(57)【要約】【課題】  倒立振子型移動体の外殻フレームを高精度に形成する製造方法を提供する。【解決手段】  カーボン繊維強化プラスチック製の下部フレーム２２と、下部フレームに設けられた走行ユニット３とを備えた倒立振子型移動体１の下部フレームの製造方法であって、カーボン繊維強化プラスチックを下型１００および上型１２０上で硬化させ、成形体３００を形成するステップと、成形体を下型または上型に嵌合させるステップと、固定部材１４５を用いて、成形体を下型または上型に対して固定するステップと、成形体が固定された下型または上型を数値制御工作機械６００のワークテーブル６０１上に位置決めし、固定するステップと、成形体に走行ユニットの取付部３８Ｌ，３８Ｒを形成すべく、前記数値制御工作機械を用いて成形体を機械加工するステップとを有することを特徴とする。【選択図】    図９
2011063162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチック製の外殻フレームと、前記外殻フレームの下部に設けられ、床面に対する移動および姿勢制御に供される走行ユニットとを備えた倒立振子型移動体の前記外殻フレームの製造方法であって、
繊維強化プラスチックを成形型上で硬化させ、成形体を形成するステップと、
前記成形体を前記成形型に嵌合させるステップと、
前記成形型に着脱自在に取り付けられる固定部材を用いて、前記成形体を当該成形型に対して固定するステップと、
前記成形体が固定された前記成形型を数値制御工作機械のワークテーブル上に位置決めし、固定するステップと、
前記成形体に前記走行ユニットの取付部を形成すべく、前記数値制御工作機械を用いて前記成形体を機械加工するステップと
を有することを特徴とする外殻フレームの製造方法。
【請求項２】
繊維強化プラスチック製の外殻フレームと、前記外殻フレームの下部に設けられ、床面に対する移動および姿勢制御の用に供される走行ユニットとを備えた倒立振子型移動体の前記外殻フレームを製造するために、繊維強化プラスチックを硬化成形した成形体を数値制御工作機械のワークテーブル上に位置決めし、固定するための取付具であって、
前記成形体を成形する際に使用した成形型と、
前記成形型に嵌合する前記成形体を当該成形型に固定すべく、当該成形型に着脱自在に取り付けられる固定部材と、
前記成形型を前記テーブル上に位置決めし固定すべく、当該成形型と当該テーブルとの間に設けられる位置決め固定手段と
を有することを特徴とする取付具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、倒立振子型移動体の外殻フレームの製造方法に係り、詳しくは、繊維強化プラスチックを成形した成形体を高精度に機械加工して外殻フレームを製造する技術に関する。また、外殻フレームの製造方法において使用される装置であって、成形体を数値制御工作機械のワークテーブルに位置決めし、固定するための取付具に関する。
【背景技術】
【０００２】
別個の電動モータによってそれぞれ駆動される一対の駆動体と、これら一対の駆動体の間に挟持され、駆動体から摩擦力を受けて駆動される１つの主輪とから構成される走行ユニットを備えた倒立振子型移動体が公知になっている（例えば、特許文献１）。特許文献１に係る主輪は、無端円環状の環状体と、環状体の環方向に複数個配置され、各々自身の配置位置における環状体の接線方向と平行な回転軸回りに回転可能なドリブンローラとを備え、ドリブンローラが駆動体と接触して駆動される。ドリブンローラが、環状体の接線方向の回転軸回りに回転（自転）する場合には、倒立振子型移動体は左右方向に推力を得て、ドリブンローラが環状体の環方向に回転（公転）する場合には、倒立振子型移動体は前後方向に推力を得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０８／１３２７７９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような倒立振子型移動体において、軽量化および高剛性化を図る目的で、骨格構造を、カーボン繊維等を含む繊維強化プラスチック樹脂製の外殻フレームとすることがある。この場合には、外殻フレームには走行ユニットや、搭乗者の荷重が加わる着座ユニットやステップ、バッテリ、走行ユニットを制御するための制御ユニット等が取り付けられることになる。このような構成では、搭乗者の荷重やバッテリ、制御ユニットの荷重等は、外殻フレームに加わり、外殻フレームから路面に接地した走行ユニットに加わることになる。そのため、外殻フレームの走行ユニットとの取付部の加工精度が悪いと、倒立振子型移動体の操縦性や乗り心地に影響を与えるとともに、走行ユニットとの取付部に偏荷重が加わり、外殻フレームの変形や破損、外殻フレームと走行ユニットとを連結する部材の破損等を招く虞がある。
【０００５】
本発明は以上の問題を鑑みてなされたものであって、高精度に機械加工された外殻フレームを得ることができる倒立振子型移動体の外殻フレームの製造方法を提供することを目的とする。また、外殻フレームの製造方法において使用される装置であって、繊維強化プラスチックから成形した成形体を数値制御工作機械のワークテーブルに位置決めし、固定するための取付具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、第１の発明は、繊維強化プラスチック製の外殻フレーム（２２）と、前記外殻フレームの下部に設けられ、床面に対する移動および姿勢制御に供される走行ユニット（３）とを備えた倒立振子型移動体（１）の前記外殻フレームの製造方法であって、繊維強化プラスチックを成形型（１００，１２０）上で硬化させ、成形体（３００）を形成するステップと、前記成形体を前記成形型に嵌合させるステップと、前記成形型に着脱自在に取り付けられる固定部材（１４５）を用いて、前記成形体を当該成形型に対して固定するステップと、前記成形体が固定された前記成形型を数値制御工作機械（６００）のワークテーブル（６０１）上に位置決めし、固定するステップと、前記成形体に前記走行ユニットの取付部（３８Ｌ，３８Ｒ）を形成すべく、前記数値制御工作機械を用いて前記成形体を機械加工するステップとを有することを特徴とする。繊維強化プラスチックは、例えば、炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック、アラミド繊維強化プラスチック、ボロン繊維強化プラスチック、ポリエチレン繊維強化プラスチック、ザイロン繊維強化プラスチック等であってよい。機械加工には、切削加工や研削加工、研磨加工、レーザ加工、ウォータジェット加工等を含む。なお、上記の各ステップは記載の順序に行う必要はなく、適宜変更が可能である。
【０００７】
この構成によれば、繊維強化プラスチックを成形する際に使用した成形型と、その成形型によって成形された成形体とは、相補的形状を有するため成形体は成形型上に高精度に配置（位置決め）される。そのため、成形型をワークテーブル上に位置決めし、固定することによって、成形体はワークテーブル上に高精度に位置決めされる。そのため、成形体を高精度に機械加工することができる。また、成形体の位置決めに成形型を再利用したことよって、別途取付具を用意する必要がないため、製造費を削減することができる。
【０００８】
第２の発明は、繊維強化プラスチック製の外殻フレーム（２２）と、前記外殻フレームの下部に設けられ、床面に対する移動および姿勢制御の用に供される走行ユニット（３）とを備えた倒立振子型移動体（１）の前記外殻フレームを製造するために、繊維強化プラスチックを硬化成形した成形体（３００）を数値制御工作機械（６００）のワークテーブル（６０１）上に位置決めし、固定するための取付具（６５０）であって、前記成形体を成形する際に使用した成形型（１００，１２０）と、前記成形型に嵌合する前記成形体を当該成形型に固定すべく、当該成形型に着脱自在に取り付けられる固定部材（１４５）と、前記成形型を前記テーブル上に位置決めし固定すべく、当該成形型と当該テーブルとの間に設けられる位置決め固定手段（１０８，１０９，１２８，１２９、６５１）とを有することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、成形型を利用して、成形体を数値制御工作機械のワークテーブル上に位置決めし、固定するための取付具が得られる。
【発明の効果】
【００１０】
以上の構成によれば、倒立振子型移動体の繊維強化プラスチック製の外殻フレームを高精度に形成することができるともに、製造費を削減することができる外殻フレームの製造方法を提供することができる。また、成形体を数値制御工作機械のワークテーブル上に高精度に位置決めし、固定することができる取付具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】倒立振子型移動体の斜視図
【図２】倒立振子型移動体の分解斜視図
【図３】下部フレームの斜視図
【図４】下部フレームと上部フレームとの連結構造を一部破断して示す斜視図
【図５】図１のV−V断面図
【図６】下型を示す斜視図
【図７】上型を示す斜視図
【図８】真空バッグ成形法により下部フレームを成形する際のプリプレグおよびバッグの配置を示す説明図
【図９】下型に成形体を支持させた状態を示す斜視図
【図１０】下型に支持させた成形体をワークテーブルに固定した状態を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明を倒立振子型移動体の外殻フレームをなすカーボン繊維強化プラスチック製の下部フレームの製造方法および下部フレームの製造に用いる取付具に適用した一実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
＜倒立振子型移動体の概略構成＞
図１および図２に示されているように、倒立振子型移動体（以下、単に移動体と略称する）１は、概ね上下方向に延在する骨格構造としてのフレーム２と、フレーム２の下部に設けられた走行ユニット３と、フレーム２の上部に設けられた着座ユニット４と、フレーム２の内部に設けられた電装ユニット１１と、フレーム２の上部に設けられ、各ユニットおよびセンサに電力を供給するバッテリユニット（図示しない）とを主要構成要素として有している。電装ユニット１１は、倒立振子制御ユニット（倒立振子制御部。以下、単に制御ユニットと略称する）５と、上部荷重センサ６と、傾斜センサ（傾斜角検出手段）７とを備えている。制御ユニット５は、倒立振子制御に基づいて各種センサからの入力信号に応じて走行ユニット３を駆動制御し、移動体１を倒立姿勢に維持する。
【００１４】
フレーム２は、中空の外殻構造をなし、前後方向の幅が左右方向の幅に比べて大きい扁平形状を呈するとともに、上下方向における中央に全周にわたってくびれ部２Ａを有し、左右方向から見て略８の字状を呈する。フレーム２は、そのくびれ部２Ａにおいて上下に分割されており、別体の上部フレーム２１と下部フレーム２２とから構成されている。上部フレーム２１および下部フレーム２２は、それぞれカーボンプリプレグシートを熱硬化させることによって形成されたドライカーボン（炭素繊維強化プラスチック：ＣＦＲＰ）で構成されている。下部フレーム２２の製造方法については後述する。上部フレーム２１と下部フレーム２２とは、後述する上部荷重センサ６を介して連結されている（図４参照）。
【００１５】
図２および図３に示されているように、下部フレーム２２は、上部開口部３１および下部開口部３２を有して筒状に形成されている。下部フレーム２２の左右の側壁３３は概ね上下方向に延在し、かつ互いに平行となっている。下部フレーム２２の前後の壁３４は、上側から下側に進むにつれて前後方向に膨出し、左右方向から見て下部フレーム２２の下部は半円状となっている。この下部フレーム２２の半円状をなす下部は、走行ユニット３の上半部を収容する収容空間３５を画成している。
【００１６】
左右の側壁３３には、下部開口部３２に連続する略半円状の切欠部３６Ｌ，３６Ｒがそれぞれ形成されている。左右の切欠部３６Ｌ，３６Ｒは、左右方向の軸線をもって、互いに同軸に配置されている。切欠部３６Ｌ，３６Ｒと下部開口部３２の境界部分には、切欠部３６Ｌ，３６Ｒの周縁を延長するように下方へと延出する突片３７Ｌ，３７Ｒが前後に１つずつ形成されている。切欠部３６Ｌ，３６Ｒの周縁部と１対の突片３７Ｌ，３７Ｒとは、面板が左右方向を向く同一平面上に連続して配置され、下方に向けて開口した馬蹄形状を呈するマウント支持部３８Ｌ，３８Ｒを構成している。このようにして形成された左右のマウント支持部３８Ｌ，３８Ｒの内周部４４Ｌ，４４Ｒは、下部が切り欠かれた円形状を呈し、互いに同軸となっている。マウント支持部３８Ｌ，３８Ｒには、馬蹄形状の一端から他端へと概ね等間隔に貫通孔４５Ｌ，４５Ｒが７つ形成されている。
【００１７】
前後の壁３４の上部であってくびれ部２Ａを形成する部分には、通気孔３９がそれぞれ形成されている。通気孔３９は、左右方向に延在する長孔状の貫通孔であって、上下方向に複数個が平行に列設されている。
【００１８】
下部フレーム２２の左右の側壁３３における上部開口部３１付近の内壁には、電装ユニット１１を支持するための一対の金属製のブラケット５３Ｌ，５３Ｒがそれぞれ接着されている。各ブラケット５３Ｌ，５３Ｒは前後方向に延在し、その上面は水平面となっている。各ブラケット５３Ｌ，５３Ｒの前後端近傍には、上下方向に延在する雌ねじ孔５４Ｌ，５４Ｒ（図９参照）がそれぞれ形成されている。
【００１９】
図１に示されているように、上部フレーム２１は、中央部に左右方向に貫通するサドル格納部２４を形成するように環状に形成され、その環状部分が中空に形成されている。上部フレーム２１の下端部には、下方に向けて開口する下部開口部２５が形成されており、環状部分の内部空間と外部とが連通している。また、図４に示されているように、サドル格納部２４の下壁部分であって下部開口部２５の上方に位置する部分には、サドル格納部２４から下方に向けて凹設された接続凹部２９が形成されており、接続凹部２９の底部の中央部には、貫通孔である連結孔３０が形成されている。また、サドル格納部２４の上壁部分には、環状部分の内部空間とサドル格納部２４とを連通するサドル取付孔（図示しない）が形成されている。
【００２０】
上部フレーム２１の上部には、着座ユニット４が設けられている。着座ユニット４は、環状部分の内部空間に固定されたベース本体（図示しない）と、基端がベース本体に回動自在に支持され、他端がサドル取付孔を通過して延出する左右一対のサドルアーム６２Ｌ，６２Ｒと、サドルアーム６２Ｌ，６２Ｒの先端に設けられた円盤状のサドル６３Ｌ，６３Ｒとを有している。サドルアーム６２Ｌ，６２Ｒは、左右方向に延在する使用位置（図１参照）と、上下方向に延在する格納位置（図２参照）との間で回動可能となっており、使用位置および格納位置において位置が保持されるようになっている。図１に示すように、サドルアーム６２Ｌ，６２Ｒが使用位置にある状態ではサドル６３Ｌ，６３Ｒの座面が上方を向き、搭乗者が着座可能となっている。図２に示すように、サドルアーム６２Ｌ，６２Ｒが格納位置にある状態ではサドル６３Ｌ，６３Ｒがサドル格納部２４を閉塞している。
【００２１】
図４に示されているように、下部フレーム２２のブラケット５３Ｌ，５３Ｒ上には電装ユニット１１の骨格となる電装マウントフレーム２０２が取り付けられる。電装マウントフレーム２０２は、中央部に空間を備えて略矩形状をなす。電装マウントフレーム２０２は、左右のブラケット５３Ｌ，５３Ｒ上に載置された状態において、左右のブラケット５３Ｌ、５３Ｒの各雌ねじ孔５４Ｌ，５４Ｒに対応する位置に上下方向に貫通する貫通孔２０３を備えている。電装マウントフレーム２０２は、各貫通孔２０３を貫通し、先端部において各ブラケット５３Ｌ，５３Ｒの雌ねじ孔５４Ｌ，５４Ｒに螺合するボルト２７２によって、左右のブラケット５３Ｌ，５３Ｒ上に固定されている。なお、各貫通孔２０３にはゴムブッシュ２７０が装着され、下部フレーム２２の振動はゴムブッシュ２７０で減衰され、電装マウントフレーム２０２に伝達され難くなっている。
【００２２】
上部荷重センサ６は、センサ基盤を内蔵するボディ部２０５と、このボディ部２０５から上方に突出する入力軸２０６とを有している。ボディ部２０１は、電装マウントフレーム２０２上に載置され、ねじ締結されている。入力軸２０６は、円柱状に形成され、検出する外力が入力される。入力軸２０６の外周には基端から先端にわたって雄ねじ溝が形成されており、その基端部には連結部材ベース２１０が螺着されている。電装マウントフレーム２０２の内部には、傾斜センサ７がねじによって締結されている。
【００２３】
図４に示されているように、下部フレーム２２と上部フレーム２１との連結は、上部荷重センサ６を介して行われる。上部荷重センサ６の入力軸２０６は、上部フレーム２１の連結孔３０を下方から上方に向けて貫通し、その先端部にナット３１４が螺着される。これにより、入力軸２０６に連結された連結部材ベース２１０の上面とナット３１４との間に上部フレーム２１の接続凹部２９の底部が挟持される。このようにして、上部フレーム２１と上部荷重センサ６の入力軸２０６とが連結される。
【００２４】
図５に示されているように、走行ユニット３は、支持部材としての左右一対のマウント部材８１Ｌ，８１Ｒと、左右一対のマウント部材８１Ｌ，８１Ｒにそれぞれ取り付けられた左右一対の電動モータ８２Ｌ，８２Ｒと、電動モータ８２Ｌ，８２Ｒの出力を減速して伝達する減速装置としての波動歯車装置８３Ｌ，８３Ｒと、マウント部材８１Ｌ，８１Ｒにそれぞれ回転自在に支持されるとともに波動歯車装置８３Ｌ，８３Ｒを介して電動モータ８２Ｌ，８２Ｒにそれぞれ回転させられる駆動体８４Ｌ，８４Ｒと、左右の駆動体８４Ｌ，８４Ｒによって回転させられる主輪８５とを備えている。マウント部材８１Ｌ，８１Ｒ、駆動体８４Ｌ，８４Ｒ、電動モータ８２Ｌ，８２Ｒは、それぞれ同軸上に配置されており、これらに共通する軸線を走行ユニット３の回転軸線Ａとする。
【００２５】
左右のマウント部材８１Ｌ，８１Ｒは、円筒状部材であって、左右方向における外端に径方向外側に延出するフランジ部９２Ｌ，９２Ｒを複数備えている。マウント部材８１Ｌの円筒部の内部には、電動モータ８２Ｌのハウジングが固定されている。
【００２６】
駆動体８４Ｌ，８４Ｒは円盤状のドライブディスク７１Ｌ，７１Ｒと、ドライブディスク７１Ｌ，７１Ｒに支持された複数のドライブローラ７２Ｌ，７２Ｒとを備えている。主輪８５は、角柱体により構成された無端円環状の環状体７３と、環状体７３の外周部に回転可能に支持された複数の筒状のドリブンローラ７４とにより構成されている。走行ユニット３は、電動モータ８２Ｌ，８２Ｒによって駆動体８４Ｌ，８４Ｒを回転させることで、ドリブンローラ７４を自身の中心軸線周りに回転（自転）させ、およびまたは主輪８５の周方向に回転（公転）させ、前後左右を含む平面上を全方向に推力を発生させる。
【００２７】
図２に示されているように、下部フレーム２２の左右の切欠部３６Ｌ，３６Ｒの外方には、ステップベース１８０Ｌ、１８０Ｒが取り付けられる。ステップベース１８０Ｌ、１８０Ｒは、環状プレート１８２Ｌ，１８２Ｒと、環状プレート１８２Ｌ，１８２Ｒの内側面（下部フレーム２２側を向く面）に突設された円筒部１８４Ｌ，１８４Ｒと、環状プレート１８２Ｌ，１８２Ｒの外側面の下部に突設され、左右方向に突出するとともに下方へと垂れ下がった舌片状の突出部１８１Ｌ，１８１Ｒとを備えている。突出部１８１Ｌ，１８１Ｒには、ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒが回動可能に支持されている。各ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒは、基端部において概ね前後方向に延在する回動軸をもって各突出部１８１Ｌ，１８１Ｒに支持されており、その先端部が基端部の概ね上方に位置し、下部フレーム２２に概ね沿った状態となる格納位置と、その先端部が基端部の概ね左右方向に位置し、下部フレーム２２から突出した状態となる使用位置との間で回動可能となっている。
【００２８】
ステップベース１８０Ｌ、１８０Ｒの円筒部１８４Ｌ，１８４Ｒは、マウント支持部３８Ｌ，３８Ｒに嵌合可能な形状となっている。すなわち、円筒部１８４Ｌ，１８４Ｒの外周面と、マウント支持部３８Ｌ，３８Ｒの内周部４４Ｌ，４４Ｒとの形状は一致する形状に形成されている。ステップベース１８０Ｌ、１８０Ｒは、円筒部１８４Ｌ，１８４Ｒがマウント支持部３８Ｌ，３８Ｒに嵌合されることによって、下部フレーム２２に支持されている。円筒部１８４Ｌ，１８４Ｒがマウント支持部３８Ｌ，３８Ｒに嵌合した状態で、環状プレート１８２Ｌ，１８２Ｒの内側面は、マウント支持部３８Ｌ，３８Ｒの外面に当接する。環状プレート１８２Ｌ，１８２Ｒには、マウント支持部３８Ｌ，３８Ｒの貫通孔４５Ｌ，４５Ｒに対応する位置に貫通孔１８７Ｌ，１８７Ｒが形成されている。
【００２９】
図５に示されているように、走行ユニット３は、その回転軸が左右方向と平行になり、かつマウント支持部３８Ｌ，３８Ｒの内周部４４Ｌ，４４Ｒの中心軸と一致するように下部フレーム２２の収容空間３５の内部にその上半部が配置される。この状態で、走行ユニット３の左右マウント部材８１Ｌ，８１Ｒのフランジ部９２Ｌ、９２Ｒは、下部フレーム２２のマウント支持部３８Ｌ，３８Ｒの内面に当接する。フランジ部９２Ｌ、９２Ｒには、マウント支持部３８Ｌ，３８Ｒの貫通孔４５Ｌ、４５Ｒに対応する位置にボルト孔９４Ｌ，９４Ｒが形成されている。走行ユニット３は、ステップベース１８０Ｌ、１８０Ｒの貫通孔１８７Ｌ，１８７Ｒと、マウント支持部３８Ｌ，３８Ｒの貫通孔４５Ｌ，４５Ｒとを貫通し、マウント部材８１Ｌ，８１Ｒのボルト孔９４Ｌ，９４Ｒに螺合するボルト９９Ｌ、９９Ｒによって、下部フレーム２２を挟むかたちでステップベース１８０Ｌ、１８０Ｒに締結されている。
【００３０】
以上の構成により、下部フレーム２２に加わる荷重は、マウント支持部３８Ｌ，３８Ｒの内周部４４Ｌ，４４Ｒから左右のステップベース１８０Ｌ、１８０Ｒに伝達され、左右のステップベース１８０Ｌ、１８０Ｒからボルト９９Ｌ、９９Ｒを介して走行ユニット３に伝達される。
【００３１】
下部フレーム２２の下端部には、走行ユニット３の下半部を路面との接地部位を除いて隠蔽するための下部カバー１８５が取り付けられる。また、下部フレーム２２の左右の側壁３３の外側面には、各突出部１８１Ｌ，１８１Ｒおよび各ステップ１８３Ｌ，１８３Ｒを除いて各ステップベース１８０Ｌ，１８０Ｒを隠蔽するためのサイドカバー１８６Ｌ，１８６Ｒが取り付けられる。
【００３２】
＜下部フレームの成形型の構成＞
上述した移動体１の下部フレーム２２の製造するために使用される成形型の構成について説明する。下部フレーム２２は、炭素繊維の織物に熱硬化性樹脂を予め含浸させたシート状のカーボンプリプレグを原料とし、真空バッグ下、加熱硬化させるオートクレーブ法によって成形される。熱硬化性樹脂は、例えばエポキシ樹脂であってよい。図６に下部フレーム２２を成形する際に用いる下型１００を示し、図７に上型１２０を示す。下型１００および上型１２０は、互いに接合されて両型間に成型チャンバを画成するものであり、金属や石膏等から形成されている。カーボンプリプレグを下型１００および上型１２０によって成形し、加熱硬化させたものを成形体３００という。成形体３００は、後述する機械加工によって所定の形状に切削され、下部フレーム２２となる。
【００３３】
下型１００の上型１２０との接合面１０１には、下部フレーム２２の左半部の形状に対応する成型凹部１０２が形成されている。成型凹部１０２には、図中の破線で示す位置に、カーボンプリプレグが敷設される。下型１００の接合面１０１には、成型凹部１０２に成形体３００の左側部分（下部フレーム２２の左側となる部分）を嵌合させた際に、成形体３００を下型１００に固定するための固定部材１４５を位置決めするためのノック孔１１６が２箇所、固定部材１４５を固定するためのボルト孔１０６が２箇所、上型１２０との位置決めを行うためのノックピン（図示しない）の一端が嵌合するノック孔１０７が２箇所穿設されている。下型１００の底面は平面に形成されており、側面の下部には水平方向に突出するフランジ部１０８が形成されている。フランジ部１０８には、上下方向に延在する貫通孔１０９が形成されている。フランジ部１０８および貫通孔１０９は、後述する数値制御工作機械６００のワークテーブル６０１に下型１００を位置決めし、固定する際に使用される。
【００３４】
図７に示されているように、上型１２０の下型１００との接合面１２１には、下部フレーム２２の右半部の形状に対応する成型凹部１２２が形成されている。成型凹部１２２には、図中の破線で示す位置に、カーボンプリプレグが敷設される。上型１２０の接合面１２１には、下型１００のノック孔１０７に嵌合するノックピンの他端が嵌合するノック孔１２３が２箇所穿設されている。上型１２０と下型１００とは、ノックピンを介して互いの接合面１０１，１２１同士を当接させるように組み合わされ、成型凹部１２２は成型凹部１０２と連続して、一つの成型チャンバ１５５を画成する。また、上型１２０の接合面１２１には、成型凹部１２２に成形体３００の右側部分（下部フレーム２２の右側となる部分）を嵌合させた際に、成形体３００を上型１２０に固定するための固定部材１４５を位置決めするためのノック孔１３６が２箇所、固定部材１４５を固定するためのボルト孔１２６が２箇所形成されている。本実施形態では、下部フレーム２２が左右対称形であるため、固定部材１４５を下型１００および上型１２０で共通のものとするが、下部フレーム２２が左右対称形でない場合には、固定部材１４５は下型１００および上型１２０に対して異なる形状のものを用意することが必要となる。上型１２０の底面（接合面１２１と相反する面）は平面に形成されており、側面の下部には水平方向に突出するフランジ部１２８が形成されている。フランジ部１２８には、上下方向に延在する貫通孔１２９が形成されている。フランジ部１２８および貫通孔１２９は、フランジ部１０８および貫通孔１０９と同様に数値制御工作機械６００のワークテーブル６０１に下型１００を位置決めし、固定する際に使用される。
【００３５】
＜取付具の構成＞
【００３６】
取付具６５０は、後述する数値制御工作機械６００のワークテーブル６０１に成形体３００を位置決めし、固定するために用いられるものである。取付具６５０は、上述した下型１００または上型１２０と、成形体３００を下型１００または上型１２０に対して固定する固定部材１４５と、下型１００または上型１２０をワークテーブル６０１に位置決めし、固定するための位置決めボルト６５１とによって構成されている。
【００３７】
固定部材１４５は、上方に突出した門型をなし、下型１００の成型凹部１０２に成形体３００が嵌合した状態において、成形体３００を跨ぐように配置される。固定部材１４５は、下型１００または上型１２０のボルト孔１０６，１２６に対応する部分に貫通孔（図示しない）を有し、下型１００または上型１２０のノック孔１１６，１３６に対応する部分にノック孔（図示しない）を備えている。固定部材１４５は、固定部材１４５のノック孔およびノック孔１１６，１３６にノックピン１４８が挿入されることによって下型１００または上型１２０に対して位置決めされ、固定部材１４５の貫通孔を貫通してボルト孔１０６，１２６に螺合するボルト１４７によって下型１００または上型１２０に着脱自在に固定される。固定部材１４５が下型１００または上型１２０に固定されることによって、成形体３００は下型１００または上型１２０と固定部材１４５との間に挟持され、位置が固定される。
【００３８】
＜下部フレームの製造方法＞
下部フレーム２２の製造方法について説明する。最初に、下型１００および上型１２０の成型凹部１０２，１２２のそれぞれにカーボンプリプレグ１５１，１５２を敷設する（図６および図６中の点線で示す部分を参照）。次に、ノックピンを介して下型１００と上型１２０とを接合させ、成型チャンバ１５５を画成する。そして、図８に示されているように、各カーボンプリプレグ１５１，１５２の端部同士を連結させるように、内側（成型チャンバ１５５の中心側）より帯状のカーボンプリプレグからなる連結シート１５３を両カーボンプリプレグ１５１，１５２の端部に貼り付ける。
【００３９】
次に、下型１００および上型１２０をバキュームバッグとしての外袋１７１で覆うとともに、成型チャンバ１５５内（各カーボンプリプレグ１５１，１５２によって画成された空間内）にバキュームバッグとしての内袋１７２を配置する。そして、外袋１７１と内袋１７２との間の空間を減圧することによって、内袋１７２を成型凹部１０２，１２２側へと押し付け、各カーボンプリプレグ１５１，１５２および連結シート１５３を成型凹部１０２，１２２側へと押し付ける。この状態で、各カーボンプリプレグ１５１，１５２および連結シート１５３を加熱加圧硬化させることにより、ドライカーボンとしての成形体３００が形成される。
【００４０】
次に、数値制御工作機械（ＮＣ工作機械）６００によって成形体３００の機械加工を行う。数値制御工作機械６００は、いわゆる門型マシニングセンタであって、図１０に示されているように、基礎（図示しない）上に載置されたベッド６０２と、ベッド６０２上にＸ軸方向にスライド移動可能に支持されたワークテーブル６０１と、ベッド６０２の両側に立設された一対のコラム６０３と、一対のコラム６０３間に架け渡されたクロスレール６０４と、クロスレール６０４にＹ軸方向およびＺ軸方向にスライド移動可能に支持された主軸ヘッド６０５と、主軸ヘッド６０５の主軸に取り付けられた工具６０６と、ワークテーブル６０１や主軸ヘッド６０５等の駆動制御を行う制御装置６０７とを備えている。数値制御工作機械６００の適所には電動モータ（図示しない）が配置されている。制御装置６０７は、入力された加工情報に基づいて電動モータを制御し、ワークテーブル６０１をＸ軸方向に駆動し、主軸ヘッド６０５をＹ軸方向およびＺ軸方向に駆動し、主軸ヘッド６０５の主軸を回転させて工具６０６を回転させ、加工物（ワーク）としての成形体３００を機械加工する。工具６０６は、エンドミルや正面フライス、ドリル等であってよい。
【００４１】
加工物としての成形体３００は、取付具６５０によってワークテーブル６０１上に位置決めされ、固定される。最初に、成形体３００の右側部分の機械加工方法について説明する。成形体３００の左側部分を取付具６５０としての下型１００の成型凹部１０２に嵌合させる。成形体３００の左側部分は下型１００の成型凹部１０２によって成形されたため、成形体３００は成型凹部１０２に精度良く嵌合し、下型１００に対して精度良く位置決めがなされる。
【００４２】
次に、固定部材１４５をノックピン１４８によって下型１００に対して位置決めし、ボルト１４７によって下型１００に締結し、成形体３００を下型１００と固定部材１４５との間に挟持する。このようにして、図９に示されるように、成形体３００は、下部フレーム２２の右側部分となる部分を下型１００より上方に露出させるかたちで下型１００に対して固定される。
【００４３】
次に、成形体３００が固定された下型１００をワークテーブル６０１上に載置し、各貫通孔１０９を挿通する位置決めボルト６５１によってワークテーブル６０１に締結する。ワークテーブル６０１には、予め位置決めボルト６５１が螺合するボルト孔（図示しない）が所定の位置に形成されており、位置決めボルト６５１を各貫通孔１０９を挿通させることによってワークテーブル６０１に対する下型１００の位置決めがなされる。このようにして、成形体３００は、取付具６５０によって、ワークテーブル６０１上の所定の位置に配置される。また、筒状をなす成形体３００が、加工時に工具６０６に押圧されて撓むことを防止するための、成形体３００の内部には工具受けブロック（図示しない）が挿入される。
【００４４】
以上のようにしてワークテーブル６０１上に配置された成形体３００を、エンドミルを用いて切削加工し、下部開口部３２の右側部分、突片３７Ｒ、マウント支持部３８Ｒの内周部４４Ｒ（切欠部３６Ｒ）を形成する。そして、ドリルを用いた穿孔によって貫通孔４５Ｒを形成する。
【００４５】
次に、成形体３００の左側の機械加工方法について説明する。最初に、成形体３００の右側部分を取付具６５０としての上型１２０の成型凹部１２２に嵌合させる。成形体３００の右側部分は上型１２０の成型凹部１２２によって成形されたため、成形体３００は成型凹部１２２に精度良く嵌合し、上型１２０に対して精度良く位置決めがなされる。以下、上述した右側部分の機械加工方法と同様に、固定部材１４５をノックピン１４８によって上型１２０に対して位置決めし、ボルト１４７によって上型１２０に締結して、成形体３００を上型１２０に固定し、上型１２０をワークテーブル上に位置決めボルト６５１を用いて固定する。そして、エンドミルやドリルを用いて、下部開口部３２の左側部分、突片３７Ｌ、マウント支持部３８Ｌの内周部４４Ｌ（切欠部３６Ｌ）、貫通孔４５Ｌを形成する。
【００４６】
＜実施形態の作用効果＞
以上のように、本実施形態では、成形体３００を成形する際に使用した下型１００または上型１２０を用いて、成形体３００をワークテーブル６０１上に位置決めし、固定したため、成形体３００をワークテーブル６０１の所定の位置に精度良く配置することができる。そのため、カーボン繊維強化プラスチックである下部フレーム２２の突片３７Ｌ，３７Ｒ、マウント支持部３８Ｌ，３８Ｒの内周部４４Ｌ，４４Ｒ（切欠部３６Ｌ，３６Ｒ）、貫通孔４５Ｌ，４５Ｒを精度良く形成することができる。
【００４７】
下部フレーム２２のマウント支持部３８Ｌ，３８Ｒの内周部４４Ｌ，４４Ｒは、走行ユニット３とボルト９９Ｌ，９９Ｒによって締結された環状プレート１８２Ｌ，１８２Ｒの円筒部１８４Ｌ，１８４Ｒと嵌合する部分であり、ガタがないように高精度に加工されることが必要となる。本実施形態では、下型１００または上型１２０を利用した取付具６５０を使用することによって、成形体３００をワークテーブル６０１上に精度よく配置することができるため、数値制御工作機械６００による機械加工の制度を高めることができる。
【００４８】
また、本実施形態では、成形体３００を成形する際に使用した下型１００または上型１２０を使用しているため、成形体３００は常に取付具６５０に高精度に支持される。通常、成形体の形状は成形時に使用した成形型の形状に影響されるため、異なる成形型から成形された成形体の全てを１つの取付具で高精度に位置決めをすることは難しい。
【００４９】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、実施形態では、炭素繊維強化プラスチックを用いて下部フレーム２２を成形したが、炭素繊維強化プラスチックに代えてガラス繊維強化プラスチックやアラミド繊維強化プラスチック、ボロン繊維強化プラスチック、ポリエチレン繊維強化プラスチック、ザイロン繊維強化プラスチック等を用いてもよい。また、本実施形態ではプリプレグを用いて下部フレーム２２を成形したが、ウェットカーボンを用いてハンドレイアップ法により成形してもよい。また、本実施形態では真空バッグ法によって下部フレーム２２を成形したが、加圧バッグ法によって内袋１７２内を加圧してカーボンプリプレグ１５１〜１５３を成型凹部１０２，１２２側に押さえつけるようにしてもよい。
【００５０】
本実施形態では、マウント支持部３８Ｌ，３８Ｒの内周部４４Ｌ，４４Ｒに環状プレート１８２Ｌ，１８２Ｒの円筒部１８４Ｌ，１８４Ｒを嵌合させることによって、走行ユニット３の下部フレーム２２に対する位置決めを行ったが、内周部４４Ｌ，４４Ｒに円筒部１８４Ｌ，１８４Ｒが遊嵌するようにし、ボルト９９Ｌ，９９Ｒと貫通孔４５Ｌ，４５Ｒとの係合により下部フレーム２２と走行ユニット３とをガタがないように連結させてもよい。このような場合には、貫通孔４５Ｌ，４５Ｒの加工精度が問題となるが、成形体３００は取付具３５０によってワークテーブル６０１上に高精度に位置決めおよび固定がなされるため、貫通孔４５Ｌ，４５Ｒも同様に高精度に形成される。
【００５１】
また、実施形態では、下型１００または上型１２０に成形体３００を嵌合させ、固定した後に、下型１００または上型１２０をワークテーブル６０１上に位置出しし、固定したが、下型１００または上型１２０をワークテーブル６０１上に位置出しし、固定した後に下型１００または上型１２０に成形体３００を嵌合させ、固定してもよい。
【００５２】
また、実施形態では、工具６０６にボールエンドミルやドリルを使用したが、レーザ加工装置やウォータジェット加工装置を用いて機械加工してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…倒立振子型移動体、２…フレーム（外殻フレーム）、３…走行ユニット、４…着座ユニット、２１…上部フレーム、２２…下部フレーム（外殻フレーム）、３５…収容空間、３６Ｌ，３５Ｒ…切欠部、３７Ｌ，３７Ｒ…突片、３８…マウント支持部、３８Ｌ，３８Ｒ…マウント支持部（取付部）、４４Ｌ，４４Ｒ…内周部、４５Ｌ，４５Ｒ…貫通孔、８１Ｌ，８１Ｒ…マウント部材、９２Ｌ，９２Ｒ…フランジ部、９９Ｌ，９９Ｒ…ボルト、１００…下型（成形型）、１０２…成型凹部、１０８…フランジ部（位置決め固定手段）、１０９…貫通孔（位置決め固定手段）、１２０…上型（成形型）、１２２…成型凹部、１２８…フランジ部（位置決め固定手段）、１２９…貫通孔（位置決め固定手段）、１４５…固定部材、１４７…ボルト（位置決め固定手段）、１８２Ｌ…環状プレート、１８４Ｌ…円筒部、１８７Ｌ…貫通孔、６００…数値制御工作機械、６０１…ワークテーブル、６５１…位置決めボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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