（即ち、ＡＢ＝ａｃ、ＢＣ＝ｃｂ、ＣＡ＝ｂａ）となるように、第１及び第２の油圧シリンダ１１１，１１２を制御する（但し、Ａは中心位置ａ，Ａ、接続位置ｂ，Ｂ，ｃ，Ｃである。）。
第１の油圧シリンダ１１１の長さと第２の油圧シリンダ１１２の長さとが等しくなるための調整を、より厳密に行うためには、第１の油圧シリンダ１１１と第２の油圧シリンダ１１２とは、複動型の油圧シリンダを使う方が望ましい。ただし、単動型の油圧シリンダを使う構成も可能である。
ここで、「油圧回路」、及び「油圧シリンダ」という用語を用いているが、作動流体は、例えば、水等の他の液体にも置き換えることが可能であり、力伝達可能な流体であればその液の種類は問わない。また、空気圧を用いることも可能である。

（自重補償リンク機構の作用効果）
第８の実施形態の自重補償リンク機構１１０は、先に説明した第１から第４の実施形態の自重補償リンク機構、および、第７の実施形態の自重補償ロボット１００と同様な効果を得ることができる。また、第５及び第６の実施形態が有する機能の一部を代替する効果を得ることができる。
具体的には、第１第３及び第７の実施形態の連動機構１１、及び第２の実施形態の連動機構３２は、第１及び第２の油圧シリンダ１１１，１１２と油圧回路１１３とで構成される油圧回路に置き換えることで、同じ機能を実現できる。
また、第４の実施形態との比較では、油圧回路１１３の調整によって第１の油圧シリンダ１１１の長さと第２の油圧シリンダ１１２に差を設けることで、第４の実施形態におけるチェーン２４の調整と同様の機能を実現できる。
さらに、第５の実施形態における、第１のダンパ６２について、油圧回路の一部に流路抵抗を与える（オリフィスを設ける、バルブで流量を制限する）等により、同様の機能を与えることが可能である。
加えて、第６の実施形態におけるブレーキ機構８２について、油圧回路１１３を閉鎖させることにより、第１及び第２の油圧シリンダ１１１，１１２の動きを拘束することで、同様の機能を与えることが可能である。

以上、本開示の好ましい実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

例えば、上述した自重補償リンク機構１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１１０のうち、いずれか１つの自重補償リンク機構と、支点２９を回動可能に支持する台車と、を備えた台車付き自重補償リンク機構を構成してもよい。
また、上述した自重補償ロボット１００と、支点２９を回動可能に支持する台車と、を備えた台車付き自重補償ロボットを構成してもよい。
上記台車としては、人力による移動が可能な台車、または、人の操作あるいは自律制御によって自走可能な台車で、かつ自重補償リンク機構１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０または自重補償ロボット１００を回動させることの可能な支柱を備えたものを用いることが可能である。
なお、自重補償リンク機構１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１１０及び自重補償ロボット１００を構成する支点２９は、床面等に固定あるいは据付けられた支柱等による回動可能に支持されていてもよい。

例えば、連動機構を構成する回転アームとして、かさ歯車とドライブシャフトとを組み合わせたものや、ハイポイドギヤとドライブシャフトとを組み合わせたものなどを用いることにより、第１及び第２のアーム１４，１７の位置を第１の角度θ１と第２の角度θ２とが常に同じ角度になるように変化させてもよい。

例えば、第２の実施形態の自重補償リンク機構３０に、図５及び図６に示す第１の弾性変形部材６１、第１のダンパ６２、第２の弾性変形部材６４、及び第２のダンパ６５よりなる構造体を設けてもよい。
また、第２の実施形態の自重補償リンク機構３０に、図７及び図８に示す回転アーム用ブレーキ機構８１及びブレーキ機構８２を設けてもよい。

＜付記＞
各実施形態に記載の自重補償リンク機構１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１１０、及び自重補償ロボット１００は、例えば、以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る自重補償リンク機構１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１１０は、一方向に延び、支点２９を中心に回動可能に支持された回転アーム１３と、一端１４Ａが回動可能な状態で前記回転アーム１３の一方の端部２７に設けられた第１のアーム１４と、前記第１のアーム１４の他端１４Ｂに設けられた被支持体１６と、回動可能な状態で一端１７Ａが前記回転アーム１３の他方の端部２８に設けられ、前記第１のアーム１４が延びる方向と平行で、前記第１のアーム１４が延びる側とは逆側に延びる第２のアーム１７と、前記第２のアーム１７の他端１７Ｂに設けられたカウンタウェイト１８と、前記回転アーム１３に設けられ、前記第１のアーム１４の変位量に基づいて、前記第２のアーム１７を変位させる連動機構１１と、を備え、前記連動機構１１は、前記第１のアーム１４の位置を変位させた際、前記被支持体１６の重心とカウンタウェイト１８の重心とを合成した合成重心の位置ＣＧ３が、前記支点２９の位置または前記支点２９の周囲の所定位置となるように制御する。

このように、第１のアーム１４の位置を変位させた際、被支持体１６の重心とカウンタウェイト１８の重心とを合成した合成重心の位置ＣＧ３を、支点２９の位置または支点２９の周囲の所定位置となるように制御することで、被支持体１６の自重を補償することができる。
また、上記自重補償リンク機構１０は、シリアルリンク機構であるため、４つのリンクを備えたパンタグラフ型リンク機構と比較して、回転アーム１３、第１のアーム１４、及び第２のアーム１７（３つのリンク）を動作させる際に必要な占有空間を小さくすることができる。

（２）第２の態様に係る自重補償リンク機構１０，３０，６０，７０，８０，９０，１１０は、（１）の自重補償リンク機構１０，３０，６０，７０，８０，９０，１１０であって、前記合成重心の位置ＣＧ３と前記被支持体１６の重心の位置ＣＧ１とを結ぶ直線を第１の直線Ｌ１とし、前記合成重心の位置ＣＧ３と前記カウンタウェイト１８の重心の位置ＣＧ２とを結ぶ直線を第２の直線Ｌ２とした際、（第１の直線Ｌ１の長さ）／（第２の直線Ｌ２の長さ）の値が、（カウンタウェイト１８の質量Ｍ２）／（被支持体１６の質量Ｍ１）の値と等しくなるように構成されており、前記連動機構１１，３２は、前記回転アーム１３と前記第１のアーム１４とが成す第１の角度θ１と前記回転アーム１３と前記第２のアーム１７とが成す第２の角度θ２との大きさを等しくして、前記第１のアーム１４と前記第２のアーム１７との平行状態を維持させた上で、前記第２のアーム１７を変位させてもよい。

このような構成とすることで、合成重心の位置ＣＧ３と第１のアーム１４の一端１４Ａとを結ぶ直線、第１の直線Ｌ１、及び第１のアーム１４で形成される第１の三角形Ｔｒ１と、合成重心の位置ＣＧ３と第２のアーム１７の一端１７Ａとを結ぶ直線、第２の直線Ｌ２、及び第２のアーム１７で形成される第２の三角形Ｔｒ２と、の相似を常に一定にすることが可能になるとともに、第１の三角形Ｔｒ１と第２の三角形Ｔｒ２との相対位置関係が、常に支点２９を中心とする回転対称となるようにすることが可能となる。
これにより、作業者が第１のアーム１４の位置を変位させた際、合成重心の位置ＣＧ３を、常に支点２９の位置または支点２９の周囲の所定位置にすることが可能となるので、被支持体１６の自重を補償することができる。

（３）第３の態様に係る自重補償リンク機構１０，６０，７０，８０，９０，１１０は、（２）の自重補償リンク機構１０，６０，７０，８０，９０，１１０であって、前記連動機構１１は、前記回転アーム１３の一方の端部２７と回転自在に接続されるとともに、前記第１のアーム１４の曲げモーメントを介して、前記第１のアーム１４が支持する前記被支持体１６の重量をトルクとして受ける第１のスプロケット２１と、前記回転アーム１３の他方の端部２８と回転自在に接続されるとともに、前記第１のスプロケット２１から離れて配置されるとともに、前記第２のアーム１７の曲げモーメントを介して、前記第２のアーム１７が支持する前記カウンタウェイト１８の重量をトルクとして受ける第２のスプロケット２２と、前記第１及び第２のスプロケット２１，２２が内側に配置されるように、前記第１及び第２のスプロケット２１，２２に取り付けられたチェーン２４と、前記チェーン２４の張りの状態を調整可能なチェーン調整機構２５と、を有してもよい。

このような構成とすることで、作業者が第１のアーム１４の位置を変位させた際、合成重心の位置ＣＧ３を、常に支点２９の位置または支点２９の周囲の所定位置にすることが可能となるので、被支持体１６の自重を補償することができる。
また、連動機構１１として、チェーン・スプロケット機構を用いることで、作業者が被支持体１６から急に手を離した場合でもチェーン２４が弛むことを抑制できる。

（４）第４の態様に係る自重補償リンク機構３０は、（２）の自重補償リンク機構３０であって、前記連動機構３２は、前記回転アーム１３の一方の端部２７と回転自在に接続される第１のプーリ３５と、前記回転アーム１３の他方の端部２８と回転自在に接続され、前記回転アーム１３が延びる方向に前記第１のプーリ３５から離れて配置された第２のプーリ３６と、一端３８Ａが前記第１のアーム１４上で前記第１のプーリ３５から離れた部分に接続され、他端３８Ｂが前記第２のアーム１７の一端１７Ａ側と接続され、前記第１及び第２のプーリ３５，３６の外周に接触するワイヤ３８と、を有してもよい。

このように、第１のプーリ３５、第２のプーリ３６、及びワイヤ３８を用いて連動機構３２を構成することで、ワイヤ３８を介して、第１のアーム１４の変位量を第２のアーム１７に伝えて、合成重心の位置ＣＧ３を常に支点２９の位置または支点２９の周囲の所定位置となるように制御することができる。

また、チェーン・スプロケット機構を用いる場合、第１のスプロケット２１と第１のアーム１４との間、及び第２のスプロケット２２と第２のアーム１７との間に、トルクを伝達するためのトルク伝達機構が必要となる。一方、第１及び第２のプーリ３５，３６は、回転が自由な状態でよい。このため、自重補償リンク機構３０では、第１及び第２のプーリ３５，３６と第１，第２のアーム１４，１７との間でトルクを伝達するための構造や部品を設ける必要がなく、またトルク伝達機構のための曲げ強度が不要となる。
さらに、チェーン・スプロケット機構を用いる場合よりも簡便な構造とすることができる。

（５）第５の態様に係る自重補償リンク機構４０は、（１）から（４）のうち、いずれか１項記載の自重補償リンク機構４０であって、前記回転アーム１３が鉛直方向に対して所定角度傾斜した状態をニュートラルポジションとして設定する際、前記ニュートラルポジションにおいて、前記支点２９は、前記鉛直方向において、前記合成重心の位置ＣＧ３の上方に配置されていてもよい。

このように、鉛直方向において、合成重心の位置ＣＧ３の上方に支点２９を配置させることで、重力の働きにより、合成重心の位置ＣＧ３が支点２９の真下に移動しようとする力（復元力）が発生する。
これにより、鉛直方向に対して回転アーム１３が所定角度傾斜した位置を予めニュートラルポジションに設定することで、作業者が被支持体１６から手を離した際、回転アーム１３が支点２９を中心に不安定な状態で意図しない方向に回転することを抑制した上で、回転アーム１３を自動的にニュートラルポジションに復帰させることができる。

（６）第６の態様に係る自重補償リンク機構６０は、（１）から（５）のうち、いずれか１項記載の自重補償リンク機構６０であって、前記回転アーム１３のうち、一方の端部２７側に位置する部分と、前記第１のアーム１４のうち、前記第１のアーム１４の一端１４Ａ側に位置する部分と、を接続する第１の弾性変形部材６１と、前記回転アーム１３のうち、一方の端部２７側に位置する部分と前記第１のアーム１４のうち、前記第１のアーム１４の一端１４Ａ側に位置する部分との間に設けられ、前記第１の弾性変形部材６１と並列接続された第１のダンパ６２と、前記回転アーム１３上で前記支点２９から一定の距離離れた位置と固定部材６７とを接続する第２の弾性変形部材６４と、前記回転アーム１３上で前記支点２９から前記一定の距離離れた部分と前記固定部材６７との間に設けられ、前記第２の弾性変形部材６４と並列接続された第２のダンパ６５と、を備え、前記固定部材６７は、位置が規制された部材であってもよい。

このような構成とされた第１の弾性変形部材６１及び第１のダンパ６２を有することで、作業者が被支持体１６から手を離した際、回転アーム１３に対する第１のアーム１４の位置が急激に変化することを抑制可能となる。これにより、自重補償リンク機構の意図しない動作を抑制できるとともに、釣り合い状態での安定性を得ることができる。
また、例えば、第１の弾性変形部材６１及び第１のダンパ６２の可動域を予め制限することで、回転アーム１３と第１のアーム１４とが一直線となる状態、すなわち、死点位置の状態に陥ることを回避できるため、第１のアーム１４の操作性が低下することを防止できる。
さらに、第１のアーム１４が動いている状態で、一定の減衰力を付与および調整することが可能となるので、自重補償リンク機構６０の操作抵抗を調整することができ、操作性を向上させることができる。
なお、第１及び第２のダンパ６２，６５として、例えば、減衰係数を調整可能なダンパを用いてもよい。

また、第２の弾性変形部材６４及び第２のダンパ６５を有することで、Ｚ方向に対して回転アーム１３が所定角度傾斜した位置を予めニュートラルポジションとして設定することが可能になるとともに、作業者が被支持体１６から手を離した際、回転アーム１３が支点を中心に意図しない動作をすることを抑制した上で、回転アーム１３を自動的にニュートラルポジションに復帰させることができる。
さらに、回転アーム１３が動いている状態で、一定の減衰力を付与および調整することが可能となるので、自重補償リンク機構６０の操作抵抗を調整することができ、操作性を向上させることができる。

（７）第７の態様に係る自重補償リンク機構７０は、（１）から（５）のうち、いずれか１項記載の自重補償リンク機構７０であって、前記回転アーム１３のうち、他方の端部２８側に位置する部分と、前記第２のアーム１７のうち、前記第２のアーム１７の一端１７Ａ側に位置する部分と、を接続する第１の弾性変形部材６１と、前記回転アーム１３のうち、他方の端部２８側に位置する部分と前記第２のアーム１７のうち、前記第２のアーム１７の一端１７Ａ側に位置する部分との間に設けられ、前記第１の弾性変形部材６１と並列接続された第１のダンパ６２と、前記回転アーム１３上で前記支点２９から一定の距離離れた部分と固定部材６７とを接続する第２の弾性変形部材６４と、前記回転アーム１３上で前記支点２９から前記一定の距離離れた部分と前記固定部材６７との間に設けられ、前記第２の弾性変形部材６４と並列接続された第２のダンパ６５と、を備え、前記固定部材６７は、位置が規制された部材であってもよい。

このような構成とされた第１の弾性変形部材６１及び第１のダンパ６２を有することで、作業者が被支持体１６から手を離した際、回転アーム１３に対する第１のアーム１４の位置が急激に変化することを抑制可能となる。これにより、自重補償リンク機構７０が意図しない動作をすることを抑制できるとともに、釣り合い状態での安定性を得ることができる。
また、第２の弾性変形部材６４及び第２のダンパ６５を有することで、鉛直方向（Ｚ方向）に対して回転アーム１３が所定角度傾斜した位置を予めニュートラルポジションとして設定することが可能になるとともに、作業者が被支持体１６から手を離した際、回転アーム１３が支点２９を中心に意図しない動作をすることを抑制した上で、回転アーム１３を自動的にニュートラルポジションに復帰させることができる。
さらに、回転アーム１３が動いている状態で、一定の減衰力を付与および調整することが可能となるので、自重補償リンク機構７０の操作抵抗を調整することができ、操作性を向上させることができる。

（８）第８の態様に係る自重補償リンク機構８０は、（１）から（７）のうち、いずれか１項記載の自重補償リンク機構８０であって、前記回転アーム１３のうち、前記支点２９に対応する部分に設けられ、前記回転アーム１３の回動を停止させ、前記回転アーム１３の姿勢を維持させる回転アーム用ブレーキ機構８１と、前記回転アーム１３の一方の端部２７と前記第１のアーム１４の一端１４Ａとが接続された関節部分に設けられ、前記回転アーム１３に対する前記第１のアーム１４の回動を停止させ、前記回転アーム１３に対する前記第１のアーム１４の姿勢を維持させるブレーキ機構８２と、を備えてもよい。

このような構成とされた回転アーム用ブレーキ機構８１を有することで、鉛直方向（Ｚ方向）に対する回転アーム１３の角度が所望の角度になった際、回転アーム１３の回動を停止させ、所望の角度で回転アーム１３の姿勢を維持することができる。
また、回転アーム用ブレーキ機構８１及びブレーキ機構８２を有することで、第１のアーム１４の他端１４Ｂに設けられた被支持体１６が所望の位置まで移動した際、回転アーム１３及び第１のアーム１４の回動を停止させ、被支持体１６の位置を維持することができる。

（９）第９の態様に係る自重補償リンク機構９０は、（１）から（７）のうち、いずれか１項記載の自重補償リンク機構９０であって、前記回転アーム１３のうち、前記支点２９に対応する部分に設けられ、前記回転アーム１３の回動を停止させ、前記回転アーム１３の姿勢を維持させる回転アーム用ブレーキ機構８１と、前記回転アーム１３の他方の端部２８と前記第２のアーム１７の一端１７Ａとが接続された関節部分に設けられ、前記回転アーム１３に対する前記第２のアーム１７の回動を停止させ、前記回転アーム１３に対する前記第２のアーム１７の姿勢を維持させるブレーキ機構８２と、を備えてもよい。

このような構成とされた回転アーム用ブレーキ機構８１を有することで、鉛直方向（Ｚ方向）に対する回転アーム１３の角度が所望の角度になった際、回転アーム１３の回動を停止させ、所望の角度で回転アーム１３の姿勢を維持することができる。
また、回転アーム用ブレーキ機構８１及びブレーキ機構８２を有することで、第１のアーム１４の他端１４Ｂに設けられた被支持体１６が所望の位置まで移動した際、回転アーム１３及び第２のアーム１７の回動を停止させ、被支持体１６の位置を維持することができる。
また、第１のアームの位置が所望の位置になった際、回転アーム用ブレーキ機構及びブレーキ機構を用いて、回転アーム及び第２のアームの回動を停止させ、所望の位置で第１のアーム１４の姿勢を維持することができる。

（１０）第１０の態様に係る自重補償リンク機構５０は、（１）の自重補償リンク機構５０であって、前記回転アーム１３が鉛直方向に対して所定角度傾斜した状態をニュートラルポジションとして設定する際、前記ニュートラルポジションにおいて、前記合成重心の位置ＣＧ３は、前記鉛直方向において、前記支点２９の下方に配置させてもよい。

このように、ニュートラルポジションにおいて、合成重心の位置ＣＧ３をＺ方向において、支点２９の下方に配置させることで、作業者が被支持体１６から手を離した際、回転アーム１３を自動的にニュートラルポジションに復帰させることができる。
また、第１のアーム１４と第２のアーム１７とが釣り合うようにすることが可能となるので、自重補償リンク機構５０が意図しない動作をすることを抑制でき、自重補償リンク機構５０を安定させることができる。

（１１）第１１の態様に係る自重補償リンク機構５０は、（１０）の自重補償リンク機構５０であって、前記連動機構１１は、前記第１のアーム１４の一端１４Ａが接続される第１のスプロケット２１と、前記第２のアーム１７の一端１７Ａが接続され、前記回転アーム１３が延びる方向に前記第１のスプロケット２１から離れて配置された第２のスプロケット２２と、前記第１及び第２のスプロケット２１，２２が内側に配置されるように、前記第１及び第２のスプロケット２１，２２に取り付けられたチェーン２４と、前記チェーンの張りの状態を調整可能なチェーン調整機構２５と、を有し、前記チェーン調整機構２５は、前記チェーン２４の上部側を緩めることで前記回転アーム１３と前記第１のアーム１４とが成す第１の角度θ１と前記回転アーム１３と前記第２のアーム１７とが成す第２の角度θ２とを異ならせ、前記第１のアーム１４と前記第２のアーム１７とが平行とならないようにすることで、前記合成重心ＣＧ３の位置を前記支点２９の下方に配置させてもよい。

このように、第１のスプロケット２１、第２のスプロケット２２、及びチェーン２４を用いて連動機構１１を構成し、チェーン２４の上部側を緩めて、第１の角度θ１と第２の角度θ２とを異ならせて、第１のアーム１４と第２のアーム１７とが平行とならないようにすることで、合成重心の位置ＣＧ３を支点２９の下方に配置させることができる。

（１２）第１２の態様に係る自重補償リンク機構１１０は、（１）または（２）の自重補償リンク機構１１０であって、前記連動機構は、前記回転アーム１３に対して前記第２のアーム１７を回動させる第１の回動機構１０１と、鉛直方向（Ｚ方向）に対して前記回転アーム１３を回動させる第２の回動機構１０２と、前記第１及び第２の回動機構１０１，１０２と電気的に接続、または作動流体を用いた回路（油圧回路１１３）と接続され、前記回転アーム１３と前記第１のアーム１４とが成す第１の角度θ１及び前記回転アーム１３と前記第２のアーム１７とが成す第２の角度θ２がそれぞれ所望の角度となるように、前記第１及び第２の回動機構１０１，１０２を制御する制御装置１０３と、を備えてもよい。

このような構成とすることで、回転アーム１３、および第１及び第２のアーム１４，１７の動きを、低い駆動力で、自動で制御することができる。

（１３）第１３の態様に係る自重補償ロボット１００は、（１）から（１１）のうち、いずれか一項記載の自重補償リンク機構１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０と、前記回転アーム１３に対して前記第１のアーム１４を回動させる第１の回動機構１０１と、鉛直方向（Ｚ方向）に対して前記回転アームを回動させる第２の回動機構１０２と、前記第１及び第２の回動機構１０１，１０２と電気的に接続、または作動流体を用いた回路（油圧回路１１３）と接続され、前記回転アーム１３と前記第１のアーム１４とが成す第１の角度θ１及び前記回転アーム１３と前記第２のアーム１７とが成す第２の角度θ２がそれぞれ所望の角度となるように、前記第１及び第２の回動機構１０１，１０２を制御する制御装置１０３と、を備えてもよい。

このような構成とすることで、回転アーム１３、および第１及び第２のアーム１４，１７の動きを、低い駆動力で、自動で制御することができる。

（１４）第１４の態様に係る台車付き自重補償リンク機構は、（１）から（１２）のうち、いずれか一項記載の自重補償リンク機構１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１１０と、前記自重補償リンク機構１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１１０を支持するとともに、移動可能な台車と、を備えてもよい。

このように、自重補償リンク機構１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１１０は、台車に載せた状態で使用することが可能である。

（１５）第１５の態様に係る台車付き自重補償ロボットは、（１３）の自重補償ロボット１００と、前記自重補償ロボット１００を支持するとともに、移動可能な台車と、を備えてもよい。

このように、自重補償ロボット１００は、台車に載せた状態で使用することが可能である。

１０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１１０…自重補償リンク機構
１１，３２…連動機構
１３…回転アーム
１４…第１のアーム
１４Ａ，１７Ａ，３８Ａ…一端
１４Ｂ，１７Ｂ，３８Ｂ…他端
１６…被支持体
１７…第２のアーム
１８…カウンタウェイト
２１…第１のスプロケット
２１Ａ，２２Ａ…凸部
２１Ｂ，２２Ｂ…突出部
２２…第２のスプロケット
２４…チェーン
２５…チェーン調整機構
２６…回転アーム本体
２７…一方の端部
２８…他方の端部
２９…支点
３１Ａ，３１Ｂ…軸
３５…第１のプーリ
３６…第２のプーリ
３８…ワイヤ
６１…第１の弾性変形部材
６２…第１のダンパ
６４…第２の弾性変形部材
６５…第２のダンパ
６７…固定部材
８１…回転アーム用ブレーキ機構
８２…ブレーキ機構
１００…自重補償ロボット
１０１…第１の回動機構
１０２…第２の回動機構
１０３…制御装置
１１１…第１の油圧シリンダ
１１２…第２の油圧シリンダ
１１３…油圧回路
ａ，Ａ…中心位置
ｂ，Ｂ，ｃ，Ｃ…接続位置
Ｌ１…第１の直線
Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ…直線
Ｌ２…第２の直線
ＣＧ１、ＣＧ２…重心の位置
ＣＧ３…合成重心の位置
Ｍ１，Ｍ２…質量
Ｔｒ１，Ｔｒ２…三角形
θ１…第１の角度
θ２…第２の角度

Claims (15)

1. 一方向に延び、支点を中心に回動可能に支持された回転アームと、
   一端が回動可能な状態で前記回転アームの一方の端部に設けられた第１のアームと、
   前記第１のアームの他端に設けられた被支持体と、
   回動可能な状態で一端が前記回転アームの他方の端部に設けられ、前記第１のアームが延びる方向と平行で、前記第１のアームが延びる側とは逆側に延びる第２のアームと、
   前記第２のアームの他端に設けられたカウンタウェイトと、
   前記回転アームに設けられ、前記第１のアームの変位量に基づいて、前記第２のアームを変位させる連動機構と、
   を備え、
   前記連動機構は、前記第１のアームの位置を変位させた際、前記被支持体の重心とカウンタウェイトの重心とを合成した合成重心の位置が、前記支点の位置または前記支点の周囲の所定位置となるように制御する自重補償リンク機構。
2. 前記合成重心の位置と前記被支持体の重心の位置とを結ぶ直線を第１の直線とし、前記合成重心の位置と前記カウンタウェイトの重心の位置とを結ぶ直線を第２の直線とした際、（第１の直線の長さ）／（第２の直線の長さ）の値が、（カウンタウェイトの質量）／（被支持体の質量）の値と等しくなるように構成されており、
   前記連動機構は、前記回転アームと前記第１のアームとが成す第１の角度と前記回転アームと前記第２のアームとが成す第２の角度との大きさを等しく保ち、前記第１のアームと前記第２のアームとの平行状態を維持させた上で、前記第２のアームを変位させる請求項１記載の自重補償リンク機構。
3. 前記連動機構は、前記回転アームの一方の端部と回転自在に接続されるとともに、前記第１のアームの曲げモーメントを介して、前記第１のアームが支持する前記被支持体の重量をトルクとして受ける第１のスプロケットと、
   前記回転アームの他方の端部と回転自在に接続され、前記第１のスプロケットから離れて配置されるとともに、前記第２のアームの曲げモーメントを介して、前記第２のアームが支持する前記カウンタウェイトの重量をトルクとして受ける第２のスプロケットと、
   前記第１及び第２のスプロケットが内側に配置されるように、前記第１及び第２のスプロケットに取り付けられたチェーンと、
   前記チェーンの張りの状態を調整可能なチェーン調整機構と、
   を有する請求項２記載の自重補償リンク機構。
4. 前記連動機構は、前記回転アームの一方の端部と回転自在に接続される第１のプーリと、
   前記回転アームの他方の端部と回転自在に接続され、前記回転アームが延びる方向に前記第１のプーリから離れて配置された第２のプーリと、
   一端が前記第１のアーム上で前記第１のプーリから離れた部分に接続され、他端が前記第２のアームの一端側と接続され、前記第１及び第２のプーリの外周に接触するワイヤと、
   を有する請求項２記載の自重補償リンク機構。
5. 前記回転アームが鉛直方向に対して所定角度傾斜した状態をニュートラルポジションとして設定する際、前記ニュートラルポジションにおいて、前記支点は、前記鉛直方向において、前記合成重心の位置の上方に配置されている請求項１から４のうち、いずれか一項記載の自重補償リンク機構。
6. 前記回転アームのうち、一方の端部側に位置する部分と、前記第１のアームのうち、前記第１のアームの一端側に位置する部分と、を接続する第１の弾性変形部材と、
   前記回転アームのうち、一方の端部側に位置する部分と前記第１のアームのうち、前記第１のアームの一端側に位置する部分との間に設けられ、前記第１の弾性変形部材と並列接続された第１のダンパと、
   前記回転アーム上で前記支点から一定の距離離れた部分と固定部材とを接続する第２の弾性変形部材と、
   前記回転アーム上で前記支点から一定の距離離れた部分と前記固定部材との間に設けられ、前記第２の弾性変形部材と並列接続された第２のダンパと、
   を備え、
   前記固定部材は、位置が規制された部材である請求項１から５のうち、いずれか一項記載の自重補償リンク機構。
7. 前記回転アームのうち、他方の端部側に位置する部分と、前記第２のアームのうち、前記第２のアームの一端側に位置する部分と、を接続する第１の弾性変形部材と、
   前記回転アームのうち、他方の端部側に位置する部分と前記第２のアームのうち、前記第２のアームの一端側に位置する部分との間に設けられ、前記第１の弾性変形部材と並列接続された第１のダンパと、
   前記回転アームで前記支点から一定の距離離れた部分と固定部材と、を接続する第２の弾性変形部材と、
   前記回転アーム上で前記支点から前記一定の距離離れた部分と前記固定部材との間に設けられ、前記第２の弾性変形部材と並列接続された第２のダンパと、
   を備え、
   前記固定部材は、位置が規制された部材である請求項１から５のうち、いずれか一項記載の自重補償リンク機構。
8. 前記回転アームのうち、前記支点に対応する部分に設けられ、前記回転アームの回動を停止させ、前記回転アームの姿勢を維持させる回転アーム用ブレーキ機構と、
   前記回転アームの一方の端部と前記第１のアームの一端とが接続された関節部分に設けられ、前記回転アームに対する前記第１のアームの回動を停止させ、前記回転アームに対する前記第１のアームの姿勢を維持させるブレーキ機構と、
   を備える請求項１から７のうち、いずれか一項記載の自重補償リンク機構。
9. 前記回転アームのうち、前記支点に対応する部分に設けられ、前記回転アームの回動を停止させ、前記回転アームの姿勢を維持させる回転アーム用ブレーキ機構と、
   前記回転アームの他方の端部と前記第２のアームの一端とが接続された関節部分に設けられ、前記回転アームに対する前記第２のアームの回動を停止させ、前記回転アームに対する前記第２のアームの姿勢を維持させるブレーキ機構と、
   を備える請求項１から７のうち、いずれか一項記載の自重補償リンク機構。
10. 前記回転アームが鉛直方向に対して所定角度傾斜した状態をニュートラルポジションとして設定する際、前記ニュートラルポジションにおいて、前記合成重心の位置は、前記鉛直方向において、前記支点の下方に配置されている請求項１記載の自重補償リンク機構。
11. 一方向に延び、支点を中心に回動可能に支持された回転アームと、
    一端が回動可能な状態で前記回転アームの一方の端部に設けられた第１のアームと、
    前記第１のアームの他端に設けられた被支持体と、
    回動可能な状態で一端が前記回転アームの他方の端部に設けられ、前記第１のアームが延びる側とは逆側に延びる第２のアームと、
    前記第２のアームの他端に設けられたカウンタウェイトと、
    前記回転アームに設けられ、前記第１のアームの変位量に基づいて、前記第２のアームを変位させる連動機構と、
    を備え、
    前記連動機構は、前記第１のアームの一端が接続される第１のスプロケットと、
    前記第２のアームの一端が接続され、前記回転アームが延びる方向に前記第１のスプロケットから離れて配置された第２のスプロケットと、
    前記第１及び第２のスプロケットが内側に配置されるように、前記第１及び第２のスプロケットに取り付けられたチェーンと、
    前記チェーンの張りの状態を調整可能なチェーン調整機構と、
    を有し、
    前記チェーン調整機構は、前記チェーンの上部側を緩めることで前記回転アームと前記第１のアームとが成す第１の角度と前記回転アームと前記第２のアームとが成す第２の角度とを異ならせ、前記第１のアームと前記第２のアームとが平行とならないようにすることで、前記被支持体の重心と前記カウンタウェイトの重心とを合成した合成重心の位置を前記支点の下方に配置させる自重補償リンク機構。
12. 前記連動機構は、前記回転アームに対して前記第２のアームを回動させる第１の回動機構と、
    鉛直方向に対して前記回転アームを回動させる第２の回動機構と、
    前記第１及び第２の回動機構と電気的に接続、または作動流体を用いた回路と接続され、前記回転アームと前記第１のアームとが成す第１の角度及び前記回転アームと前記第２のアームとが成す第２の角度がそれぞれ所望の角度となるように、前記第１及び第２の回動機構を制御する制御装置と、
    を有する請求項１または２記載の自重補償リンク機構。
13. 請求項１から１１のうち、いずれか一項記載の自重補償リンク機構と、
    前記回転アームに対して前記第１のアームを回動させる第１の回動機構と、
    鉛直方向に対して前記回転アームを回動させる第２の回動機構と、
    前記第１及び第２の回動機構と電気的に接続、または作動流体を用いた回路と接続され、前記回転アームと前記第１のアームとが成す第１の角度及び前記回転アームと前記第２のアームとが成す第２の角度がそれぞれ所望の角度となるように、前記第１及び第２の回動機構を制御する制御装置と、
    を備える自重補償ロボット。
14. 請求項１から１２のうち、いずれか一項記載の自重補償リンク機構と、
    前記自重補償リンク機構を支持するとともに、移動可能な台車と、
    を備える台車付き自重補償リンク機構。
15. 請求項１３に記載の自重補償ロボットと、
    前記自重補償ロボットを支持するとともに、移動可能な台車と、
    を備える台車付き自重補償ロボット。

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