本发明涉及丝束放卷纱架的技术领域，尤其涉及形成二维丝面和三维预成型体多丝束放卷纱架。
背景技术
高性能纤维，比如碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯等，越来越广泛的应用。所有的高性能纤维都是以纱锭的方式出现的，然后要应用这些纤维去制造中间材料，均需要经过放卷这道工序。这是高性能纤维进入下游的第一道工序，放卷工序输出的结果直接影响下游产品的品质与制造效率。随着对下游工艺的深入理解，各个工艺的工作人员逐步发现，现有的放卷纱架的设计远远不能满足高性能纤维后处理的要求，对昂贵的纤维的处理也很粗糙，品质的精细化要求不断提升，大家发现纱锭放卷工序中包含了不少技术与创新空间。
现有的放卷纱架严重忽视了高性能纤维的自身特点，只是借助传统纺织行业的放丝纱架(或筒子架)为高性能纤维服务。对比普通化纤，高性能纤维对外界更具敏感性，比如碳纤维，在轴向方向上韧性是非常强的，但在径向方向上力学性能很弱，且模量越高，径向就越容易被伤害。我们利用高性能纤维，目的是发挥其卓越的力学性能，但是如果在第一道(放卷)工序，就伤害了纤维及其力学性能，会破坏纤维的性能，也给下游工艺制造带来麻烦。另一个方面，我们所有传统的放卷纱架，更多是形成一个丝束面(平面)给下游，形成一个丝束面即所有的丝束都在同一个平面内，没有形成一个三维单向多丝束预成型体的。传统上，这个预成型体均是通过下游的工序来完成，这样会对丝束进行多番摆弄，导致丝束伤害更严重，影响了下游制品的品质。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种形成二维丝面和三维预成型体多丝束放卷纱架，不伤害丝束，具有良好的放卷效果。
本发明的另一目的是：提供一种丝束的放卷纱架，不伤害丝束，具有良好的放卷效果。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种形成二维丝面和三维预成型体多丝束放卷纱架，包括支架，安装在支架上的多个放卷机构；每一个放卷机构均包括多个放卷单元；每一个放卷单元均包括转动式安装在支架上的纱锭，转动式安装的第一限位轮和第二限位轮；纱锭的轴线沿着纵向方向，高低位置和纵向位置可调的第一限位轮的轴线沿着横向方向，高低位置和纵向位置可调的第二限位轮的轴线沿着竖向方向，从纱锭切线方向出来的丝束依次切向绕入第一限位轮、切向绕出第一限位轮、切向绕入第二限位轮、切向绕出第二限位轮。
进一步的是：多个放卷机构沿着横向方向依次布置；支架上设有多根斜梁，每个放卷机构内的所有纱锭沿着倾斜方向排列并均转动式安装在同一根斜梁上，每个放卷机构内的所有纱锭的轴线在同一倾斜平面内；每一个放卷机构的所有第一限位轮沿着横向方向依次排列，每一个放卷机构的所有第二限位轮沿着斜向方向依次排列；不同放卷机构内的第一限位轮不在同一高度位置上，不同放卷机构内的第二限位轮不在同一高度位置上。
进一步的是：每一个放卷机构的所有第一限位轮位于同一高度，每一个放卷机构的所有第二限位轮位于同一高度。
进一步的是：支架上设有升降机构；第一限位轮和第二限位轮固定在升降机构上，升降机构上设有多个沿着纵向方向排列并用于固定第一限位轮和第二限位轮的安装位置；升降机构有多个，同一个放卷机构内的所有第一限位轮和第二限位轮固定在同一个升降机构上。
进一步的是：支架上设有多个升降机构，每个升降机构上设有至少一个纵向平移机构，同一个放卷机构内的所有第一限位轮和第二限位轮安装在同一个升降机构的纵向平移机构上。
进一步的是：丝束绕入第一限位轮后形成90°的包角，绕入第二限位轮后形成90°的包角。
进一步的是：丝束为复丝形式的化学纤维或经过树脂预先浸润过的预浸带，丝束的截面形状呈矩形。
进一步的是：第一限位轮和第二限位轮均位于纱锭的上方，第一限位轮和第二限位轮的辊轮为v型辊轮、弧形辊轮或平底辊轮。
一种丝束的放卷纱架，包括转动式安装的纱锭、第一限位轮和第二限位轮；纱锭的轴线沿着纵向方向，第一限位轮的轴线沿着横向方向，第二限位轮的轴线沿着竖向方向，从纱锭切线方向出来的丝束依次切向绕入第一限位轮、切向绕出第一限位轮、切向绕入第二限位轮、切向绕出第二限位轮。
进一步的是：放卷纱架还包括支架、升降机构和纵向平移机构；纱锭转动式安装在支架上，升降机构安装在支架上，纵向平移机构安装在升降机构上，第一限位轮和第二限位轮安装在纵向平移机构上。
总的说来，本发明具有如下优点：
本放卷纱架的有益效果，由于整个系统没有使用瓷眼、分丝梳，并且丝束没有在辊轮上发生轴向摩擦，对丝束的机械伤害做到最低；由于纱锭放卷的张力恒定和采用滚动摩擦，可以保持丝束的原宽度，丝束宽度控制好；不需要瓷眼与分丝梳去引导和集中丝束，每根丝束的丝道没有强制性改变方向，所有的方向改变柔和、顺畅；利用三维空间的辊轮系统，将多根丝束形成下游工艺需要的丝宽可控可调、间隙可调的二维丝束面和三维单向多丝束预成型体。不需要下游利用各类机械装置去对丝束做二次伤害。所以，可以极大地提升下游工艺的产品品质，同时，由于毛丝少，清理工作少，可节约大量的人工，提高生产效率。
附图说明
图1是放卷纱架立体方向的结构示意图；
图2是第一限位轮和第二限位轮输送丝束的结构示意图；
图3是放卷纱架主视方向的结构示意图；
图4是放卷纱架中一个放卷机构主视方向的结构示意图；
图5是条状类预成型体示意图；
图6是圆柱类预成型体示意图；
图7是管类预成型体示意图；
图8是工字形状类预成型体示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：
1为支架，2为升降机构，3为第一限位轮，4为第二限位轮，5为纱锭，6为丝束，7为斜梁。
为叙述方便，现对下文所说的方位说明如下：纱锭的轴线所在的方向为纵向方向，第一限位轮的轴线所在的方向为横向方向，第二限位轮的轴线所在的方向为竖向方向。
结合图1、图2、图3、图4所示，一种形成二维丝面和三维预成型体多丝束放卷纱架，包括支架，安装在支架上的多个放卷机构。将放卷机构看成一个整体，多个放卷机构沿着横向方向依次布置。每一个放卷机构均包括多个放卷单元。每一个放卷单元均包括转动式安装在支架上的纱锭，转动式安装的第一限位轮和第二限位轮。纱锭、第一限位轮、第二限位轮可以转动，第一限位轮和第二限位轮可以固定在支架上，也可以固定在其它地方。纱锭的轴线沿着纵向方向，高低位置和纵向位置可调的第一限位轮的轴线沿着横向方向，高低位置和纵向位置可调的第二限位轮的轴线沿着竖向方向，第一限位轮和第二限位轮的高低位置和纵向位置都是可以调整的。丝束是精密交错收卷成为纱锭的，即纱锭上螺旋缠绕有丝束，缠绕后，整个纱锭呈圆筒形。从纱锭切线方向出来的丝束依次切向绕入第一限位轮、切向绕出第一限位轮、切向绕入第二限位轮、切向绕出第二限位轮；即丝束是从纱锭的切线方向出来的，然后从第一限位轮的切线方向进入第一限位轮，再从第一限位轮的切线方向出来的，然后从第二限位轮的切线方向进入第二限位轮，再从第二限位轮的切线方向出来的。
结合图1、图3、图4所示，支架上设有多根斜梁，每个放卷机构内的所有纱锭沿着倾斜方向排列并均转动式安装在同一根斜梁上，即同一个放卷机构内，所有的纱锭是沿着倾斜方向向上排列的，且都是固定安装在同一根斜梁上。每个放卷机构内的所有纱锭的轴线在同一倾斜平面内，该倾斜平面与水平面的夹角为锐角。每一个放卷机构的所有第一限位轮沿着横向方向依次排列，即同一个放卷机构内，所有的第一限位轮沿着横向方向排列并固定好，这些第一限位轮的高度可以一致，也可以不一致。每一个放卷机构的所有第二限位轮沿着斜向方向依次排列，即同一个放卷机构内，所有的第二限位轮沿着水平面内的斜向方向排列并固定好，这些第二限位轮的高度可以一致，也可以不一致。不同放卷机构内的第一限位轮不在同一高度位置上，不同放卷机构内的第二限位轮不在同一高度位置上；即不同的放卷机构内，它们的第一限位轮和第二限位轮的高度是不一致的。由于所有的第一限位轮和第二限位轮，它们的高度位置可以调整，纵向方向的位置也可以调整，所有丝束从第二限位轮出来后，每条丝束之间高度方向的间隙可以控制可以调整，从而可以形成二维丝面和各种类型的三维预成型体，二维丝面即所有的丝束在同一高度内，同一平面内，三维预成型体即有些丝束在同一高度内，有些丝束不在同一高度内，如，图5是条状类预成型体；图6是圆柱类预成型体；图7是管类预成型体；图8是工字形状类预成型体。
每一个放卷机构的所有第一限位轮位于同一高度，每一个放卷机构的所有第二限位轮位于同一高度。这样，所有丝束从第二限位轮出来后，同一放卷机构内的所有丝束的高度是在同一位置上的，如图5所示，形成了条状类的预成型体。
第一限位轮和第二限位轮的安装方式有两种，第一种是：为了调整第一限位轮和第二限位轮的高度，可以在支架上设有升降机构；第一限位轮和第二限位轮固定在升降机构上。为了调整第一限位轮和第二限位轮在纵向方向上的位置，升降机构上设有多个沿着纵向方向排列并用于固定第一限位轮和第二限位轮的安装位置，即在升降机构上设有多个安装位置(安装区域)，然后第一限位轮和第二限位轮就固定在这些地方。升降机构有多个，同一个放卷机构内的所有第一限位轮和第二限位轮固定在同一个升降机构上。
第二种是：支架设有多个升降机构，每个升降机构上设有至少一个纵向平移机构，同一个放卷机构内的所有第一限位轮和第二限位轮安装在同一个升降机构的纵向平移机构上，即可以是一个纵向平移机构控制第一限位轮和第二限位轮。当然，也可以采用两个纵向平移机构分别控制第一限位轮和第二限位轮。升降机构和纵向平移机构属于现有技术。
丝束绕入第一限位轮后形成90°的包角，绕入第二限位轮后形成90°的包角。90°的包角，可以保证所有的丝束都是平行的关系。
丝束为复丝形式的化学纤维或经过树脂预先浸润过的预浸带，丝束的截面形状呈矩形。
第一限位轮和第二限位轮均位于纱锭的上方，第一限位轮和第二限位轮的辊轮为v型辊轮、弧形辊轮或平底辊轮。
本发明的放卷纱架还涉及到电气等其他设备，纱锭在机械、电气或磁场等因素下保证张力控制，即保证丝束在各种情况下的恒张力切向放卷。丝束通常是采用精密交错收卷(螺旋缠绕收卷)的方式成为纱锭的，放卷时，丝束从纱锭的切线方向出来，且丝束会在纱锭的轴向方向(纵向方向)上来回移动，但是丝束都是从第一限位轮的中间位置且是从切线方向进入第一限位轮的，这样避免了丝束在第一限位轮的轴向方向(横向方向)上来回移动，若纱锭的轴向方向和第一限位轮的轴向方向平行，则丝束会在第一限位轮的轴向方向(横向方向)上来回移动，那么会增加丝束与第一限位轮的摩擦，破坏丝束的性能，且丝束会碰到第一限位轮边缘的挡板，这样会被动导致第一限位轮的丝宽变窄，而采用本发明的放卷方式，则不会产生这种情况。第一限位轮和第二限位轮用于引导并传输丝束，且对丝束的伤害降到最低。本放卷纱架通过改变辊轮(即纱锭、第一限位轮或第二限位轮的辊轮)工作面与丝束面的相对运动，从而消除丝束在辊轮轴线方向上往复运动(即在辊轮的轴向方向上来回移动)而产生的摩擦，进而造成对丝束的伤害。本放卷纱架丝束的引导由辊轮完成，每根丝束有各自的丝道，不与其他丝束共用丝道，没有与机械零件的滑动摩擦，如要改变丝束的运动方向，需要在一个平面内完成(例如丝束从切线方向绕入和绕出第一限位轮，由于是切线方向绕入和绕出的，因此是一个平面内)，每次方向转变的角度是90度，丝束在平面内保持笔直。多根丝束的集中与预成型，由滚动摩擦的辊轮实现，所有的辊轮的立体空间位置是可调的，丝束之间的位置关系是可调的。通过丝束的引导与集合，既可以形成丝宽可控可调，丝束间隙可调的二维丝束面，也可以形成三维单向多丝束预成型体，预成型体的形状包括圆柱、圆环、工字梁等一切工业型材的形状；二维的丝束面和三维单向丝束预成型体。放卷工序后，可以采用预浸丝束，通过模具加热，实现丝束之间的粘连与固结，可形成稳定结构的二维丝束面和三维单向丝束预成型体。
传统在放卷后，没有形成一个三维单向多丝束预成型体的，然后通过下游工序的入瓷眼(一块陶瓷上有很多孔眼)、分丝梳(类似梳子)以及辊轮的轴向摩擦将多根丝束分开，则丝束的径向上会碰到瓷眼、分丝梳，导致对丝束造成了机械伤害。本放卷纱架的有益效果，由于整个系统没有入瓷眼、分丝梳以及辊轮的轴向摩擦，对丝束的机械伤害做到最低；由于纱锭放卷的张力恒定和采用滚动摩擦，可以保持丝束的原宽度，丝束宽度控制好；不需要瓷眼与分丝梳去引导和集中丝束，每根丝束的丝道没有强制性改变方向，所有的方向改变柔和、顺畅；利用三维空间的辊轮系统，将多根丝束形成下游工艺需要的丝宽可控可调、间隙可调的二维丝束面和三维单向多丝束预成型体。不需要下游利用各类机械装置去对丝束做二次伤害。所以，可以极大地提升下游工艺的产品品质，同时，由于毛丝少，清理工作少，可节约大量的人工，提高生产效率。
单单从丝束的传输而言，本发明还涉及一种丝束的放卷纱架，包括转动式安装的纱锭、第一限位轮和第二限位轮；纱锭的轴线沿着纵向方向，第一限位轮的轴线沿着横向方向，第二限位轮的轴线沿着竖向方向，从纱锭切向方向出来的丝束依次切向绕入第一限位轮、切向绕出第一限位轮、切向绕入第二限位轮、切向绕出第二限位轮。
放卷纱架还包括支架、升降机构和纵向平移机构；纱锭转动式安装在支架上，升降机构安装在支架上，纵向平移机构安装在升降机构上，第一限位轮和第二限位轮安装在纵向平移机构上。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。