KR102259456B1 - 공구 수용 장치를 구비한 공작 기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작 기계, 상세하게는 핸드 가이드형 공작 기계에 관한 것으로, 공작 기계 상에 공구 장치를 수용하기 위해서, 움직일 수 있고, 상세하게는 구동축에 대해 왕복 방식으로 움직일 수 있는 공구 수용 장치를 갖는 공작 기계를 제공한다. 상기 공구 수용 장치는 적어도 하나의 클램핑부, 적어도 하나의 리테이닝부 및 적어도 하나의 블로킹부를 구비한다. 상기 리테이닝부는 적어도 제1 개방 위치에서 적어도 제2 폐쇄 위치로 움직일 수 있다. 또한 상기 리테이닝부는 바람직하게는 상기 제1 개방 위치에서 상기 제2 폐쇄 위치로 향하는 폐쇄 방향으로 클램핑부를 통해 클램핑력을 받을 수 있다. 상기 블로킹부는 적어도 하나의 제1 블로킹 위치와 적어도 하나의 제2 언블로킹 위치 사이에서 움직일 수 있다. 상기 블로킹부는 적어도 하나의 블로킹 위치에서 상기 리테이닝부의 운동을 방해할 수 있다. 상기 공구 장치에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 상기 블로킹부에 작용하는 힘은 상기 블로킹부를 상기 블로킹 위치들 중 하나에서 상기 언블로킹 위치들 중 하나로 움직이도록 한다. 이로써 상기 공구 장치가 상기 공작 기계에 특히 신속하고 간단하게 삽입될 수 있다.

Description

공구 수용 장치를 구비한 공작 기계{MACHINE TOOL WITH TOOL-ACCOMMODATING DEVICE}

우선권을 주장하는 DE 20 2013 006 901.1 출원의 전체 내용은 본 출원에 참고적으로 편입된다.

본 발명은 공작 기계에 관한 것으로, 더 상세하게는 구동축에 대하여 움직이는 구동부를 구비한 핸드 가이드형 공작 기계에 관한 것이다.

본 발명은 주로 공작물 또는 공작물 조립체(arrangement)를 기계가공하기 위한 공구 장치와 함께 사용되도록 되어 있는 핸드 가이드형 공작 기계의 예를 이용하여 설명된다. 이러한 경우, 공작 기계는 특히 구동축 주위를 회전하면서 왕복운동하거나, 연속하여 회전하는 구동부를 갖는다. 몰론 도면에 도시된 예로 이러한 공구 장치의 범위가 한정되는 것은 아니다.

공작 기계는 하나 이상의 구동 모터들과 선택적으로 하나 이상의 전동부들을 구비한 기구이다. 공작 기계의 구동부는 공구, 일반적으로는 구동축, 구동스핀들 등에 토크가 전달되는 부품 또는 부품들을 의미한다.

핸드 가이드형 공작 기계는 특히 핸들과 같은 홀딩부를 포함하는데, 이를 통해 작업자에 의해 공구가 부착된 공작 기계가 가이드될 수 있다. 일반적으로, 핸드 가이드형 공작 기계는 전기적 구동부를 갖추고 있으나, 다른 예로 수압 동력 공작 기계, 공압 동력 공작 기계, 또는 근력에 의해 구동되는 공작 기계 등이 있다.

종래 기술로서, 다양한 형태의 공작 기계들이 원주형이거나 회전왕복운동을 하는 구동부를 구비한 공구 장치를 사용하는 것으로 알려져 있다. 이러한 공구 장치들로는 가령 드릴, 절단 디스크, 연삭 디스크, 톱 등이 있다. 공구 장치들은 고정되었다가 공작 기계의 출력부 상에 배치된 구동부들과 함께 교체될 수 있다. 출력부는 용도, 즉 공구 장치 및 공작 기계에 따라 분당회전수가 0회에서 수천회 사이의 상당히 높은 속도로 회전할 수 있다. 작업 중에, 공구 장치는 공작물 또는 공작물 조립체 상에 대략 높은 압력으로 접촉하도록 위치하여, 이후 대응하는 가공 작업을 실행하게 된다. 공작 기계들은 종종 다기능적으로 이용될 수 있는데, 가령 톱 가공, 샌딩(sanding) 가공, 스크래핑(scraping) 가공, 유리화(vitrification) 가공 등에 이용될 수 있다. 여기서 유리화 가공이란 특히 차량 바디로부터 유리 패널을 제거하는 것, 바람직하게는 디스크에서 접착 비드를 절단하는 것으로 이해될 수 있고, 전문 용어로는 유리 제거라고 불린다. 하나의 적용 분야에서, 가령 연삭 가공 중에 각기 다른 연삭 공구들이 단시간 시퀀스로 구동되어야 하는데, 이는 많은 경우에 있어서 공구 장치들의 잦은 교체가 이루어진다는 것을 의미한다. 가공 장치 교체에 소요되는 시간은 공작 기계의 생산성에 직접적인 영향을 준다. 아울러, 공작 기계에 대해 공구 장치를 배치함에 있어서 공구 장치가 부적절하게 수용되는 경우 공구 장치의 수명을 단축하게 되므로, 공작 기계가 공구 장치를 안정적으로 수용할 수 있도록 하는 것이 매우 중요하다. 특히 작업자의 부상 중 상당수가 공구 장치들이 불안정하게 수용되는 데서 비롯된다.

여기서, 회전왕복운동을 하는 구동부를 구비한 공작 기계란, 중앙 위치에서부터 출발하여 제1 회전방향으로 움직이고, 정지 상태로 제동되며, 이후 역회전방향으로 움직였다가 다시 정지하는 구동부를 구비한 공작 기계로 이해되어야 할 것이다.

중앙 위치에서 각각의 최종 위치까지의 각거리(angular distance)는 일반적으로 5도까지일 수 있다. 그러나, 통상의 기계들의 경우 1도 내지 2.5도의 더 작은 각도일 수 있고, 이에 따라 (제1 최종 위치에서 제2 최종 위치까지의) 총 각운동량(angular movement)은 2도 내지 5도가 된다. 이러한 왕복 운동은 일반적으로 분당 5,000회 내지 50,000회로 이루어지는데, 이보다 더 적거나 많은 왕복 빈도(여기서는 분당 왕복수로 표시)도 가능하다.

여기서, 회전운동하는 구동부를 구비한 공작 기계란, 다양한 속도 또는 일정 속도로 일방향으로 연속하여 회전운동하는 구동부를 구비한 공작 기계로 이해되어야 할 것이다. 또한, 이러한 공작 기계는 회전방향의 전환이 허용될 수 있으나, 이러한 경우 일반적으로 공구 장치의 교체를 요구하게 된다. 이는 부정형의 가장자리를 갖는 연삭 공구를 구비한 연삭 기계와는 달리, 특히 트위스트 드릴을 구비한 드릴 기계의 경우에 발생한다. 이러한 공작 기계의 회전속도는 분당 0에서 수백회에 이르고, 특히 핸드 가이드되는 드릴 기계의 경우 분당 수천회 이상이며, 특히 앵글 그라인더, 톱의 경우 특수 용도에서 분당 수만회에 이르게 된다.

본 발명의 목적은 공구 장치가 신뢰성 있게 수용될 수 있는 공작 기계를 제공하는 것이다.

상술한 목적은 청구항 제1 항의 주요 특징에 의해 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 종속항들의 주요 특징에 해당한다.

본 발명에 따르면, 공작 기계는, 구동축과 공구회전축이 대략 일치하도록 공구 장치를 공작 기계에 장착할 수 있는 공구 수용 장치를 포함한다. 그러나, 공구회전축은 공구 가장자리의 외측에 위치할 수도 있다. 여기서 "구동축" 및 "공구 회전축"이라는 용어는 각각 공작 기계 및 공구 장치의 기하학적 회전축을 의미한다.

각각의 경우에서의 공구 수용 장치는 적어도 클램핑부, 홀딩부 및 로킹(locking)부를 구비한다. 또한, 공작 기계는 복수 개, 상세하게는 두 개 또는 세 개의 공구 수용 장치를 포함할 수 있다.

홀딩부 또는 적어도 그 일부는, 적어도 두 개의 위치들 사이를 움직일 수 있는데, 두 개의 위치들 중 제1 위치는 개방 위치이고 제2 위치는 폐쇄 위치이다. 이때, 홀딩부가 개방 위치에 있는 경우 공구 장치는 공구 수용 장치 내부에 삽입되거나 공구 수용 장치로부터 제거될 수 있다. 폐쇄 위치의 경우, 공구 장치는 홀딩부에 의해 공구 수용 장치에 지지된다. 이때 공구 수용 장치에 공구 장치를 삽입하지 못할 수 있다.

바람직하게, 홀딩부에는 개방 위치에서 폐쇄 위치까지 클램핑부에 의한 클램핑력이 작용할 수 있다. 바람직하게, 클램핑부는 탄성 회복이 가능한 요소를 포함한다. 특히 단순하게, 클램핑부는 나선형 스프링 또는 판 스프링을 포함하나, 그 외에도 후술하는 바와 같이 다양한 형태의 스프링이 적용될 수 있다. 예를 들어 클램핑부는, 공압 또는 유압 스프링 장치, 판 또는 격막 스프링 장치, 나선형 스프링 장치, 코일 스프링, 비틀림 스프링, 엘라스토머(elastomeric) 스프링 장치, 자기 및 전자기 스프링 장치, 또는 이와 같은 스프링 장치들 중 적어도 두 가지의 조합을 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 관점에 따른 클램핑력은 작용력으로 이해되어야 할 것인데, 따라서 하나 또는 한 쌍의 힘 벡터, 가령 토크에 해당한다.

로킹부는 적어도 두 개의 위치 사이에서 움직일 수 있다. 로킹부 뿐 아니라 홀딩부에 있어서도, 훨씬 더 많은 개수의 위치들이 설정될 수 있고, 상세하게는 이송 위치 및 조립-해체 위치가 제공될 수 있다. 이때 이송 위치는 공작 기계가 특히 효과적으로 이송될 수 있도록 설정되며, 조립-해체 위치에서는 공작 기계에 장착된 공구 수용 장치가 장착되거나 탈착될 수 있다. 또한, 로킹부는 홀딩부와 함께 작동되도록 배치될 수 있다. 이러한 상호작용은 상세하게는 홀딩부의 움직임이 직접적으로 또는 간접적으로 로킹부에 의해 영향을 받게 되는 것으로 이해되어야 할 것이다. 상세하게는, 로킹부가 로킹 위치에 있는 경우, 홀딩부의 움직임은 로킹부에 의해 블로킹(blocking)될 수 있다. 이러한 블로킹은 적어도 일방향, 바람직하게는 모든 방향으로 이루어지는 홀딩부의 움직임이 방해 받는다는 것으로 이해되어야 할 것이다.

로킹부가 홀딩부의 로킹 위치로부터 벗어난 위치에 있는 경우, 로킹부는 적어도 일방향으로, 바람직하게는 개방 위치에서 폐쇄 위치를 향하는 방향으로 움직일 수 있다.

로킹부는 상기의 공구 장치에 의해 작동될 수 있도록 효과적으로 설계된다. 이때 작동이란 공구 장치가 직접적으로 또는 간접적으로 로킹부에 힘을 가하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 로킹부는 이러한 작용력에 의해 로킹 위치에서 언로킹(unlocking) 위치로 움직일 수 있다.

상기 공구 장치에 의해 로킹부를 작동시킴으로써, 개방 위치에서 폐쇄 위치로의 홀딩부의 움직임이 해제될 수 있다. 상세하게는, 이러한 작동 방식은 공작 기계 내부로의 공구 장치의 삽입이 매우 신속하고 용이하게 이루어지도록 허용한다.

여기에서 논의될 회전왕복운동 또는 순수 회전운동을 하도록 공구를 구동하는 구동부는 상세하게는 가령 활톱 장치(hacksaw device)에서와 같이 허브가 없이 왕복운동을 구동하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 이때 활톱 장치란 상세하게는 키홀(keyhole) 톱, 세이버(saber) 톱 또는 드라이월(drywall) 톱 등을 의미하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

바람직한 실시예로, 클램핑부는 적어도 하나의 스프링 장치를 구비한다. 여기서 이러한 스프링 장치는 적어도 다음의 요소들을 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다.

- 공압 또는 유압 스프링 장치

- 판 또는 격막 스프링 장치

- 나선형 스프링 장치

- 코일 스프링 장치

- 비틀림 스프링, 상세하게는 비틀림 바(bar) 스프링 장치

- 엘라스토머(elastomeric) 스프링 장치

더 바람직하게는, 클램핑부는 이러한 스프링 장치들 중 수 개의 조합일 수 있다. 바람직하게는, 클램핑부는 동일 유형의 스프링 장치들을 수 개 구비할 수도 있는데, 이러한 스프링 장치들은 직렬 또는 병렬로 배치될 수 있다. 상세하게는 복수 개의 스프링 장치들이 병렬로 배치됨으로써, 클램핑부의 신뢰성이 향상될 수 있다. 상세하게는 복수 개의 스프링 장치들이 직렬로 배치됨으로써, 클램핑력을 유연하게 조절하는 효과를 얻을 수 있다.

바람직한 실시예로, 홀딩부는 적어도 일 방향으로 회전운동이 가능하도록 장착된다. 더 바람직하게, 홀딩부는 적어도 일 방향으로 병진운동이 가능하도록 장착된다. 여기서, 병진운동이란 구체적으로 선형운동으로 이해되어야 할 것이다. 더 바람직하게는, 홀딩부는 개방 위치에서 폐쇄 위치로 운동하여 회전하며 시프트된다. 상세하게는, (진동 또는 미끄럼 운동 등의) 이러한 일반적인 궤도를 통해, 개방 위치에서 폐쇄 위치로의 홀딩부의 안전하고 신속한 움직임을 구현할 수 있다. 바람직하게, 홀딩부는 미끄럼 베어링을 구비하는데, 이 미끄럼 베어링은 볼 베어링과 함께 장착될 수 있다. 더 바람직하게, 평면 베어링은 소켓 등과 같이 설계되고, 구름 베어링은 볼, 롤러 또는 배럴(barrel)과 같은 롤링 요소들을 갖도록 설계된다. 상세하게는, 미끄럼 베어링에 의해 홀딩부는 작동하지 않게 될 가능성이 낮아 신뢰성을 갖도록 장착되게 된다. 상세하게는, 구름 베어링을 통해, 홀딩부는 용이하게 움직이도록 장착될 수 있고, 따라서 작은 작동력으로도 홀딩부를 지속적으로 움직이게 할 수 있다.

바람직한 실시예로, 공작 기계는 상기 홀딩부들을 복수 개 구비한다. 바람직하게, 공작 기계는 이러한 홀딩부들을 세 개, 네 개, 다섯 개 또는 여섯 개 구비한다. 상세하게는, 공구 수용 장치는 이러한 홀딩부들을 두 개 구비한다. 상세하게, 이러한 수 개의 홀딩부들을 사용함으로써, 공작 기계의 작동 신뢰성이 향상된다.

바람직한 실시예로, 공작 기계는 이러한 홀딩부들을 짝수 개 구비하는데, 바람직하게는 정확히 두 개의 홀딩부들을 구비한다. 더 바람직하게, 이러한 두 개의 홀딩부들 각각은 서로 반대 방향으로 움직이도록 장착된다. 더 바람직하게, 이러한 두 개의 홀딩부들은 속도의 관점에서 정확히 반대 방향으로 움직이도록 기구적으로 서로 커플링되어 있다. 상세하게는, 상기 홀딩부들의 반대방향 운동에 의해, 공작 기계 내에서 공구 장치에 작용하는 장력이 대칭을 이룰 수 있게 되고, 따라서 공작 기계 내에서의 공구 장치의 안전한 클램핑을 구현할 수 있다.

바람직한 실시예로, 클램핑 장치는 로킹부에 로킹 작용력을 가할 수 있다. 바람직하게, 이러한 로킹 작용력은 로킹부가 로킹 포지션에 있는 경우 작용하게 된다. 바람직하게, 언로킹 작용력이 공구 장치로부터 블로킹부에 가해진다. 바람직하게, 상기 언로킹 작용력은 반대방향의 블로킹 작용력이다. 언로킹 작용력이 로킹 작용력보다 더 큰 경우, 상기 로킹부는 적어도 부분적으로 언로킹 작용력의 방향으로 움직이게 된다. 공구 장치의 언로킹 작용력이 작용될 수 있으므로, 상세하게는, 로킹부를 로킹 위치로부터 움직이게 하기 용이하고, 이에 따라 간단하고 신속한 공구 교체가 가능하게 된다.

바람직한 실시예로, 로킹부는 제1 로킹 표면섹션 및 제2 로킹 표면섹션을 구비한다. 바람직하게, 상기 제1 로킹 표면섹션은 상기 제2 로킹 표면섹션에 간접적으로 또는 바람직하게는 직접적으로 접촉하게 된다. 여기서, 로킹 표면섹션에 간접적으로 접촉한다는 것은 이러한 접촉이 중간 부재(intermediate member)가 개재된 상태에서 이루어지는 것으로 이해되어야 할 것이다. 여기서, 중간 부재는 바람직하게는 미끄럼 요소 또는 구름 요소로서, 가령 롤러, 볼, 레버 수단, 미끄럼 블록 등이다. 여기서, 로킹 표면섹션에 직접적으로 접촉한다는 것은 바람직하게는 상기 두 개의 표면부들이 적어도 직접적으로 접촉하거나, 오로지 미끄럼막 또는 윤활막에 의해서만 분리되어 있는 것으로 이해되어야 할 것이다. 더 바람직하게는, 클램핑부에 의해 가해지는 적어도 하나의 힘성분은, 상기 제1 로킹 표면섹션 및 상기 제2 로킹 표면섹션의 적어도 일부에 대한 법선 벡터에 대략 평행한 방향의 클램핑력이다. 더 바람직하게는, 상기 제1 로킹 표면섹션과 상기 제2 로킹 표면섹션이 적어도 부분적으로 평행한 법선 벡터들을 포함하는 것이다. 상세하게는, 로킹 표면섹션에 직접적으로 접촉하는 경우 작동 신뢰성을 갖는 단순한 로킹부가 구현될 수 있다. 상세하게는, 이러한 두 개의 로킹 표면섹션들이 중간 부재가 개재된 채로 접촉하는 경우, 가령 온도, 오염 정도 등과 같은 외부 요인들로 인해 작동 특성들이 변하는 로킹부를 구현할 수 있다.

바람직한 실시예로, 클램핑부 또는 로킹부는 적어도 하나의 운동 요소를 구비한다. 바람직하게는, 상기 운동 요소가 클램핑부에 연결되고, 이 클램핑부는 상기 운동 요소와 함께 움직이게 된다. 더 바람직하게, 이러한 운동 요소는 클램핑부를 이용하여 제1 운동방향을 따라 움직일 수 있다. 더 바람직하게, 이러한 운동방향은 적어도 부분적으로 회전운동 및/또는 직선운동을 하는 것을 의미한다. 바람직하게 이러한 로킹부는 접촉면을 포함하는데, 이 접촉면은 상세하게는 상기 로킹부가 상기 운동 요소에 의해 접촉하도록 설정된다. 바람직하게, 이러한 로킹부는 상기 운동 요소에 대하여 미끄러지거나, 롤러 베어링 상에 장착되거나, 미끄럼 접촉 또는 구름 접촉 방식으로 이러한 운동 요소들에 접촉할 수 있다. 이러한 상기 로킹부와 상기 운동 요소 사이의 미끄럼 운동은 매우 간단하게 이루어질 수 있고, 클램핑부에 의한 상기 운동 요소의 작동 또한 매우 신뢰성 있게 구현될 수 있다. 구름 접촉 또는 구름 베어링은 일반적으로 외부 인자들의 영향을 크게 받지 않으며, 따라서 상기 운동 요소에 의한 상기 로킹부의 접촉이 매우 신뢰성 있게 이루어진다.

바람직한 실시예로, 특히 로킹부가 로킹 위치에 있는 경우, 각도 γ₁은 상기 접촉면 중 상기 운동 요소의 상기 로킹부와의 접촉점에서의 법선 벡터에 의해 정의된다. 상세하게, 각도 γ₁의 크기는 상기 접촉면의 윤곽이 상기 운동 요소의 상기 운동 방향에 따라 선택될 수 있다는 점에 의해 영향을 받을 수 있다. 여기서, 이러한 접촉면은 각도 γ₁이 80도보다 크도록, 바람직하게는 90도보다 크도록, 더 바람직하게는 120도보다 크도록 설계된다. 상기 접촉면은 각도 γ₁이 315도보다 작거나 같도록, 바람직하게는 270도보다 작도록, 더 바람직하게는 210도보다 작도록 설계된다. 더 바람직하게는, 각도 γ₁은 대략 186도이다. 여기서, 대략 186도란 175도와 195도 사이, 바람직하게는 180도와 190도 사이, 더 바람직하게는 185도와 187도 사이, 보다 더 바람직하게는 186도에서 +-0.5도인 각도를 의미한다. 상기의 범위에서 각도 γ₁을 선택함으로써, 공구 장치를 삽입하기 위한 힘을 줄일 수 있고, 다른 한편으로 공구 홀딩 장치는 개방 위치에 안전하게 홀딩될 수 있다. 특히, 상기 접촉면은 이러한 운동 요소와 연계하여 경사면을 형성하게 되어, 상기 접촉면의 경로를 적절하게 선택하는 것에 의해, 구체적으로는 달성가능한 힘의 이득에 의해 운동 요소는 클램핑 장치에 영향을 미치게 된다. 접촉 영역의 경로를 선택함으로써 얻게 되는 큰 클램핑력을 통해, 공구 수용 장치에 공구 장치를 매우 안전하게 홀딩할 수 있게 된다.

바람직한 실시예로, 특히 로킹부가 상기 운동 요소의 운동방향과 각도 γ₂를 이루면서 언로킹 위치에 있는 경우, 각도 γ₂는 상기 접촉면 중 상기 운동 요소의 상기 로킹부와의 접촉점에서의 법선 벡터에 의해 정의된다. 각도 γ₂는 특정 범위에서 선택될 수 있는데, 상세하게는 각도 γ₂가 180도보다 작거나 같도록, 바람직하게는 135도보다 작도록, 더 바람직하게는 115도보다 작도록 선택된다. 각도 γ₂는 바람직하게는 80도보다 크거나 같도록, 더 바람직하게는 90도보다 크도록, 가장 바람직하게는 105도보다 크도록 선택된다. 특히 로킹부가 로킹 위치에 있지 않는 경우, 각도 γ₂는 상기 로킹부의 위치에 따라 달라지게 되는데, 더 바람직하게 각도 γ₂는 180도보다 작거나 같도록, 바람직하게는 135도보다 작도록, 더 바람직하게는 115도보다 작도록 선택되며, 아울러 80도보다 크거나 같도록, 더 바람직하게는 95도보다 크도록, 가장 바람직하게는 105도보다 크도록, 특히 108도와 112도 사이가 되도록 선택된다. 이와 같이 각도 γ₂를 적절하게 선택함으로써, 로킹부는 자동적으로 개방 위치에 놓이게 된다. 이로써 신속한 공구 교체가 가능하게 된다.

바람직한 실시예로, 상기 로킹부는 적어도 제1 레버 부재, 제2 레버 부재 및 연결 부재를 포함한다. 더 바람직한 실시예로, 적어도 제1 레버 부재 또는 제2 레버 부재, 더 바람직하게는 제1 레버 부재 및 제2 레버 부재 모두 회전운동이 가능하도록 장착된다. 여기서, 이러한 레버 부재들 중 적어도 하나는 구름 베어링 또는 평면 베어링일 수 있다. 더 바람직하게, 상기 제1 레버 부재는 상기 연결 부재에 의해 제1 접촉 영역에 접촉하도록 설정된다. 더 바람직하게, 상기 제2 레버 부재는 상기 연결 부재에 의해 제2 접촉 영역에 접촉하도록 설정된다. 여기서, 이러한 접촉은 구름 베어링 또는 미끄럼 베어링을 이용하여 이루어질 수 있다. 상기 연결 부재는 직접적으로 또는 간접적으로 상기 레버 부재들 중 적어도 하나에 접촉할 수 있다. 여기서, 간접적으로 접촉한다는 것은, 상기 연결 부재가 상기 레버 부재에 가령 구름 요소 또는 미끄럼 요소와 같은 중간 부재가 개재된 상태에서 접촉하는 것을 의미한다.

바람직한 실시예로, 상기 로킹부는 그 로킹 위치가 오버센터(over-center) 위치에 있도록 구성된다. 이러한 구성은 상기 레버 부재들과 상기 연결 부재 간의 특정한 기하학적 조건들 및 위치들에 의해 구현된다. 바람직하게는, 상기 제1 접촉 영역 및 상기 제2 접촉 영역을 통과하는 선은 상기 제2 레버 부재의 피벗점(pivot) d_2까지의 거리 a_1을 갖는다. 더 바람직하게는, 작용력 F_1이 제1 레버 부재에 기초하여 제2 레버 부재 상의 연결선을 따라 작용한다. 따라서 힘 F_1은 피벗점 d_2의 주위에서 상기 제2 레버 부재 상에 제1 토크 T_1을 발생시킨다. 이러한 레버 부재들의 배치를 통해, 제2 레버 부재는 제1 토크 T_1에 의해 기설정된 방향으로 가압되고, 이로써 상기 제2 레버 부재는 견고하게 배치된다.

바람직한 실시예로, 로킹부 상에서 공구 장치가 공작 기계에 삽입되는 동안, 상기와 같은 힘은 상기 공구 장치에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 가해진다. 바람직하게, 힘 F_2는 제2 레버 부재로 전달된다. 더 바람직하게, 제2 작용력 F_2는 제2 레버 부재의 피벗점 d_2로부터 적어도 거리 a_2만큼 이격되어 작용된다. 이러한 거리 a_2 및 제2 작용력 F_2에 의해 제2 레버 부재 상에는 제2 토크 T_2가 발생된다. 제2 토크 T_2의 크기는 공구 장치가 공작 기계에 삽입되는 힘에 따라 달라지게 된다. 더 바람직하게는, 제1 토크 T_1이 제2 토크 T_2와 반대방향으로 작용한다. 달리 말하면, 제2 토크 T_2는 상기 제2 레버 부재의 운동을 발생시키는데, 이때 제2 토크 T_2가 제1 토크 T_1를 초과하는 경우 제1 토크 T_1에 의해 발생된 상기 제2 레버 부재의 운동은 그 반대방향으로 전환된다. 더 바람직하게는, 제1 토크 T_1이 상기 제2 레버 부재를 기구적 정지점(mechanical stop)을 향하여 이동시킨 상황에서, 제2 토크 T_2가 제1 토크 T_1을 초과하는 경우, 제2 레버 부재는 상기 기구적 정지점으로부터 멀어지도록 이동하게 된다. 상기와 같은 힘의 비율을 적절하게 설정함으로써 더욱 안전하면서도 간단하게 공작 기계에 공구 장치를 삽입할 수 있게 된다.

바람직한 실시예로, 로킹부가 언로킹 위치에 있는 경우, 제1 접촉 영역과 제2 접촉 영역을 통과하는 연결선은 제2 레버 부재의 피벗점 d_2까지 제3 거리 a_3를 갖는다. 바람직하게, 제3 작용력 F_3는 상기 제1 레버 부재와 상기 제2 레버 부재상의 연결선 방향으로 전달된다. 이러한 작용력 F_3 및 거리 a_3에 의해, 제3 토크 T_3가 제2 레버 부재에 전달된다. 이때 제1 토크 T_1 및 제2 토크 T_2는 상기 로킹부가 로킹 위치에 있는 경우 발생하므로, 제1 토크 T_1 및 제2 토크 T_2가 동시에 발생할 수 있다는 점을 주목할 필요가 있다. 한편 제3 토크 T_3는 상기 로킹부가 언로킹 위치에 있거나, 언로킹 위치로 이동하는 경우 발생하게 된다. 상세하게, 로킹부가 안정적으로 언로킹 위치에 있는 경우 작업자의 어떠한 개입도 없는 상황에서 제3 토크 T_3에 의해 공작 기계에서 공구 장치를 들어 올리는 작업이 매우 신속하고 안전하게 수행된다.

더 바람직한 실시예로, 제3 토크 T_3는 제1 토크 T-1의 작용방향에 대해 반대방향으로 작용하게 된다.

더 바람직한 실시예로, 공작 기계의 연결부는 토크 전달 영역을 갖는다. 여기서, 이러한 토크 전달 영역은 공작 기계의 구동력을 가공 장치에 전달하도록 설정된다. 여기서, 구동력이란 상세하게는 선형 작용력, 한 쌍의 힘 또는 토크로 이해되어야 할 것이다. 바람직하게, 상기와 같은 한 쌍의 힘 또는 토크는 구동축 주위에서 작용한다. 이러한 토크 전달 영역은 구동축으로부터 일정 거리에 배치된 적어도 두 개의 출력 영역을 갖는다. 바람직하게, 출력 영역은 복수 개의 표면점(surface point)을 갖는다.

표면점이라는 용어는 기하학적으로 이해되어야 할 것이다. 이 용어는 일 표면에 대한 접평면(tangent plane)이 상기 일 표면과 만나는 기하학적인 점을 가리킨다. 표면점을 지나고 상기 접평면에 직각인 벡터는, 가령 삼차원 좌표 시스템 또는 다른 레퍼런스 평면들이나 레퍼런스 표면들에 의해 정의되는 공간 상에서 상기 점에서의 상기 표면의 방향을 나타내게 된다.

이러한 관점에서는 표면 상의 모든 점들이 표면점이 되므로, 표면은 무수히 많은 표면점들을 갖는다. 그러나, 단일방향성의 또는 양방향성의 곡면형 표면을 나타내기 위해서는, 유한한 개수의 표면점들이면 충분하다. 단일방향성의 곡면형이란 용어는 각각의 표면점에서 오로지 하나의 방향으로 굴곡된, 원통형 곡면으로 이해되어야 할 것이다. 양방향성의 곡면형이란 용어는 적어도 하나의 표면점이 수 개의 방향으로 굴곡된, 가령 구형 곡면으로 이해되어야 할 것이다.

평평한 표면은 오로지 하나의 접평면들을 갖고, 이러한 접평면은 상기 평평한 표면 자체와 일치된다. 따라서 평평한 표면을 나타내기 위해서는 하나의 표면점으로 충분하고, 이는 평평한 표면의 어느 점으로도 나타낼 수 있다.

표면점들은 기하학적인 점들이므로, 표면 상에 가시적으로 드러나지 않는다.

접평면들은 적어도 하나의, 바람직하게는 수 개의, 특히 바람직하게는 모두의 표면점들 상에서 반경방향 평면(radial plane)에 대해 기울어져 있다. 여기서, 반경방향 평면이란 상세하게는 상기 구동축에 직각으로 배치된 평면으로 이해되어야 할 것이고, 축방향 평면(axial plane)이란 상기 구동축을 포함하는 평면으로 이해되어야 할 것이다. 특히 상기와 같은 토크 전달 영역의 설계에 의해, 공작 기계 상에 가공 장치의 백래시(backlash) 없는 수용이 가능하고, 이에 따라 공작 기계에 공구 장치를 매우 신속하고 신뢰성 있는 방법으로 부착할 수 있게 된다.

바람직한 실시예에 따르면, 표면점 상의 법선 벡터가 어떠한 표면점에서도 직선이 아니며 구동축을 통과하는, 적어도 하나의 출력 영역(output area region)이 존재한다. 따라서, 상기와 같은 출력 영역은 어떠한 표면점에서도 상기 구동축 방향을 향하도록 되지 않으나, 상기 구동축에 대해 "트위스트(twist)"되어 있다.

전술한 바와 같이, 상기 출력 영역은 바람직하게 대략 평평하도록 형성된다. 이는 상기 출력 영역들이 대략 동일한 접평면을 갖는 평평한 부분을 갖는 것을 의미하고, 이러한 출력 영역들은 가장자리들, 단일 또는 다중 곡면형 표면들 등에 의해 정의되는 형태이거나, 가장자리들 또는 곡면형 표면들을 넘어서 공구 장치의 다른 영역들에 포함되는 형태일 수 있다.

평평한 출력 영역들의 장점은 이로써 어느 한편으로는 설계만 된다면 백래시가 없도록 공구 장치를 수용할 수 있고, 적절한 공차들과 가령 탄성 등과 같은 적절한 재질 특성들을 갖는 상태에서 공작 기계의 출력부/토크 전달 영역과 공구 장치의 구동부 사이에 표면 접촉이 가능하게 되어 동력 전달의 범위가 확대되는 공구 수용 장치가 제공될 수 있다.

더 바람직한 실시예에 따르면, 출력 영역은 적어도 부분적으로 굴곡되어 있다. 이때 곡률은 고정된 또는 다양한 곡률 반경으로 설계될 수 있고, 가령 양방향성, 볼록형, 오목형뿐 아니라 단일 방향성의 곡면형일 수 있다.

또한, 곡면형 표면들은 그 형상과 재질의 탄성에 의해 탄성 작용을 받도록 설계될 수 있는데, 이를 통해 곡률이 변화하고 특히 하중을 가한 상태에서 대략 곡률이 사라짐으로써 실질적으로 평평한 출력 영역이 된다.

바람직한 실시예로, 토크 전달 영역에서 공작 기계는 적어도 제1 상부 경계면과 적어도 제2 하부 경계면을 갖는다. 이러한 경우, 이 경계면들은 상기 구동 회전축에 대략 직각으로 배치된다. 더 바람직하게는, 이 두 경계면들은 서로 이격된다. 바람직하게, 이 출력 영역들 각각은 상기 제1 상부 경계면들 중 하나와 상기 제2 하부 경계면들 중 하나 사이에 배치되고, 이로써 출력 영역은 각각의 경계면에 접촉하나, 중단되지는 않는다. 이러한 경계면들 사이에서 적어도 하나의 출력 영역을 배치함으로써 넓은 출력 영역을 확보할 수 있고, 이에 따라 상기 출력 영역에서의 스트레스가 감소하게 된다. 바람직하게, 적어도 하나의 출력 영역이 아닌, 출력 영역들의 제1 그룹은 상기 제1 상부 경계면들 중 하나와 상기 제2 하부 경계면들 중 하나 사이에 배치되고, 출력 영역들의 제2 그룹은 추가적인 제1 상부 경계면들과 추가적인 제2 하부 경계면들 사이에 배치된다. 수 개의 출력 영역들을 그룹핑하고, 경계면들에 상기 출력 영역들을 배치함으로써, 토크 전달 영역의 작동을 단순화할 수 있을 뿐 아니라, 다른 한편으로 공구 장치에 균일한 토크를 제공할 수 있다.

바람직한 실시예로, 복수 개의 출력 영역들은 하나의 제1 상부 경계면과 하나의 제2 하부 경계면 사이에 연장되어 있다. 더 바람직하게는, 상기 출력 영역들 모두가 하나의 제1 상부 경계면과 하나의 제2 하부 경계면 사이에 연장되어 있다. 상기와 같이 출력 영역들이 하나의 제1 상부 경계면과 하나의 제2 하부 경계면 사이에 연장됨으로써, 토크 전달 영역에 필요한 공간을 줄일 수 있고, 이로써 작업에 소요되는 재료의 양을 최소화할 수 있다. 또한, 이러한 방식으로 출력 영역들을 설계함으로써, 토크가 가공 장치에 균일하게 전달되고, 나아가 재료에도 원만하게 전달되는 효과가 있다.

바람직한 실시예로, 토크 전달 영역은 복수 개의 구동 영역들을 갖는다. 바람직하게, 상기 복수 개의 구동 영역들은 구동축에 대해 회전대칭하도록 배치된다.

본 발명의 관점에 있어서 "공구 회전축에 대해 회전대칭한다"는 것은, 복수 개의 구동 영역들이 적어도 0도보다 크고 360도보다 작은 각도 또는 임의의 각도로 공구 회전축 주위를 회전함으로써 기하학적으로 겹쳐지는 것을 의미한다. 이러한 각도들 중 하나는 360도/n에 해당하고, 여기서의 n은 1보다 큰 자연수이다.

상세하게는, 출력 영역들의 회전대칭적 배치에 의해, 토크 전달 영역 상에서의 추가 스트레스를 감소시킬 수 있고, 출력 영역들의 스트레스를 고르게 분포시킬 수 있으며, 이로써 사용수명을 증가시킬 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 출력 영역들 중 적어도 두 개는 대칭평면에 대하여 대칭적으로 배치되며, 따라서 짝수개의 출력 영역들이 제공된다. 바람직하게, 이러한 대칭평면은 축방향 면들 중 하나와 일치한다. 상기 출력 영역들 중 두 개 이상, 바람직하게는 네 개가 대칭평면에 대해 대칭적으로 배치된다. 구동축은 이러한 대칭평면 상에 위치한다. 더 바람직하게, 이러한 출력 영역들은 대략 인접하게 배치된다. 특히, 상기 출력 영역들은 전이 영역에 의해 연결될 때에는, 본 발명에 따른 배치는 상기와 같이 서로 인접한 배치로 이해되어야 할 것이다. 이때. 바람직하게, 이러한 전이 영역은 굴곡 영역에 의해 또는 적어도 부분적으로 평평한 연장 영역에 의해 형성될 수 있다. 더 바람직하게, 이러한 전이 영역은 상기 출력 영역들 중 적어도 하나, 바람직하게는 상기 출력 영역들 모두와 접선적으로 인접해 있다. 상기 출력 영역들이 대칭적으로 인접하게 배치됨으로써, 토크 전달 영역의 안정성이 향상될 수 있고, 따라서 공구 장치에 대한 동력 전달이 원활하게 이루어질 수 있다.

바람직한 실시예로, 토크 전달 영역은 측벽을 갖는다. 바람직하게, 상기 측벽은 구동축으로부터 반경방향으로 이격되어 연장된다. 더 바람직하게, 이러한 측벽은 제1 상부 경계면과 제2 하부 경계면 사이에 연장되어 있다. 바람직하게, 이러한 측벽은 상기 출력 영역들을 포함한다. 특히 측벽을 갖는 토크 전달 영역은 대략 중공의 원뿔형 오목부를 갖도록 설계되는데, 물론 이러한 중공의 원뿔형 오목부가 반드시 원형 단면을 갖는 것은 아니고, 구동축에 직각인 방향으로 변화하는 단면 형상을 갖게 된다. 상세하게는, 토크 전달 영역에 대해 상술한 실시예들에 의해, 안정적인 토크 전달 영역을 구현할 수 있고, 따라서 공구 장치에 대한 동력 전달도 원활하게 이루어질 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 측벽은 근본적으로 구동축 주위에서 반경방향으로 폐쇄형을 이루도록 연장되어 있다. 다른 실시예로, 상기 측벽은 상기 구동축 주위에 연장된 면에 오목부들 또는 방해부(interruption)들을 갖는다. 폐쇄형으로 둘러싼 형태의 측벽에 경우 안정적인 토크 전달 영역이 구현될 수 있다. 한편 중단된 측벽 또는 오목부들을 갖는 측벽의 경우, 토크 전달 영역은 작은 관성모멘트를 갖도록 구현될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 접평면들 중 하나에 대한 법선 벡터들 중 하나는, 반경방향으로 구동축으로부터 멀어지는 방향을 갖는다. 법선이라는 용어 및 법선 벡터라는 용어는 본 명세서에서 상호교환적으로 사용될 것이다. 상기 접평면들 중 수 개의 법선 벡터들, 바람직하게는 상기 접평면들 모두의 법선 벡터들은 반경방향으로 구동축으로부터 멀어지는 방향을 갖는다. 이러한 접평면들의 방향성에 의해, 상기 토크 전달 영역은 종래 축-허브 결합 방식과 다른 형태의 축을 제공하게 된다. 상기와 같은 토크 전달 영역의 구성은 작동을 단순화할 수 있고, 공작 기계의 구동력이 공구 장치에 균일하게 전달될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 접평면들 중 하나의 법선 벡터들 중 하나는 반경방향으로 구동축을 향하는 방향을 갖는다. 상기 접평면들 중 수 개의 법선 벡터들, 바람직하게는 상기 접평면들 모두의 법선 벡터들은 반경방향으로 구동축을 향하는 방향을 가질 수 있다. 특히, 이러한 접평면들의 방향성에 의해, 상기 토크 전달 영역은 종래 축-허브 결합 방식과 다른 형태의 허브부를 제공하게 된다. 달리 말하면, 토크 전달 영역은 적어도 부분적으로 오목부를 갖도록 구성될 수 있다. 이와 같은 토크 전달 영역의 구성은 구동력들이 내면(허브부)을 통해 전달되도록 할 수 있고, 이때 상기 내면들은 오염과 손상으로부터 충분히 보호될 필요가 있다.

바람직한 실시예로, 각도 α는 상기 접평면들 중 하나와 상기 반경방향 평면 사이에서 정의되며, 상기 반경방향 평면은 출력축에 대해 직각을 이룬다. 각도 α는 어떠한 범위로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 90도보다 작고, 더 바람직하게는 80도보다 작으며, 보다 더 바람직하게는 75도보다 작을 수 있다. 다른 한편으로, 각도 α는 0도보다 크고, 바람직하게는 45도보다 크고, 더 바람직하게는 60도보다 크며, 보다 더 바람직하게는 62.5도와 72.5도 사이의 범위를 가질 수 있다. (가령, 기하학적 조건, 벽 두께, 탄성계수, 강도 등과 같은) 토크 전달 영역 및/또는 공구 장치의 부품 특성 및/또는 바람직하게는 작용력에 따라, 각도 α는 상술한 범위에서 선택될 수 있다. 특히 전술한 바와 같이 상기 범위 외에서 각도 α를 선택함으로써, 안정적인 토크 전달 영역이 구현될 수 있고, 다른 한편으로는 공구 장치에 구동력을 균일하게 전달할 수 있다. 각도 α는 재밍(jamming)의 위험을 낮추기 위해 바람직하게는, 70도보다 작은 각도로 선택된다. "재밍(jamming)"이라는 용어는 공구 장치가 계획된 바대로 공작 기계로부터 제거될 수 없는 상태로 이해되어야 할 것이며, 이는 추가적인 힘이 작용하지 않는 상태를 의미한다. 이러한 "재밍"와 유사한 현상으로 기계공학에서는 셀프로킹(self-locking)이 알려져 있다. 장점 중 하나로, 상기 범위(α≥70도)에서 선택된 각도 α는 작은 설치 공간을 요하게 된다. 더 큰 장점으로는, 공구 장치가 재밍될 가능성은 상기 토크 전달 영역에서 각도 α가 작은 경우(α<75도) 감소될 수 있다. 각도 α의 더 바람직한 범위로서 60도(+/-5도)의 범위는 상대적으로 작은 설치 공간을 구현할 수 있고, 공구 장치가 갑작스럽게 재밍되는 것을 감소 또는 회피할 수 있다.

바람직한 실시예로, 각도 β는 상기 접평면들과 상기 축방향 평면 사이에서 정의된다. 각도 β는 어떠한 범위로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 90도보다 작고, 더 바람직하게는 70도보다 작고, 가장 바람직하게는 65도보다 작다. 아울러, 각도 β는 바람직하게는 0도보다 크고, 더 바람직하게는 15도보다 크고, 더 바람직하게는 30도보다 크다. 더 바람직하게, 각도 β는 대략 30도, 45도 또는 60도이다. 더 바람직하게, 각도 β는 전술한 각도의 세 개의 값 중 하나로부터 다소 벗어나 있고, 이때 다소 범위를 벗어난다는 것은 바람직하게는 +/-7.5도, 더 바람직하게는 +/-5도, 가장 바람직하게는 ±2.5도로 이해되어야 할 것이다. 전술한 바와 같이 상기 범위 밖에서 각도 β를 선택함으로써, 안정적인 토크 전달 영역이 구현될 수 있고, 따라서 토크가 공작 기계에서 공구 장치로 균일하게 전달될 수 있다. 상세하게, 전달가능한 토크는 각도 β가 감소함에 따라 증가한다. 바람직하게, 전달가능한 토크가 클 것을 요하는 경우, 각도 β는 0도와 30도 사이의 범위에서 선택된다. 상세하게, 설치 공간은 각도 β가 증가함에 따라 감소한다. 바람직하게, 설치 공간이 작을 것을 요하는 경우, 각도 β는 60도와 90도 사이의 범위에서 선택된다. 바람직한 실시예로, 큰 토크가 전달가능하고, 작은 설치 공간을 요하는 경우, 각도 β는 근본적으로 60도이다.

바람직한 실시예로, 토크 전달 영역은 짝수의 출력 영역들을 갖는다. 바람직하게, 토크 전달 영역은 4 이상의 출력 영역들을 갖고, 바람직하게는 8 이상의 출력 영역들을 갖고, 더 바람직하게는 16 이상의 출력 영역들을 갖는다. 아울러 바람직하게, 토크 전달 영역은 홀수 개의 출력 영역들을 갖고, 바람직하게 짝수 출력 영역들을 갖는다. 출력 영역들의 수는 토크 전달 영역의 크기를 나타낸다. 더 바람직하게, 큰 토크 전달 영역은 여기에 기재된 것보다 더 많은 수의 출력 영역들을 갖는다. 여기서 토크 전달 영역이 크다는 것은, 토크 전달 영역의 직경이 근본적으로 50mm를 초과하는 것으로 이해되어야 할 것이다. 출력 영역들이 짝수 개인 경우, 공작 기계의 구동력들은 공구 장치 상에 짝을 이루어 전달될 수 있다. 이와 같이 공구 장치에 짝을 이루는 구동력들이 전달됨으로써 내구성이 향상되고, 개선된 토크 전달 영역을 구현할 수 있다.

바람직한 실시예로, 출력 영역들은 대략 별과 같은 형태로 배치된다. 바람직하게, 출력 영역들은 구동축 주위에 대략 별과 같은 형태로 배치된다. 더 바람직하게는, 상기 출력 영역들에 의해 삼차원의 바디가 설명되는데, 구동축에 직각인 평면에 의해 절취된 경우, 근본적으로 별형 다각형의 베이스 영역을 갖게 된다.

본 발명의 관점에 따르면, 다각형이란 용어는 수학적으로 정확히 둔각 또는 예각의 모서리들을 갖는 형상으로만 이해될 것이 아니라, 모서리가 둥근 형상으로도 이해되어야 할 것이다.

바람직하게, 상기 별형 다각형은 회전대칭을 이루고 있다. 더 바람직하게, 별과 같은 형태로 배치된 구동 영역들은 종래 축-허브 결합에서의 치형(tooth)을 가진 축과 유사하고, 구동 영역들의 이중 기울기로 인해 상기 축은 원뿔형의 기본 형상을 갖는다. 출력 영역들이 별형으로 배치됨으로써, 복수 개의 출력 영역들을 협소한 공간에 배치할 수 있고, 큰 구동력을 공작 기계에서 공구 장치로 안전하게 전달할 수 있다.

바람직한 실시에로, 공작 기계는 엔코딩(encoding) 영역 또는 엔코딩 요소를 갖는다. 바람직하게, 이러한 엔코딩 영역은 바람직하게는 구동축에 대략 직각인 평면 상에 배치되는 단면을 갖는다. 바람직하게, 이러한 엔코딩 요소는 대략 상기 단면에 직각이고, 따라서 상기 구동축에 평행한 축방향 연장부를 갖는다. 이러한 축방향 연장부 및 그 정렬 상태에 의해 공구 장치의 키이 섹션은 상기 엔코딩 영역과 함께 작동하고, 이로써 공작 기계로의 공구 장치의 안전한 수용이 구현될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 엔코딩 영역들 중 하나는 구동축에 대하여 회전대칭을 이루도록 배치되고, 따라서 공구 회전축에 대하여도 회전대칭을 이루도록 배치된다. 바람직하게, 복수 개의 엔코딩 영역들은 상기 구동축에 대하여 회전대칭적으로 배치된다. 바람직하게, 이러한 엔코딩 영역들은 구동축 주위에서 기설정된 고정적 각도 증분에 의해 오프셋된다. 바람직하게는, 각도 증분은 1도, 2.5도, 10도, 15도, 22.5도, 30도 또는 45도의 크기를 갖고, 더 바람직하게는 그러한 각도 증분들을 중적분하면 360도로 일회전하는 원이 된다. 엔코딩 영역들의 이러한 분포를 통해, 현재 각도 증분들에 따라 상기 구동축 주위에서 공구 장치를 보상하고 안전하게 재수용하는 것이 가능하며, 이로써 공구 장치의 안전한 수용을 달성할 수 있게 되고, 특히 공구 장치를 공작 기계에 신속하게 삽입할 수 있게 된다.

바람직한 실시예로, 키이 섹션, 상세하게 키이 섹션의 단면은 기하학적 형들의 특정 그룹으로부터 선택된다. 여기서 이러한 그룹은, 바람직하게는 다음의 것들을 포함한다.

- 복수개의 모서리들, 바람직하게는 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개 또는 그 이상의 모서리들을 갖는 다각형

- 원

- 타원

- 스플라인(spline)

- 원호에 의해 서로 연결된 복수개의 직선라인들을 갖는 기본 형상

- 상기 요소들 중 수 개의 조합

특히, 공작 기계의 키이 섹션은 바람직하게 공구 장치 상의 키이 섹션과 와 상호작용할 수 있도록 공구 장치 상의 키이 섹션에 비해 대응하는 상보적인 형상을 갖는다.

공작 기계 시스템은 본 발명에 따른 공작 기계를 포함하고, 상기 공작 기계와 함께 사용하는 적어도 하나의 공구 장치를 포함한다. 이러한 경우, 상기 홀딩부는 공구 장치 상에 작용하는 힘을 전달하기 위해 적어도 하나의 작동 영역을 포함한다. 상기 작동 영역은 바람직하게 상기 홀딩부의 일 측면 상에 상기 공작 기계에 대향하도록 배치된다. 더 바람직하게, 상기 홀딩부는 홀딩부 경계면을 포함한다. 상기 홀딩부 경계면은 공작 기계의 측면으로부터 이격되어 대향하며 상기 홀딩부의 일 측면 상에 배치된다. 바람직하게, 상기 홀딩부의 상기 작동 영역은 상기 공구 장치에 홀딩력을 전달하도록 되어 있다. 바람직하게, 상기 홀딩부 경계면은 상기 작동 영역에 대략 반대로 배치된다.

공구 장치는 공구 부착 영역과 공구 회전축을 포함한다. 이러한 경우, 상기 공구 부착 영역은 적어도 하나의 측벽을 갖는다. 상기 공구 부착 영역은 축방향으로 제1 직교 평면과 제2 직교 평면 사이에 연장되어 있고, 상기 공구 부착 영역의 연장부의 적어도 하나의 요소는 상기 공구 회전축 쪽으로 향한다. 이러한 경우, 상기 직교 평면은 공구 회전축에 직각이 되도록 배치된다. 더 바람직하게는, 상기 측벽은 상기 공구 회전축에 대해 반경방향으로 이격되고, 상기 공구 회전축 방향으로 축방향 연장부를 갖는다. 더 바람직하게는, 상기 측벽은 반경방향을 따라 폐쇄형으로 연장되거나, 바람직하게는 방해부를 갖거나 상기 공구 회전축 주위에 오목부들을 갖는다.

상기 공구 장치가 상기 홀딩부에 의해 상기 공작 기계에 수용되는 경우, 작용력은 상기 홀딩부의 상기 작동 영역에 작용하고, 상세하게는 상기 공작 기계 상에 상기 공구 장치를 지지하는 홀딩력이 작용한다. 상기 작용력, 특히 상기 홀딩 작용력은 상기 공구 회전축 방향으로 적어도 하나의 힘성분을 갖고, 바람직하게 상기 작용력의 상기 힘성분은 대략 상기 회전축에 대략 평행하다.

바람직한 실시예로, 상기 공구 어셈블리가 상기 공작 기계에 수용되는 경우, 상기 홀딩부 경계면 및 상기 홀딩부의 작동 영역은 공구 부착부의 제1 직교 평면과 제2직교 평면 사이에 배치된다. 더 바람직하게, 상기 공구 장치가 상기 공작 기계 상에 수용되는 경우, 상기 홀딩부 경계면 및 상기 홀딩부의 작동 영역은 상기 공구 구동면 영역의 상기 축방향 연장부의 영역에서 상기 축방향으로 배치된다. 상기 공구 부착 영역은 고리 형상으로 형성되고, 바람직하게는 원뿔 형상으로 형성된다. 더 바람직하게는, 상기 공구 장치가 상기 공작 기계 상에 수용되는 경우, 상기 홀딩부들의 하나, 바람직하게는 상기 홀딩부들 모두의 상기 작동 영역은 상기 형상의 내부에서 반경방향 및 축방향으로 배치된다. 상기 공구 장치 및 상기 공작 기계의 이러한 구성에 의해, 상기 홀딩부는 상기 공구 장치 상부에서 축방향으로 돌출되지 않을 수 있다. 이로써 상기 공작 기계 시스템은 매우 안전하게 작동할 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 공구 장치의 상기 측벽은 공구 구동 영역들을 갖는다. 바람직하게, 상기 구동 영역들은 적어도 부분적으로 상기 공구 회전축의 제1 반경방향 거리와 제2 반경방향 거리 사이에서 반경방향으로 연장된다. 더 바람직하게는, 상기 영역들 중 하나는 토크를 전달하거나 상기 공작 기계에서 상기 공구 장치로 구동력을 전달하도록 되어 있다. 더 바람직하게는, 상기 공작 기계의 토크 전달 영역은 상기 공구 구동 영역으로 복합적으로 진행된 기하학적 형상을 적어도 부분적으로 구비한다. 상세하게는, 상기 공구 구동 영역의 반경방향 연장부에 의해, 형상 체결 구동력 전달이 가능하고, 이에 따라 상기 공작 기계에서 상기 공구 장치로 상기 구동력 전달이 안전하게 이루어질 수 있다.

이하의 도면들은 본 발명의 다양한 특징들과 실시예들을 나타내고, 부분적으로 개략적인 형태로 되어 있으며, 상기 도면들을 넘어 각각의 특징들 및 실시예들을 조합하는 것은 얼마든지 가능하다.

본 발명에 따르면 공구 장치가 신뢰성 있게 수용될 수 있는 공작 기계를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 핸드 가이드형 공작 기계의 공구 수용 장치를 개략적으로 도시한 부분 개략도이다.
도 2는 공구 수용 장치를 도시한 두 개의 단면도들이다(도 2의 a는 폐쇄 위치, 도 2의 b는 개방 위치).
도 3은 공구 수용 장치의 일 실시예를 도시한 두 개의 단면도들이다.
도 4는 개방 위치 및 폐쇄 위치에서의 공구 수용 장치의 다른 실시예를 도시한 두 개의 단면도들 및 로킹부를 도시한 상세도이다.
도 5는 공구 수용 장치를 도시한 두 개의 개략적인 개략도들이다.
도 6은 두 개의 출력 표면 영역들을 갖는 토크 전달 영역을 도시한 도면이다.
도 7은 경계면들 사이에 연장되어 있는 출력 영역들을 갖는, 토크 전달 영역을 도시한 도면이다.
도 8은 서로 인접하게 배치된 두 개의 출력 영역들을 갖는, 토크 전달 영역을 도시한 도면이다.
도 9는 토크 전달 영역 및 각도 β로 기울어진 출력 영역들(접평면)을 도시한 도면이다.
도 10은 토크 전달 영역 및 각도 α로 기울어진 출력 영역들(접평면)을 도시한 도면이다.
도 11은 구동축 주위에 별형으로 배치된 출력 표면 영역들을 갖는, 토크 전달 영역을 도시한 도면이다.
도 12는 별형으로 배치된 출력 영역들을 갖는 토크 전달 영역의 일 실시예를 도시한 평면도(도 12의 a) 및 측면도(도 12의 b)이다.
도 13은 키이 섹션의 다른 실시예들을 갖는 토크 전달 영역을 도시한 두 개의 단면도들이다.
도 14는 공작 기계 시스템의 일 실시예를 도시한 부분 단면도이다.
도 15는 공구 측벽을 갖는 공구 장치의 일 실시예의 일부를 도시한 평면도이다.
도 16은 토크 전달 영역의 출력 영역과 공구 구동 영역 간의 수 개의 접촉 영역들(도 16의 a는 점첩촉, 도 16의 b는 선접촉, 도 16의 c는 면접촉)을 도시한 사시도들이다.
도 17은 다양하게 굴곡된 출력 영역들을 도시한 사시도들이다.
도 18은 공구 장치를 구비한 공작 기계를 도시한 측면도이다.

도 1은 핸드 가이드형 공작 기계의 공구 수용 장치(1)를 개략적으로 도시한 부분 개략도이다. 공구 수용 장치(1)에 의해, 공구 장치(8)는 공작 기계 상에 수용될 수 있다. 여기서, 공구 회전축과 공작 기계의 구동축(2)은 대략 일치한다. 공구 수용 장치(1)는 공구 장치(8)의 수용부 상의 로킹부(5)에 의해 작동되도록 설계된다. 로킹부(5)는 개방 위치에서 홀딩부(4)를 홀딩하도록 되어 있다. 홀딩부(4)는 폐쇄 위치 방향으로 클램핑부(3)를 이용하여 개방 위치에서 로딩된다. 공구 장치(8)는 폐쇄 위치에서 공작 기계에 수용되고, 홀딩부(4)에 의해 홀딩된다. 공구 장치(8)가 공구 수용 장치(1)로부터 제거되면, 로킹부(5)는 홀딩부(4)를 다시 개방 위치에서 홀딩했다가, 다시 폐쇄 위치 방향으로 릴리즈하는데, 이때 로킹부(5)는 공구 장치(8)에 의해 작동된다. 공구 수용 장치(1)에 의해, 공구 없이도 공구 장치(8)의 교체가 이루어질 수 있는데, 이는 핸드 가이드형 공작 기계에서 일반적인 것으로, 이러한 공구 교체는 특히 용이하게 수행될 수 있다.

도 2는 공구 수용 장치(1)를 도시한 두 개의 단면도들이다(도 2의 a는 폐쇄 위치, 도 2의 b는 개방 위치). 여기서, 도 2의 a에 도시된 공구 수용 장치(1)의 폐쇄 위치란, 홀딩부(4)가 폐쇄되고 공구 장치(8)가 공구 수용 장치 상에 수용되는 것을 의미한다. 도 2의 b에 도시된 개방 위치란, 홀딩부(4)가 개방되고 공구 장치(8)이 공구 수용 장치 내로 삽입될 수 있거나 공구 수용 장치로부터 제거될 수 있음을 의미한다. 공구 수용 장치(1)는 클랭핑부(3), 홀딩부(4) 및 로킹부(5)를 구비한다. 홀딩부(4)는 서로 반대방향으로 움직일 수 있는 두개의 후크부들(4a, 4b)을 구비한다. 후크부(4a)(4b)는 공구 수용 장치에서 피벗점(4d) 주위에 회전할 수 있게 장착된다. 공구 장치(8)을 지지하기 위해, 후크부들(4a, 4b) 각각은 홀딩면(4c)을 포함한다. 로킹부(5)는 슬롯과 같은 가이드 오목부(5e)를 갖는데, 이러한 로킹부(5)는 제1 후크부(4a)와 일체로 형성된다. 운동 요소(6)는 가이드 오목부(5e)에 결합되고, 로킹부(5)를 이용하여 후크부(4a)(4b)와 클램핑부(3)를 연결한다. 클램핑부(3)로 인해, 홀딩부(4)는 페쇄 위치에서 홀딩된다. 도 2b에 도시된 개방 위치의 경우, 운동 요소(6)는 가이드 오목부(5e)에 지지된다. 공구 장치(8)을 공구 수용 장치(1) 내에 삽입하자마자, 공구 장치(8)는 작동 영역(4e)(4f)에서 후크부(4a)(4b)와 접촉하게 된다. 공구 장치(8)가 후크부(4a)(4b)와 접촉함으로써, 이러한 장치들 상에 폐쇄 위치 방향으로 토크가 발생하고, 적절한 크기의 토크로 공구 수용 장치의 폐쇄가 개시된다. 서로 반대방향으로 움직일 수 있는 두 개의 후크부들(4a, 4b)과, 가이드 오목부(5e) 내에서 움직일 수 있는 운동 요소(6)에 의해, 몇 가지의 부품들을 사용하여 간단하고 안전한 공구 수용 장치를 얻을 수 있다.

도 3은 폐쇄 위치(도 3의 a) 및 개방 위치(도 3의 b)에서 도 2에 도시된 공구 수용 장치(1)의 일 실시예를 도시한 두 개의 단면도들이다. 운동 요소(6)는 클램핑부(3)에 의해 그 운동방향(6a)으로 가해지는 작용력으로 인해 움직이게 된다. 가이드 오목부(5e)는 각도 γ₂가 폐쇄 위치(도 3a)에서 가이드 오목부(5e) 및 운동 요소(6) 간 접촉면에 대한 법선 벡터(7a)와, 그 운동방향(6a)에 의해 정의되도록 설계된다. 개방 위치(도 3b)에서 각도 γ₁은 가이드 오목부(5e) 및 운동 요소(6) 간 접촉면에 대한 법선 벡터(7a)와, 그 운동방향(6a)에 의해 정의된다. 각도 γ₂는 110도에 가깝도록 (바람직하게는 108도에서 112도까지의 범위에서) 선택된다. 따라서 후크부(4a)(4b)에 대한 힘의 증폭을 야기하고, 이러한 힘의 증폭은 홀딩부(4)에 더 큰 홀딩력을 발생시킨다. 각도 γ₁은 근본적으로 180도로 선택된다. 따라서, 후크부(4a)(4b)는 개방 위치에서 열린다. 개방 위치(도 3의 b)의 경우, 작동 영역(4e)(4f)을 거쳐 후크부(4a)(4b) 상에서 토크가 공구 장치(8)에 의해 작용될 때 비로소 홀딩부(4)가 움직이게 된다. 각도 γ₁, γ₂의 크기는 운동 요소(6)의 운동방향에 대한 가이드 오목부(5e)의 경로에 의해 결정될 수 있다. 각도 γ₁, γ₂의 선택에 따라, 한편으로는 개방 위치에서 후크부(4a)(4b)가 안전하게 유지될 수 있고, 다른 한편으로는 후크부(4a)(4b)가 공구 장치(8) 상에 작용함으로써 아주 높은 홀딩력을 얻을 수 있고, 따라서 신뢰성 있는 공구 수용 장치를 구현할 수 있게 된다.

도 4는 개방 위치 및 폐쇄 위치에서의 공구 수용 장치(1)의 다른 실시예를 도시한 두 개의 단면도들 및 로킹부를 도시한 상세도이다. 공구 수용 장치(1)는 단순한 로킹부(5), 클램핑부(3) 및 홀딩부(4)를 포함한다. 여기서, 도 4의 a는 개방 위치에서의 공구 수용 장치(1)를 나타내고, 도 4의 b는 폐쇄 위치에서의 공구 수용 장치(1)를 나타내며, 도 4c는 로킹 표면섹션(5a)(5b)에 간접 접촉하는 록킹부의 상세도를 나타낸다. 홀딩부(4)는 클램핑부(3)에 의해 위로 움직이고, 폐쇄 위치 쪽으로 잡아당겨진다. 개방 위치(도 4의 a)에서, 제1 블로킹 표면섹션(5a)가 제2 블로킹 표면섹션(5b)에 접촉한다. 로킹력(locking force) 포텐셜(5d)은 양 로킹 표면섹션들(5a, 5b) 사이에서의 효과적인 마찰 계수와 함께 클랭핑력(3a)로 인해 발생한다. 공구 장치(8)에 의해, 로킹력 포텐셜(5d)에 반발하는 작용력이 공구 장치(8) 상에 가해질 수 있다. 공구 장치(8)에서 발생하는 작용력이 로킹력 포텐셜(5d)보다 큰 경우에만, 홀딩부(4)는 폐쇄 위치(도 4의 b)를 향하여 움직이게 된다. 폐쇄 위치(도 4의 b)에서, 공구 장치(8)는 공구 수용 장치(1)에서 홀딩 장치(4)에 의해 홀딩되고, 클램핑력(3a)은 홀딩면(4c)을 통해 공구 장치(8)에 전달된다. 도 4c는 로킹부(5)를 도시하고 있고, 이때 제1 로킹 표면섹션(5a) 및 제2 로킹 표면섹션(5b)는 중간 부재(5c)가 개재된 상태에서 서로 접촉하게 된다. 도 4c에 도시된 바와 같은 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 공구 수용 장치(1)를 이송하기 위해서는, 공구 장치(8)에 의해 작동 영역(4a)에서 작용력이 가해진다. 이때 한계를 넘어서면, 홀딩력은 폐쇄 위치(미도시)를 향하여 이동하게 된다.

도 5는 폐쇄 위치(도 5의 b) 및 개방 위치(도 5의 a)에서의 공구 수용 장치를 도시한 두 개의 개략적인 개념도들이다. 공구 수용 장치(1)는 단순한 로킹부(5), 클램핑부(3) 및 홀딩부(4)를 포함한다. 로킹부(5)는 제1 레버 부재(10), 제2 레버 부재(11) 및 연결 부재(12)를 구비한다. 이러한 경우, 제1 레버 부재(10)는 연결 부재(12)에 의해 제2 레버 부재(11)와 접촉한다. 제1 레버 부재(10)는 폐쇄 위치에서 클램핑부(3)에 의한 클램핑력에 따라 움직이게 되고, 피벗점(d1)을 중심으로 회전하도록 장착된다. 제2 레버 부재(11)는 제2 피벗점(d2)을 중심으로 회전하도록 장착된다. 개방 위치(도 5의 a)에서, 제1 레버 부재(10)는 연결 부재(12)를 거쳐 제2 레버 부재(11)에 제1 작용력(F1)을 가한다. 이러한 작용력은 피벗점(d2)으로부터 이격된 거리(a1)에 작용하므로 제2 레버 부재(11)에 제1 토크(T1)를 발생시킨다. 공구(미도시)가 공구 수용 장치(1) 내부에 삽입되는 경우, 공구 장치(미도시)에 의한 제2 작용력(F2)은 직접적으로 또는 간접적으로 제2 레버 부재(11)에 작용한다. 이러한 제2 작용력(F2)은 피벗점(d2)으로부터 이격된 거리(a2)에 작용하므로 제2 레버 부재(11)에 제2 토크(T2)를 발생시킨다. 제2 토크(T2)가 제1 토크(T1)보다 큰 경우, 제2 레버 부재(11)는 제2 토크(T2)의 방향으로 움직이게 되어, 공구 수용 장치(1)가 닫힌다. 폐쇄 위치(도 5의 b)에서, 제1 레버 부재(10)는 연결 부재(12)를 거쳐 제2 레버 부재(11)에 제3 작용력(F3)을 가한다. 제3 작용력(F3)은 피벗점(d2)으로부터 이격된 거리(a3)에 작용하여 제3 토크(T3)를 발생시킨다. 이러한 폐쇄 위치에서, 공구 장치(미도시)는 홀딩부(4)에 의해 공구 수용 장치에서 열릴 수 있다. 레버 부재(10)(11), 연결 부재(12)의 연결과 같은 전술한 구성에 의해, 공구 장치는 소위 오버센터(over-center) 형태로 개방될 수 있는데, 이러한 메커니즘은 특히 안전한 것으로 확인되었고, 공구 수용 장치(1)에 있어 개선효과도 얻을 수 있다.

도 6은 공구 수용 장치의 두 개의 토크 전달 영역(9)을 도시한 두 개의 도이다(도 6의 a는 정면도, 도 6의 b는 평면도). 토크 전달 영역(9)은 각각 복수 개의 표면점들(9b)을 갖는 두 개의 출력 영역들(9a)을 갖는다. 토크 전달 영역(9)은 공작 기계(미도시)의 구동력을 공구 장치(미도시) 상으로 전달하도록 되어 있다. 공작 기계는 회전-직선운동을 하도록 공구 장치를 구동하고, 이로써 공구 장치는 구동축(2)을 중심으로 왕복운동한다.

도 7은 공작 기계의 토크 전달 영역(9)을 도시한 도면으로서, 이러한 토크 전달 영역(9)은 구동력들을 공작 기계(미도시)에서 공구 장치(미도시) 상으로 전달하도록 되어 있다. 토크 전달 영역(9)은 두 개의 출력 영역들(9a)을 갖는다. 출력 영역들(9a) 각각은 복수 개의 표면점들(9b)을 갖는다. 출력 영역들(9a) 각각은 상부 경계면(13)과 하부 경계면(14) 사이에 연장되어 있고, 상부 경계면들은 하나의 경계면(13)과 일치한다. 경계면들(13, 14)은 구동축(2)에 대해 직각이 되도록 배치된다. 공작 기계(미도시)에 의해, 공구 장치(미도시)는 구동축(2)를 중심으로 왕복운동하도록 회전구동된다.

도 8은 공작 기계의 토크 전달 영역(9)을 도시한 도이다(도 8의 a는 평면도, 도 8의 b는 정면도). 토크 전달 영역(9)은 공작 기계(미도시)에서 가공 장치(미도시) 상으로 구동력을 전달하도록 되어 있는데, 공구 장치는 구동축(2)을 중심으로 회전왕복운동을 하도록 구동된다. 두 개의 출력 영역들(9a) 각각은 서로 인접하게 위치하고, 이러한 출력 영역들(9a) 중 몇몇은 구동축(2)를 중심으로 회전대칭을 이루도록 배치된다. 출력 영역들(9a)은 단일 상부 경계면(13)과 단일 하부 경계면(14) 사이에 연장되어 있다. 두 개의 출력 영역들(9a) 각각은 연결 영역(9c)에 의해 다른 두 개의 출력들과 연결된다. 출력 영역들(9a)이 인접하게 배치됨으로써, 서로 지지할 수도 있고, 특히 안정적인 출력 영역들(9a)을 구현할 수 있다. 출력 영역들(9a)의 회전대칭적인 배치로 인해, 구동축을 중심으로 단계별로 공구 장치를 오프셋하는 것이 가능하고, 따라서 더욱 더 유연하게 사용되는 공작 기계(미도시)를 제공하게 된다.

도 9는 공작 기계의 토크 전달 영역(9)을 도시한 두 개의 단면도들이다(도 9의 a는 평면도, 도 9의 b는 정면도). 축방향 평면(15)은 구동축(2)를 포함한다. 접평면(17)은 표면점(9b)에서 출력 영역(9a)에 대하여 접하는 면이다. 접평면(17)은 축방향 평면(15)와 예각 β를 이룬다.

도 10은 공작 기계의 토크 전달 영역(9)을 도시한 단면도이다. 토크 전달 영역(9)은 복수 개의 출력 영역들(9a)을 갖는다. 접평면(17)은 표면점(9b)에서의 출력 영역들(9a) 중 하나에 접하게 된다. 반경방향 평면(16)은 구동축(2)에 직각이 되도록 배치된다. 반경방향 평면(16)은 접평면(17)과 예각 α를 이룬다.

도 11은 공구 수용 장치(1)을 도시한 도이다. 토크 전달 영역(9)은 복수 개의 출력 영역들(9a)을 갖는다. 상기 출력 영역들은 구동축(2)를 중심으로 별형상 으로 회전대칭을 이루도록 배치된다. 공구 장치(미도시)는 후크부들(4a, 4b)에 의해 공작 기계 상에서 홀딩될 수 있다. 출력 영역들(9a)은, 이러한 출력 영역들 중 하나에 대한 법선 벡터(18)가 구동축(2)으로의 방향을 갖도록 위치하게 된다. 토크 전달 영역(9)는 근본적으로 별형상의 윤곽을 갖는 오목부로서 정의된다. 출력 영역들(9a)은 서로 인접하게 배치되고 구동축(2)을 중심으로 폐쇄형으로 연장되어 있다. 이러한 배열에 의해 특히 안정적인 토크 전달 영역(9)를 구현할 수 있고, 공작 기계(미도시)에서 공구 장치(미도시) 상으로 구동력들을 균일하게 전달할 수 있게 된다.

도 12는 핸드 가이드형 공작 기계의 공구 수용 장치의 토크 전달 영역(9)을 도시한 단면도로서, 도 12의 a는 공구 수용 장치의 평면도이고 도 12의 b는 공구 수용 장치의 정면도이다. 공구 장치(미도시)는 토크 전달 영역(9)에서 후크부들(4a, 4b)에 의해 홀딩될 수 있다. 이를 위해 후크부들(4a, 4b)은 서로 반대방향으로 움직일 수 있고, 공구 장치에 의해 작동될 수 있다. 토크 전달 영역(9)은 복수 개의 출력 영역들(9a)을 갖는데, 이러한 출력 영역들(9a)은 별형상을 갖고, 구동축(2)을 중심으로 반경방향과 원주방향으로 폐쇄형의 형태로 배치된다. 출력 영역들(9a) 중 하나에 대한 법선 벡터(18)는 구동축(2)으로부터 멀어지는 방향을 갖는다. 이와 같이 출력 영역들(9a)이 배치됨으로써, 특히 단순한 구조의 공구 수용 장치를 구현할 수 있다.

도 13은 핸드 가이드형 공작 기계의 공구 수용 장치의 토크 전달 영역(9)을 도시한 두 개의 부분 단면도이다. 이러한 경우, 다른 키이 섹션(19)은 도 13에 도시되어 있다. 도 13의 a는 다양한 출력 영역들(9a)을 갖는 토크 전달 영역(9)을 도시하고 있다. 출력 영역들(9a)은 구동축(2)을 중심으로 별형상으로 배치되고, 반경방향으로는 이격되어 있다. 구동축(2) 부근에 키이 섹션(19a)이 돌출된 부분에 배치되고, 이러한 키이 섹션(19a)은 공구 장치(미도시)에서의 오목부에 위치하게 된다. 키이 섹션(19a)은 구동축(2)을 중심으로 원주상에 회전대칭을 이루도록 배치된다. 도 13의 b는 다양한 출력 영역들(9a)을 갖는 토크 전달 영역(9)을 도시하고 있다. 출력 영역들(9a)은 별형상으로 구동축(2) 주위에 배치되고, 이러한 출력 영역들은 반경방향으로 이격되어 있다. 구동축(2)의 영역에서 키이 섹션(19b)은 오목부로서 배치되는데, 이러한 키이 섹션(19b)은 공구 장치(미도시)의 돌출부에 위치하게 된다.

도 14는 공구 수용 장치(1) 및 공구 장치(8)를 포함하는 공작 기계 시스템을 도시한 도면이다. 공구 장치(8)는 구동축(2)과 공구 회전축(8b)을 일치시키는 방식으로 공구 수용 장치(1)에서 수용된다. 공구 장치(8)는 공구 부착부(8a)를 포함하고, 제1 직교 평면(8c)과 제2 직교 평면(8d) 사이에 연장되어 있다. 공구 구동 영역(8f)은 제1 직교 평면(8c)과 제2 직교 평면(8d) 사이에 배치된다. 제1 직교 평면(8c)은 공구 회전축(8b) 방향으로 향하는 공작 기계의 측면 상에서 공구 부착부(8a)를 한정하고, 제2 직교 평면(8d)은 공작 기계 측면의 반대방향을 향하는 면에서 공구 부착부(8a)를 한정한다. 공구 구동 영역(8f)는 공작 기계에서 공구 장치 상으로의 구동력 전달을 위해 제공된다. 이를 위해 공구 구동 영역(8f)은 적어도 부분적으로 음각 형태의 출력 영역들(9a)을 구비하고, 따라서 공구 장치(8)와 공구 수용 장치(1) 사이에서 형상 체결 연결되는 것을 허용한다. 공구 장치(8)는 홀딩부(4)의 제1 후크부(4a) 및 제2 후크부(4b)가 이를 통해 홀딩하는 공구 키이 섹션(8e)을 갖는다. 후크부들(4a, 4b)은 공구 장치(8) 상의 작용 부위(4c)의 영역에 홀딩력(4h)을 작용시킨다. 공구 장치(8)는 홀딩력(4h)에 의해 공작 기계에 홀딩된다. 토크 전달 영역(9)의 출력 영역들(9a)에서의 각도 α 및 β(미도시)로 이중 기울기가 형성됨으로써, 공구 장치(8)은 공구 수용 장치(1)에서의 백래시 없이도 홀딩된다. 홀딩력(4h)은 클램핑부(3)에 의해 간접적으로 가해진다. 홀딩부(4)의 후크부들(4a, 4b)은 후크 피벗점(4d)을 중심으로 회전할 수 있도록 장착된다. 클램핑부(3)는 운동 요소(6)에 의해 홀딩부(4)에 접촉한다. 전술한 가이드 오목부(5e)의 구성에 의해, 홀딩력(4h)의 총합은 클램핑력(3a)에 비해 증폭되고, 특히 공구 수용 장치(1)에 공구 장치(8)가 안전하게 홀딩될 수 있다.

도 15는 공구 구동 영역(8f)를 갖는 공구 측벽(8i)의 경로를 도시한 도이다. 공구 구동 영역(8f)은 공구 회전축(8b)을 중심으로 별형상으로 배치되고, 부분적으로는 토크 전달 영역(미도시)의 출력 영역들로 활용된다. 공구 측벽(8i)은 공구 구동 영역(8f)에서 연장되되, 공구 회전축(8b)까지의 제1 거리(r1)와 제2 거리(r2) 사이에 위치한다. 공구 구동 영역(8f)은 공구 표면점들(8h)을 갖는다. 토크 전달 영역(미도시)의 출력 영역들에 설정된 공구 구동 영역(8f)의 경로로 인해, 공작 기계에서 공구 장치(8) 상으로 구동력을 정확히 전달할 수 있게 되었고, 따라서 매우 큰 구동력들도 안전하게 전달될 수 있다

도 16은 공구 구동 영역(8f)과 토크 전달 영역(9)의 출력 영역들(9a) 사이의 다양한 접촉 영역들(20a, 20b, 20c)을 도시한 도면이다. 여기서, 이러한 접촉 영역들(20a, 20b, 20c)의 형상 및 특성은 두 개의 출력 영역들(8f, 9a)의 형상과 상호작용에 따라 달라진다. 도 16의 a는 점 접촉 영역(20a)을 도시한 것이다. 이러한 경우, 접촉 영역(20a)은 원주방향으로의 확대되거나 타원형으로 확대된다. 점 접촉 영역(20a)은 특히 공작 기계에 대한 공구 장치의 부정확한 위치에 둔감하고, 이는 공구 장치를 제조함에 있어 공차를 야기하게 된다. 도 16의 b는 선 접촉 영역(20b)을 도시한 것이다. 이러한 경우, 선 접촉 영역(20b)은 접촉선(21)을 따라서는 큰 연장부를 가지며 횡방향으로는 작은 연장부를 갖는다. 점 접촉 영역(20a)과 비교하면, 선 접촉 영역(20b)은 더 큰 접촉 영역을 갖고, 더 큰 구동력을 공작 기계에서 공구 장치 상으로 전달할 수 있다. 도 16의 c는 면 접촉 영역(20c)을 도시한 것이다. 이러한 경우, 면 접촉 영역(20c)은 선 접촉 영역(20b)보다 더 큰 접촉 면적을 갖고, 따라서 공작 기계에서 공구 장치로 더 큰 구동력을 전달할 수 있다. 점 접촉 영역(20a)과 비교하면, 선 접촉 영역(20b) 및 그밖에 다른 형상의 접촉 영역(20c)은 더 높은 정확성, 공구 구동 영역(8f) 및 출력 영역(9a)의 생산성, 아울러 공작 기계에 대한 공구 장치의 적절한 위치를 요한다. 따라서 출력 영역(9a) 및 공작 구동 영역(8f)은 가령 고속 동력을 갖는 기계의 작동 중에 상당한 구동력들의 전달이 원활히 이루어질 수 있도록 면 접촉 영역(도 11c)이나 선 접촉 영역(도 11b)이 적용되어야 한다.

도 17은 출력 영역(9a)의 다른 부분들을 도시한 것이다. 출력 영역의 형상이 구체적으로 도시되어 있지 않으나, 출력 영역의 형상은 다양할 수 있다. 도 17의 a에는 단방향성의 굴곡섹션을 갖는 출력 영역(9a)이 도시되어 있다. 출력 영역(9a)의 이러한 굴곡섹션은 일직선들 및 제1 굴곡 격자선(b_I)으로 설명될 수 있다. 제1 굴곡 격자선(b_I)은 일정한 값의 제1 곡률 반경(R_I)을 갖는다. 이때의 출력 영역(9a)은 원통 표면의 일부분에 상응한다. 제1 곡률 반경(R_I)의 값이 각각 다른 경우, 구형(미도시) 표면에 상응한다. 이때, 구동력들을 전달함에 있어서 출력 영역(9a)이 일평면 또는 반대면(미도시)에서 부분적으로 변화하는 경우, 또는 구동력들을 전달하거나 이에 협력하는 과정에서 공구 구동 영역(8f)이 조절되는 경우, 제1 곡률 반경(R_I)의 크기는 선택될 수 있다. 도 17의 b에는 양방향성 굴곡을 갖는 출력 영역(9a)의 하나의 섹션이 도시되어 있다. 출력 영역(9a)의 이러한 섹션은 제1 굴곡 격자선(b_I) 및 제2 굴곡 격자선(b_II)에 의해 설명될 수 있다. 제1 굴곡 격자선(b_I)은 일정한 값의 곡률 반경(R_I)을 갖고, 제2 굴곡 격자선(b_II)은 일정한 값의 제2 곡률 반경(R_II)을 갖는다. 이러한 출력 영역들(9a)은 특별한 경우 가령 구 표면인 경우, 제1 곡률 반경(R_I)과 제2 곡률 반경(R_II)은 동일한 크기일 수 있다. 도 17의 b에는 제1 곡률 반경(R_I)과 제2 곡률 반경(R_II)이 다른 출력 영역(9a)이 도시되어 있다. 이때 구동력들을 전달하는 데 협력하면서 구동력들을 일 평면 또는 공구 구동 영역(8f)(미도시)으로 전달하는 동안 출력 영역(9a)이 적어도 부분적으로 변화하는 경우, 제1 곡률 반경(R_I)과 제2 곡률 반경(R_II)의 크기가 달라지게 된다. 도 17의 c에는 양방향성 곡률을 갖는 출력 영역(9a)의 일부분이 도시되어 있다. 출력 영역 9a의 부분은 제1 곡률 반경(R_I)을 갖는 제1 격자선(b_I)에 의해, 그리고 임의의 곡률 반경(R_Ia)을 갖는 격자선들에 의해 설명될 수 있다. 이와 같은 출력 영역(9a)의 경우, 모든 격자선들은 다양한 값의 곡률 반경들(미도시)을 가질 수 있다. 출력 영역(9a)이 구동력들을 전달하는 데 협력하면서 구동력들을 일 평면 또는 공구 구동 영역(8f)으로 전달하는 동안 변화될 수 있도록, 제1 곡률 반경(R_I)과 제2 곡률 반경(R_II)의 크기가 선택될 수 있다. 도 17에는, 굴곡된 출력 영역(9a)이 오목한 것으로 도시되어 있다. 이때 입력/출력 영역들은 볼록한 굴곡면으로 얼마든지 바뀔 수 있다. 큰 구동력들이 전달될 수 있거나, 볼록-볼록의 쌍이 선택되고, 공구 장치의 위치를 단순화할 수 있기 때문에, 공구 구동 영역(8f)/출력 영역(9a)이 오목-볼록의 쌍을 이루도록 선택되는 것이 효과적이다.

도 18은 공작 기계(22)에 수용된 공구 장치(8)를 도시한 도이다. 공구 장치(8)는 공작 기계(22)에 연결되는 공구 부착부(8a)를 구비한다. 공작 기계(22)는 출력 스핀들(22a)을 구비하고, 이 출력 스핀들은 공구 장치(8), 상세하게는 공구 부착부(8a)에 구동력들을 가이드하는 역할을 한다. 출력 구동 스핀들(22a)은 구동축(2)을 중심으로 움직이고, 상세하게는 회전왕복운동을 하며, 이로써 공구 장치(8) 또한 이와 유사한 운동을 하도록 세팅된다. 공구 장치(8)는 작동 영역(8j)를 갖는데, 이러한 작동 영역(8j)은 공작물 또는 공작물 배치부(미도시) 상에서 작동하도록 세팅된다. 공작 기계(22)의 구동력들은 공구 부착부(8a)에서부터 공구 연결 영역(8k)을 이용하여 작동 영역(8j) 상으로 이동하게 된다. 공작 기계(22)는 작동 레버(22b)를 구비하고, 이 작동 레버는 공구 장치(8)의 변화를 허용하도록 되어 있다.

1: 핸드 가이드형 공작 기계의 공구 수용 장치
2: 구동축
3: 클램핑부
3a: 클램핑력
4: 홀딩부
4a: 제1 후크부
4b: 제2 후크부
4c: 홀딩면
4d: 후크 피벗점
4e: 4a의 작동 영역
4f: 4b의 작동 영역
4g: 홀딩부 경계면
4h: 홀딩력
5: 로킹부
5a: 제1 로킹 표면섹션
5b: 제2 로킹 표면섹션
5c: 중간 부재
5d: 로킹력 포텐셜
5e: 가이드 오목부
6: 운동 요소
6a: 6의 현재 운동방향
7: 접촉면
7a: 접촉면에 대한 법선 벡터
8: 공구 장치
8a: 공구 부착부
8b: 공구 회전축
8c: 제1 직교 평면
8d: 제2 직교 평면
8e: 공구 키이 섹션
8f: 공구 구동 영역
8g: 공구 구동 영역의 축방향 연장부
8h: 공구 표면점
8i: 공구 측벽
8j: 작동 영역
8k: 공구 연결 영역
9: 토크 전달 영역
9a: 출력 영역
9b: 표면점
9c: 연결부
9d: 체결 스크류
9e: 와셔
9f: 너트 부재
9g: 타이바
10: 제1 레버 부재
11: 제2 레버 부재
12: 연결 요소
13: 상부 경계면
14: 하부 경계면
15: 축방향 평면
16: 반경방향 평면
17: 접평면
18: 출력 영역에 대한 법선 벡터
19: 코딩부
19a: 돌출된 키이 섹션
19b: 오목부를 갖는 키이 섹션
20a: 점 접촉 영역
20b: 라인 접촉 영역
20c: 면 접촉 영역
21c: 접촉선
22: 공작 기계
22a: 출력 스핀들
22b: 작동 레버
γ₁: 각도
γ₂: 각도
T1: 제2 레버 부재 상의 제1 토크
T2: 제2 레버 부재 상의 제2 토크
T3: 제2 레버 부재 상의 제3 토크
d1: 제1 레버 부재의 피벗점
d2: 제2 레버 부재의 피벗점
F1: 제2 레버 부재 상의 제1 작용력
F2: 제2 레버 부재 상의 제2 작용력
F3: 제2 레버 부재 상의 제3 작용력
a1: d2와 F1 사이의 거리
a2: d2와 F2 사이의 거리
a3: d2와 F3 사이의 거리
r_1: 공구 회전축에 대한 공구 측벽의 제1 거리
r_2: 공구 회전축에 대한 공구 측벽의 제2 거리
R_I: 출력 영역의 제1 곡률 반경
R_Ia: 출력 영역의 임의의 곡률 반경
R_II: 출력 영역의 제2 곡률 반경
a: 출력 영역의 직선 격자선
b_I: 출력 영역의 제1 굴곡 격자선
b_II: 출력 영역의 제2 굴곡 격자선
b_Ia: 출력 영역의 임의의 곡률을 갖는 제3 굴곡 격자선
α: 각도
β: 각도

Claims (39)

1. 구동축에 대하여 운동하는 공구 수용 장치를 구비한 공작 기계에 있어서,
   상기 공구 수용 장치는, 상기 구동축과 공구 회전축이 일치하도록, 상기 공작 기계에 공구 장치를 홀딩하도록 구성되며,
   상기 공구 수용 장치는 적어도 하나의 클램핑부, 적어도 하나의 홀딩부 및 적어도 하나의 로킹부를 구비하고,
   상기 홀딩부는, 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 움직일 수 있고, 클램핑부에 의해서 클램핑력이 상기 홀딩부에 작용할 수 있고,
   상기 로킹부는 제1 로킹 위치와 언로킹 위치 사이에서 움직일 수 있고, 상기 로킹부는 상기 홀딩부와 함께 작동하도록 되어 있고, 상기 홀딩부의 운동은 상기 로킹 위치에서 상기 로킹부에 의해 차단(block)될 수 있으며,
   상기 로킹부는, 상기 공구 장치에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 상기 로킹부에 작용되는 힘에 의해 상기 로킹 위치로부터 상기 언로킹 위치로 움직일 수 있도록 된, 공작 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 클램핑부는 적어도 하나의 스프링 장치를 구비하고, 상기 스프링 장치는 적어도 다음의 장치의 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 공구 수용 장치를 구비한 공작 기계.
   - 공압 또는 유압 스프링 장치
   - 판 또는 격막 스프링 장치
   - 나선형 스프링 장치
   - 코일 스프링
   - 비틀림 스프링
   - 엘라스토머(elastomeric) 스프링 장치, 및
   - 자기 및 전자기 스프링 장치, 또는
   - 상기 스프링 장치들 중 적어도 두 가지의 조합
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   (a) 상기 홀딩부는 적어도 일 회전방향으로 회전하도록 장착되거나,
   (b) 상기 홀딩부는 적어도 일 방향으로 병진운동하도록 장착되거나, 또는
   (c) 상기 홀딩부가 적어도 일 회전방향으로 회전하도록 그리고 적어도 일 방향으로 병진운동하도록 장착된 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
4. 제1항에 있어서,
   상기 공구 수용 장치는 적어도 두 개의 홀딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
5. 제4항에 있어서,
   상기 홀딩부들 중 두 개의 홀딩부 각각은 반대방향으로 움직일 수 있도록 장착된 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
6. 제1항에 있어서,
   로킹 작용력은 상기 로킹 위치에서 상기 클램핑부로부터 상기 로킹부로 작용할 수 있고,
   언로킹 작용력은 상기 공구 장치로부터 상기 로킹부로 작용할 수 있으며,
   상기 언로킹 작용력은 상기 로킹 작용력에 대해 반대방향인 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
7. 제6항에 있어서,
   상기 로킹부는 제1 로킹 표면섹션과 제2 로킹 표면섹션을 포함하고,
   상기 제1 로킹 표면섹션은 상기 제2 로킹 표면섹션에 직접적으로 또는 간접적으로 접촉하며,
   상기 클램핑력 중 적어도 하나의 힘성분은, 상기 제1 로킹 표면섹션 또는 상기 제2 로킹 표면섹션 중 적어도 하나의 법선 방향에 평행한 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
8. 제1항에 있어서,
   상기 클램핑부는 운동 요소를 포함하고,
   상기 운동 요소는 제1 운동방향을 따라 운동할 수 있고,
   상기 로킹부는 접촉면을 가지며,
   상기 접촉면은 상기 운동 요소에 의해 접촉되는 면인 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
9. 제8항에 있어서,
   상기 로킹부가 상기 로킹 위치에 위치하는 경우, 상기 운동 요소와의 접촉점에서 상기 접촉면에 대한 법선은 상기 운동 요소의 운동방향과 각도 γ₁을 이루고,
   (a) 상기 각도 γ₁은 80도보다 크거나,
   (b) 상기 각도 γ₁은 315도보다 작거나, 또는
   (c) 상기 각도 γ₁은 80도보다 크고 315도보다 작은 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 로킹부가 상기 언로킹 위치에 위치하는 경우,
    (a) 상기 운동 요소와의 접촉점에서 상기 접촉면에 대한 법선은 상기 운동 요소의 운동방향과 각도 γ₂를 이루거나, 또는
    (b) 상기 각도 γ₂는 180도보다 작거나 같고, 상기 각도 γ₂는 80도보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
11. 제1항에 있어서,
    상기 로킹부는 제1 레버 부재, 제2 레버 부재 및 연결 부재를 포함하며,
    상기 제1 레버 부재 및 상기 제2 레버 부재가 회전하도록 장착되고,
    상기 제1 레버 부재는 상기 연결 부재에 의해 제1 접촉 영역에서 접촉되고, 상기 제2 레버 부재는 상기 연결 부재에 의해 제2 접촉 영역에서 접촉되는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
12. 제11항에 있어서,
    상기 로킹 위치에서, 상기 제1 접촉 영역으로부터 상기 제2 접촉 영역을 통과하도록 연장된 연결선은 제2 레버 부재의 피벗점(d2)까지 제1 거리(a1)을 가지며,
    상기 연결선을 향하는 제1 작용력(F1)이 상기 제1 레버 부재에서 상기 제2 레버 부재로 전달될 수 있고, 제1 토크(T1)는 상기 제1 거리(a1)와 상기 제1 작용력(F1)에 의해 상기 제2 레버 부재에 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
13. 제12항에 있어서,
    상기 로킹 위치에서, 상기 공구 장치로부터 상기 로킹부 상으로 간접적으로 또는 직접적으로 힘이 전달됨으로써, 제2 작용력(F2)는 상기 제2 레버 부재에 작용될 수 있고,
    상기 제2 작용력(F2)의 적어도 하나의 작용방향은 상기 제2 레버 부재의 상기 피벗점(d2)로부터 제2 거리(a2)만큼 이격되어 있으며,
    제2 토크(T2)는 상기 제2 거리(a2)와 상기 제2 작용력(F2)에 의해 상기 제2 레버 부재에 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 토크(T1)의 방향이 상기 제2 토크(T2)의 방향과 반대인 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
15. 제12항 내지 제14항 중 어는 한 항에 있어서,
    상기 언로킹 위치에서, 상기 제1 접촉 영역으로부터 상기 제2 접촉 영역을 통과하도록 연장된 연결선은 상기 제2 레버 부재의 상기 피벗점(d2)까지의 제3 거리(a3)을 갖고,
    제3 작용력(F3)은 상기 제1 레버 부재로부터 상기 제2 레버 부재까지 상기 연결선을 향하여 전달될 수 있고, 제3 토크(T3)는 상기 제3 거리(a3) 및 상기 제3 작용력(F3)에 의해 상기 제2 레버 부재에 전달될 수 있는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
16. 제1항에 있어서,
    상기 공작 기계는 토크 전달 영역을 구비한 연결부를 포함하고,
    상기 토크 전달 영역은 적어도 두 개의 출력 영역들을 포함하고, 상기 출력 영역들 각각은 상기 공구 장치에 구동력을 전달하기 위한 복수 개의 표면점들을 가지며, 상기 토크 전달 영역은 상기 구동축으로부터 이격되어 있고,
    상기 표면점들 상의 접평면들은 상기 구동축을 포함하는 축방향 평면에 대해 기울어져 있으며,
    상기 접평면들은 상기 구동축에 직각으로 연장된 반경방향 평면에 대해 기울어져 있는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
17. 제16항에 있어서,
    상기 토크 전달 영역은 적어도 하나의 제1 상부 경계면과 적어도 하나의 제2 하부 경계면을 갖고,
    상기 경계면들은 상기 구동축에 직각이고,
    상기 경계면들은 서로 이격되어 있고,
    상기 출력 영역들 각각은 상기 제1 상부 경계면들 중 하나와 상기 제2 하부 경계면들 중 하나의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 공구 수용 장치를 구비한 공작 기계.
18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    토크 전달 영역은 구동축에 대하여 회전대칭하도록 배치되는 복수 개의 출력 영역들을 갖는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
19. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 출력 영역들 중 적어도 두 개는 대칭 평면에 대하여 대칭하도록 배치되고,
    상기 구동축은 상기 대칭평면에 위치하는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
20. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 토크 전달 영역은 측벽을 포함하고,
    상기 측벽은 상기 구동축으로부터 반경방향으로 이격되어 연장되며,
    상기 측벽은 상기 출력 영역들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
21. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 접평면들 중 하나에 대한 법선은 반경방향으로 상기 구동축으로부터 멀어지는 방향으로 배향되거나, 또는
    상기 접평면들 중 하나에 대한 법선은 반경방향으로 상기 구동축을 향하는 방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
22. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    각도 α는 상기 접평면들 중 하나와 상기 반경방향 평면 사이의 각도이고, 상기 반경방향 평면은 상기 구동축에 수직으로 배치되고,
    상기 각도 α는 90도보다 작고 0도보다 큰 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
23. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    각도 β는 상기 접평면들과 상기 축방향 평면 사이의 각도이고, 상기 구동축은 상기 축방향 평면 상에 배치되고,
    상기 각도 β는 90도보다 작고 0도보다 큰 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
24. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 토크 전달 영역은 짝수개의 출력 영역들을 갖는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
25. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 출력 영역들은 별형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
26. 제1항에 있어서,
    상기 공작 기계는 적어도 하나의 키이 섹션(keying section)를 구비하고,
    상기 적어도 하나의 키이 섹션은 적어도 제1 단면 영역을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 키이 섹션은 기본적으로 상기 제1 단면 영역에 직각인 방향으로 제1 연장부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
27. 제26항에 있어서,
    적어도 하나의 키이 섹션의 베이스 영역의 형상은 적어도 다음의 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
    - 복수개의 모서리들을 갖는 다각형
    - 원
    - 타원
28. 제1항에 있어서,
    상기 홀딩부의 움직임은, 상기 로킹부가 상기 로킹 위치에 있는 때에 상기 로킹부에 의하여 상기 개방 위치에서 차단될 수 있는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
29. 제1항에 있어서,
    상기 로킹부가 상기 로킹 위치로부터 상기 언로킹 위치로 움직일 수 있게 하는 힘은:
    상기 공구 장치가 상기 홀딩부에 작용함으로써 상기 로킹부에 작용되는 힘, 또는
    상기 공구 장치가 상기 홀딩부를 거쳐서 상기 로킹부에 작용하는 힘인 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
30. 제1항에 있어서,
    상기 홀딩부가 폐쇄 위치에 있는 때에, 상기 홀딩부는 적어도 부분적으로 상기 공구 장치 안으로 또는 공구 장치를 통하여 연장되는 것을 특징으로 하는, 공작 기계.
31. 제1항의 공작 기계 및 상기 공작 기계에서의 사용을 위한 적어도 하나의 공구 장치를 구비하는 공작 기계 시스템에 있어서,
    상기 홀딩부는 상기 공구 장치에 작용력을 전달하기 위한 적어도 하나의 작용 부위를 포함하고, 상기 구동축의 방향에서 상기 공작 기계로부터 멀리 향하는 측에서 상기 홀딩부는 홀딩부 경계면에 의해 한정되고,
    상기 공구 장치는 공구 부착 영역 및 공구 회전축을 포함하며, 상기 공구 부착 영역은 적어도 하나의 측벽을 갖고 상기 공구 회전축의 방향에서 제1 직교 평면 및 제2 직교 평면 사이에 연장되어 있으며, 상기 평면들은 상기 공구 회전축에 직각으로 배치되고, 상기 측벽은 상기 공구 회전축으로부터 반경방향으로 이격되고 상기 공구 회전축 방향으로 축방향 연장부를 가지며,
    상기 홀딩부는 상기 작용 부위의 영역에서 상기 공구 장치에 작용력을 가하며,
    상기 작용력은 상기 공구 회전축 방향으로 적어도 하나의 힘성분을 갖는 것을 특징으로 하는, 공작 기계 시스템.
32. 제31항에 있어서,
    상기 홀딩부 경계면 및 상기 홀딩부의 작용 부위는 상기 공구 부착 영역의 제1 직교 평면과 제2 직교 평면 사이에 배치되고, 상기 공구 장치는 상기 공작 기계 상에 장착되는 것을 특징으로 하는, 공작 기계 시스템.
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