KR102360853B1 - 기계 공구 - Google Patents

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KR102360853B1
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발터 토마쉐브스키
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빌리 펠만
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밀란 보찌크
토마스 마티스
다니엘 그롤리문트
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씨. 앤드 이. 파인 게엠베하
로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 기계 공구에 관한 것으로서, 특히 손으로 잡는(hand held) 기계 공구에 관한 것으로서, 이것은 출력 샤프트(2)의 둘레에서 특히 진동 방식으로 움직일 수 있는 공구 수용 장치를 가진다. 공구 수용 장치는 출력 샤프트 및 공구 회전축이 실질적으로 일치하는 방식으로 공구 장치를 기계 공구상에 공구 장치를 유지하도록 설계된다. 공구 수용 장치는 적어도 하나의 토크 트랜스미션 영역(9) 및 유지 장치(4a,4b)를 가진다. 구동력을 공구 장치로 전달하기 위하여, 토크 트랜스미션 영역은 적어도 2 개의 출력 부위 영역(9a)들을 가지며, 이들은 상기 출력 샤프트로부터 거리를 두고 배치되며 출력 부위 영역 각각은 다수의 표면 지점들을 가진다. 여기에서, 상기 표면 지점들의 접평면들은 상기 출력 샤프트를 포함하는 축방향 평면에 대하여 경사진다. 더욱이, 접평면들은 출력 샤프트에 대하여 직각으로 연장되는 반경 방향 평면에 대하여 경사진다. 이러한 방식으로, 출력 토크는 기계 공구에 의하여 공구 수용 장치를 통해 공구로 신뢰성 있게 전달된다.

Description

기계 공구{Machine Tool}
우선권 주장을 위한 독일 출원 DE 20 2013 006 900.7 의 전체적인 내용은 본원에 참조로서 포함된다.
본 발명은 기계 공구에 관한 것으로서, 특히 출력 샤프트 둘레에서 회전하는 공구 수용 장치를 가진 수동(hand guided) 기계 공구에 관한 것이다.
본 발명은 아래에서 주로 출력 샤프트 둘레에서 회전하는 공구 수용 장치를 가지는 특정의 수동 안내 기계 공구의 예를 이용하여 설명될 것이다. 이러한 설명에서의 제한은 그러한 기계 공구에서 있을 수 있는 이용을 제한하기 위한 것이 아니다.
"공구 수용 장치"라는 용어 대산에, 이후에는 단순하게 "공구 홀더(tool holder)"라는 용어를 사용할 것이다. 그러나 이것도 제한으로서 해석되어서는 아니된다.
기계 공구는 하나 이상의 모터 및 가능하게는 하나 이상의 트랜스미션 장치들과 적어도 하나의 출력 샤프트를 가지는 장치이며, 출력 샤프트는 기하학적 의미에서의 출력 샤프트로서 이해되어야 한다. 공구 수용 장치는 출력 샤프트에 직접 또는 간접적으로 배치된다. 공구 수용 장치는 토크가 공구로 전달되게 하는 구성 요소 또는 구성 요소들이며, 바람직스럽게는 공구 수용 장치도 공구를 유지하고, 특히 수동 안내되는 기계 공구를 유지함으로써, 공구는 공구 수용 장치에 의해서만 유지되고 또한 출력 토크가 공구에 가해진다. "출력 토크"라는 용어 및 "출력"이라는 용어와 함께 형성되는 다른 용어는 기계 공구로부터 공구로 전달되거나 또는 기계 공구의 부품들로 전달되는 토크를 지칭한다. "구동 토크"라는 용어는 공구에 의해 흡수된 토크를 지칭한다.
수동 안내(hand guided) 기계 공구는 유지 장치(holding device)를 포함하고, 특히 핸들등을 포함하며, 핸들에 부착된 공구를 가지는 작업자에 의하여 기계 공구가 안내될 수 있다. 통상적으로, 수동 안내 기계 공구에는 전기 구동 모터가 설치되지만, 다른 유형들이 공지되어 있고 본 발명을 위하여 사용될 수 있으며, 예를 들어 유압 동력 기계 공구 또는 공압 동력 기계 공구가 이용될 수 있다.
종래 기술에서, 다양한 공구 또는 공구 장치들이 공지되어 있으며, 이들은 원주 공구 수용 장치를 가진 기계 공구와 함께 사용되도록 의도된다. 그러한 공구는 예를 들어 드릴, 그라인딩 디스크, 절삭 디스크, 원형 톱등이다. 이러한 공구들은 공구 수용 장치에 부착되는데, 공구 수용 장치는 적용예, 공구 및 기계에 따라서 1 분당 거의 0 내지 최대 수천 회전의 속도로 회전하며, 극단적인 경우에는 현저하게 더 빠른 속도로 회전한다. 작동하는 동안, 공구는 다소 높은 압력으로 작업물과 접촉하게 되는데, 여기에서 공구는 대응하는 기계 작동을 수행한다. 피봇으로부터 거리를 두고 발생하는 기계의 힘, 예를 들어 절삭력 또는 연삭력은 출력 샤프트 둘레에 토크(torque)를 초래하며, 이것은 기계 공구로부터 공구 장치로 전달되는 출력 토크에 의해 보상된다. 출력 토크의 공구로의 전달은 공구의 연결 장치를 통해 이루어지며 연결 장치에 의해 공구가 공구 수용 장치에 고정된다. 따라서, 기계 가공하는 동안 실질적으로 동일한 방향으로 항상 회전하는 공구에 대하여, 공구 수용 장치에 작용하는 힘들은 실질적으로 동일한 방향으로 발생하지만, 이들의 높이는 상이하다.
종래 기술에서, 회전 진동 공구 수용 장치를 가지는 기계 공구들도 공지되어 있다. 진동 공구 수용 장치 또는 회전 진동 공구 수용 장치를 가지는 기계 공구는, 공구 수용 장치가 중심 위치로부터 제 1 회전 방향으로 움직이기 시작하고 제동되어 정지되고 다음에 움직임이 정지될 때까지 회전 방향이 반전되는 경우에, 공구 홀더 장치의 움직임을 가진 기계 공구로서 이해되어야 한다.
중심 위치로부터 개별의 단부 위치로의 각도 거리는 통상적으로 최대 5 도 일 수 있다. 그러나, 구현된 기계들에 대해서는 항상 1 도 내지 2.5 도의 작은 각도가 통상적인데, 이것은 2 도 내지 5 도의 전체 각도 움직임(제 1 단부 위치로부터 제 2 단부 위치로)에 대응한다. 이러한 진동 움직임은 통상적으로 1 분당 5,000 내지 50,000 번 수행된다. 그러나, 더 작거나 더 큰 진동 주파수도 가능하다 (여기에서는 1 분당 진동으로서 표현된다).
본 발명의 경우에 설명되는 바로서, 공구 수용 장치의 회전 진동 구동은 특히 쇠톱 장치에서 알려진 것과 같은, 허브 없는 진동 구동으로서 이해되어야 한다. 쇠톱 장치(hacksaw device)는 여기에서 특히 키이홀 톱 장치, 세이버(saber) 톱 장치 또는 드라이월(drywall) 톱 장치등과 같은 것으로서 이해되어야 한다.
회전 방향의 역전은 또한 공구의 기계 가공의 힘이 방향을 변화시키는 것을 야기하는데, 공지된 바와 같이 기계 가공의 힘은 항상 움직임의 방향에 반하여 작용하거나 또는 여기에서 회전 방향에 반하여 작용한다. 방향이 변화되는 기계 가공 힘으로부터 레버 아암에 대응하는 토크를 초래하며, 즉, 회전축에 대한 공구의 프로세싱 지점의 거리에 대응하는 토크를 초래하는데, 여기에서 토크는 진동에 의해 방향이 역전된다. 기계 가공력으로부터 초래되는 토크는 기계 가공 동안에도 그리고 공전(idle)중에도 유효한 다른 모멘텀과 중첩되는데, 상기 다른 모멘텀은 공구의 최고 속도(예를 들어, 공구 수용 장치의 정현 곡선 회전 속도 변화에 대한 사인 곡선의 각각의 최대 진폭) 이후의 공구 감속 및 회전 방향의 역전 이후에 발생되는 반대 방향으로의 공구의 재가속을 위한 공구 토크의 관성 모멘텀이다.
기계 가공력 및 진동의 운동학적 인자들에 의해 발생되는 토크들은 기계 공구에 의해 가해지고 공구 장치에 있는 공구 수용 장치를 통해 도입된다.
본 발명의 목적은 출력 토크가 공구 수용 장치를 통해 신뢰성 있게 전달될 수 있는 방식으로 기계 공구를 설계하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 제 1 항에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 종속항들에 기재되어 있다.
본 발명은 청구항 제 1 항 또는 종속항들중 한 항에 따른 기계 공구 및 공구 장치를 포함하는 기계 공구 시스템 또는 기계 가공 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 기계 공구는 공구 수용 장치를 포함하고, 공구 수용 장치에 의하여 공구 장치는 기계 공구상에 장착될 수 있는데, 출력 샤프트 및 공구 회전축이 실질적으로 일치하는 방식으로 장착된다. "출력 샤프트" 및 "공구 회전축"은 기계 공구의 기하학적 회전축 및 공구 장치의 기하학적 회전축을 각각 지칭한다.
본 발명의 공구는 공구 수용 장치를 포함하며, 이것은 출력 샤프트 및 공구 회전축이 실질적으로 일치하는 방식으로 기계 공구상에 공구 장치를 유지하도록 적합화된다.
공구 수용 장치는 기계 공구에 단단하게 연결될 수 있지만, 공구 수용 장치도 출력 샤프트, 출력 스핀들등에 제거 가능하게 부착될 수 있다.
공구 홀더 장치는 토크 트랜스미션 영역 및 유지 장치(holding device)를 가진다. 토크 트랜스미션 영역은 기계 공구의 구동 토크를 공구 장치로 전달하도록 제공된다. 다른 한편으로, 토크 트랜스미션 영역은 토크를 공구 장치로부터 기계 공구로 전달하도록 제공되며, 특히 공구 움직임의 제동으로부터 초래되는 제동 모멘텀을 전달하도록 제공된다.
공구 수용 장치는 유지 장치(holding device)를 더 포함하는데, 이것은 작동중에 공구를 유지하도록 제공된다. 유지 장치는 공구 수용 장치와 공구 장치 사이에서의 기계 가공으로부터 초래되는 힘 뿐만 아니라 공전 상태에서 발생되는 힘도 신뢰성 있게 수용될 수 있는 방식으로 설계되어야 한다. 특히, 공구 장치에 의해 기계 공구의 방향으로 기계 공구에 가해지는 힘들과, 공구 장치로부터 기계 공구를 향하여 가해지는 힘들이 각각 신뢰성 있게 수용되는 방식으로 유지 장치가 설계되는 것이 바람직스럽다. 이후에 상세하게 설명되는 바와 같이, 공구 수용 장치로부터 공구 장치의 의도되지 않은 해제를 방지할지라도, 다른 한편으로 공구 장치의 간단한 변화도 가능한 방식으로 유지 장치가 설계되는 것이 바람직스럽다.
토크 트랜스미션 영역 및 유지 장치는 공통의 장치 또는 공통의 구성 요소로서 설계될 수도 있다.
토크 트랜스미션 영역은 공구 회전축에 대하여 이격된 적어도 2 개의 출력 부위 영역을 포함하며, 각각은 복수개의 표면 지점들을 가진다. "출력 부위(output area)"라는 용어(이후에, "출력 부위"로 지칭된다)는 공구 장치에 출력 토크를 전달하도록 공구 장치와 적어도 부분적으로 접촉되어 직접 또는 간접적으로 지탱되는 부위를 지칭한다. "표면 지점"이라는 용어는 출력 부위의 상부측상의 지점들을 의미하며 이것은 기하학적으로 이해되어야 한다.
상기 용어는 접평면(tangent plane)이 그 부위에 대하여 놓이는 기하학적 지점을 특징적으로 나타내도록 이용된다. 접선 지점에 직각인 표면상의 벡터(vector)는 공간내의 그 지점에서 표면의 방위를 나타내는데, 이것은 예를 들어 3 차원 좌표 시스템에 의하여 또는 다른 기준 평면들 또는 기준 표면들에 의해 정의된다.
표면은 무한의 표면 지점들을 가지는데, 왜냐하면 표면상에 있는 모든 지점이 동시에 표면 지점이기도 하기 때문이다. 그러나, 실제에 있어서 단일 방향의 만곡 표면 또는 다중 방향의 만곡 표면을 설명하려면, 한정된 수의 표면 지점들을 가지는 것으로 충분하다. 단일 방향으로 만곡된다는 용어는 실린더형 표면으로서 이해되어야 하며, 이는 각각의 지점에서 오직 하나의 방향으로, 예를 들어 실린더형 표면으로 만곡된다. 다중 방향으로 만곡된다는 용어는 적어도 하나의 지점에서 몇개의 방향으로 만곡되는 표면으로서 이해되어야 하며, 예를 들어 구형 표면으로서 이해되어야 한다.
평탄 표면은 오직 하나의 접평면을 가지며, 이것은 표면 자체와 일치한다. 평탄 표면을 특징지으려면, 단일 표면 지점으로 충분하고, 이것은 평탄 표면의 그 어떤 지점일 수 있다.
표면 지점들은 기하학적 지점들이기 때문에, 이들은 표면상에서 보이지 않을 수 있다.
상기 표면 지점들에 대한 접평면에 대하여, 특수한 기하학적 조건들이 적용된다. 접평면들은 기하학에서 항상 그러한 것처럼 표면 지점들의 법선 벡터에 지각으로 형성된 평면들로서, 상기 평면은 표면 지점에서 표면과 접촉한다. "법선 벡터"라는 용어는 상기 표면 지점에서 표면에 정확하게 직각으로 지향되는 벡터를 의미한다.
상기 표면 지점들에서의 접평면들은 2 개의 방향으로 경사진다. 한편으로, 접평면들은 축방향 평면에 대하여 경사지는데, 축방향 평면은 출력 샤프트를 포함한다. 더욱이, 상기 접평면들은 반경 방향 평면에 대하여 경사지는데, 반경 방향 평면은 출력 샤프트에 직각으로 연장된다.
따라서, 출력 표면들의 배치는 진동하는 기계를 위한 공지된 종래 기술의 공구 수용 장치들과 비교하여 상이하다.
공지된 공구 장치들에 대하여, 예를 들어 독일 특허 출원 DE 10 2011 005 818 A1 및 DE 296 05 728 U1에 나타낸 바와 같이, 기계 공구의 공구 수용 장치에 대한 연결 부위는 실질적으로 평탄한 디자인을 가진다. 이것은 이들이 상기 부위에서 평면으로 연장됨을 의미하며, 이는 출력 샤프트에 직각이다. 그러한 기계 공구들에 대하여, 출력 부위들은 반경 방향 평면에 직각으로 정렬되고 출력 샤프트의 평면에 평행하다.
바람직한 실시예에서 출력 부위는 실질적으로 평탄하다는 점이 주목되어야 하며, 이는 모든 표면 지점들의 법선 벡터들이 서로 평행하게 정렬되고 따라서 출력 부위만이 전체적으로 단일 접평면을 가진다는 것을 의미한다. 그러나, 본 발명의 범위내에서, 출력 부위들이 단일 방향으로 또는 2 방향으로 만곡되는 것도 가능하다. 그러한 경우에, 법선 벡터들이 더 이상 서로에 대하여 평행하지 않다.
본 발명은 다음과 같은 것들에 기초한다:
토크가 가해지는 공구의 영역 뿐만 아니라 공구 수용 장치도 진동 운동에 기인하여 교번하는 굽힘 응력을 겪는다. 이것은 특히 금속 재료들에 대하여 문제가 되는데, 본원에서 과제가 되는 공구들 및 공구 수용 장치가 상기 금속 재료로 늘 제작된다. 금속들은 결정 구조를 가진다. 만약 금속 구성 요소의 영역에서 국부적인 과부하가 발생하면, 이는 그 지점에서 구성 요소상에 작용하는 응력이 구성 요소가 견딜 수 있는 응력보다 더 크고, 금속 마이크로구조의 개별적인 입자(grain)들 사이에서 마이크로 크랙이 발생될 수 있음을 의미한다. 상기 마이크로 크랙들은 2 개의 국면들에서 구성 요소의 강도에 영향을 미친다. 한편으로, 마이크로 크랙들이 유발되는 영역에서, 텐션(tension)이 구성 요소에 전달되지 않는다. 이것은 그 영역내의 응력이 크랙 형성에 의해 증가될 수 있으며, 이는 힘 전달을 위한 유효 부위의 감소를 의미한다.
다른 한편으로, 기계 공학에서 "노취 효과"로서 공통적으로 지칭되는 현상이 발생된다. 상기와 같은 명칭은, 특히 노취가 예리한 가장자리로 형성될 때 노취의 영역에서 국부적인 응력 집중이 발생되고, 노취 재료를 둘러싸는 영역에서 전단 응력으로 이어져서, 상기 전단 응력이 위와 같은 기하 형상에 의해 영향을 받지 않는 구성 요소의 영역들에 있는 전단 응력보다 더 커지는 사실로부터 초래된다.
이러한 응력 증가는 크랙 형성의 진행을 일으키며, 결국 구성 요소의 파괴로 이어진다.
이러한 과정은, 예를 들어 Palmgrem 과 Miner 의 저술로 서류화된 것으로서, 손상 축적(damage accumulation)으로 지칭된다.
진동하는 부하 및 특히 교번하는 굽힘 응력을 견디는 구성 요소 또는 재료의 특성은 상기 구성 요소의 소위 SN 곡선에 의해 나타낼 수 있다. 상기 SN 곡선은 다음과 같은 발견에 기초하는데, 즉, 만약 구성 요소가 어떤 부하(load)에서의 2 백만 내지 6 백만 사이의 부하 변화를 손상 없이 겪을 수 있다면, 소위 부하 변화로 호칭되는 벨러(Wohler) 피로 테스트에 대한, 특히 강철 포함 구성 요소에 대한, 교번하는 부하(alternating load)를 많은 경우들에 있어서 영구적으로 견딜 수 있다. 기계 공학에서, 이것은 재료 또는 구성 요소의 소위 피로 강도를 지칭한다.
진동 구동되는 공구는 위에서 설명된 바와 같이, 예를 들어 1 분당 20,000 의 주파수 진동으로 진동한다. 이것은 작동 고정 구성 요소 디자인의 표현법으로 분당 20,000 의 부하 사이클을 의미하거나 또는 시간당 1.2 백만 사이클을 의미한다.
따라서 2 백만 부하 사이클 응력 테스트의 낮은 피로 한계는, 2 시간 동안의 기계 공구 또는 공구의 작동 이후에 이미 초과된다.
본 발명의 설계에 기인하여, 공구 수용 장치 및 공구에 의해 견딜 수 있는 토크 부하가 증가된다. 이것은 우선적으로 출력 부위들이 회전축에 거리를 두고 배치되는 것으로써 달성된다. 공구에 의해 수용되는 힘은 거리 및 토크의 비율로서 결정되기 때문에, Fr = M/r 이다 (M 은 Nm 의 단위로 토크로서 측정되고, F 는 N 의 단위로 지점(r)에서의 힘으로서 측정되고, r 은 출력 샤프트로부터의 힘의 적용 지점의 거리로서 m 의 단위를 가진다).
힘의 적용 지점을 외측으로 확장시키면, 즉, 출력 샤프트 또는 공구 회전축으로부터 멀어지게 하면 토크가 감소된다.
출력 부위들의 경사는 힘의 적용 지점이 전체적으로 증가되는 결과를 가져오며, 그에 의하여 국부적인 부하가 감소되고, 적절한 디자인에 대하여, 힘을 공구 수용 장치 및 공구의 나머지 부위들로 도입하는 것이 향상된다.
진동 기계에서 통상적으로 사용되는 공구 장치들의 일부는 예를 들어 작업 부위(work area)를 가지는데, 이것은 원주 방향으로 배치되는 것으로서 톱 공구 및 절삭 공구와 같은 것이다. 따라서 공구들의 작업 부위는 실질적으로 공구의 회전축에 직각인 평면에서 연장된다.
그러한 공구들에 대하여 종래 기술에서는 연결 영역이 평탄한 것이 통상적이다. 구동 모멘텀은 공구 평면에 직각인 방향에서의 힘으로서 개시되며, 예를 들어, 핀, 구동 스타(driving star) 등에 의해 개시된다. 공구 평면에서 공구는 특히 단단해서(stiff), 힘의 도입은 상대적으로 작은 면적에 걸쳐서만 수행된다. 상기 면적에서, 더 강한 국부적인 응력으로 이어질 수 있으며, 이는 공구의 작동 안정성이 감소되게 한다.
본 발명에 따르면, 그러한 공구에 대하여, 힘의 전달은 우선 경사진 부위로부터 평탄한 부위로 수행된다. 그에 의하여, 대응하는 디자인으로써, 힘의 전달 면적이 커지고, 국부적인 하중이 감소된다.
이와 같은 점에서 주목되어야 하는 것은 정점 부하(peak load)의 감소가 필수적이라는 점이다. 공구의 마모 또는 심지어 파괴가 발생되고 상기 설명된 응력 집중에 의해 더 진전되기 때문에 이것은 마이크로 크랙으로 이어진다. 정점 응력 집중의 감소는 공구 및 공구 수용 장치의 현저한 수명 연장을 달성할 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 적어도 하나의 출력 부위 영역이 있는데, 그 출력 부위에 대하여 어떠한 표면 지점에서도, 표면 지점상의 법선 벡터가 출력 샤프트를 통하여 연장되는 직선상에서 통과되지 않는다. 따라서, 따라서, 그러한 출력 부위 영역은 그 어떠한 지점에도 출력 샤프트를 향하여 지향되지 않으며, 그러나 출력 부위 영역은 출력 샤프트와 관련하여 "트위스트(twisted)"된다.
이미 위에서 설명된 바와 같이, 출력 부위들이 바람직스럽게는 실질적으로 평탄하게 설계돈다. 이것은 출력 부위들이 실질적으로 동일한 접평면을 가진 평탄 영역을 가진다는 점을 의미하며, 이것은 가장자리들, 단일의 만곡 표면 또는 다수의 만곡 표면등에 의해 제한될 수 있다. 가장자리들 또는 만곡 표면들에 의해서 각각, 이들은 공구 수용 장치의 다른 부위들로 통과될 수 있으며, 특히 토크 트랜스미션 영역으로 통과될 수 있다.
평탄한 출력 부위들의 장점은 그것에 의해 공구 수용 장치 및 공구 장치가 제공될 수 있고, 한편으로 만약 그에 따라서 설계된다면 간극(clearance) 없이 기계 공구의 공구 수용 장치상에 공구 수용 장치 및 공구 장치 양쪽이 고정될 수 있고, 적절한 공차 및 탄성과 같은 재료 특성들이 제공될 때, 공구 장치와 기계 공구의 수용 장치 사이의 표면 접촉이 가능해짐으로써, 힘 전달의 영역이 증가된다는 점이다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 출력 부위들이 적어도 섹션들에서 만곡된다. 만곡(curvature)은 단일 방향 및 2 중 방향으로, 고정된 곡률 반경 또는 가변적인 곡률 반경을 가진 오목 또는 볼록으로서 설계될 수 있다.
만곡 부위들은 그들의 형상 및 재료의 탄성에 의하여 탄성을 겪도록 설계될 수도 있으며, 그에 의해 만곡이 변화되고, 특히 그에 의해 실질적으로 특정의 부하(load)로부터 만곡이 사라진다. 이것은 실질적으로 평탄한 출력 부위가 제공됨을 의미한다. 보다 바람직스럽게는, 기계 공구의 출력 부위들 및 공구 장치의 등가 부위들이 함께 맞춰진다.
바람직한 실시예에서, 기계 공구, 특히 공구 수용 장치는 토크 트랜스미션 영역에 적어도 제 1 상부 경계 평면 및 적어도 제 2 하부 경계 평면을 포함한다. 이러한 경우에, 상기 경계 평면들은 상기 출력 샤프트에 실질적으로 직각으로 배치된다. 더욱 바람직스럽게는, 2 개의 경계 평면들이 이격된다. 바람직스럽게는, 출력 표면 부위들 각각이 제 1 상부 경계 평면들중 하나와 제 2 하부 경계 평면들중 하나 사이에 배치되고, 바람직스럽게는 출력 표면 영역이 개별의 경계 평면과 접촉하지만 그것을 자르지 않는 방식으로 배치된다. 특히, 경계 평면들 사이의 적어도 하나의 출력 부위 영역의 배치에 의하여, 매우 큰 출력 부위 영역이 달성될 수 있고 그러한 출력 부위 영역상의 응력은 대응되게 낮아진다. 바람직스럽게는, 출력 부위 영역들중 제 1 그룹, 그러나 적어도 하나의 출력 부위 영역이 상기 제 1 상부 경계 평면들중 하나와 상기 제 2 하부 한계 레벨들중 하나 사이에 배치되고, 보다 바람직스럽게는 출력 표면 부위들중 제 2 그룹이 다른 제 1 상부 경계 평면과 다른 제 2 하부 경계 평면 사이에 배치된다. 특히, 몇개의 출력 부위 영역들의 그룹 형성에 의하여 그리고 경계 평면들의 할당에 의하여, 토크 트랜스미션 영역의 간단한 생성이 가능하고, 2 차적으로는 공구 장치에 대한 구동력의 특히 균일한 적용이 달성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 복수개의 출력 표면 영역들은 단일의 제 1 상부 경계 평면과 단일의 제 2 하부 경계 평면 사이에서 연장된다. 보다 바람직스럽게는, 출력 표면 영역들 모두가 단일의 제 1 상부 경계 평면과 단일의 제 2 하부 경계 평면 사이에서 연장된다. 특히, 하나의 제 1 상부 경계 평면과 하나의 제 2 하부 경계 평면 사이에서의 이들 출력 부위들의 연장에 의하여, 낮은 공간 요건(low space requirement)을 가진 토크 트랜스미션 부위가 달성될 수 있고, 더욱이, 필요한 재료의 적은 사용량이 달성될 수 있다. 특히, 출력 표면 부위들의 이러한 유형의 디자인에 의하여, 구동력은 특히 균일하게 전달되고 따라서 재료에서 공구 장치로 부드러운 방식으로 전달된다. 특히, 토크 트랜스미션 영역이 경감되고(relieved) 장기간의 사용 수명 달성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 토크 트랜스미션 영역은 복수개의 출력 표면 영역들을 포함한다. 바람직스럽게는, 상기 복수개의 출력 표면 영역들이 출력 샤프트 둘레에 회전 대칭으로 배치된다.
본 출원에서 "출력 샤프트의 둘레에 회전 대칭"이라는 표현은, 복수개의 출력 표면 영역들이 적어도 0 도 보다 크고 360 도 보다 작은 각도로, 또는 임의의 각도로 출력 샤프트 둘레에서 회전함으로써 기하학적으로 볼 때 자체적으로 합병되는 것을 의미한다. 특히, 상기 각도들중 하나는 360 도/n 으로서, 여기에서 n 은 1 보다 큰 자연수이다.
특히, 출력 표면 영역들의 회전 대칭 구성에 의하여, 토크 트랜스미션 영역상에 추가적인 응력을 감소시킬 수 있고, 출력 표면 영역들에 각각 균일하게 응력을 가할 수 있어서, 특히 사용 수명의 연장을 달성할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 출력 표면 영역들중 적어도 2 개는 대칭 평면에 대칭적으로 배치된다. 바람직스럽게는, 이러한 대칭 평면이 축방향 평면들중 하나와 일치한다. 바람직스럽게는, 2 개 보다 많은 출력 표면 영역들이 대칭 평면에 대칭적으로 배치되고, 바람직스럽게는 4 개가 배치된다. 특히, 이러한 대칭 평면에는 출력 샤프트가 배치된다. 보다 바람직스럽게는, 상기 출력 표면 부위들이 실질적으로 인접하게 배치된다. 본 발명에서 맞닿음 배치(abutting arrangement)는 출력 표면 영역들이 천이 영역(transition region)에 의해 연결될 때의 배치로서 특히 이해될 수 있다. 바람직스럽게는, 그러한 천이 영역이 만곡 표면 영역 또는 적어도 부분적으로 평탄하게 연장되는 표면 영역에 의해 형성될 수 있다. 보다 바람직스럽게는, 그러한 천이 영역이 적어도 하나의 출력 표면 영역에 접선상으로 맞닿고, 바람직스럽게는 출력 표면 영역들 양쪽에 접선상으로 맞닿는다. 특히, 출력 표면 영역들의 대칭적이고 맞닿는 배치에 의하여, 토크 트랜스미션 영역의 특히 높은 안정성이 달성될 수 있고, 따라서 공구 장치로의 우수한 힘의 전달이 달성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 기계 공구의 토크 트랜스미션 영역은 측벽을 가진다. 바람직스럽게는, 상기 측벽이 출력 샤프트로부터 반경 방향으로 이격되게 연장된다 보다 바람직스럽게는, 상기 측벽이 제 1 상부 경계 평면과 제 2 하부 경계 평면 사이에서 연장되고, 바람직스럽게는, 출력 샤프트의 방향에서 가변적인 벽 두께를 가지고, 특히 바람직스럽게는, 기계 공구의 방향에서 실질적으로 선형으로 증가하는 벽 두께를 가진다. 바람직스럽게는, 상기 측벽이 출력 표면 영역들을 포함한다. 특히, 측벽을 가진 토크 트랜스미션 영역의 디자인은 토크 트랜스미션 영역에 실질적으로 중공형인 원추형 요부가 형성되는 결과를 가져오며, 그러나 상기 중공 원추형 요부는 원형의 단면을 가지지 않고, 출력 샤프트 평면에 직각인 방향에서 출력 샤프트에 대하여 측벽이 가변적인 간격을 가지는 단면을 구비한다. 특히, 토크 트랜스미션 영역의 상기 유형의 실시예에 의하여, 특히 안정된 토크 트랜스미션 영역 및 따라서 공구 장치로의 모멘텀 도입이 우수하게 달성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 측벽은 출력 샤프트 둘레에 실질적으로 반경 방향으로 인접하게 연장된다. 다른 실시예에서, 측벽은 출력 샤프트로의 연장부상에 요부들 또는 차단부들을 가진다. 특히, 폐쇄된 원주상의 측벽에 의하여, 특히 안정된 토크 트랜스미션 부위가 달성될 수 있다; 파괴된 측벽 또는 요부를 가지는 측벽에 의하여, 낮은 관성 모멘텀을 가지는 특히 용이한 토크 트랜스미션 영역이 달성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 이들 접평면들중 하나에 있는 법선 벡터들중 하나는 출력 샤프트로부터 이탈되는 반경 방향으로 지향된다. 본 발명에서의 설명과 관련하여 법선 및 법선 벡터는 상호 교환될 수 있게 사용된다는 점이 주목되어야 한다. 바람직스럽게는, 반경 방향에서의 모든 접평면들중 모두들중 몇 개의 법선 벡터들이 출력 샤프트로부터 멀어지게 지향된다. 특히 접평면의 이러한 지향에 의해, 토크 트랜스미션 영역은 통상적인 샤프트 허브 연결과 비교하여 샤프트 부재를 제공한다. 토크 트랜스미션 영역의 이러한 구성은 특히 단순한 제조의 가능성을 제공하며, 기계 공구의 구동력은 특히 균일한 방식으로 공구 조립체상에서 전달될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에서, 이들 접평면들중 하나에 있는 법선 벡터들중 하나는 출력 샤프트를 향하여 반경 방향으로 지향된다. 바람직스럽게는, 반경 방향에서 이들 접평면들 모두의 몇개의 법선 벡터들이 출력 샤프트를 향하여 지향된다. 특히, 접평면들의 이러한 지향에 의하여, 토크 트랜스미션 영역은 통상적인 샤프트 허브 연결과 비교하여 허브 부분을 제공한다. 다르게 이야기하면, 토크 트랜스미션 영역은 특히 적어도 부분적으로 요부를 포함한다. 토크 트랜스미션 영역의 그러한 구성에서, 힘은 기계 공구로부터 공구 장치로, 특히 내측 표면(허브 부분)을 통해 전달된다. 특히, 그러한 표면은 오물과 손상으로부터 잘 보호된다.
바람직한 실시예에서, 각도(α)는 이러한 반경 방향 평면과 접평면들중 하나 사이에 포함되는데 상기 반경 방향 평면은 출력 샤프트에 대하여 직각이다. 바람직스럽게는, 각도(α)가 특정 범위로부터 선택되는데, 각도(α)가 바람직스럽게는 90 도 보다 작고, 특히 80 도보다 작으며, 가장 바람직스럽게는 75 도 보다 작다. 더욱이, 바람직스럽게는, 각도(α)가 0 도 보다 크고, 특히 45 도 보다 크며, 가장 바람직스럽게는 60 도 보다 크다. 보다 바람직스럽게는, 각도(α)가 62.5 도와 72.5 도 사이의 범위이다. 바람직스럽게는, 각도(α)가 토크 트랜스미션 영역 및/또는 공구 장치의 구성 요소 특성들(특히, 기하 형상, 벽 두께, 탄성 모듈러스, 강도 등)에 기인하여 상기 언급된 범위에서 선택되며, 그리고/또는 발생되는 힘 때문에 바람직하다. 특히, 이전에 설명된 상기 범위로부터의 각도(α)의 선택에 의하여, 안정된 토크 트랜스미션 영역이 달성될 수 있으며, 다른 한편으로 구동력이 공구 장치로 균일하게 도입된다. 각도(α)를 70 도 보다 작게 선택하는 것이 항상 바람직스러우며, 왜냐하면 재밍(jamming)의 위험성이 낮기 때문이다. 여기에서, "재밍"이라는 용어는 공구 장치가 계획된 바에 따라서 기계 공구로부터 제거될 수 없는 것으로 해석되어야 하며, 특히 추가적인 힘 없이 제거될 수 없음을 의미한다. 이러한 "재밍"에 유사한 효과는 기계에서 특히 자체 잠금(self-locking)으로서 알려져 있다. 장점으로서, 상기 범위(α≥70 도)로부터 선택되었던 상기 각도(α)는 특히 낮은 공간 요건의 결과를 가져온다. 다른 장점으로서, 공구 장치의 재밍 경향은 이러한 토크 트랜스미션 영역에서 작은 각도(α< 70 도)에 의해 감소될 수 있다. 각도(α)에 대한 특히 바람직스러운 범위로서, 60 도의 범위(+/- 5 도)는 이러한 방식으로 상대적으로 작은 설치 공간이 달성될 수 있고 우발적인 공구 장치의 재밍이 감소되거나 회피될 수 있음을 나타내었다.
바람직한 실시예에서, 각도(β)는 상기 접평면들중 하나와 축방향 평면 사이에 포함되는데, 출력 샤프트는 상기 축방향 평면에 위치된다. 바람직스럽게는, 각도(β)가 특정의 범위로부터 선택되며, 각도(β)가 바람직스럽게는 90 도 보다 작고, 특히 70 도 보다 작고, 가장 바람직스럽게는 65 도 보다 작다. 더욱이, 바람직스럽게는, 더욱이, 바람직스럽게는, 각도(β)가 0 도 보다 크고, 바람직스럽게는 15 도 보다 크고, 가장 바람직스럽게는 30 도 보다 크다. 보다 바람직스럽게는, 각도(β)가 실질적으로 30 도이거나, 45 도 이거나, 또는 60 도 이다. 보다 바람직스럽게는, 각도(β)가 상기 언급된 3 가지 각도 값들중 하나로부터 오직 약간만 벗어나며, 바람직스럽게는 상기 범위에서 약간 벗어남이 +/- 7.5 로서 이해되어야 하고, 특히 +/- 5 도로서 이해되어야 하고, 가장 바람직스럽게는 +/- 2.5 로서 이해되어야 한다. 특히, 상기 범위로부터 각도(β)를 선택함에 의하여, 특히 안정된 토크 트랜스미션 영역이 달성될 수 있고, 따라서 기계 공구로부터 공구 장치로의 균일한 토크 도입이 달성될 수 있다. 전달 가능한 토크는 특히 각도(β)의 감소와 함께 증가한다. 바람직스럽게는, 높은 전달 가능 토크가 필요한 구성에 대하여, 각도(β)는 0 도<β< 30도 의 범위로부터 선택된다. 특히, 공간 요건은 각도(β)의 증가와 함께 감소한다. 바람직스럽게는, 작은 공간의 요건을 필요로 하는 구성에 대하여, 각도(β)는 60 도<β< 90도 의 범위로부터 선택된다. 특히 바람직한 실시예에서, 큰 토크가 특히 전달 가능하고 낮은 공간 요건이 필요한 경우에, 각도(β)는 실질적으로 60 도이다.
바람직한 실시예에서, 토크 트랜스미션 영역은 짝수의 출력 부위 영역들을 가진다. 바람직스럽게는, 토크 트랜스미션 영역이 4 또는 그 이상의 출력 부위 영역들을 가지며, 특히 8 또는 그 이상의 출력 부위 영역들을 가지며, 가장 바람직스럽게는 16 또는 그 이상의 출력 부위 영역들을 가진다. 더욱이, 바람직스럽게는, 토크 트랜스미션 영역이 64 또는 그보다 적은 출력 부위 영역들을 가지고, 특히 48 또는 그보다 적은 출력 부위 영역들을 가지며, 가장 바람직스럽게는 32 또는 그 보다 적은 출력 부위 영역들을 가진다. 더욱이, 바람직스럽게는, 토크 트랜스미션 영역이 홀수의 출력 부위 영역들을 가지며, 바람직스럽게는 짝수의 출력 부위 영역들을 가진다. 바람직스럽게는, 출력 부위 영역들의 수는 토크 트랜스미션 영역의 크기의 함수이다. 보다 바람직스럽게는, 큰 토크 트랜스미션 영역은 여기에서 설명된 것보다 많은 수의 출력 부위 영역들도 가질 수 있다. 여기에서, 큰 토크 트랜스미션 영역은, 실질적으로 50 mm 또는 그 이상을 초과하는 직경을 가지는 토크 트랜스미션 영역으로서 특히 이해되어야 한다. 특히 바람직스럽게는, 토크 트랜스미션 영역이 실질적으로 30 mm 의 직경을 가진다. 그러한 직경은, 특히 진동 장치를 가지는 수동 안내 기계 공구들에서, 한편ㅇ느로는 작은 공간 요건을 가지고, 다른 한편으로는 구동력이 안정되게 전달될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 특히, 짝수의 출력 부위 영역들에 의하여, 기계 공구의 구동력은 공구 장치상에 쌍을 이루어 전달될 수 있다. 특히 쌍을 이룬 구동력들을 공구 장치상에 도입함으로써 특히 내구성이 있고 따라서 향상된 토크 트랜스미션 영역이 달성될 수 있다는 점이 밝혀졌다.
바람직한 실시예에서, 출력 부위 영역들은 실질적으로 별(star)과 같은 방식으로 배치된다. 바람직스럽게는, 출력 부위 영역들이 실질적으로 출력 샤프트 둘레에 별과 같은 방식으로 배치된다. 더욱 바람직스럽게는, 출력 부위 영역들에 의하여, 3 차원 동체 또는 3 차원 요부가 적어도 섹션(section)들에 한정된다. 출력 샤프트에 직각인 평면에 의해 절단됨으로써, 실질적으로 별 형상 다각형(star shaped polyogn)의 베이스 부위를 가진다.
본 발명의 의미에서, 다각형이라는 용어는 둔각의 각이 형성된 코너 또는 예각의 각이 형성된 코너를 가지는 수학적으로 정확한 형태인 것으로만 이해되어서는 아니되며, 코너들이 둥근 형태로서도 이해되어야 한다.
바람직스럽게는, 상기 별 형상 다각형이 회전 대칭적이다. 보다 바람직스럽게는, 상기 별 형상 출력 부위 영역들은 통상적인 샤프트 허브 연결의 치를 가진 샤프트와 유사한데, 상기 샤프트는 출력 부위 영역들의 2 중적인 경사에 기인하여 원추형의 기본 형상을 가진다. 특히, 출력 부위 영역들의 별 형상 배치에 의하여, 복수개의 출력 부위 영역들을 작은 공간내에 배치할 수 있고 기계 공구로부터 공구 장치로 강한 구동력을 안정되게 전달할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 기계 공구는 엔코딩 장치(encoding device) 또는 엔코딩 요소를 가진다. 바람직스럽게는, 그러한 엔코딩 장치는 단면적을 포함하고, 바람직스럽게는 단면적이 상기 출력 샤프트에 실질적으로 직각인 평면에 배치된다. 바람직스럽게는, 상기 엔코딩 장치가 그러한 단면적에 실질적으로 직각인 축방향 연장부를 가지고, 따라서 특히 상기 출력 샤프트에 평행한 축방향 연장부를 가진다. 특히, 상기 축방향 연장부 및 그것의 정렬에 의하여, 공구 장치의 엔코딩 장치는 특히 기계 공구의 엔코딩 장치와 잘 조화되며, 따라서 공구 장치가 특히 기계 공구상에 안정되게 수용되는 것이 달성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 엔코딩 장치들중 하나는 그것의 출력 샤프트 둘레에 회전 대칭적으로 배치되고, 따라서 특히 공구의 회전축에 대하여서도 그러하다. 바람직스럽게는, 복수개의 엔코딩 장치들이 출력 샤프트 둘레에 회전 대칭으로 배치된다. 바람직스럽게는, 상기 엔코딩 장치들이 출력 샤프트 둘레에 미리 결정된 각도 증분(angle increments)에 의해 교체되며, 더욱 바람직스럽게는 이들이 공통적인 피치 원 직경(common pitch circle diameter)상에 배치된다. 바람직스럽게는, 각도 증분이 1 도, 2.5 도, 10 도, 15 도, 22.5 도, 30 도 또는 45 도의 크기를 가진다. 더욱이, 바람직스럽게는, 이것이 그러한 각도 증분의 적분 배수(integral multiple)이다. 보다 바람직스럽게는, 상기 엔코딩 장치들이 각도 증분들에 대하여 등거리(equidistant)로 오프셋(offset)된다. 보다 바람직스럽게는, 360 도의 완전한 원의 둘레에서 등거리의 각도 증분으로 오프셋되는데, 바람직스럽게는 180 도의 2 배, 120 도의 3 배, 90 도의 4 배, 72 도의 5 배, 60 도의 6 배, 45 도의 8 배, 40 도의 4 배, 30 도의 12 배 또는 22.5 도의 16 배등으로 오프셋된다. 특히, 엔코딩 장치의 이러한 분포에 의하여, 출력 샤프트 둘레에 현재 각도 증분들에 따라서 공구 장치를 오프셋시킬 수 있고 공구 장치를 안전하게 수용할 수 있으며, 그에 의하여 공구 장치의 매우 안정된 수용 및 특히 공구 장치의 신속한 온-세팅(on-setting)이 기계 공구에 제공된다.
바람직한 실시예에서, 엔코딩 장치, 특히 적어도 하나의 엔코딩 장치의 단면적은 기하학적 형상들의 특정한 그룹으로부터 선택된다. 여기에서, 상기 그룹이 바람직스럽게는 다음과 같은 것을 포함한다.
- 복수개의 코너들, 바람직스럽게는, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 그 이상의 코너들을 가지는 다각형,
- 원,
- 타원,
- 스플라인(spline),
- 원호들에 의해 연결되는 몇개의 직선들을 가진 베이스 형태, 또는
- 상기 형상들 몇개의 조합.
특히, 기계 공구의 엔코딩 장치는 공구 수단상의 동일한 엔코딩 장치와 반대인 형상을 가짐으로서 그것과 협동하도록 되어 있다 (혀 부분(tongue) 및 홈(groove)의 원리).
바람직한 실시예에서, 유지 장치는 유지 장치들의 그룹으로부터 선택되며, 이것은 기계 공구상에 공구 장치의 안정된 고정을 가능하게 한다. 바람직스럽게는, 유지 장치들이 그러한 안정된 고정을 허용하는데, 여기에서 유지 장치들은 직접 또는 간접적으로 공구 장치들과 기계 공구 사이에 형태 맞춤 연결(form fit connnection) 또는 억지 맞춤 연결(force fit connection)을 만들 수 있다. 유지 장치들의 그러한 그룹은 다음의 장치들중 적어도 하나 또는 다음의 장치들중 2 개 또는 그 이상의 조합을 포함한다:
- 스크류 장치,
- 결속 비인(tie bean) 장치,
- 후크 장치,
- 클립 장치,
- 래치트 장치(ratchet device),
- 배요넷 폐쇄 장치(bayonet closure device)
- 잠금 돌출부를 가진 장치 및,
- 볼 섹션(ball section) 및 블록킹 섹션(blocking section)을 가진 장치로서, 특히 구형 캡 요부(spherical cap recess) 또는 그와 유사한 것을 가진 장치.
바람직스럽게는, 스크류 장치가 하나 이상의 나사 부분들을 포함하는 장치로서 이해되어야 하며, 보다 바람직스럽게는, 적어도 수컷 부재와 암컷 부재를 포함한다. 바람직스럽게는, 결속 비인(tie bean) 장치는 길이 방향 축을 따라서 유지력이 가해질 수 있고 상기 유지력이 공구 장치상에 작용하는 장치로서 이해되어야 한다. 바람직스럽게는, 결속 비인 장치는 적어도 하나의 클램핑 부위를 가지며, 유지력은 결속 비인 장치, 트랜스미션 부위 및 유지 부위상에 가해질 수 있다. 바람직스럽게는, 결속 비인 장치는 이러한 유지 부위(holding area)를 가지고 직접 또는 간접적으로 공구 장치에 작용하며, 클램핑 부위의 유지력은 이러한 트랜스미션 영역에 의해 상기 유지 부위로 전달된다.
더욱 바람직스럽게는, 후크 장치는 회전될 수 있거나, 피봇될 수 있거나 또는 미끄러질 수 있는 장치로서 이해되어야 하며, 이러한 장치는 유지력의 작용을 공구 장치상에 전달하기 위한 작용 표면을 가진다.
더욱 바람직스럽게는, 클립 장치는 스프링 힘의 작용에 대하여 움직일 수 있는 장치로서 이해되어야 한다. 바람직스럽게는, 클립 장치가 제 1 텐션 작용 상태 및, 제 2 비 텐션(non-tensioned) 작용 상태 또는 부분적인 비 텐션 작용 상태를 포함한다. 바람직스럽게는, 공구 장치가 기계 공구에 추가되지 않을 때, 클립 장치는 이러한 비 텐션 상태 또는 텐션 상태에 있다. 더욱 바람직스럽게는, 공구 장치가 기계 공구에 수용될 때, 클립 장치는 상기 비 텐션 상태 또는 부분적인 비 텐션 상태에 있고, 바람직스럽게는, 공구 장치와 기계 공구 사이에 억지 맞춤 연결을 직접적으로 또는 간접적으로 제공한다.
더욱 바람직스럽게는, 래치트 장치(ratchet device)는 적어도 하나 또는 바람직스럽게는 복수개의 래치트 부재들에 의하여 적어도 기계 공구에 대향하는 방향에서의 공구 장치의 움직임을 억지 맞춤 연결에 의해 방지하는 장치로 이해되어야 하며, 래치트 부재들이 움직일 수 있게 장착된다.
더욱 바람직스럽게는, 배요넷 폐쇄 장치(bayonet closure connection)는 적어도 하나의 형태 맞춤 요소를 포함하는 장치로 이해되어야 하며, 바람직스럽게는 몇개의 형태 맞춤 요소들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 바람직스럽게는, 그러한 형태 맞춤 요소들이 대향하는 표면들과 협동하며, 그에 의하여 바람직스럽게는 대향하는 표면들 또는 양의 잠금 요소들(positive locking elements)이 직접 또는 간접적으로 공구 장치상에 배치되며, 각각의 경우에, 다른 섹션들(짝맞춤 표면들, 형태 맞춤 요소들)은 기계 공구상에 배치된다. 더욱 바람직스럽게는, 잠금 돌출부를 가진 장치는 공구 장치와 기계 공구 사이에 형태 맞춤 연결을 직접 또는 간접적으로 만드는 장치로 이해되어야 한다.
더욱 바람직스럽게는, 볼 섹션(ball section) 및 블로킹 섹션(blocking section)을 가진 장치는 적어도 하나의 구형 부위(spherical area) 또는 적어도 하나의 볼 부분 및 블로킹 부분(blocking portion)을 포함하는 장치로서 이해되어야 하며, 블로킹 부분으로 상기 구형 부위 또는 볼이 맞물릴 수 있다. 바람직스럽게는, 상기 블로킹 부분들중 적어도 하나는 구형 부위 또는 볼과 맞물리기 위한 각기둥형 부위(prismatic area), 실린더형 부위 또는 구형 캡 형상 부위(spherical cap shaped area)를 포함한다. 이러한 상호 작용에 의하여, 공구 장치와 기계 공구 사이의 형태 맞춤 연결이 직접 또는 간접적으로 이루어진다.
기계 공구 시스템 또는 기계 가공 시스템은 본 발명에 따른 기계 공구 및 상기 기계 공구와 함께 사용되기 위한 적어도 하나의 공구 장치를 각각 포함한다. 이러한 경우에, 유지 장치(holding device)는 공구 장치상에 작용하는 힘의 전달을 위하여 적어도 하나의 작동 부위를 포함한다. 이러한 대향하는 부위는 기계 공구를 향하는 유지 장치 측면상에 배치되는 것이 바람직스럽다. 더욱 바람직스럽게는, 유지 장치는 유지 장치 경계 표면을 포함한다. 이러한 유지 장치 경계 표면은 기계 공구 측면으로부터 이탈되게 향하는 유지 장치의 측면상에 배치된다. 바람직스럽게는, 유지 장치의 작동 부위가 공구 장치로 유지력(holding force)을 전달하도록 적합화 된다. 바람직스럽게는, 유지 장치 경계 표면이 실질적으로 작동 부위에 대향되게 배치된다.
공구 장치는 공구 부착 영역 및 공구 회전축을 포함한다. 이러한 경우에, 공구 부착 영역은 적어도 하나의 측벽을 가진다. 공구 부착 영역은 제 1 직각 평면과 제 2 직각 평면 사이에서 축방향으로 연장되는데, 공구 부착 영역의 연장부의 적어도 하나의 구성 요소는 공구 회전축을 향하여 면한다. 이러한 경우에, 직각 평면은 특히 공구 회전축에 직각으로 배치된다. 보다 바람직스럽게는, 상기 측벽이 공구 회전축에 대하여 반경 방향으로 이격되고 공구 회전축의 방향으로 축방향 연장부를 가진다. 보다 바람직스럽게는, 상기 측벽이 반경 방향으로 인접하게 연장되거나 또는 바람직스럽게는 차단되거나 또는 요부들이 공구 회전축 둘레에 있다.
만약 공구 장치가 기계 공구내에 수용되면, 유지 장치에 의하여, 유지 장치의 작동 부위에 힘의 작용이 가해지며, 특히 유지력 효과가 이루어지며, 이것은 공구 장치를 기계 공구상에 유지한다. 이러한 힘의 작용, 특히 유지력 작용은 공구 회전축의 방향으로 적어도 하나의 성분을 가지며, 바람직스럽게는 힘 작용의 이러한 성분이 실질적으로 회전축에 대하여 평행하다.
바람직한 실시예에서, 공구 조립체가 기계 공구상에 수용될 때, 유지 장치의 작동 표면 및 유지 장치 경계 표면은 상기 공구 연결 영역의 제 1 직각 평면과 제 2 직각 평면 사이에 배치된다. 더욱 바람직스럽게는, 공구 장치가 기계 공구상에 수용될 때, 유지 장치의 작동 표면 및 유지 장치 경계 표면은 공구 구동 표면 영역들의 축방향 연장부의 영역에서 축방향으로 배치된다. 바람직스럽게는, 공구 연결 영역이 고리형 형상을 형성하고, 바람직스럽게는 원추 형상을 형성한다. 더욱 바람직스럽게는, 공구 장치가 기계 공구상에 수용될 때, 유지 장치들의 작동 부위, 바람직스럽게는 유지 장치들 모두가 상기 형상의 축방향 내측으로 그리고 반경 방향으로 배치된다. 특히, 그러한 공구 장치 및 기계 공구의 구성에 의하여, 유지 장치가 공구 장치 위로 축방향으로 돌출되지 않을 수 있다. 따라서, 기계 공구 시스템의 특히 안전한 작동이 가능할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 공구 장치의 측벽은 공구 구동 부위 영역들을 가진다. 바람직스럽게는, 이러한 공구 구동 부위 영역들은 공구 회전축에 대한 제 1 반경 방향 거리와 제 2 반경 방향 거리 사이에서 적어도 부분적으로 반경 방향으로 연장된다. 더욱 바람직스럽게는, 이러한 부위들중 하나는 기계 공구로부터 공구 장치로의 구동력의 전달 또는 토크의 전달에 적합화된다. 더욱 바람직스럽게는, 기계 공구의 토크 전달 부위는 이러한 공구 구동 부위 영역에 대하여 적어도 부분적으로 기하학적으로 접합된 진전을 가진다. 특히, 공구 구동 부위 영역의 이러한 반경 방향 연장에 의하여, 형태 맞춤 구동력의 전달이 가능하고, 따라서 기계 공구로부터 구동 장치로의 구동력 전달의 특히 안전한 형태가 허용된다.
바람직한 실시예에서, 공구 구동 장치의 측벽은 공구 구동 부위 영역들을 포함한다. 바람직스럽게는, 측벽이 적어도 섹션들에서 토크 트랜스미션 영역의 출력 부위 영역들에 대한 접합된 진전(conjugated progression)을 가진다. 더욱 바람직스럽게는 공구 구동 부위 영역들중 하나가, 보다 바람직스럽게는 몇개가, 가장 바람직스럽게는 모두가 이러한 출력 부위 영역들에 대하여, 적어도 부분적으로 지점 접촉의 형태로, 바람직스럽게는 선 접촉의 형태로, 특히 바람직스럽게는 면적 접촉의 형태로 접촉된다. 특히, 점 접촉에 의하여, 기계 공구에 대한 공구 장치의 특히 간단한 위치 선정이 가능하다; 특히, 면적 접촉에 의하여, 점 접촉에 비하여 큰 구동력의 전달이 가능하다; 특히 면적 표면에 의하여, 선 접촉에 비하여 큰 구동력의 전달이 가능하다. 특히 선 접촉 또는 점 접촉에 의하여, 출력 부위 영역 또는 공구 구동 부위 영역의 탄성 변형이 가능하며, 따라서 몇개의 구동/출력 표면 부위 영역들이 접촉될 수 있고 더 큰 구동력이 전달될 수 있다.
다음의 도면들은 본 발명의 다양한 특징들 및 실시예들을 도시하며 이들은 부분적으로 개략적인 형태로서, 개별적인 특징들의 조합 및 도면을 벗어난 실시예도 가능하다.
도 1 은 2 개의 출력 표면 영역들을 가진 토크 트랜스미션 영역의 측면도(도 1a) 및 평면도(도 1b)를 도시한다.
도 2 는 경계 평면들 사이에서 연장되는, 출력 부위 영역들을 가진 토크 트랜스미션 영역의 측면도를 도시한다.
도 3 은 서로 맞닿아서 배치되는, 2 개의 출력 표면 부위들을 가진 토크 트랜스미션 영역의 평면도(도 3) 및 측면도(도 3b)를 도시한다.
도 4 는 토크 트랜스미션 영역의 섹션의 평면도(도 4a) 및 측면도(도 4b)를 도시하며, 출력 표면 영역의 각도(β)의 경사를 도시한다.
도 5 는 토크 트랜스미션 영역의 단면도 및 구동 표면 부위의 각도(α)의 경사를 도시한다.
도 6 은 출력 샤프트 둘레의 출력 표면 부위들의 별 형상 배치를 가진 토크 트랜스미션 영역의 사시도를 도시한다.
도 7 은 출력 표면 부위들의 별 형상 배치를 가진 토크 트랜스미션 영역의 평면도(도 7a) 및 측면도(7b)를 도시한다.
도 8 은 상이한 엔코딩 장치들을 가진 토크 트랜스미션 영역들의 2 개의 단면도이다.
도 9 는 기계 공구 시스템의 단면도를 도시한다.
도 10 은 공구 구동 표면 영역들을 가지는 공구 장치의 측벽의 프로파일에 대한 평면도를 도시한다.
도 11 은 공구 구동 표면 영역들과 출력 표면 영역들 사이의 접촉 부위들의 사시도를 도시한다 (도 11a 는 점 접촉; 도 11b 는 선 접촉; 도 11c 는 표면 접촉이다).
도 12 는 상이하게 만곡된 출력 표면 부위들의 사시도를 도시한다.
도 13 은 스크류 장치에 의하여 기계 공구상에 유지된 공구 장치의 단면도를 도시한다.
도 14 는 결속 바아(tie bar) 장치 및 너트 부재에 의하여 기계 공구상에 유지된 공구 장치의 단면도를 도시한다.
도 15 는 공구 장치를 가진 기계 공구의 측면도를 도시한다.
도 16 은 기계 공구의 토크 트랜스미션 영역의 실시예에 대한 평면도를 (아래로부터) 도시한다.
도 17 은 기계 공구의 토크 트랜스미션 영역의 일 실시예에 대한 단면도를 도시한다.
도 1 은 공구 수용 장치의 토크 트랜미션 영역(9)의 2 개의 도면을 도시한다 (도 1a 는 정면도이고, 도 1b 는 평면도이다). 이러한 토크 트랜스미션 영역(9)은 2 개의 출력 부위 영역(9a)을 가지는데, 그 각각에는 복수개의 표면 지점(9b)들이 도시되어 있다. 토크 트랜스미션 영역(9)은 기계 공구의 구동력들을 공구 장치(미도시)로 전달하도록 적합화된다. 기계 공구는 공구 장치를 회전 진동 방식으로 구동함으로써, 공구 장치는 출력 샤프트(2)의 둘레에서 진동하고, 이는 실질적으로 공구 회전축과 일치한다. 출력 샤프트(2)는 마찰의 기하학적 축이다.
도 2 는 기계 공구의 토크 트랜스미션 영역(9)을 도시하는데, 이는 기계로부터 공구 장치(미도시)로 구동력을 전달하도록 적합화된다. 토크 트랜스미션 영역(9)은 2 개의 출력 부위 영역(9a)을 가진다. 각각의 출력 부위 영역(9a)에는 몇개의 부위 지점(area points, 9b)들이 도시되어 있다. 출력 부위 영역(9a)들 각각은 상부 경계 평면(13)과 하부 경계 평면(14) 사이에서 연장되는데, 상부 경계 평면들은 하나의 경계 평면(13)에서 일치한다. 경계 평면(13/14)들은 출력 샤프트(2)에 직각으로 배치된다. 기계 공부에 의해, 공구 장치(미도시)는 회전 구동되어 출력 샤프트(2)의 둘레에서 진동한다.
도 3 은 기계 공구의 토크 트랜스미션 영역(9)의 2 개의 도면을 도시한다 (도 3a 는 평면도이고, 도 3b 는 정면도이다). 토크 트랜스미션 영역(9)은 구동력을 기계 공구로부터 공구 장치(미도시)로 전달하도록 제공되고, 공구 장치는 회전 진동 방식으로 출력 샤프트(2)의 둘레에서 구동된다. 각각의 경우에, 2 개의 출력 부위 영역(9a)들이 서로에 대하여 맞닿아 위치되며, 상기 출력 부위 영역(9a)들 몇개가 출력 샤프트(2)의 둘레에 회전 대칭적으로 배치된다. 출력 샤프트(2)는 마찰의 기하학적 축이다. 출력 부위 영역(9a)들은 단일의 상부 경계 평면(13)과 단일의 하부 경계 평면(14) 사이에 연장된다. 각각의 경우에, 2 개의 출력 부위 영역(9a)들은 연결 영역(9c)에 의해 2 개의 다른 출력 부위 영역(9a)들에 연결된다. 출력 부위 영역(9a)들의 맞닿음 구성에 의하여, 이들은 서로 지지할 수 있고, 특히 안정된 토크 트랜스미션 영역(9)이 가능하다. 출력 부위 영역(9a)들의 회전 대칭적 구성에 기인하여, 출력 샤프트 둘레에서 개별의 단계들로 공구 장치를 오프셋시킬 수 있으며, 따라서 기계 공구의 보다 유연성 있는 사용이 가능하다.
도 4 는 기계 공구의 토크 트랜스미션 영역(9)의 섹션의 2 개의 도면을 도시한다 (도 4a 는 평면도이고, 도 4b 는 정면도이다). 축방향 평면(15)은 출력 샤프트(2)를 구비한다. 접평면(tangent plane, 17)은 표면 지점(9b)에서 출력 부위 영역(9a)에 대하여 접한다. 접평면(17)은 축방향 평면(15)과 예각(β)을 포함한다.
도 5 는 기계 공구의 토크 트랜스미션 영역(9)의 단면도를 도시한다. 토크 트랜스미션 영역(9)은 복수개의 출력 부위 영역(9a)을 가진다. 접평면(17)은 표면 지점(9b)에서 출력 부위 영역(9a)들중 하나에 접선이다(tangent). 반경 방향 평면(16)은 출력 샤프트(2)에 직각으로 배치된다. 반경 방향 평면(16)은 접평면(17)과 예각(α)을 포함한다.
도 6 은 공구 수용 장치(1)를 3 차원 도면으로 도시한다. 토크 트랜스미션 영역(9)은 복수개의 출력 부위 영역(9a)들을 가진다. 이들 출력 부위 영역(9a)들은 출력 샤프트(2)의 둘레에 별 형상(star shaped) 방식으로 회전 대칭적으로 배치된다. 공구 장치(미도시)는 후크 장치(4a/b)에 의해 기계 공구에 유지될 수 있다. 상기 출력 부위 영역(9a)들중 하나에 대한 표면 법선(18)이 출력 샤프트(2)의 방향으로 향하는 방식으로, 출력 부위 영역(9a)들이 배치된다. 다음에 토크 트랜스미션 영역(9)은 주로 별 형상 프로파일(star-shaped profile)을 가진 요부(recess)로서 설계된다. 출력 부위 영역(9a)들은 인접하게 배치되고 이들은 출력 샤프트(2) 둘레에 반경상으로 근접하여 연장된다. 이러한 구성으로, 특히 안정된 토크 트랜스미션 영역(9)이 가능해지는데, 이것은 기계 공구로부터 공구 장치(미도시)로 구동력의 균일한 적용을 허용한다.
도 7 은 수동 안내 기계 공구(hand guided machine tool)의 공구 수용 장치의 토크 전달 영역(9)을 도시하는데, 여기에서 도 7a 는 공구 수용 장치의 평면도를 도시하고, 도 7b 는 공구 수용 장치의 정면도를 도시한다. 공구 장치(미도시)는 후크 장치(4a/b)에 의해 토크 트랜스미션 영역(9)에서 유지될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 후크 장치(4a/b)는 반대 방향으로 움직일 수 있다. 토크 트랜스미션 영역(9)은 복수개의 출력 표면 부위(9a)를 가지고, 이들은 출력 샤프트(2)에 원주상으로 반경 방향에 인접하게 배치되고, 이들은 별 형상으로 배치된다. 이들 출력 부위 영역(9a)들중 하나에 있는 표면 법선(18)은 출력 샤프트(2)로부터 멀어지게 지향된다. 출력 부위 영역(9a)들의 이러한 배치에 의하여, 특히 단순한 공구 수용 장치가 달성될 수 있다.
도 8 은 수동 안내 기계 공구의 공구 수용 장치의 토크 트랜스미션 영역(9)들의 2 개의 부분적인 단면도를 도시하며, 이 도면에는 상이한 엔코딩 장치(encoding device, 19)가 도시되어 있다. 도 8a 는 복수개의 출력 부위 영역(9a)들을 가진 토크 트랜스미션 영역(9)이 도시되어 있다. 출력 부위 영역(9a)들은 출력 샤프트(2)의 둘레에 별 형상의 방식으로 배치되어 있고 이들은 그로부터 반경 방향으로 이격된다. 출력 샤프트(2)의 부위에서, 엔코딩 장치(19a)가 상승된 부분으로서 배치되며, 상기 엔코딩 장치(19a)는 공구 장치(미도시)에서 요부 안으로 맞물리도록 적합화된다. 엔코딩 장치(19a)는 원형으로 배치되고 출력 샤프트(2)에 회전 대칭이다. 도 8b 는 복수개의 출력 부위 영역(9a)들을 가진 토크 트랜스미션 영역(9)을 도시한다. 출력 부위 영역(9a)들은 별 형상 방식으로 출력 샤프트(2)의 둘레에 배치되고 그에 대하여 반경 방향으로 이격된다. 출력 샤프트(2)의 부위에서, 엔코딩 장치(19b)는 요부로서 구성됨으로써, 상기 엔코딩 장치(19b)는 공구 장치(미도시)의 상승된 부분이 그 안에 맞물리도록 적합화된다.
도 9 는 공구 수용 장치(1) 및 공구 장치(8)를 포함하는 프로세싱 시스템 또는 기계 공구 시스템을 도시한다. 출력 샤프트(2) 및 가상의(fictive), 기하학적 공구 회전축(8b)이 일치하는 방식으로 공구 장치(8)가 공구 수용 장치(1) 안에 수용된다. 공구 장치(8)는 공구 부착 영역(8a)을 가지는데, 이것은 제 1 직각 평면(8c)과 제 2 직각 평면(8d) 사이에서 연장된다. 공구 구동 부위 영역(8f) 은 제 1 직각 평면(8c)과 제 2 직각 평면(8d) 사이에 배치된다. 제 1 직각 평면(8c)은 공구 회전축(8b)의 방향으로 향하는 기계 공구 측에 공구 부착 영역(8a)을 제한하고, 제 2 직교 평면(8d)은 기계 공구 측으로부터 이탈되게 향하는 측에 공구 부착 영역(8a)을 제한한다. 공구 구동 영역(8f)은 기계 공구로부터 공구 장치(8)로의 구동력의 전달을 위하여 제공되며, 이것은 영역(8g)에서 축방향으로 연장된다. 이러한 목적을 위하여, 공구 구동 영역(8f)은 적어도 섹션(section)들에서, 네가티브 형태(negative form) 의 출력 부위 영역(9a)을 포함함으로써, 공구 장치(8)와 공구 수용 장치(1) 사이에서 형태 맞춤 연결(form fit connection)을 가능하게 한다. 공구 장치(8)는 공구 엔코딩 장치(tool encoding device, 8e)를 가지는데, 여기에서 유지 장치(4)의 제 1 후크 장치(4a) 및 제 2 후크 장치(4b)는 그것을 통해 파지한다. 후크 장치(4a,4b)는 작동 부위(4c)의 영역에서 유지력 효과(holding force effect, 4h)를 공구 장치(8)상에 적용한다. 공구 장치(8)는 유지력 효과(4h)에 의해 기계 공구상에서 유지된다. 토크 트랜스미션 영역(9)의 출력 부위 영역(9a)의 각도(α) 및 각도(β) (미도시) 둘레의 2 중 경사에 의하여, 공구 장치(8)는 공구 수용 장치(1)에서 백래쉬(backlash) 없이 유지된다. 유지력 효과(4h)는 클램핑 장치(3)에 의해 간접적으로 적용된다. 유지 장치(4)의 후크 장치(4a,4b)들은 후크 피봇 지점(4d) 둘레에 회전 가능하게 장착된다. 클램핑 장치(3)는 운동 부재(6)에 의해 유지 장치(4)와 접촉한다. 안내 요부(5e)의 설계에 의해, 유지력 효과(4h)의 합은 클램핑 힘(3a)과 관련하여 확대되며, 특히 공구 수용 장치(1) 안에 공구 장치(8)의 안정된 유지를 허용한다.
도 10 은 공구 측벽(8i)의 진행을 도시하는데, 이것은 공구 구동 부위 영역(8f)을 가진다. 공구 구동 부위 영역(8f)은 공구 회전축(8b) 둘레에 별 형상으로 배치되고, 이들은 토크 트랜스미션 영역(미도시)의 출력 부위 영역(9a)에 부분적으로 결합된다. 공구 측벽(8i)은 공구 구동 부위 영역(8f)들의 영역에서 제 1 거리(r1)와 제 2 거리(r2) 사이로 공구 회전축(8b)으로 연장된다. 공구 구동 부위 영역(8f)들은 자체적으로 공구 표면 지점(8h)들을 가진다. 토크 트랜스미션 영역(미도시)의 출력 부위 영역(9a)에 적합화되었던, 공구 구동 부위 영역(8f)의 진행에 기인하여, 기계 공구로부터 공구 장치(8)로의 구동력의 형태 맞춤 트랜스미션이 가능하게 됨으로써 매우 큰 구동력이 안정되게 전달되는 것을 허용한다.
도 11 은 토크 트랜스미션 영역(9)의 출력 부위 영역(9a)과 공구 구동 부위 영역(8f) 사이의 다양한 접촉 영역(20a,20b,20c)들을 도시한다. 여기에서 2 개의 구동/출력 표면 영역(8f/9f)의 형태 및 유형과 그들의 상호 작용은 이들 접촉 영역(20a,20b,20c)들에 의존한다. 도 11a 는 지점 형상의 접촉 영역(20a)을 도시하는데, 이러한 접촉 영역(20a)은 원형의 연장부 또는 타원형의 연장부를 가진다. 지점 형상의 접촉 영역(20a)은 특히 기계 공구와 관련된 공구 장치의 부정확한 위치 선장에 대하여 민감하지 않으며(insensitive), 왜냐하면 그것이 공구 장치 제조에서의 공차(tolerance)에 의해 야기될 수 있기 때문이다. 도 11b 는 선 형상(line shaped)의 접촉 영역(20b)을 도시하며, 여기에서 상기 접촉 영역(20b)은 접촉 선(21)을 따라서 큰 연장부를 가지고, 그것을 횡단하여 작은 연장부를 가진다. 선 형상 접촉 영역(20b)은 지점 형상 접촉 영역(20a)에 비하여 큰 접촉 부위를 제공하며, 기계 공구로부터 공구 장치로 더 큰 구동력이 전달될 수 있다. 도 11c 는 면적 형상 접촉 영역(20c)을 도시한다. 면적 형상 접촉 영역(20c)은 선 형상 접촉 영역(20b)과 비교하여 더 큰 접촉 영역을 제공하며, 따라서, 기계 공구로부터 공구 장치로 더 큰 구동력이 전달될 수 있다. 지점 형상 접촉(20a)의 영역에 비교하여, 선 형상 접촉 영역(20b) 및 면적 형상 접촉 영역(20c)은, 기계 공구상의 공구 장치의 위치 선정에서 뿐만 아니라, 공구 구동 부위 영역(8f)의 제조 및 출력 부위 영역(9a)의 제조에서 보다 높은 정확성을 필요로 한다. 실질적인 구동력의 전달시에만, 예를 들어, 정격 전력(rated power)으로 기계 공구를 작동시키는 동안에만 면적 접촉(도 11c) 또는 선 접촉(11b)이 이루어지는 방식으로, 출력 부위 영역(9a) 및 공구 구동 부위 영역(8f)이 조화될 수 있다.
도 12 는 출력 부위 영역(9a)의 상이한 섹션들을 도시한다. 평탄한 출력 부위 영역이 도시되지 않았으나, 그러한 출력 부위 영역은 다른 바람직한 실시예에 있다. 도 12a 는 출력 부위 영역(9a)의 단일 방향으로(unidirectionally) 만곡된 섹션을 도시한다. 이러한 출력 부위 영역(9a)의 섹션은 직선(a) 및 만곡된 격자의 격자선(gridline, b)에 의해 설명될 수 있다. 만곡된 격자선(bI)은 일정한 곡률 ㅂ반경(RI)을 가진다. 그러한 출력 부위 영역(9a)은 섹션들에서 실린더 재킷 표면(cylinder jacket surface)에 대응한다. 몇개의 상이한 곡률 반경(RI)이 제공되는 한, 그것은 원추 표면(미도시)에 대응한다. 이러한 경우에, 섹션들에서의 구동력이 평면으로 전달됨에 있어서 출력 부위 영역(9a)이 변화되는 방식으로, 또는 대향하는 표면(미도시)에 적합화되는 방식으로 곡률 반경(R1)이 선택될 수 있어서, 구동력의 전달을 위하여 공구 구동 부위 영역(8f)이 그것과 협동한다. 도 12b 는 2 방향 만곡을 가진 출력 부위 영역(9a)의 섹션을 도시한다. 출력 부위 영역(9a)의 이러한 섹션은 만곡된 격자선(b1) 및 만곡된 격자선 (b11)에 의해 설명될 수 있다. 격자선(b1)은 일정한 곡률 반경(R1)을 가지고 격자선 (b11)은 일정한 곡률 반경(R1)을 가진다. 제 1 곡률 반경(R1) 및 제 2 곡률 반경(R11)이 같은 크기를 가지는 특별한 경우에 대하여, 그러한 출력 부위 영역(9a)은 구형 표면(spherical surface)에 해당한다. 도 12b 는 상이한 곡률 반경(RI 및 RII)을 가진 출력 부위 영역(9a)을 도시한다. 이러한 경우에, 구동력을 평면으로 전달하는 동안에 적어도 부분적으로 출력 부위 영역(9a)이 변화하거나, 또는 구동력의 전달을 위하여 그것과 협동하는 공구 구동 부위 영역(8f)(미도시)에 적합화되도록, 곡률 반경(R1 및 R11)의 크기가 선택될 수 있다. 도 12c 는 2 방향 만곡을 가지는 출력 부위 영역(9a)의 섹션을 도시한다. 이러한 출력 부위 영역(9a)의 섹션은 일정한 곡률 반경(R1)을 가진 격자선(b1) 및 가변적인 곡률 반경(R1a)을 가진 격자선(b12)에 의해 설명될 수 있다. 그러한 출력 표면 부분(9a)에서, 모든 격자선들은 가변적인 곡률 반경(미도시)을 가질 수 있다. 섹션들에서의 구동력이 평면으로 전달됨에 있어서 출력 부위(9a)가 변화되도록, 또는 구동력의 전달을 위하여 그것과 협동하는 공구 구동 부위 영역(8f)(미도시)에 적합화되도록, 곡률 반경( RIa 및 RII )의 크기가 선택될 수 있다. 도 12 에 있어서, 오목한 만곡 출력 부위 영역(9a)이 도시되어 있으며, 상기 언급된 고려 사항은 그에 따라서 볼록한 만곡 출력 부위로 이전될 수 있다. 유리하게는, 공구 구동 부위 영역(8f) 및 출력 부위 영역(9a)의 오목함으로부터 볼록함으로의 짝맞춤(pairing) 또는 볼록함으로부터 오목함으로의 짝맞춤이 각각 선택되는데, 왜냐하면 이러한 방식으로 큰 구동력이 전달될 수 있기 때문이며, 또는 볼록함으로부터 볼록함으로의 짝맞춤 또는 평탄함으로부터 볼록함으로의 짝맞춤이 선택되는데 이와 같은 방식으로 공구 장치의 간단한 위치 선정이 달성될 수 있기 때문이다.
도 13 은 공구 장치(8)를 도시하며, 이것은 스크류 장치(고정 스크류(9d), 워셔(9e), 너트 부재(9f))에 의해 기계 공구(미도시)에 고정된다. 공구 장치(8)는 작업물 또는 작업물 구성체상에 작용하는 작동 영역(8j)을 가진다. 구동력은 공구 연결 영역(8k)에 의해 공구 구동 부위 영역(8f)으로부터 이러한 작동 영역(8j)으로 전달된다. 공구 장치(8)는 고정 스크류(9d)에 의해 기계 공구상에 유지되는데, 고정 스크류는 워셔에 의해 공구 장치(8)에 작용하는 힘을 가한다. 기계 공구로부터 공구 장치(8)로의 구동력의 전달은 실질적으로 토크 트랜스미션 영역(9)과 공구 구동 부위 영역(8f)의 형태 맞춤 맞물림에 의해 달성된다. 공구 회전축(8b)과 출력 샤프트(2)가 실질적으로 일치하도록 공구 장치(8)가 기계 공구상에 유지된다. 공구 장치(8)는 회전 구동되어 출력 샤프트(2)의 둘레에서 진동한다.
도 14 는 공구 장치(8)를 도시하며, 공구 장치는 다른 스크류 장치(결속 바아 장치(9g), 워셔(9e), 너트 부재(9f))에 의해 기계 공구(미도시)상에 고정된다. 공구 수단(8)은 작업물 또는 작업물 구성체상에 작용하는 작동 영역(8j)을 가진다. 공구 구동 영역(8f)으로부터, 구동력은 공구 연결 영역(8k)에 의해 상기 작동 영역(8j)으로 전달된다. 이러한 경우에, 공구 장치(8)는 너트 부재(9f) 및 결속 바아 장치(tie bar device, 9g)에 의해 기계 공구상에 유지되는데, 이것은 워셔(9e)에 의하여 공구 장치(8)상에 작용력을 가한다. 공구 장치(8)상에 기계 공구의 구동력을 전달하는 것은 실질적으로 토크 트랜스미션 영역(9)과 공구 구동 부위 영역(8f)의 형태 맞춤 맞물림에 의해 달성된다. 공구 회전축(8b)과 출력 샤프트(2)가 실질적으로 일치하는 방식으로 공구 장치(8)가 기계 공구상에 유지된다. 공구 장치(8)는 출력 샤프트(2) 둘레에서 회전 진동되도록 구동된다.
도 15 는 공구 장치(8)를 포함하는 기계 공구 시스템을 도시하는데, 이것은 기계 공구(22)내에 수용된다. 공구 장치(8)는 공구 부착 영역(8a)을 가지며, 그에 의하여 기계 공구(22)에 연결된다. 기계 공구(22)는 출력 스핀들(22a)을 가지며, 이것은 구동력을 공구 장치(8)로 안내하고, 특히 공구 연결 영역(8a)으로 안내한다. 출력 스핀들(22a)은 출력 샤프트(2)의 둘레에서 움직이고, 특히 회전 진동함으로써, 공구 장치(8)도 유사한 움직임으로 설정된다. 공구 장치(8)는 작동 영역(8j)을 가지며, 이것은 작업물 또는 작업물 구성체(미도시)상에 작용하도록 적합화된다. 기계 공구(22)의 구동력은 공구 연결 영역(8k)에 의해 공구 부착 영역(8a)으로부터 작동 영역(8j)으로 전달된다. 기계 공구(22)는 작동 레버(22b)를 가지며, 이것은 공구 장치(8)의 변화를 가능하게 하도록 적합화된다.
도 16 및 도 17 은 상이한 시야에서 기계 공구의 토크 트랜스미션 영역(9)을 도시한다. 도 16 은 아래로부터의 도면이며 도 17 은 토크 트랜스미션 영역(9)의 측면도를 단면으로서 도시한다. 이러한 경우에, 아래로부터의 도면은 공구 장치가 기계 공구로 삽입되는 방향으로부터 토크 트랜스미션 영역(9)을 도시하는 것으로 이해되어야 한다. 기계 공구의 토크 트랜스미션 영역(9)은 둥근 코너를 가진 별 형상 다각형으로서 도 16 및 도 17 에 도시되어 있는 반면에, 아래에 언급된 관계들은 그러한 토크 트랜스미션 영역(9)의 다른 형태들에도 준용하여 적용될 수 있다.
저면도인 도 16 에서, 다각형의 둥근 코너(천이 영역(9b))들이 도시되어 있다. 다각형의 소위 아암(arm)은 2 개의 출력 부위 영역(9a) 및 천이 영역(9h)에 의해 형성된다. 여기에서 그러한 천이 영역(9h)은 바람직스럽게는 가변적인 반경 또는 일정한 반경을 가진 둥근 부분(rounding)으로서 이해되어야 한다. 더욱 바람직스럽게는, 그러한 천이 영역(9h)이 출력 부위 영역(9a)들중 하나 또는 양쪽에 접선상으로 맞닿는다. 더욱 바람직스럽게는, 그러한 천이 영역(9h)의 가변적인 반경 또는 일정한 반경이 0.25 mm 내지 10 mm 사이의 범위로부터 선택되고, 바람직스럽게는 1 mm 내지 5 mm 사이의 범위로부터 선택되고, 보다 바람직스럽게는 2.5 mm 내지 4 mm 사이의 범위로부터 선택된다. 다각형의 개별적인 아암들은 서로에 대하여 등거리 각도(equidistant angle, k12)로 오프셋된다. 바람직스럽게는, 여기에서, 바람직스럽게는 등거리인, 각도(k12)는 다음의 관계로부터 결과된다: 완전한 원/(아암의 수) = k12; 현재의 경우에 대하여, 360 도/12 =30 도 이다. 바람직스럽게는, 등거리의 각도(k12)에 의하여, 이러한 토크 트랜스미션 영역(9)에서 상이한 회전 위치들에 공구 장치(미도시)를 수용할 수 있으며, 따라서 기계 공구에 그것을 수용할 수 있다. 이러한 경우에, 공구 장치는 30 도의 구분된 단계들로 토크 트랜스미션 영역(9)에 대하여 오프셋될 수 있다.
토크 트랜스미션 영역(9)은 기계 공구 덮개 표면 섹션(9i)을 가진다. 이러한 기계 공구에서 덮개 표면 섹션에는 바람직스럽게는 원형인, 직경(k10)을 가진 요부가 배치된다. 직경(k10)을 가진 요부는 연결 장치(미도시)를 수용하고 그것과 협동하도록 각각 적합화된다. 연결 장치에 의하여, 공구 장치(미도시)는 기계 공구상에 유지된다. 더욱 바람직스럽게는, 원형 형상과 상이한 형태들도 이러한 요부를 위하여 가능하다. 바람직스럽게는, 이러한 요부(미도시)는 나사 부분을 가지거나 또는 가지지 않은 막힌 구멍의 요부 또는 관통 요부의 일종으로서 구성되거나, 또는 유지 장치(미도시)를 위한 통로로서 구성된다.
k2 및 k3 의 직경들은 토크 트랜스미션 영역의 내부 직경을 나타낸다. 바람직한 실시예에서, 내측 직경(k2)이 바람직스럽게는 30 mm 내지 36 mm 사이의 범위로부터 선택되고, 바람직스럽게는 32 mm 내지 34 mm 사이의 범위로부터 선택되고, 보다 바람직스럽게는 내측 직경(k2)이 실질적으로 33.35 mm (+/- 0.1 mm) 이다.
바람직한 실시예에서, 내측 직경(k3)이 바람직스럽게는 22 mm 내지 27 mm 사이의 범위로부터 선택되고, 바람직스럽게는 24 mm 내지 26 mm 사이의 범위로부터 선택되고, 보다 바람직스럽게는 내측 직경(k3)이 실질적으로 25 mm 이다 (+/- 0.1 mm).
거리(k1)는 2 개의 출력 부위 영역(9a)들의 거리를 정의하며, 이것은 도면에서 서로에 대하여 평행하다 (공간상에서는 출력 부위 영역(9a)들이 서로에 대하여 경사진다). 스크류 헤드(예를 들어, 육각형 바아(hexagonal bar))와 비교하여, 거리(k1)는 키이 길이(key length)에 대응한다.
바람직한 실시예에서, 키이 길이(k1)가 바람직스럽게는 26 mm 내지 30 mm 사이의 범위로부터 선택되고, 바람직스럽게는 27 mm 내지 29 mm 사이의 범위로부터 선택되고, 보다 바람직스럽게는 키이 길이가 실질적으로 28.4 mm 이다 (+/- 0.1 mm).
직경(25)은 기계 공구의 토크 전달 영역(9)에 대한 기준 직경을 나타낸다. 바람직한 실시예에서, 기준 직경(25)이 바람직스럽게는 31 mm 내지 33 mm 사이의 범위로부터 선택되고, 바람직스럽게는 31.5 mm 내지 32.5 mm 사이의 범위로부터 선택되고, 보다 바람직스럽게는 기준 직경(25)이 실질적으로 32 mm 이다 (+/- 0.1mm). 이러한 경우에, 기준 직경(25)은 더욱 바람직스럽게는 토크 트랜스미션 영역(9)의 공칭 치수로서 해석되어야 하며 출력 샤프트의 방향에서 특정의 높이로 정의된다.
도 17 의 단면도에서, 토크 트랜스미션 영역(9)의 단면 부위가 특히 잘 도시되어 있다. 이러한 경우에, 토크 트랜스미션 영역(9)은 기본적으로 막힌 구멍으로서 설계된다. 요부는 위로 향하는 방향에서 출력 샤프트(2)의 방향으로 테이퍼지며, 실질적으로 절두 원추(truncated cone)의 형상을 가진다. 이러한 절두 원추의 단면 표면이 바람직스럽게는 도 16 에 도시된 바와 같이 둥근 코너들을 가진 다각형의 형태를 가지며, 상기 단면 부위는 출력 샤프트(2)에 직각으로 배치된다.
만약 특정의 천이부(transition)들이 둥글게 된다면, 특히 출력 부위 영역(9a)들 또는 그들 사이에 특정의 천이부(transition)가 둥글게 된다면, 토크 트랜스미션 영역(9)과 그 안으로 수용되는 상기 공구 장치(1)에 대하여 특히 오랜 동안의 수명이 달성될 수 있다는 점이 밝혀졌다. 둥글게 된다는 것은 출력 부위 영역들에 대한 천이부가 일정한 반경 또는 가변적인 반경을 가지는 것으로 이해되어야 한다.
더욱 바람직스럽게는, 천이 영역(9h) 뿐만 아니라 그러한 영역의 가변적인 반경 또는 일정한 반경이 0.25 mm 내지 10 mm 사이 범위로부터 선택되고, 바람직스럽게는 1 mm 내지 5 mm 사이에서 선택되고, 보다 바람직스럽게는 그것이 2.5 mm 내지 4 mm 사이에서 선택된다.
출력 부위 영역(9a)은 도 17 의 도면에서 (출력 샤프트(2)에 대하여 평행한) 가상의 수직선에 대하여 각도(k13)로 경사진다. 바람직한 실시예에서, 상기 각도는 10 도 내지 30 도 사이의 범위로부터 선택되고, 바람직스럽게는 17.5 도 내지 22.5 도 사이의 범위로부터 선택되고, 보다 바람직스럽게는 각도가 실질적으로 20 도의 k13 이다 (+/- 0.5 도).
직경(k2)이 바람직스럽게는 토크 트랜스미션 영역(9)의 부위를 나타내는데, 그로부터 출력 표면 부위(9a)는 (출력 샤프트(2)의 방향에서 아래로부터) 실질적으로 직선으로 연장된다. 이러한 직선의 전진 이후에, 출력 표면 부위(9a)들이 진행되는데, 바람직스럽게는 반경(k9)으로 진행되고, 다음에 기계 공구 덮개 표면 섹션(9i)으로 진행된다.
바람직한 실시예에서, 출력 표면 부위(9)는 실질적으로 직선으로 적어도 측정치(k14)에 대한 높이(출력 샤프트(2)에 평행한 방향)로 연장된다. 본 발명에 따른 직선은 바람직하게는 언로딩 상태(unloaded state)에서, 더욱 바람직스럽게는 로딩 상태(loaded state)에서 현저한 만곡이 없는 것으로 이해되어야 한다. 바람직스럽게는, 측정치(k14)는 1.5 mm 내지 10 mm 사이의 범위로부터 선택되고, 바람직스럽게는 2 mm 내지 6 mm 사이의 범위로부터 선태되고, 보다 바람직스럽게는 측정치(k14)가 실질적으로 4 mm 이다 (+/- 0.5 mm). 바람직스럽게는, 측정치(k14)가 출력 부위 영역(2)으로의 가장 짧은 선형 코스로서 이해되어야 한다.
바람직한 실시예에서, 토크 트랜스미션 영역(9)은 깊이(k11)를 포함하는데, 바람직스럽게는 상기 깊이가 3.5 mm 내지 10 mm 사이의 범위로부터 선택되고, 보다 바람직스럽게는 4.5 mm 내지 8 mm 사이의 범위로부터 선택되고, 가장 바람직스럽게는 깊이(k11)가 실질적으로 6.5 mm 이다 (+/- 1 mm).
1. 수동 안내(hand guided) 기계 공구의 공구 수용 장치
2. 출력 샤프트
3. 클램핑 장치
3a. 클램핑 힘
4. 유지 장치
4a. 제 1 후크 수단
4b. 제 2 후크 수단
4c. 유지 부위(holding area)
4d. 후크 회전 지점(hook rotation point)
4g. 유지 장치 경계 부위(holding device boundary area)
4h. 유지력 효과(holding force effect)
5e. 안내 요부(guiding recess)
6. 운동 부재(moving member)
8. 공구 장치
8a. 공구 부착 영역(tool attachment region)
8b. 공구 회전축(tool axis of rotation)
8c. 제 1 직교 평면(first orthogonal plane)
8d. 제 2 직교 평면(second orthogonal plane)
8e. 공구 엔코딩 장치(tool encoding device)
8f. 공구 구동 부위 영역(tool driving area region)
8g. 공구 구동 표면 부위의 축방향 연장부(axial extension of the tool driving surface area)
8h. 공구 표면 지점(tool surface point)
8i. 공구 측벽(tool side wall)
8j. 작동 영역(operating region)
8k. 공구 연결 영역(tool connection region)
9. 토크 트랜스미션 영역(torque transmission region)
9a. 출력 부위 영역(output area region)
9b. 표면 지점(surface point)
9c. 연결 영역(connecting region)
9d. 고정 스크류(fastening screw)
9e. 워셔(washer)
9f. 너트 부재(nut member)
9g. 결속 바아 장치(tie bar device)
9h. 천이 영역(2 개의 출력 부위 영역들 사이에 배치됨)
9i. 기계 공구 덮개 표면 섹션(machine tool cover surface section)
13. 상부 경계 평면(upper boundary plane)
14. 하부 경계 평면(lower boundary plane)
15. 축방향 평면(axial plane)
16. 반경 방향 평면(radial plane)
17. 접평면(tangent plane)
18. 출력 부위 영역에 법선인 표면(surface normal to an output area region)
19. 엔코딩 장치(encoding device)
19a. 상승된 엔코딩 장치(elevated encoding device)
19b. 요부를 가진 엔코딩 장치(encoding device with a recess)
20a. 점 형상 접촉 영역(point shaped contact region)
20b. 선 형상 접촉 영역(line shaped contact region)
20c. 면 형상 접촉 영역(area shaped contact region)
21. 공구 구동 부위 영역과 출력 부위 영역 사이의 접촉선(line of contact between the tool driving area region and the output area region(
22. 기계 공구(machine tool)
22a. 출력 스핀들(output spindle)
22b. 작동 레버(operating lever)
25. 토크 트랜스미션 영역의 기준 직경(reference diameter for the torque transmission region)
α. 제 1 각도(first angle)
β. 제 2 각도(second angle)
r1 . 공구 회전축에 대한 공구 측벽의 제 1 거리
r2 . 공구 회전축에 대한 공구 측벽의 제 2 거리
RI. 표면 부위 출력부의 제 1 곡률 반경
RIa. 출력 부위 영역의 가변적인 곡률 반경
RII . 출력 부위 영역의 제 2 곡률 반경
a . 출력 부위 영역의 직선 연장 격자선(straight extending grid line of an output area region)
bI. 출력 표면 부위의 만곡된 제 1 격자선(first curved grid line of an output surface area)
bII. 출력 표면 부위의 만곡된 제 2 격자선(second curved grid line of an output surface area)
bIa . 출력 표면 부위의 가변적인 만곡을 가진 제 3 격자선(third grid line with a variable curvature of an output surface area)
k1. 평행한 출력 표면 부위들의 거리인, 키이 길이(key length, distance of parallel output surface areas)
k2. 제 1 내측 직경(first inner diameter)
k3. 제 2 내측 직경(second inner diameter)
k10. 기계 공구 덮개 표면 섹션의 요부의 직경(diameter of the recess in the machine tool cover surface section)
k11. 토크 트랜스미션 영역의 깊이(depth of the torque transmission region)
k12. 다각형 각도( polygon angle)
k13. 출력 샤프트에 평행한 선과 출력 부위 영역 사이의 각도(angle between the output area region and the parallel to the output shaft)
k14. 출력 부위 영역의 선형으로 진행된 만곡(linear progression curve of the output area region)

Claims (25)

  1. 기계 공구의 출력 샤프트의 출력 샤프트 축 둘레에서 움직일 수 있는 공구 수용 장치를 가지는 기계 공구로서,
    상기 공구 수용 장치는 출력 샤프트 축 및 공구 장치 회전축이 실질적으로 일치하는 방식으로 공구 장치를 기계 공구상에 유지하도록 구성되고,
    상기 공구 수용 장치는 적어도 하나의 토크 트랜스미션 영역 및 유지 장치(holding device)를 포함하고,
    상기 토크 트랜스미션 영역은 구동력을 공구 장치로 전달하기 위하여 출력 샤프트 축으로부터 이격된 적어도 2 개의 출력 부위 영역들을 가지고, 각각의 출력 부위 영역은 복수개의 표면 지점들을 가지며,
    상기 표면 지점들에 대한 접평면들은 출력 샤프트를 포함하는 축방향 평면에 대하여 경사지고,
    상기 접평면들은 출력 샤프트 축에 직각으로 연장되는 반경 방향 평면에 대하여 경사지고,
    접평면들중 하나에 대한 법선(법선 벡터)은 출력 샤프트 축을 향하는 반경 방향으로 지향되는, 기계 공구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력 부위 영역들중 적어도 하나는 적어도 부분적으로 평탄하거나, 또는 적어도 부분적으로 만곡되는 것을 특징으로 하는, 기계 공구.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 토크 트랜스미션 영역은 적어도 제 1 상부 경계 평면 및 적어도 제 2 하부 경계 평면을 가지고, 상기 경계 평면들은 상기 출력 샤프트 축에 실질적으로 직각으로 배치되고,
    상기 경계 평면들은 이격되고,
    상기 출력 부위 영역들 각각은 상기 제 1 상부 경계 평면들중 하나와 상기 제 2 하부 경계 평면들중 하나 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 기계 공구.
  4. 제 1 항에 있어서,
    토크 트랜스미션 영역은 출력 샤프트 축 둘레에 회전 대칭으로 배치된 복수개의 출력 부위 영역들을 가지는 것을 특징으로 하는, 기계 공구.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 한 항에 있어서,
    출력 부위 영역들중 적어도 2 개는 대칭 평면에 대하여 대칭적으로 배치되고,
    출력 샤프트 축은 대칭 평면에 위치되는 것을 특징으로 하는, 기계 공구.
  6. 제 1 항에 있어서,
    토크 트랜스미션 영역은 측벽을 가지고, 상기 측벽은 출력 샤프트 축으로부터 반경상으로 이격되게 연장되고,
    상기 측벽은 출력 부위 영역들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 기계 공구.
  7. 제 1 항에 있어서,
    토크 트랜스미션 영역은 측벽을 가지고, 측벽은 적어도 2 개의 출력 부위 영역을 포함하고, 적어도 2 개의 출력 부위 영역은 출력 샤프트 축을 향하는, 기계 공구.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    측벽을 가진 토크 트랜스미션 영역은 상기 토크 트랜스미션 영역의 영역에 실질적으로 중공형의 원추 요부(hollow conical recess)를 초래하고, 상기 요부는 출력 샤프트 축에 직각인 평면에서 출력 샤프트 축에 대한 측벽의 가변적인 간격을 가진 단면을 구비하는, 기계 공구.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    접평면들의 모든 법선들은 출력 샤프트 축을 향하는 반경 방향으로 지향되는 것을 특징으로 하는, 기계 공구.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    접평면들중 하나와 반경 방향 평면 사이에 각도(α)가 형성되고, 상기 반경 방향 평면은 출력 샤프트 축에 직각이고,
    각도(α)는 90 도 보다 작고,
    각도(α)는 0 도 보다 큰 것을 특징으로 하는, 기계 공구.
  11. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    접평면들중 하나와 축방향 평면 사이에 각도(β)가 형성되고, 출력 샤프트 축이 상기 축방향 평면에 위치되고, 각도(β)는 90 도 보다 작게 포함되고,
    각도(β)는 0 도 보다 큰 것을 특징으로 하는, 기계 공구.
  12. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    토크 트랜스미션 영역이 짝수의 출력 부위 영역들을 가지는 것을 특징으로 하는, 기계 공구.
  13. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    출력 부위 영역들이 실질적으로 별 형상(star-shaped)의 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 기계 공구.
  14. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    기계 공구는 키이 장치(keying device)를 가지고,
    상기 키이 장치는 적어도 제 1 단면 부위를 포함하고,
    상기 키이 장치는 실질적으로 상기 단면 부위에 직각인 방향에서 제 1 연장(extent)을 가지는 것을 특징으로 하는, 기계 공구.
  15. 제 14 항에 있어서,
    적어도 하나의 키이 장치들의 형상은 적어도,
    - 복수개의 코너들을 가지는 다각형,
    - 원,
    - 타원,
    - 가변적인 반경 또는 일정한 반경을 가지는 원호, 또는
    - 이들 형상들의 2 개 이상의 조합,
    을 포함하는 형상들의 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 기계 공구.
  16. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    유지 장치는 장치들의 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 장치를 포함하거나, 또는 유지 장치는 장치들의 그룹으로부터 선택된 상기 장치들중 2 개 이상의 조합을 포함하고,
    상기 그룹은,
    - 스크류 장치,
    - 결속 바아 장치(tie bar device)
    - 후크 수단(hook means)
    - 클립 장치(clip device)
    - 래치트 장치(ratchet device)
    - 배요넷 폐쇄 장치(bayonet closure device),
    - 잠금 돌출부를 가지는 장치(device with locking projections) 및,
    - 볼 섹션들(ball sections) 및 블로킹 섹션들(blocking sections)을 가지는 장치,
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기계 공구.
  17. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    토크 트랜스미션 영역은 실질적으로 막힌 구멍으로서 형성되는, 기계 공구.
  18. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    접평면(tangent plane)들중 하나에 대한 법선(normal)으로서 상기 접평면들중 하나와 관련된 영역으로부터 이탈되게 향하는 법선은 출력 샤프트 축을 향하는 반경 방향으로 지향되는, 기계 공구.
  19. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    유지 장치는 출력 샤프트 축 및 공구 장치 회전축이 실질적으로 일치하는 방식으로 공구 장치를 기계 공구상에 유지하도록 구성되고, 유지 장치는 공구 수용 장치의 일체 부분(integral part)을 형성하거나 또는 공구 수용 장치에 영구적으로 부착되는, 기계 공구.
  20. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항중 어느 한 항에 따른 기계 공구를 가지는 기계 공구 시스템으로서,
    기계 공구의 출력 샤프트 축과 공구 회전축이 실질적으로 일치하도록 공구 장치를 기계 공구상에 유지하는 공구 수용 장치를 가지는, 기계 공구 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    유지 장치는 공구 장치상에 작용하는 힘을 전달하기 위한 적어도 하나의 유효 부위를 가지고,
    유지 장치는, 출력 샤프트 축을 따른 방향에서, 기계 공구로부터 이탈되게 향하는 측부상에, 유지 장치 경계 표면에 의해 제한되고, 공구 장치는 공구 부착 영역 및 공구 회전축을 포함하고,
    공구 부착 영역은 적어도 하나의 측벽을 가지고, 공구 부착 영역은 제 1 직각 평면과 제 2 직각 평면 사이에서 축방향으로 연장되고, 상기 직각 평면들은 공구 회전축에 직각으로 배치되고, 상기 측벽은 공구 회전축으로부터 반경 방향으로 이격되고 공구 회전축의 방향으로 축방향 연장을 가지고,
    유지 장치는 유효 부위의 영역에서 공구 장치에 힘을 가하고,
    상기 힘은 공구 회전축의 방향으로 적어도 하나의 성분을 가지는 것을 특징으로 하는, 기계 공구 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    유지 장치의 유효 부위(effective area) 및 유지 장치 경계 표면은, 공구 장치가 기계 공구상에 장착될 때, 공구 부착 영역의 제 1 직각 평면과 제 2 직각 평면 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는, 기계 공구 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서,
    공구 장치의 측벽은 공구 회전축에 대한 제 1 반경 거리와 제 2 반경 거리 사이에서 반경 방향으로 연장된 하나 이상의 섹션들을 포함하고,
    섹션들중 적어도 하나는 기계 공구로부터 공구 장치로 토크를 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 기계 공구 시스템.
  24. 제 21 항에 있어서,
    공구 장치의 측벽은 공구 구동 부위 영역들을 가지고,
    측벽은 적어도 섹션들에서 토크 트랜스미션 영역의 상기 출력 부위 영역들에 대하여 접합된 진전부(conjugated progression)을 가지고,
    공구 구동 부위 영역들은 적어도 섹션들에서, 출력 부위 영역들과 접촉하는 것을 특징으로 하는, 기계 공구 시스템.
  25. 작업 부재에 작용하거나 또는 작업 부재들의 구성체에 작용하도록 구성된, 작동 부위를 가진 공구 장치로서,
    구동력을 수용하도록 구성된 공구 부착 영역 및,
    구동력을 작동 부위로로 전달하도록 구성된 공구 연결 영역을 포함하고,
    제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 및 제 7 항중 어느 한 항에 따른 기계 공구와 함께 사용되는, 공구 장치.

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