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Diese Erfindung bezieht sich auf Aufzüge und insbesondere auf einen
von einem Linearmotor angetriebenen Aufzug.
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Gewöhnlich werden hydraulische Aufzüge in Gebäuden mit relativ
wenigen Stockwerken verwendet. Die Hydraulikeinheit ist üblicherweise
in einer in einem unteren Bereich eines Aufzugsschachts gebildeten
Grube angeordnet. Die Hydraulikeinheit bewegt die Aufzugskabine
aufwärts und abwärts. Verglichen mit Aufzügen an Seilen besitzt ein
hydraulischer Aufzug einen einfacheren Aufbau im oberen Bereich des
Aufzugsschachts. Aufzüge an Seilen haben typischerweise sehr
komplizierte Gebilde mit Fördermotoren, Antriebsscheiben und ähnlichem am
oberen Ende des Aufzugsschacht. Derart komplizierte Gebilde nehmen
typischerweise viel Raum ein, was nicht wünschenswert ist, wo der
Gebäuderaum vorrangig ist.
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In den letzten Jahren wurden Aufzüge mit einem Linearmotor als
Antriebsquelle entwickelt. Zum Beispiel sind Aufzüge mit einem
Linearmotor als Antriebsquelle in den japanischen Patentoffenlegungsschriften
Nr. Sho 48 (1973)-54644 und Nr. Sho 57 (1982)-121568 beschrieben.
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Wenn auch der Aufbau des oberen Bereichs des Aufzugsschachts bei
hydraulischen Aufzügen deutlich reduziert ist, so ist die
Hydraulikeinheit in dem unteren Bereich des Aufzugsschachts groß und relativ laut.
Umgekehrt gilt für einen von einem Linearmotor angetriebenen Aufzug,
daß, wenn auch keine große Hydraulikeinheit nötig ist und das
Geräuschniveau viel geringer ist als bei einem hydraulischen Aufzug,
von einem Linearmotor angetriebene Aufzüge verglichen mit dem
hydraulischen Aufzug üblicherweise viel mehr Raum in dem oberen
Bereich des Aufzugsschachts benötigen.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Art von angetriebenem
Aufzug zu schaffen, der ein niedriges Geräuschniveau hat und ein
Minimum an Raum am Boden des Aufzugsschachts und am dem oberen
Ende des Aufzugsschachts benötigt.
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EP-A-48847 offenbart einen Aufzug mit einer Kabine, einer drehbaren
Seilscheibe, einem Seil mit einem die Kabine tragenden Bereich und
einem anderen Bereich, der über die Seilscheibe führt, einem ersten
Antriebselement, einem festen zweiten Antriebselement, das von dem
ersten Element durch einen festgelegten Spalt getrennt ist, wobei von
dem ersten Antriebselement und dem zweiten Antriebselement eines
einen mit einer Stromquelle verbundenen primären Leiter eines
Linearmotors bildet und das andere Antriebselement einen sekundären Leiter
des Linearmotors bildet, der ein induziertes magnetisches Feld infolge
der Erregung des primären Leiters entwickelt.
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Die Erfindung ist gegenüber diesem Stand der Technik dadurch
gekennzeichnet, daß die drehbare Seilscheibe vertikal beweglich montiert ist,
daß das Seil zwischen einer festen Halterung und der Kabine über die
Seilscheibe verläuft, und daß das erste Antriebselement an der
Seilscheibe angebracht ist, wodurch der Betrieb des Linearmotors die
Seilscheibe, das Seil und die Kabine aufwärts und abwärts verlagert.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das erste Element eine
axial verlagerbare Säule, die von einem mit der Seilscheibe verbundenen
Rahmen nach unten ragt. Das zweite Element ist ein unterhalb der
niedrigsten Hubhöhe der Seilscheibe in dem Schaft befestigter Zylinder,
wobei die Säule den Zylinder durchdringt, um den Linearmotor zu
bilden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist das erste Element ein mit einem
beweglichen Rahmen verbundener Zylinder. Das zweite Element ist eine
relativ fixierte Säule, die parallel zu dem Aufzugsschacht angeordnet ist,
wobei die Säule den Zylinder durchdringt, um den Linearmotor zu
bilden.
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Zwei Ausführungsformen der Erfindung werden nun beispielhaft und mit
Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, für die gilt:
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Fig. 1 ist eine Schrägansicht eines Aufzugs, der eine Ausführungsform
der Erfindung verwendet;
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Fig. 2 ist eine Frontansicht des Aufzugs der Fig. 1;
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Fig. 3 ist eine Frontansicht einer Bremseinheit, die in dem in den Fig.
1 und 2 dargestellten Aufzug verwendet wird;
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Fig. 4 ist eine Schrägansicht, die an einer Aufzugskabine befestigte
Bremseinheiten der Fig. 3 darstellt;
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Fig. 5 ist eine schematische Ansicht einer Steuerschaltung für den
Aufzug der Fig. 1;
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Fig. 6A stellt eine Seitenansicht eines Teils des Linearmotors von Fig. 1
dar;
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Fig. 6B stellt eine Frontansicht des Linearmotors von Fig. 6A dar;
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Fig. 7A stellt einen Spaltsensor zum Ermitteln der relativen Verlagerung
zwischen Teilen des Linearmotors von Fig. 1 dar;
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Fig. 7B stellt einen vergrößerten Teil von Fig. 7A dar;
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Fig. 8 ist eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Aufzugs;
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Fig. 9 ist eine Frontansicht einer Anordnung zur Halterung eines Teils
des Linearmotors der Fig. 8;
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Fig. 10 ist eine Frontansicht einer oberen Anordnung zur Halterung des
Linearmotors der Fig. 8.
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In den Fig. 1 und 2 ist ein Aufzug, der eine Ausführungsform der
Erfindung verwendet, offenbart. Die Kabine 10 ist durch Führungsrollen 16
entlang einem Paar von in einem Aufzugsschacht 12 befestigten
Führungsschienen 14 geführt. Eine Bremseinheit (wie in Fig. 4 gezeigt)
kann in einem Strukturteil des unteren Bereichs der Kabine 10
ausgebildet sein. Die Bremseinheit ist dazu da, daß sie mit den
Führungsschienen zusammenwirkt, um, wie nachfolgend beschrieben
werden wird, die Kabine bei einem bestimmten Stockwerk nach einer
Störung der Stromquelle oder nach dem Auftreten eines Erdbebens oder
anderen Notfällen anzuhalten.
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Ein Ende des Seils 11 ist mit der Kabine 10, und sein zweites Ende ist
fest mit einem Strukturteil 13 des Aufzugsschachts verbunden. Ein
Bereich des Seils wirkt mit einer Seilscheibe 15 zusammen und bildet
dadurch eine Aufzugsantriebsvorrichtung nach Art eines Brunnenkübels.
Die Seilscheibe ist drehbar an einem beweglichen Rahmen 19 abgestützt,
der Führungsrollen 19a, die mit einem Paar von Führungsschienen 17
zusammenwirken, besitzt. Der bewegliche Rahmen 19 bewegt sich in
dem Aufzugsschacht aufwärts und abwärts.
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Wie gezeigt, besitzt der bewegliche Rahmen 19 einen Befestigungshalter
19b. Ein zylindrisches Teil 32 ist an den Befestigungshalter 19b
angebracht und ragt nach unten. Das zylindrische Teil 32 besteht aus
Aluminium oder einem anderen leichten, elektrisch leitenden Material. Das
zylindrische Teil 32 kann auch aus einem hohlen Körper aus Stahl oder
anderem Material mit hoher Steifigkeit und hoher
Abnutzungsbeständigkeit bestehen und mit einer Schicht von Aluminium
oder anderem elektrisch leitenden Material, wie erforderlich, überzogen
sein. Das zylindrische Teil 32 kann auch aus einem harten Kunstharz
bestehen, das, um elektrisch leitend zu sein, behandelt wurde oder mit
einer elektrisch leitenden Schicht überzogen wurde. Das zylindrische
Teil 32 ist länger als die Hubhöhe des beweglichen Rahmens. Der
untere Teil des zylindrischen Teils 32 ist in einem im Boden des
Schachts gebildeten Loch G angeordnet.
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Unterhalb der niedrigsten Hubstellung des Rahmens 19 ist ein
zylindrisches elektromagnetisches Spulenelement 36 mit einem zentralen
Loch 34 fest angeordnet, dessen innerer Durchmesser größer ist als der
äußere Durchmesser des zylindrischen Teils 32. Das zylindrische Teil ist
durch einen Rahmen 37 abgestützt. Der Rahmen 37 besteht aus einer
Abstützstrebe 37a, die mit einem äußeren Gehäuse 36a des zylindrischen
elektromagnetischen Spulenelements und einem horizontalen Rahmen
37b verbunden ist, der mit der Abstützstrebe verbunden oder mit ihr
integral ist. Der horizontale Rahmen 37b ist fest mit der Schiene 17
verbunden.
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Das zentrale Loch 34 des elektromagnetischen Spulenelements 36 ist
koaxial zu dem zylindrischen Teil 32 und dem Loch G angeordnet. Das
zylindrische Teil 32 durchdringt das zentrale Loch 34 des
elektromagnetischen Spulenelements 36. Ein Luftspalt besteht zwischen dem
zylindrischen Teil 32 und einer elektromagnetischen Spule 38, die in
dem elektromagnetischen Spulenelement 36 befestigt ist. Die
elektromagnetische Spule 38 umgrenzt das zentrale Loch.
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Wie gezeigt, wirkt das zylindrische Teil 32 als ein erstes
Antriebselement zum Antreiben der Kabine 10 aufwärts und abwärts über das
Seil 11, die Seilscheibe 15 und den beweglichen Rahmen 19, der an dem
zylindrischen Teil befestigt ist. Die elektromagnetische Spule wirkt als
ein zweites Antriebselement und bildet dadurch einen Linearmotor 30
mit dem zylindrischen Teil.
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Das elektromagnetische Spulenelement 36 ist konventionell mit einer
Steuerschaltung verbunden, die, wie in Fig. 5 gezeigt und wie
nachfolgend beschrieben werden wird, eine Inverterschaltung aufweist.
Der von der Steuerschaltung zugeführte Antriebsstrom induziert ein
magnetisches Feld in dem zylindrischen Teil 32.
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In den Fig. 3 und 4 ist ein Beispiel für eine Bremsvorrichtung 20, die
an der Kabine 10 angebracht ist. Die Bremsvorrichtung 20 besitzt an
jedem Spitzenbereich eines Paars von Bremsarmen 201 angebracht
jeweils einen Bremsschuh 202. Das Paar von Bremsarmen dreht frei um
eine Armabstützachse 203. Eine Bremseinheit 200 ist in der Mitte des
hinteren Bereichs der Bremsanordnung 20 abgestützt. Die Bremseinheit
200 weist einen Magnetkern 204, einen verlagerbaren Schaft 205, einen
Halter 206 und eine Druckfeder 207 auf. Die Bremseinheit ist an den
Bremsarmen mit Bolzen 208 befestigt, die jeweils in ein Loch am
Endbereich des Schafts 205 und des Halters 206 eingesetzt sind. Die
Bremseinheit 200 ist mit einer Stromquelle verbunden (nicht dargestellt). Wenn
der Strom eingeschaltet wird, wird der Magnetkern 204 aktiviert und
zieht den Schaft gegen die Wirkung Druckfeder 207, so daß die
Bremsschuhe von der Schiene 14 wegbewegt werden. Umgekehrt, wenn
der Strom ausgeschaltet wird, wird der Magnetkern 204 deaktiviert, und
die Druckfeder drückt den Schaft aus dem Kern und drückt dadurch die
Bremsschuhe in Reibkontakt mit der Führungsschiene 14.
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In Fig. 5 ist eine schematische Darstellung des Steuersystems gezeigt,
das den Antrieb des Linearmotors und den Betrieb der
Bremsenanordnung 20 steuert. Ein Kabinenpositionssensor 300 beinhaltet
einen konventionellen Näherungsschalter, einen Codierer zum Ermitteln
der Kabinenposition oder etwas ähnliches und erzeugt ein
Ermittlungssignal der Kabinenposition, das die positionelle Beziehung der Kabine zu
den Stockwerken der verschiedenen Etagen angibt. Eine
Hallenrufeinheit 302 ist eine Anforderungsvorrichtung, die Hallenruf-Anforderungen
von den unterschiedlichen Etagen empfängt. Eine Kabinen-Rufeinheit
304 erzeugt einen Anforderruf, wenn Fahrgäste in der Kabine Knöpfe in
der Kabine drücken, um ein gewünschtes Stockwerk zu erreichen.
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Eine Steuerschaltung 306 erhält ein Ermittlungssignal der
Kabinenposition von dem Kabinenpositionsermittler, eine zugeführte
Hallenruf-Anforderung von der Hallenrufeinheit und eine zugeführte Kabinenruf-
Anforderung von der Kabinen-Rufeinheit. Die Steuerschaltung 306
erzeugt dann ein Steuersignal zum Aufwärts- oder Abwärtsbewegen der
Kabine, wie es in der Technik bekannt ist. Das Signal wird dann als
Steuersignal an eine Motorsteuereinheit 308 abgegeben, die eine
Inverterschaltung oder ähnliches aufweist. Die Motorsteuereinheit 308
liefert Strom an das primäre bewegliche Element 19, um die Kabine 10
zur Zieletage zu bewegen. Wenn die Kabine 10 gesenkt oder gehoben
wird, vergleicht die Steuerschaltung 306 ein zugeführtes
Ermittlungssignal der Kabinenposition von der Ermittlungseinheit der
Kabinenposition mit der von der Hallenruf-Anforderung oder der
Kabinenruf-Anforderung bestimmten Etage. Wenn festgestellt wird, daß
die Kabine die gewünschte Etage erreicht, wird ein Stopbefehl an die
Motorsteuereinheit abgegeben und der Strom zu der elektromagnetischen
Spule 36 unterbrochen.
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Während der Zeit, in der der elektromagnetische Spule Strom geliefert
wird, liefert die Steuerschaltung kontinuierlich ein Bremse-Aus-
Kommando an die Bremseinheit 310. Während diesem Bremse-Aus-
Kommando liefert die Bremssteuereinheit 310 dem elektromagnetischen
Kern Strom, und die Bremsvorrichtung 20 ist dadurch in der
Freigabeposition gehalten. Wenn die Steuerschaltung 306 einen Stop-Befehl an
die Motorsteuereinheit abgibt, liefert er zur gleichen Zeit ein Bremse-
Ein-Kommando an die Bremssteuereinheit; dadurch wird der Strom zu
dem Magnetkern unterbrochen und die Bremsvorrichtung aktiviert.
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Bei der angegebenen Konfiguration hält, wenn die Stromzuführung zu
dem Linearmotor unterbrochen ist, die Bremsvorrichtung die Kabine
direkt fest. Folglich ist es leicht, die Kabinenposition zu kontrollieren.
Die Steuereinheit kann in der Kabine angebracht sein, und dadurch die
Wartung der Bremseinheit erleichtern.
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Wie in Fig. 2 gezeigt, ist das elektromagnetische Spulenelement 36 an
dem Abstützrahmen 37 über einen elastischen Kragen 42 angebracht.
Wegen der Elastizität des Kragens 42 ist eine Verlagerung des
elektromagnetischen Spulenelements 36 möglich. In dem oberen Bereich
des elektromagnetischen Spulenelements 36 sind Rollen 44
umfangsmäßig um das zylindrische Teil angeordnet (siehe Fig. 6A und 6B). Die
Rollen 44 sind in elastischer Berührung mit der äußeren Oberfläche des
zylindrischen Teils 32. Durch die Verwendung der Rollen wird ein
festgelegter Mindestluftspalt zwischen der äußeren Oberfläche des
zylindrischen Teils 32 und der inneren Oberfläche des
elektromagnetischen Spulenelements 36 sichergestellt. Bei dieser Konfiguration ist es
möglich, eine Berührung zwischen dem elektromagnetischen
Spulenelement 36 und dem zylindrischen Teil 32 selbst in dem Fall
transversaler Schlingerschwingung mit relativer Verlagerung zwischen
dem zylindrischen Teil und dem elektromagnetischen Spulenelement, die
durch ein Erdbeben oder ähnliches verursacht wurde, zu verhindern. Ein
elastischer Kragen 46 kann zum Befestigen des zylindrischen Teils an
dem Rahmen 19 verwendet werden, um eine Übertragung von
Schwingungsenergie zwischen dem zylindrischen Teil und dem Rahmen
zu verhindern; dadurch wird, um den Komfort der Passagiere in der
Kabine zu verbessern, eine Übertragung der Schwingung auf das Seil
über die Seilscheibe verhindert.
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In den Fig. 6A und 6B sind die Rollen 44 an Haltern 45 über
Rollenachsen 44a befestigt. Jeder Halter 45 hat ein transversales
Durchgangsloch 44b. Das Loch 44b stützt eine Rollenachse 44a seitlich verlagerbar
ab. Eine Feder 43 steht an einem Ende mit der Rollenachse 44a und an
dem zweiten Ende mit einer Außenwand des Halters 45 in Verbindung.
Die Feder drückt die Rollenachse 44a und die Rolle 44 in Richtung auf
das zylindrische Teil. Die Rolle oder mindestens deren Außenbereich
besteht aus einem weichen Gummi oder einem anderen derartigen
Material, um Schwingungen, die durch Ungleichmäßigkeit des
zylindrischen Teils bewirkt werden, zu absorbieren. Das durch den
Kontakt zwischen dem zylindrischen Teil und den Rollen erzeugte
Reibungsgeräuschniveau wird dadurch minimiert. Die elastische Kraft
der Feder 43 ist so klein wie möglich, um Berührung zu erzwingen,
während die Andrückkraft der Rolle auf die Oberfläche des
zylindrischen Teils minimiert wird. Wenn der Reibungskoeffizient klein
ist, kann ein Geräusch, das durch die Reibung hervorgerufen wird, noch
weiter wirksam reduziert werden.
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Das Durchgangsloch 44b ist so ausgelegt, daß ein Mindestluftspalt
zwischen dem zylindrischen Teil und der inneren Oberfläche der
elektromagnetischen Spule beibehalten wird. Die Rollenachse wird an
die Ränder des Lochs anstoßen, bevor das zylindrische Teil zu nahe an
die elektromagnetische Spule gelangt.
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Wie in den Fig. 7A und 7B gezeigt, kann ein Luftspaltsensor 35 in dem
oberen Bereich des elektromagnetischen Spulenelements 36 angeordnet
sein. Der Sensor gibt ein Signal ab, wenn der Spalt zwischen dem
zylindrischen Teil und dem elektromagnetischen Spulenelement kleiner
wird als ein festgelegtes Minimum. Der Steuerschaltung wird ein Signal
gegeben, um die Kabine zu einem Nothalt zu bringen.
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Der Luftspaltsensor 35 hat ein ringförmiges Gehäuse 351 und ein
Schaltstück 352, das an dem Gehäuse mit einem Bolzen 353 befestigt
ist. Das Schaltstück ist von der Oberfläche des zylindrischen Teils durch
einen Spalt L getrennt. Eine Schraube 354 kann verwendet werden, zum
Einstellen des Abstands L. Das Schaltstück 352 ist konventionell mit
der in Fig. 5 gezeigten Steuerschaltung verbunden, üblicherweise mit
einer Leitung 355.
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In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Eine
elektromagnetische Spule 50 ist an einem beweglichen Rahmen 19
befestigt. Diese elektromagnetische Spule ist von einem zylindrischen
Teil 52 durchdrungen. Die elektromagnetische Spule 50 bildet das erste
Antriebselement, und das zylindrische Teil 52 bildet das zweite Element.
Verglichen mit der elektromagnetischen Spule ist das zylindrische Teil
52 befestigt, dadurch wird das Loch eliminiert und das Gewicht des
beweglichen Rahmens minimiert.
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In den Fig. 9 und 10 ist die Halterung des zylindrischen Teils in dem
Aufzugsschacht dargestellt. Wie oben angeführt, besteht das zylindrische
Teil üblicherweise aus einer Aluminiumlegierung mit einem verlängerten
Bereich 400, das an einem Ende so angeordnet ist, daß die Gesamtlänge
des zylindrischen Teils eingestellt werden kann. Ein Ende des
verlängerten Bereichs ist mit einem Kugelgelenk 405 verbunden, das
eine Ringschraube 401 besitzt. Eine Ringschraube 402 ist an dem Boden
des Aufzugsschachts befestigt. Die Ringschrauben 401 und 402 sind
miteinander durch eine Schraubenfeder 403 und ein konventionelles
Spannschloß 404 verbunden. Durch Einstellen des Spannschloßes kann die
vorgeschriebene Spannung in dem zylindrischen Teil beibehalten
werden.
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Das Kugelgelenk 405 weist ein Jochpaar 406 auf, das mit der
Ringschraube 401 verbunden ist. Eine Kugel 409 ist zwischen den
Jochen durch den Bolzen 410 gehalten. Ein Ringstab 407 bringt das
Kugelgelenk an dem verlängerten Bereich 400 drehbar an. Es ist
dadurch möglich, das Joch um 360º drehen. Wegen dieser Konfiguration
kann das zylindrische Teil mit geeigneten Freiheitsgraden in
verschiedene Richtungen schwingen.
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In Fig. 10 ist die obere Halterung 58 der Vorrichtung dargestellt. Der
Aufbau der oberen Abstützung kann der gleiche sein wie der der unteren
Abstützung. Da jedoch die Schwingung und die Bewegung des
zylindrischen Teils durch eine Feder an einem Endbereich reduziert
werden kann, besteht die obere Halterung im wesentlichen aus einer
Kugelgelenk 410. Dieses Kugelgelenk kann sich wie das untere
Kugelgelenk 405 in einem gewissen Bereich frei drehen. Zusammen mit
der unteren Halterung kann der Linearmotor eine gewisse Bewegung
infolge Schwingung oder anderer Bewegung des zylindrischen Teils
ertragen. Der obere und der untere Gelenkbereich können die
Auslenkung des Zylinderteils in einem gewissen Ausmaß zulassen,
wobei die Feder Schwingung abschwächen und absorbieren kann;
dadurch wird das zylindrische Teil 52 wirksam geschützt.
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Folglich ist gemäß der Erfindung der Antrieb der Kabine durch einen
Linearmotor geschaffen. Außerdem kann die gesamte Konstruktion über
der Kabine eliminiert werden. Deshalb wird, so wie bei einem
hydraulischen Aufzug, der Raum verringert, der für den oberen Bereich
des Aufzugsschachts benötigt wird.
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Obwohl die Erfindung bezüglich gewisser Ausführungsformen gezeigt
und beschrieben wurde, sollte der Fachmann verstehen, daß darin die
vorangehenden und verschiedene andere Veränderungen, Weglassungen
und Hinzufügungen sowie deren Form und Detail vorgenommen werden
können, ohne von dem Bereich der Erfindung abzuweichen.
Insbesondere ist die Erfindung nicht auf den Aufzug nach Art eines
Brunnenkübels beschränkt. Tatsächlich kann sie auf jede Art von Aufzug
angewandt werden, der eine bewegliche Seilscheibe hat.