(57)【要約】【課題】比較的単純な構造の製造装置を用いて、様々な三次元形状を表現する布を短時間で製造できる製造方法を提供する。【解決手段】ロッド３３ａを上昇させて、ロッド３３ａの先端の溝で縦糸２を保持し、その状態のままロッド３３ａを予め定められた位置まで上昇させる。同様に、ロッド５３ａを下降させて、ロッド５３ａの先端の溝で縦糸２を保持し、その状態のままロッド５３ａを、横糸３が縦糸２に当接するまで下降させ、ロッド３３ａとロッド５３ａで縦糸２と横糸３の交点４を挟持する。その後、ロッド３３ａとロッド５３ａに超音波振動を加え、縦糸２と横糸３を交点４で熱融着する。駆動するアクチュエータ３１を右方向に１つずつずらし、併せてロッド３３のＺ軸方向への変位量を変えながら上述した動作を繰り返し、最終的に、縦糸２と横糸３を全ての交点４で接着する。【選択図】図４
2011127245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元空間を、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの３軸の座標で表現したときに、
複数本の縦糸を所定の間隔を隔てた状態でＹ軸方向に配置し、複数本の横糸を所定の間隔を隔てた状態でＸ軸方向に配置し、かつ前記複数本の縦糸および横糸のそれぞれに所定の張力を付与するステップと、
前記複数本の縦糸および横糸を、張力が付与されたまま送り出し、Ｚ軸方向に移動可能な第１のロッドを用いて、前記複数本の縦糸のうち任意の縦糸を、あらかじめ定められた距離だけＺ軸方向に変位させると共に、前記横糸との交点を、前記第１のロッドおよびＺ軸方向に移動可能な第２のロッドにより挟持するステップと、
前記縦糸および横糸を、前記交点において接着するステップと、を含むことを特徴とする三次元形状を表現する布の製造方法。
【請求項２】
前記第１および第２のロッドの先端に形成された柱状の溝に、前記縦糸または横糸を収容することを特徴とする、請求項１に記載の三次元形状を表現する布の製造方法。
【請求項３】
前記第２のロッドは、前記縦糸と横糸の交点を所定の力で押圧することを特徴とする、請求項２に記載の三次元形状を表現する布の製造方法。
【請求項４】
前記第１および第２のロッドを、それぞれ長手方向と直交する方向に超音波振動させることにより、前記縦糸と横糸を接着することを特徴とする、請求項３に記載の三次元形状を表現する布の製造方法。
【請求項５】
三次元空間を、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの３軸の座標で表現したときに、
複数本の縦糸を供給する縦糸供給ユニットと、
前記縦糸供給ユニットから供給され、かつ所定の間隔を隔てた状態でＹ軸方向に配置された複数本の縦糸に所定の張力を付与する縦糸テンション付与ユニットと、
複数本の横糸を供給する横糸供給ユニットと、
前記横糸供給ユニットから供給され、かつ所定の間隔を隔てた状態でＸ軸方向に配置された複数本の横糸に所定の張力を付与する横糸テンション付与ユニットと、
Ｚ軸方向に移動可能な第１のロッドを有し、この第１のロッドによって前記複数本の縦糸のうち任意の縦糸をＺ軸方向に変位させる第１のアクチュエータと、
Ｚ軸方向に移動可能な第２のロッドを有し、前記第１のロッドと協同して、前記任意の縦糸と前記横糸の交点を挟持する第２のアクチュエータと、
前記交点において前記縦糸と前記横糸を接着する接着手段と、を備えることを特徴とする三次元形状を表現する布の製造装置。
【請求項６】
前記第１アクチュエータが複数個、所定の間隔を隔ててＸ軸方向に配置された第１アクチュエータユニットと、
前記第１アクチュエータユニットをＹ軸方向に移送する第１移送ユニットと、をさらに備えることを特徴とする、請求項５に記載の三次元形状を表現する布の製造装置。
【請求項７】
前記第２アクチュエータが複数個、所定の間隔を隔ててＸ軸方向に配置された第２アクチュエータユニットと、
前記第２アクチュエータユニットをＹ軸方向に移送する第２移送ユニットと、をさらに備えることを特徴とする、請求項５または６に記載の三次元形状を表現する布の製造装置。
【請求項８】
前記第１および第２のロッドの先端に、前記縦糸または横糸を収容する柱状の溝が形成されていることを特徴とする、請求項５ないし７のいずれかに記載の三次元形状を表現する布の製造装置。
【請求項９】
前記第２のアクチュエータは、前記第２のロッドにより、前記縦糸と横糸の交点を所定の力で押圧するように構成されていることを特徴とする、請求項８に記載の三次元形状を表現する布の製造装置。
【請求項１０】
前記第１および第２のロッドには、それぞれ長手方向と直交する方向に超音波振動させる超音波振動子が取り付けられていることを特徴とする、請求項９に記載の三次元形状を表現する布の製造装置。
【請求項１１】
三次元空間を、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの３軸の座標で表現したときに、
所定の間隔を隔ててＹ軸方向に配置された複数本の縦糸と、所定の間隔を隔ててＸ軸方向に配置された複数本の横糸とで構成され、
前記複数本の縦糸と前記複数本の横糸との複数個の交点が、それぞれＺ軸方向にあらかじめ定めた距離だけ変位していると共に、前記交点において前記複数本の縦糸と横糸が接着されている、ことを特徴とする三次元形状を表現する布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元形状を表現する布の製造方法、その方法を実施する製造装置、およびその方法により製造される布に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元形状を復元する方法として、光造形のような三次元形状に合わせて液状の紫外線硬化樹脂を硬化させる方法や、ニットウェアのように人間の体形に合わせて網点の数を増減させる方法など、各種の方法がある。これらのうち布により三次元形状を復元する方法は、医療用ネット、手術用立体ガーゼ、体形にフィットした衣服、お面、プラスチック金型の下型など、広い分野で使用されている。
【０００３】
以降の説明では、このような三次元形状の復元のために用いられる布を、「三次元形状を表現する布」という。なお、本発明の対象となる「三次元形状を表現する布」は、織機により織られる一般的な布に限定されず、ネットやメッシュなども含まれる。
【０００４】
上述した三次元形状を表現する布を製造する方法として、一般的に、２つの方法が知られている。第１の方法は、コンピュータ編み機を用いる方法である（例えば、特開２００８−１６１３４６号参照）。コンピュータ編み機は、三次元形状を表す編成データに基づいて編み糸を立体的な形状に編成するもので、布やネットを用いて縫い目のない立体形状を復元できる。この第１の方法は、体形にフィットしたニットウェアや医療用ネットの製造などに使われている。
【０００５】
第２の方法は、ポリエステルなどの熱可塑性の樹脂で形成されたネットを、型に合わせて熱成形する方法である（例えば、特開２００５−１９３０２４号参照）。この第２の方法は、通気性が求められるリュックサックや手提げカバンの保護ネットの製造などに用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１６１３４６号公報
【特許文献２】特開２００５−１９３０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した第１の方法は、製造装置に入力する編成データを変えることにより、様々な三次元形状を表現する布を製造できる。しかし、コンピュータ編み機で編んだ布は柔らかいため三次元形状を維持できず、通常は、重力により形が崩れて二次元状態になる。また製造装置の構造が複雑であるため、保守性の点で課題がある。
【０００８】
上述した第２の方法は、リュックサックの保護ネットなどを、短時間にかつ安価に製造できる利点があるが、使用する型によって表現できる三次元形状が限られる。様々な三次元形状を表現するためには、その形状に合った型を用意しなければならないため、製造に時間がかかり、また製造コストも高くなる。
【０００９】
本発明はこのような従来の問題点を解消し、比較的単純な構造の製造装置を用いて、様々な三次元形状を表現する布を短時間で製造できる製造方法および製造装置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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明にかかる三次元形状を表現する布の製造方法は、三次元空間を、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの３軸の座標で表現したときに、
複数本の縦糸を所定の間隔を隔てた状態でＹ軸方向に配置し、複数本の横糸を所定の間隔を隔てた状態でＸ軸方向に配置し、かつ前記複数本の縦糸および横糸のそれぞれに所定の張力を付与するステップと、
前記複数本の縦糸および横糸を、張力が付与されたまま送り出し、Ｚ軸方向に移動可能な第１のロッドを用いて、前記複数本の縦糸のうち任意の縦糸を、あらかじめ定められた距離だけＺ軸方向に変位させると共に、前記横糸との交点を、前記第１のロッドおよびＺ軸方向に移動可能な第２のロッドにより挟持するステップと、
前記縦糸および横糸を、前記交点において接着するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記第１および第２のロッドの先端に形成された柱状の溝に、前記縦糸または横糸を収容するがことが好ましい。
【００１２】
また前記第２のロッドは、前記縦糸と横糸の交点を所定の力で押圧することが好ましい。
【００１３】
また前記第１および第２のロッドを、それぞれ長手方向と直交する方向に超音波振動させることにより、前記縦糸と横糸を接着することが好ましい。
【００１４】
また本発明にかかる三次元形状を表現する布の製造装置は、三次元空間を、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの３軸の座標で表現したときに、
複数本の縦糸を供給する縦糸供給ユニットと、
前記縦糸供給ユニットから供給され、かつ所定の間隔を隔てた状態でＹ軸方向に配置された複数本の縦糸に所定の張力を付与する縦糸テンション付与ユニットと、
複数本の横糸を供給する横糸供給ユニットと、
前記横糸供給ユニットから供給され、かつ所定の間隔を隔てた状態でＸ軸方向に配置された複数本の横糸に所定の張力を付与する横糸テンション付与ユニットと、
Ｚ軸方向に移動可能な第１のロッドを有し、この第１のロッドによって前記複数本の縦糸のうち任意の縦糸をＺ軸方向に変位させる第１のアクチュエータと、
Ｚ軸方向に移動可能な第２のロッドを有し、前記第１のロッドと協同して、前記任意の縦糸と前記横糸の交点を挟持する第２のアクチュエータと、
前記交点において前記縦糸と前記横糸を接着する接着手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
ここで、前記第１アクチュエータが複数個、所定の間隔を隔ててＸ軸方向に配置された第１アクチュエータユニットと、前記第１アクチュエータユニットをＹ軸方向に移送する第１移送ユニットと、をさらに備えることが好ましい。
【００１６】
また前記第２アクチュエータが複数個、所定の間隔を隔ててＸ軸方向に配置された第２アクチュエータユニットと、前記第２アクチュエータユニットをＹ軸方向に移送する第２移送ユニットと、をさらに備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の製造方法によれば、三次元形状を表現する布を、比較的単純な構造の製造装置を用いて製造できるため、保守性に優れている。さらに、制御ユニットに入力するデータを変えることにより、様々な三次元形状の布を短時間で製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態にかかる三次元形状を表現する布の製造装置の基本的な構成を示す斜視図である。
【図２】図１の製造装置の制御ユニットのブロック図である。
【図３】本発明の製造方法により製造される三次元形状を表現する布を、Ｚ軸方向から見た平面図である。
【図４】図３の布をＡＡ線で切断した断面図である。
【図５】図３の布のうち縦糸と横糸の交点を示す図である。
【図６】本発明にかかる三次元形状を表現する布の製造工程を説明する要部正面図である。
【図７】本発明にかかる三次元形状を表現する布の製造工程を説明する要部正面図である。
【図８】本発明にかかる三次元形状を表現する布の製造工程を説明する要部正面図である。
【図９】本発明にかかる三次元形状を表現する布の製造工程を説明する要部正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態にかかる三次元形状を表現する布の製造方法および製造装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
＜製造装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態にかかる三次元形状を表現する布の製造装置（以降、単に「製造装置」と略す）の基本的な構成を示す。製造装置１は、横糸供給ユニット１０、横糸テンション付与ユニット２０、第１アクチュエータユニット３０、第１移送ユニット４０、第２アクチュエータユニット５０および第２移送ユニット６０を備えている。
【００２１】
なお、図では見易さを考慮して省略しているが、横糸供給ユニット１０および横糸テンション付与ユニット２０と直交する方向に、縦糸供給ユニットおよび縦糸テンション付与ユニットが配設されている。また製造装置１は、図１に示すユニット以外に、図２に示す制御ユニット７０を備えている。
【００２２】
なお、第１アクチュエータユニット３０、第１移送ユニット４０、第２アクチュエータユニット５０および第２移送ユニット６０の各ユニットと制御装置７０との間は、それぞれ配線によって接続されているが、図では見易さを考慮して配線を省略している。
【００２３】
図１において、三次元空間を互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸の座標で表現したときに、横糸供給ユニット１０および横糸テンション付与ユニット２０により、２点鎖線で示すように、複数本の横糸３が、所定の間隔を隔てた状態（すなわち所定のピッチ）で、Ｘ軸と並行に張られている。
【００２４】
横糸３の一方の端は、横糸供給ユニット１０の本体１１内に収容されたリール（図示せず）に巻回され、他方の端は、横糸テンション付与ユニット２０の本体２１内に収容されたリール（図示せず）に巻回されている。横糸供給ユニット１０に収容されたリールから横糸３を引き出すためには一定の力が必要である。一方、横糸テンション付与ユニット２０に収容されたリールは、巻回された横糸３に常に一定の張力（テンション）を付与するように構成されている。
【００２５】
結果として、横糸供給ユニット１０と横糸テンション付与ユニット２０との間に張られた横糸３は、常に一定の張力（テンション）で引っ張られている。そして複数本の横糸３は、横糸供給ユニット１０の側面に設けられた窓１３と横糸テンション付与ユニット２０の側面に設けられた窓（図示せず）との間に張られた状態で保持される。
【００２６】
図示しない縦糸供給ユニットと縦糸テンション付与ユニットは、横糸供給ユニット１０および横糸テンション付与ユニット２０と同様の機能を備えたものであるため、説明を省略する。縦糸供給ユニットおよび縦糸テンション付与ユニットにより、図１に２点鎖線で示すように、複数本の縦糸２が、所定のピッチでＹ軸と並行に張られている。
【００２７】
Ｙ軸方向に張られた縦糸２およびＸ軸方向に張られた横糸３を挟むように、Ｚ軸方向の下方には第１アクチュエータユニット３０が配設され、上方には第２アクチュエータユニット５０が配設されている。
【００２８】
第１アクチュエータユニット３０は、複数個（本実施の形態では８個）のアクチュエータ３１が、Ｘ軸方向に縦糸２と同一のピッチで配置されたもので、それぞれの下端部はテーブル３４に固定されている。
【００２９】
アクチュエータ３１は、Ｚ軸方向に移動可能な円柱状もしくは角柱状のロッド（本実施の形態では円柱状を採用）３３が、縦長の本体３２の上部に突出した状態で収容されたものである。図示しないが、アクチュエータ本体３２の内部には、ロッド３３をＺ軸方向に移動させる移動手段と、ロッド３３の位置を検出する位置検出手段が内蔵されている。ロッド３３の突出量は、図２に示す制御ユニット７０により制御される。本実施の形態では、ロッド３３の移動手段としてボールねじとナット、およびボールねじを回転するモータを用い、また位置検出手段として、モータの軸に取り付けられたロータリーエンコーダを用いている。
【００３０】
テーブル３４の下部には一対のアーム３５が設けられており、このアーム３５は、第１移送ユニット４０の上面に設けられたスリット４１に挿入されている。
【００３１】
図示しないが、第１移送ユニット４０の内部には、ボールねじがＹ軸方向に設置されており、このボールねじの外周に嵌め込まれたナットにテーブル３４のアーム３５が取り付けられている。ボールねじは第１移送ユニット４０の内部に収容されたモータ（後述する図２の８１）により回転可能であり、ボールねじが回転することにより、テーブル３４はＹ軸方向に移動する。テーブル３４の位置は、モータの軸に取り付けられたロータリーエンコーダ（後述する図２の８２）からの信号により制御される。
【００３２】
第２アクチュエータユニット５０の構成は、上下が逆転している点を除き、基本的に第１アクチュエータユニット３０の構成と同一である。すなわち、第２アクチュエータユニット５０は、複数個（本実施の形態では８個）のアクチュエータ５１が、Ｘ軸方向に、縦糸２と同一のピッチで配置され、かつそれぞれの上端部はテーブル５４に固定されている。
【００３３】
アクチュエータ５１は、Ｚ軸方向に移動可能なロッド５３が、縦長の本体５２の下部に突出した状態で収容されている。図示しないが、本体５２の内部には、ロッド５３をＺ軸方向に移動させる移動手段が内蔵されている。アクチュエータ５１はアクチュエータ３１と異なり、移動手段は、駆動時にはロッド５３を一定の力で下方に付勢し、非駆動時すなわち待機時には、ロッド５３の突出量が最小となる状態で保持する。本実施の形態では、ロッド５３の移動手段としてソレノイドを用いている。
【００３４】
図１では第２移送ユニット６０の陰に隠れているが、テーブル５４の上部には一対のアームが設けられており、このアームは、第２移送ユニット６０の下面に設けられたスリットに挿入されている。第２移送ユニット６０の構成と機能は、第１移送ユニット４０のそれと同一であるため、説明を省略する。
【００３５】
次に、図２を参照して、製造装置１の制御を行う制御ユニット７０について説明する。制御ユニット７０は、制御部７１、入力部７２、メモリ７３、第１移送ユニット駆動部７４、第２移送ユニット駆動部７５、第１ＡＡユニット駆動部７６および第２ＡＡユニット駆動部７７により構成されている。
【００３６】
制御部７１は通常、ＣＰＵで構成され、制御ユニット７０の各部の動作を制御する。入力部７２はキーボード、ＤＶＤドライブなどで構成され、制御部７１での制御に必要なソフトウェアやデータを入力する。メモリ７３は、ＲＡＭおよびＲＯＭで構成され、入力部７２から入力されたソフトウェアやデータを格納する。メモリ７３に格納されるデータには、縦糸２および横糸３のＺ軸方向への変位量を定める、８個のアクチュエータ３１のロッド３３の突出量が含まれている。
【００３７】
第１移送ユニット駆動部７４には、図１に示す第１移送ユニット４０のボールねじ（図示せず）を回転させるモータ８１、およびモータ８１の軸に取り付けられ、第１移送ユニット４０の位置を検出するロータリーエンコーダ８２が含まれる。制御部７１は、ロータリーエンコーダ８２の出力信号に基づいてモータ８１の回転を制御することにより、第１移送ユニット４０の移送距離を決定する。
【００３８】
第２移送ユニット駆動部７５には、図１に示す第２移送ユニット６０のボールねじ（図示せず）を回転させるモータ８３、およびモータ８３の軸に取り付けられ、第２移送ユニット６０の位置を検出するロータリーエンコーダ８４が含まれる。制御部７１は、ロータリーエンコーダ８４の出力信号に基づいてモータ８３の回転を制御することにより、第２移送ユニット６０の移送距離を決定する。
【００３９】
第１ＡＡユニット駆動部７６には、図１に示す第１アクチュエータユニット３０の各アクチュエータ３１ａ〜３１ｈ（以降、これらを総称して「アクチュエータ」３１ともいう）毎に、ロッド３３をＺ軸方向に移動させる移動手段８５ａ〜８５ｆｈ、ロッド３３の位置を検出する位置検出手段８６ａ〜８６ｈ、およびロッド３３に取り付けられた超音波振動子を駆動する振動子駆動手段８７ａ〜８７ｈが含まれる。制御部７１は、位置検出手段８６ａ〜８６ｈの出力信号に基づいて移動手段８５ａ〜８５ｈの移動距離、すなわちロッド３３ａ〜３３ｈの突出量を制御する。
【００４０】
第２ＡＡユニット駆動部７７には、図１に示す第２アクチュエータユニット５０の各アクチュエータ５１ａ〜５１ｈ（以降、これらを総称して「アクチュエータ」５１ともいう）毎に、ロッド５３をＺ軸方向に移動させる移動手段８８ａ〜８８ｈ、およびロッド５３に取り付けられた超音波振動子を駆動する振動子駆動手段８９ａ〜８９ｈが含まれる。制御部７１は、移動手段８８ａ〜８８ｈに対し２種類の制御信号を送出する。第１の制御信号は、ロッド５３ａ〜５３ｈを待機位置に保持する信号、第２の制御信号は、ロッド５３ａ〜５３ｈに付勢力を付与する信号である。
【００４１】
＜三次元形状を表現する布を製造する際の基本ステップ＞
本発明にかかる製造方法の製造工程について説明する前に、三次元形状を表現する布を製造する際の基本ステップについて、図３および図４を参照して説明する。図３は、本発明により製造される三次元形状を表現する布をＺ軸方向から見た平面図、図４（ａ）、（ｂ）は、図３の布をＡＡ線で切断した断面図である。
【００４２】
普通の布は、平織、綾織、朱子織など、縦糸と横糸を上下に組み替えて、いわゆる織物としているが、本発明にかかる布５は、縦糸２と横糸３を、それぞれが交差する点（交点）４で接着することにより製造している。図４（ａ）に示すように、縦糸２と横糸３がＺ軸方向に変位していなければ、平らな布が出来上がるが、図４（ｂ）に示すように、縦糸２と横糸３の交点４をＺ軸方向に変位させた状態で接着すると、変位の量に応じて三次元形状を実現できる。
【００４３】
従って、縦糸２および横糸３として剛性がある糸（例えば、ポリエステルの糸）を用い、超音波振動などを利用して交点４を融着すれば、布５により三次元形状を実現できる。
【００４４】
本発明の製造方法における第１のステップは、複数本の縦糸２を所定の間隔を隔てた状態でＹ軸方向に配置し、複数本の横糸３を所定の間隔を隔てた状態でＸ軸方向に配置し、かつ複数本の縦糸２および横糸３のそれぞれに所定の張力を付与するステップである。
【００４５】
前述したように、縦糸２は、縦糸供給ユニットおよび縦糸テンション付与ユニットにより、常に一定の張力でＹ軸方向に引っ張られている。同様に横糸３は、横糸供給ユニット１０および横糸テンション付与ユニット２０により、常に一定の張力でＸ軸方向に引っ張られている。
【００４６】
本発明の製造方法における第２のステップは、複数本の縦糸２および横糸３を、張力が付与されたまま送り出し、アクチュエータ３１のロッド３３を用いて、複数本の縦糸２のうち任意の縦糸を、あらかじめ定められた距離だけＺ軸方向に変位させると共に、横糸３との交点４を、ロッド３３およびアクチュエータ５１のロッド５３により挟持するステップである。
【００４７】
また本発明の製造方法における第３のステップは、縦糸２および横糸３を、交点４において接着するステップである。
【００４８】
図４および図５を参照して、縦糸２と横糸３をＺ軸方向に変位させる方法と、交点４の接着方法について説明する。図５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、縦糸２と横糸３の交点４を、Ｙ軸方向、Ｘ軸方向および斜め上方から見た図である。
【００４９】
図５に示すように、ロッド３３の先端には、半円柱状の溝３６がＹ軸と平行に形成され、同様にロッド５３の先端には、半円柱状の溝５６がＸ軸と平行に形成されている。
【００５０】
第２のステップについて説明する。図４（ｂ）に２点鎖線で示すように、最初に、アクチュエータ３１ａのロッド３３ａを上昇させて、ロッド３３ａの溝３６で縦糸２を保持し、その状態のままロッド３３を予め定められた位置まで上昇させる。
【００５１】
次に、図４（ｂ）に２点鎖線で示すように、アクチュエータ５１ａのロッド５３ａを下降させて、ロッド５３ａの溝３６で横糸３を保持し、その状態のままロッド５３ａを、横糸３が縦糸２に当接するまで下降させ、ロッド３３ａとロッド５３ａで縦糸２と横糸３の交点４を挟持する。
【００５２】
図５（ａ）〜（ｃ）に、ロッド３３ａとロッド５３ａによって縦糸２と横糸３の交点４が挟持された状態を示す。この状態では、ロッド３３ａは、アクチュエータ３１ａの移動手段８５ａ（図２参照）によりＺ軸方向の位置が規制され、一方、ロッド５３ａは、アクチュエータ５１ａの移動手段８８ａ（図２参照）によって下方に付勢されているため、縦糸２と横糸３は交点４において、押圧された状態で保持される。
【００５３】
第３のステップについて説明する。ロッド３３ａおよび５３ａに取り付けられた超音波振動子（図示せず）を用いて、ロッド３３ａに、図５（ｃ）の矢印Ａに示す方向の超音波振動を加え、またロッド５３ａに、図５（ｃ）の矢印Ｂに示す方向の超音波振動を加える。すると、縦糸２と横糸３の交点４において摩擦熱が発生し、それぞれの表面部分が溶融する。縦糸２と横糸３の表面部分が溶融した段階で超音波振動を止めると、溶融部分が冷却され、縦糸２と横糸３が交点４において接着される。
【００５４】
図４に矢印で示すように駆動するアクチュエータ３１を、３１ａから１つずつ右のアクチュエータへ順にずらしていき、併せてロッド３３のＺ軸方向への変位量（突出量）を変えながら上述した動作を繰り返す。さらに第１アクチュエータユニット３０と第２アクチュエータユニット５０を、Ｙ軸方向に１ピッチずつ移動させながら、ロッド３３とロッド５３による縦糸２と横糸３の交点４の変位と接着を繰り返す。最終的に、縦糸２と横糸３を全ての交点４で接着すれば、三次元形状を表現する布５が出来上がる。
【００５５】
ちなみに、三次元形状を表現する布を用いて人の顔を復元する場合、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の幅を２５５ｍｍ、Ｚ軸方向の幅を５１ｍｍとし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のピッチを１ｍｍ、Ｚ軸方向のピッチを０．２ｍｍとすることが好ましい。また縦糸２と横糸３の太さは０．３〜０．５ｍｍとすることが好ましい。
【００５６】
縦糸２および横糸３として剛性の強い単繊維を使用すれば、出来上がった布５は、ほぼ固定された立体形状となる。一方、縦糸２および横糸３としてより糸を使用すれば、出来上がった布５は折り畳みが可能な立体形状となる。また、炭素繊維、金属繊維、形状記憶繊維、光ファイバーなどを使用すれば、それぞれの繊維に特有の機能を付加できる。さらに出来上がった布を塗料溶液などに漬け、各交点によって形成される四角の孔に膜を張れば、隙間を埋めることができる。また出来上がった布に着色すれば、立体コピーを実現できる。
【００５７】
＜製造工程＞
次に、図６〜図９を参照し、図１および図２に示した製造装置１を用いて三次元形状を表現する布を製造する際の工程について、具体的に説明する。図６〜図９は、各製造工程における第１アクチュエータユニット３０と第２アクチュエータユニット５０の状態を、図１のＹ軸方向から見た図である。
【００５８】
図６に示すように、ロッド３３ａ〜３３ｈの先端部近傍の外周には、たわみ振動子などの、ロッドの長手方向と直交する方向の振動を発生させる超音波振動子３５ａ〜３５ｈが取り付けられている。図示しないが、ロッド３３ａ〜３３ｈの中心には中空部が形成されており、超音波振動子３５ａ〜３５ｈは、ロッド３３ａ〜３３ｈの中空部に収容された配線を介して、図２の振動子駆動手段８７ａ〜８７ｈに接続されている。
【００５９】
同様に、ロッド５３ａ〜５３ｈの先端部近傍の外周には超音波振動子５５ａ〜５５ｈが取り付けられている。図示しないが、ロッド５３ａ〜５３ｈの中心には中空部が形成されており、超音波振動子５５ａ〜５５ｈはロッド５３ａ〜５３ｈの中空部に収容された配線を介して、図２の振動子駆動手段８９ａ〜８９ｈに接続されている。なお、上述の超音波振動子３５ａ〜３５ｈおよび５５ａ〜５５ｈは、本発明の接着手段を構成している。
【００６０】
最初に、図１に示すように、横糸供給ユニット１０および横糸テンション付与ユニット２０との間に、複数本の横糸３を所定のピッチで張る。同様に、縦糸供給ユニットおよび縦糸テンション付与ユニット（図示せず）との間に、複数本の縦糸２を所定のピッチで張る。
【００６１】
横糸３は、横糸供給ユニット１０の本体１１内に収容されたリール（図示せず）に巻回されており、作業者は、ふた１２を開けてリール（図示せず）に巻かれた横糸３を引き出す。続いて作業者は、横糸テンション付与ユニット２０のふた２２を開けて本体２１内に収容されたリール（図示せず）に横糸３を巻き付けると共に、横糸３に所定の張力を付与する。
【００６２】
縦糸２についても、横糸３と同様の手順により、縦糸供給ユニットと縦糸テンション付与ユニット（図示せず）との間に取り付けて所定の張力を付与する。
【００６３】
図６に、縦糸２がＹ軸方向（紙面と垂直な方向）に張られ、横糸３がＸ軸方向（紙面と平行な方向）に張られた状態を示す。縦糸２の上方に、横糸３が、縦糸２と一定の間隔を隔てた状態で張られている。
【００６４】
次に、図２の制御部７１の制御に基づいて第１移送ユニット駆動部７４のモータ８１を駆動して、図１の第１アクチュエータユニット３０をＹ軸方向に移動させ、アクチュエータ３１ａ〜３１ｈのロッド３３ａ〜３３ｈが、複数本の横糸３のうち一番手前に張られた横糸３に対向する位置で停止する。同様に、制御部７１の制御に基づいて第２移送ユニット駆動部７５のモータ８３を駆動して、第２アクチュエータユニット６０をＹ軸方向に移動させ、アクチュエータ５１ａ〜５１ｈのロッド５３ａ〜５３ｈが、横糸３のうち一番手前に張られた横糸に対向する位置で停止する。
【００６５】
次に、図６に示すように、制御部７１の制御に基づいてアクチュエータ３１ａ〜３１ｈの移動手段８５ａ〜８５ｈを駆動して、ロッド３３ａ〜３３ｈを待機位置から上昇させ、それぞれのロッドの先端に形成された溝３６の中に縦糸２が収容された状態で停止する。この時点では、第２アクチュエータユニット６０のアクチュエータ３１ａ〜３１ｈのロッド３３ａ〜３３ｈは、突出量が最も少ない待機位置で停止している。
【００６６】
次に、制御部７１は、図７に示すように、メモリ７３に格納されたアクチュエータ３１ａのロッド３３ａの位置データを読み出し、アクチュエータ３１ａの移動手段８５ａを駆動してロッド３３ａを上昇させ、ロッド３３ａの先端を、位置データで指定された位置で保持する。
【００６７】
また制御部７１は、アクチュエータ５１ａの移動手段８８ａを駆動してロッド５３ａを待機位置から下方に移動させて先端の溝５６に横糸３を収容し、さらに横糸３が、ロッド３３ａに保持された縦糸２に当接するまで下降させる。アクチュエータ５１ａの移動手段８８ａは、その後、ロッド５３ａを一定の力で下方に付勢し、ロッド３３ａとロッド５３ａによって縦糸２と横糸３の交点４を押圧した状態を保持する。
【００６８】
次に、制御部７１は、アクチュエータ３１ａの振動子駆動手段８７ａ、およびアクチュエータ５１ａの振動子駆動手段８９ａを駆動させ、前述の図５で説明したように、ロッド３３ａの先端部をＸ軸方向に振動させ、ロッド５３ａの先端部をＹ軸方向に振動させる。振動により縦糸２と横糸３の接触面で熱が発生し、縦糸２と横糸３の表面部分が溶融して両者が接着される。
【００６９】
次に、制御部７１は、図８に示すように、メモリ７３に格納されたアクチュエータ３１ｂのロッド３３ｂの位置データを読み出し、アクチュエータ３１ａと同様にして、ロッド３３ｂの先端を、位置データで指定された位置に保持する。また、制御部７１は、アクチュエータ５１ｂの移動手段８８ｂを駆動してロッド５３ｂを待機位置から下方に移動させて、溝５６に収容された横糸３が、ロッド３３ｂに保持された縦糸２に当接するまで下降させ、さらにロッド３３ｂとロッド５３ｂによって縦糸２と横糸３の交点４を押圧した状態を保持する。
【００７０】
次に、制御部７１は、アクチュエータ３１ｂの振動子駆動手段８７ｂ、およびアクチュエータ５１ｂの振動子駆動手段８９ｂを駆動させ、ロッド３３ｂおよび５３ｂを振動させて、縦糸２と横糸３を接着する。
【００７１】
引き続き、ロッド３３ｃ〜３３ｈおよび５３ｃ〜５３ｈについて上述した処理を繰り返す。全てのロッドについて処理が終了した状態を図９に示す。縦糸２と横糸３は８個の交点４で接着され、三次元形状が保持される。
【００７２】
一番手前の横糸３の全ての交点４の接着が終了した後、制御部７１は、アクチュエータ３１ａ〜３１ｈの移動手段８５ａ〜８５ｈ、およびアクチュエータ５１ａ〜５１ｈの移動手段８８ａ〜８８ｈを駆動して、ロッド３３ａ〜３３ｈおよび５３ａ〜５３ｈを、図６に示す位置に後退させる。
【００７３】
その後、制御部７１は、第１移送ユニット駆動部７４に指示してモータ８１を駆動し、図１に示す第１アクチュエータユニット３０をＹ軸方向に移動させ、アクチュエータ３１ａ〜３１ｈのロッド３３ａ〜３３ｈが、複数本の横糸３のうち手前から２番目に張られた横糸に対向する位置で停止させる。同様に、制御部７１は、第２移送ユニット駆動部７５に支持してモータ８３を駆動し、第２アクチュエータユニット６０をＹ軸方向に移動させ、アクチュエータ５１ａ〜５１ｈのロッド５３ａ〜５３ｈが、横糸３のうち手前から２番目に張られた横糸に対向する位置で停止させる。
【００７４】
製造装置１は、手前から２番目に張られた横糸３について、前述の図６〜図９を用いて説明した処理を行う。さらに制御ユニット７０は、第１アクチュエータユニット３０および第２アクチュエータユニット５０をＹ軸方向に１ピッチずつ移動させながら同様の処理を繰り返し、最終的に、縦糸２と横糸３の全ての交点４をあらかじめ定めた距離だけＺ軸方向に変位させると共に、縦糸２と横糸３を全ての交点４で接着する。
【００７５】
その後、作業者は接着が完了した布５を、縦糸供給装置ならびに縦糸テンション付与装置（図示せず）、および横糸供給装置１０ならびに横糸テンション付与装置２０から取り外し、不要な糸を切断する。このようにして、三次元形状を表現する布５が完成する。
【００７６】
以上説明したように、本発明の製造方法では、あらかじめメモリ７３に、布により表現する三次元形状のデータをロッド３３ａ〜３３ｈの突出量として格納しておけば、三次元形状を表現する布を短時間で製造できる。また、メモリ７３に格納するデータを変更するだけで、様々な三次元形状を表現する布を製造できる。
【００７７】
さらに本発明の製造方法では、アクチュエータ３１および５１のＹ軸方向への移送、ロッド３３および５３のＺ軸方向への移動、ロッド３３および５３の振動という、単純な動作を組み合わせることによって布５を製造している。これに伴って、製造装置１として比較的単純な構造を採用することができるため、保守性に優れた製造装置を提供できる。
【００７８】
なお、上述した実施の形態では、第１および第２アクチュエータユニットとして８個のアクチュエータを備えたユニットを用いたが、これに限定されないことは云うまでもない。それぞれのアクチュエータの数を増やすことにより、面積の広い布を製造できる。
【００７９】
また、第１および第２アクチュエータユニットとして、アクチュエータ群がＹ軸方向に複数列配列されたユニットを用い、複数本の横糸の変位と交点の接着を同時に行えば、製造時間を短縮できる。
【００８０】
なお、密度の高い布を用いて三次元形状を実現する場合には、よりピッチの狭いアクチュエータユニットを用いる必要があるが、この場合、アクチュエータ本体にロッドの移動手段を格納することが困難になる。このような場合には、アクチュエータ本体からロッドの移動手段を分離し、ロッドの移動方向と直交する方向に配置するなどの工夫が必要となる。
【００８１】
また、上述した実施の形態では、第１および第２アクチュエータユニットを、第１移送ユニットおよび第２移送ユニットを用いてＹ軸方向に移送するように構成したが、第１および第２アクチュエータユニットを固定し、代わりに、縦糸供給ユニットならびに縦糸テンション付与ユニット、および横糸供給ユニットならびに横糸テンション付与ユニットを、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に移動させるように構成してもよい。
【００８２】
上述した構成において、横糸に対する縦糸の交点の数が、第１および第２アクチュエータユニットのアクチュエータの数よりも多くなるように設定すれば、面積の広い布を用いて三次元形状を実現できる。ただし、この場合、縦糸供給ユニットならびに縦糸テンション付与ユニットの移送ユニットと、横糸供給ユニットならびに横糸テンション付与ユニットの移送ユニットとを、同期して移動させる必要があるため、移送ユニットの制御が複雑になる。
【００８３】
また、上述した実施の形態では、縦糸と横糸を接着する手段として、ロッドに取り付けられた超音波振動子を用いたが、これに限定されない。例えば、赤外線レーザを縦糸と横糸の交点に照射して糸を溶融する方法や、縦糸と横糸の交点を接着剤により接着する方法を採用してもよい。さらに、予め縦糸と横糸のそれぞれに熱用溶融性樹脂を加えておき、上述した縦糸と横糸の変位と挟持を加熱雰囲気中で行うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明にかかる三次元形状を表現する布の製造方法は、衣料分野のみならず、医療分野、さらにはネットやメッシュを用いて三次元形状を復元する分野などに広く適用できるものである。
【符号の説明】
【００８５】
１  三次元形状を表現する布の製造装置
２  縦糸
３  横糸
４  交点
５  三次元形状を表現する布
１０  横糸供給ユニット
１２、２２  フタ
１３  窓
２０  横糸テンション付与ユニット
３０  第１アクチュエータユニット
３１ａ〜３１ｈ、５１ａ〜５１ｈ  アクチュエータ
３２ａ〜３２ｈ、５２ａ〜５２ｈ  アクチュエータ本体
３３ａ〜３３ｈ、５３ａ〜５３ｈ  ロッド
３４、５４  テーブル
３５  アーム
３６、５６  溝
４０  第１移送ユニット
４１  スリット
５０  第２アクチュエータユニット
６０  第２移送ユニット
７０  制御ユニット
７１  制御部
７２  入力部
７３  メモリ
７４  第１移送ユニット駆動部
７５  第２移送ユニット駆動部
７６  第１ＡＡユニット駆動部
７７  第２ＡＡユニット駆動部
【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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