DE69003149T2

DE69003149T2 - Tastkopf.

Info

Publication number: DE69003149T2
Application number: DE90302595T
Authority: DE
Inventors: Simon James Bennett
Original assignee: Renishaw PLC
Current assignee: Renishaw PLC
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1990-03-12
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2010-03-13
Also published as: JPH02293602A; EP0392660A3; EP0392660B1; EP0392660A2; DE69003149D1; JP3018015B2; US5088337A

Description

Die Erfindung betrifft einen Tastkopf, der beispielsweise verwendet wird, um eine Sonde auszurichten, welche an der Aufnahme einer Koordinaten-Positionierungsmaschine befestigt ist.
Ein Beispiel eines bekannten Tastkopfes ist der Renishaw PH9. Der PH9 ist ein zweiachsiger motorisierter Tastkopf, der eine Sonde mittels zweier seriell verbundener Rotoren ausrichtet. Jeder der Rotoren kann eine aus einer Vielzahl von kinematischen Ruhelagen belegen, welche in gleichen Abständen um seine Rotationsachse angeordnet sind. Das Eingreifen und Freigeben eines Rotors in eine und aus einer Ruhelage wird durch einen Sperrmechanismus ausgeführt; die Rotation eines Rotors zwischen Ruhelagen (wenn freigegeben) wird durch eine Servoeinrichtung durchgeführt, welche vor dem Eingreifen des Rotors in die Ruhelage den Rotor benachbart zu einer Ruhelage positioniert. Der Betrieb der Servoeinrichtung und des Sperrmechanismus wird durch die Computersteuerung der Maschine gesteuert, an der der Tastkopf verwendet wird. Dieser Tastkopf ermöglicht es, eine Sonde in irgendeiner Richtung relativ zu der Aufnahme auszurichten, um eine Untersuchung von komplexen Werkstücken zu ermöglichen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine manuell betreibbare Version dieses Tastkopfes zur Verwendung an Maschinen, die keine Computersteuerung besitzen. Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in der Anerkennung eines Problems, das spezifisch für einen manuell betreibbaren Kopf ist: Bei Abwesenheit einer computergesteuerten Servoeinrichtung zur Positionierung eines Rotors benachbart zu einer Ruhelage ist es möglich, daß der Sperrmechanismus betätigt werden kann, wenn ein Rotor nicht richtig benachbart zu einer Ruhelage positioniert ist. Dies kann eine Beschädigung des Kopfes zur Folge haben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein manuell betreibbarer Tastkopf zur Befestigung an einer Aufnahme einer Koordinaten-Positionierungsmaschine geliefert, wobei der Tastkopf umfaßt:
eine Stütze zur Verbindung mit der Aufnahme;
einen ersten Rotor zum Abstützen einer Sonde, wobei der erste Rotor an der Stütze zur Drehung relativ zu der Stütze um eine erste Achse befestigt ist;
eine wiederholbare Ruhelage für den ersten Rotor auf der Stütze, die an jeder einer Vielzahl von diskreten Winkelausrichtungen des ersten Rotors um die erste Achse vorgesehen ist;
einen Sperrmechanismus zum Sperren des ersten Rotors in die und zum Entsperren des ersten Rotors aus der der Ruhelage, wobei eine relative Drehung zwischen dem ersten Rotor und der Stütze ermöglicht wird, wenn der erste Rotor und die Stütze entsperrt sind;
gekennzeichnet durch;
Festlegungsmittel zur Festlegung des ersten Rotors benachbart einer Ruhelage, wenn der erste Rotor und die Stütze entsperrt sind.
Die Vielzahl der Ruhelagen wird bevorzugt zur Verfügung gestellt durch:
Zumindest sechs Paar von konvergenten Oberflächen, welche im wesentlichen auf dem Umfang eines Kreises gelegen sind und auf einem von dem ersten Rotor und der Stütze vorgesehen sind; und drei Elemente, die an dem anderen von dem ersten Rotor und der Stütze vorgesehen sind und jedes zum Sitz in einem Paar der konvergenten Oberflächen positioniert ist, um dadurch eine kinematische Lagerung des ersten Rotors und der Stütze zu liefern.
Bevorzugt werden die Festlegungsmittel zur Verfügung gestellt durch:
Drei Festlegungselemente, welche auf dem anderen des ersten Rotors und der Stütze zum Sitz in einem weiteren Paar von konvergenten Oberflächen vorgesehen sind; und
Mittel zur axialen Vorspannung der Festlegungselemente in den Sitz mit den weiteren Paaren der konvergenten Oberflächen, um dadurch eine axiale Verschiebung der Festlegungselemente durch die konvergenten Oberflächen als Folge der relativen Rotation des ersten Rotors und der Stütze zu ermöglichen.
Bevorzugt wird der Tastkopf mit Mitteln zum Erfassen der relativen Position beispielsweise des ersten Rotors und der Stütze und zu deren Anzeige auf dem Körper des Tastkopfes versehen sein. Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben anhand eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in der:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Tastkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 ein Sbhnitt entlang II - II in Fig. 1 ist;
Fig. 3 ein Schnitt entlang III - III in Fig. 2 ist;
Fig. 4 ein Schnitt entlang IV - IV in Fig. 2 ist; und
Fig. 5 eine Draufsicht eines Teils des Tastkopfes in Fig. 1 bis 4 ist.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 besitzt ein Tastkopf eine zylindrische Stütze 12 und einen kuppelförmigen Rotor 14, der zur Rotation relativ zu der Stütze 12 montiert ist. Der Tastkopf kann an der Aufnahme einer Koordinaten-Meßmaschine mit Hilfe die Stütze 12 befestigt sein. Der Rotor 14 ist zur Rotation relativ zu der Stütze 12 um eine Achse 16 einer hohlen Welle 18 montiert, welche durch eine Öffnung 20 (definiert durch eine ringförmige Lippe 22) in der Basis der Stütze 12 in einen Hohlraum 24 in dem Körper der Stütze 12 hineinragt.
Ein Ring von Kugeln 26 (gezeigt in Fig. 3) ist auf der Basis der Stütze 12 in einem ringförmigen Kanal 28 konzentrisch mit der Öffnung 20 montiert. Die Kugeln 26 sind um den Umfang eines Kreises in 7 1/2º-Intervallen beabstandet. Drei Sitzelemente in der Form von sich radial erstreckenden zylindrischen Rollen 30 (auch gezeigt in der Draufsicht in Fig. 4) sind in der oberen planaren Oberfläche 32 des Rotors 14 an Punkten, die gleich beabstandet um die Achse 16 sind, montiert. Dadurch sitzt jede der Rollen 30 in einem Spalt, der durch die konvergenten Oberflächen eines Nachbarpaares von Kugeln 26 definiert ist, wenn die Stütze 12 und der Rotor 14 in Kontakt miteinander gedrängt werden (durch einen Mechanismus, der den Kopf 10 "sperrt" und der nachfolgend beschrieben werden wird). Der Rotor 14 ist so kinematisch bezüglich der Stütze 12 abgestützt. Der Ring der Kugeln 26 liefert achtundvierzig solche kinematischen Lagerungen und dadurch achtundvierzig diskrete und wiederholbare Ausrichtungen der Stütze 12 und des Rotors 14. Für eine Rotation des Rotors 14 relativ zu der Stütze 12 (wenn die Stütze 12 und der Rotor 14 voneinander entkoppelt sind) ist durch die Welle 18 Sorge getragen, welche innerhalb der Öffnung 20 gelegen ist. Der Durchmesser der Welle 18 und der Öffnung 20 sollte so gewählt werden, daß die Öffnung als eine Führung für die Welle wirkt, wenn sich der Rotor 14 zwischen kinematischen Lagerungen bewegt, sollte aber groß genug sein, um zu ermöglichen, daß der kinematische Sitzmechanismus die relative Position des Rotors 14 und der Stütze 12 bestimmt.
In dem Körper des Rotors 14 sind drei Festlegungselemente in Form von Kolben 34 vorgesehen, welche innerhalb zwischen den Rollen 30 beabstandet sind. Die Kolben 34 liegen in Bohrungen 36 und sind in Richtung der Stütze 12 durch Federn 38 vorgespannt. Die von den Federn 38 abgewandt liegenden Enden der Kolben 34 haben abgeschrägte Winkelflächen 40, welche an den konvergenten Oberflächen von Nachbarpaaren von Kugeln 26 angreifen. Die Federn 38 und Kolben 34 wirken um den Rotor 14 weg von der Stütze 12 vorzuspannen. Darüber hinaus verhindern die Kolben 34 durch ihr Eingreifen mit den konvergenten Oberflächen eines Nachbarpaares von Kugeln 26 eine ungewollte Rotation des Rotors 14 relativ zu der Stütze 12, wenn der Kopf entsperrt ist (d. h. die Rollen 30 von den Kugeln 26 entkoppelt sind). Eine Drehung des Rotors 14 relativ zu der Stütze 12 wird durch Rastverschieben der Kolben 34 um den Ring der Kugeln 26 herum erreicht (wobei eine leichte axiale Verschiebung der Kolben 34 bewirkt wird). Durch ihren ununterbrochenen Eingriff mit den Kugeln 26 verrichten die Kolben 34 eine dritte Funktion. Die Kolben 34 stellen nämlich sicher, daß nach Vollendung einer Rotation des Rotors 14 relativ zu der Stütze 12 die Rollen 30 immer eher in Deckung mit den konvergenten Oberflächen eines Nachbarpaares von Kugeln 26 liegen als zwischen zwei solchen konvergenten Oberflächen. Jeder Versuch den Kopf zu sperren (d. h. den Rotor 14 in Richtung der Stütze 12 entlang der Achse 16 zu drängen), kann eine Beschädigung des Kopfes zur Folge haben, wenn die Rollen 30 benachbart zu einer einzelnen Kugel im Gegensatz zu den konvergenten Oberflächen eines Nachbarpaars von Kugeln liegen. Diese Festlegungsmittel, die durch die Kolben geliefert werden, verhindern die Möglichkeit einer solchen Beschädigung.
Der kuppelförmige Rotor 14 besitzt zwei Hälften 42, welche einen zentralen Hohlraum 44 einschließen. Ein zylindrisches Schwenkteil 46 ist in dem Hohlraum 44 zur Drehung um seine Achse 48 befestigt, die senkrecht zu der Achse 60 der Welle 18 ist, und bildet so einen zweiten Rotor. Das Schwenkteil 46 enthält eine Sonde 50 in einer Bohrung 52, welche sich diametral in dem Körper des Schwenkteils 46 erstreckt. In dem gezeigten Beispiel ist die Bohrung zylindrisch, sie kann jedoch irgendeinen Querschnitt haben, um zu der Sonde, die aufgenommen werden soll, zu passen. Die Sonde 50 ist mit dem Schwenkteil 46 über ein Verbindungsglied 54 verbunden. Aus Fig. 2 kann gesehen werden, daß das Verbindungsglied hinter die Achse 48 des Schwenkteils 46 zurückgesetzt ist, wenn die Sonde 50 nach unten gerichtet ist (d. h. ihre Achse 51 parallel zu der Achse 16 ist).
Das Verbindungsglied 54 dieser Ausführungsform liefert einen Mechanismus zur lösbaren Befestigung der Sonde 40 an eine kinematische Stütze auf dem Schwenkteil 46, wobei es dadurch die Notwendigkeit vermeidet, eine Sonde neu zu eichen, wenn die Sonden gewechselt werden. Eine drehbare Arretierung 56, die an dem Gehäuse der Sonde 50 vorgesehen ist, ermöglicht das Sperren und Freigeben der Sonde von dem Verbindungsglied 54 durch Eingreifen und Freigeben der Sonde 50 mit einem Zapfen 55. Das Verbindungsglied 54 und die Arretierung sind für sich gut bekannt und sind beispielsweise in WO 85/02138 offenbart. Da das Verbindungsglied 54 innerhalb des Tastkopfes in der Bohrung 52 zurückgesetzt ist, muß das Sperren der Sonde an der Verbindung von außerhalb der Bohrung ausführbar sein und wird durch ein geeignetes Werkzeug durchgeführt, welches durch eine Öffnung 58 in dem Schwenkteil 46 eingeführt wird. Eine alternative Form des Verbindungsgliedes 54 würde eine mit einem Schraubengewinde versehene Bohrung sein.
Da das Verbindungsglied 54 zurückgesetzt ist, kann es sich als schwierig erweisen, die Sonde und die Buchse auszurichten; die Bohrung 52 mag so als ein Führungselement dienen, um die Sonde korrekt auf das Verbindungsglied 54 zu führen.
Das Schwenkteil 46 ist innerhalb des Hohlraums 44 zur Rotation zwischen einer Anzahl von diskreten kinematischen Lagerungen um eine Achse 48 befestigt. Um dies zu vereinfachen, ist wie bei der Befestigung des Rotors 14 und der Stütze 12 ein Ring von Kugeln 60 auf eine innere Wand 62 in einem ringförmigen Kanal 64 des Hohlraums 44 montiert. Drei zylindrische Rollen 66 sind auf der Außenseite des Schwenkteils 46 montiert. Jede Rolle 66 sitzt in den Spalten, die durch die konvergierenden Oberflächen eines Nachbarpaars von Kugeln 60 definiert sind.
Eine Welle 68, die in einer Öffnung 70 in der inneren Wand 62 sitzt, führt die Bewegung des Schwenkteils 46 relativ zu dem Rotor 14, wenn das Schwenkteil 46 zwischen kinematischen Lagerungen bewegt wird. Drei Kolben 72, die in Bohrungen 74 liegen, werden durch Federn 76 in Eingriff mit den konvergenten Oberflächen eines Nachbarpaares von Kugeln 60 gedrängt. Die Zylinder 72 verrichten dieselben Funktionen wie die Zylinder 34, die oben beschrieben sind.
Das Schwenkteil 46 wird in kinematischen Eingriff mit der inneren Wand 64 des Rotors 14 (gegen die Wirkung der Zylinder 72) durch eine rechtwinklige Klammer 78 gedrängt, die zur Drehung um ein Lager 80 montiert ist, welches selbst in der gegenüberliegenden Wand 82 des Hohlraums 44 befestigt ist. Die Rechte-Winkel-Klammer 78 erstreckt sich um das Schwenkteil 46 herum und ist an der inneren Wand 82 durch eine planare Feder 84 befestigt. Die planare Feder 84 hält die Ausrichtung der Klammer 78 aufrecht und dadurch die Ausrichtung des Schwenkteils 46 relativ zu der Öffnung 70, wenn sie nicht kinematisch ineinandergreifen, während sie eine relative Bewegung des Schwenkteils 46 und der Klammer 78 durch Drehen der Klammer 78 um das Lager 80 erlaubt. Ein Drucklager 86, welches auf der Klammer befestigt ist, greift an einem Polster 88 an dem Schwenkteil 46 an, und wenn sich die Klammer 78 um das Lager 80 dreht, greift das Drucklager an dem Polster 88 an und drängt das Schwenkteil 46 in kinematischen Eingriff mit dem Rotor 14.
Das Drehen der Klammer 78 um das Lager 80 wird durch Zurückziehen einer Verbindungsstange 90 verursacht, die drehbar an der Klammer 78 befestigt ist, und die sich im wesentlichen koaxial entlang der Innenseite der Welle 18 und in den Hohlraum 24 hinein erstreckt. Die Verbindungsstange 90 endet an ihrem freien Ende mit einer Lagerungskugel 92. Ein Drehmechanismus 94, der innerhalb des Hohlraums 24 aufgenommen ist, umfaßt eine sich vertikal erstreckende Stange 96, die drehbar an ihrem freien Ende mit einer Querstange 98 verbunden ist; das freie Ende der Querstange 98 endet in einem zylindrischen Lager 100, das zur begrenzten Drehung an dem Ende der Querstange 98 befestigt ist. Die Verbindungsstange 90 erstreckt sich durch eine Öffnung in der Querstange 98 hindurch und die Lagerungskugel 92 hält die Verbindungsstange 90 in Eingriff mit der Querstange 98. Eine planare Feder 102 ist an einem Ende mit der Querstange 98 und an dem anderen Ende mit der Stütze 12 verbunden, um so eine begrenzte Bewegung der Querstange 98 zu ermöglichen, während sie dennoch eine gewünschte vorbestimmte Ausrichtung der Querstange 98 relativ zu der Welle 18 erhält. Ein Nocken 104 ist an einer Welle 106 befestigt, die sich durch die Wand der Stütze 12 hindurch erstreckt und über ein Rad 108 verdrehbar ist. Der Nocken 104 greift an dem zylindrischen Lager 100 an, und eine manuelle Drehung des Rades 108 bewirkt, daß sich die Querstange 98 um ihre Drehabstützung dreht.
Um den Rotor 14 und das Schwenkteil 46 relativ zu der Stütze 12 und gegeneinander zu bewegen, wird folglich der Nocken 104 gedreht, um so der Querstange zu erlauben, sich in Richtung der Öffnung 20 zu drehen. Das Drehen der Querstange 98 wird auch eine entsprechende Abwärtsbewegung der Verbindungsstange 90 erlauben. Dies wird der Klammer 78 erlauben, sich entgegen dem Uhrzeigersinn um den Drehpunkt 80 zu drehen, wodurch die axiale Kraft an dem Schwenkteil 46 beseitigt wird, welche den kinematischen Eingriff des Schwenkteils 46 mit dem Rotor 14 bewirkt. Vorspannmittel in Form der Kolben 72 werden das Schwenkteil 46 aus dem kinematischen Eingriff mit dem Rotor 14 herausdrängen und dadurch die Einstellung der relativen Position des Schwenkteils 46 und des Rotors 14 ermöglichen. Die Abwärtsbewegung der Verbindungsstange 90 in Kombination mit den Kräften von den Kolben 34 und der Gravitationskraft wird ebenfalls ein Freigeben des Rotors 14 von der Stütze 12 bewirken und dadurch eine Einstellung ermöglichen, die zu der relativen Position dieser zwei Teile gemacht werden muß. Nach Einstellung der relativen Position der Stütze 12, des Rotors 14 und des Schwenkteiles 46 in eine neue gewünschte Position, wird der Nocken 104 gedreht, um so die Querstange 98 zu zwingen, sich von der Öffnung 20 wegzudrehen, wodurch ein Wiedereingreifen des Schwenkteiles 46 mit dem Rotor 14. und des Rotors 14 mit der Stütze 12 bewirkt wird. Die Stütze 12, der Rotor 14 und das Schwenkteil 46 werden dadurch wieder in kinematischem Eingriff stehen.
In einer alternativen Form der vorliegenden Erfindung kann das Schwenkteil 46 zur kontinuierlichen Drehung relativ zu dem Rotor 14 montiert sein. Das Schwenkteil 46 könnte dann an der Außenseite des Rotors 14 befestigt sein und das Verbindungsglied könnte, wenn gewünscht, eher an der Außenseite des Schwenkteiles als innerhalb des Tastkopfes befestigt sein. Das Verbindungsglied würde jedoch dennoch so positioniert sein, daß das Verbindungsglied näher an der Stütze als an der Achse 48 liegt, wenn die Sondenachse 57 parallel zu der Achse 16 wäre.
Um die relativen Positionen des Schwenkteils 46 und des Rotors 14 sicherzustellen, ist ein Schleifmechanismus auf jeder der Außenseiten des Rotors 14 und des Schwenkteils 46 vorgesehen. Ein Teil des Schleifmechanismus ist in der Draufsicht in Fig. 4 gezeigt und umfaßt einen Ring von sich radial erstreckenden elektrischen Kontakten 110 und einen umfänglich gemeinsamen Kontakt 112, die alle auf einer gedruckten Schaltungsplatte 114 befestigt sind. Die gedruckten Schaltungsplatten 114 sind konzentrisch mit den ringförmigen Kanälen 28 und 64 auf der Stütze 12 bzw. dem Rotor 14 befestigt. Ein Kontaktarm 116 (nicht gezeigt in Fig. 1 bis 5, aber dargestellt in Fig. 6) ist in Deckung mit jeder gedruckten Schaltungsplatte 114 auf der oberen Oberfläche 32 der Stütze und der Außenseite des Schwenkteils 46 zur Drehung über die gedruckten Schaltungskarten 114 befestigt. Jeder Kontaktarm 116 trägt drei elektrische Kontakte 118 bis 122. Die elektrischen Kontakte 118 und 120 sind zur elektrischen Verbindung mit sich radial erstreckenden elektrischen Kontakten 110 auf der gedruckten Schaltungskarte 114 positioniert; der elektrische Kontakt 122 ist zur Verbindung mit dem gemeinsamen elektrischen Kontakt befestigt. Die Kontakte 118 und 120 sind jeder an einer positiven Spannung, die durch eine Batterie (nicht gezeigt) geliefert wird und der Kontaktarm 116 ist mit einem inkrementellen Zählmechanismus (nicht gezeigt) verbunden, der eine Zahl inkrementiert, jedesmal wenn der Umlauf zwischen den Kontakten 118, 120 und dem gemeinsamen Kontakt 122 vollendet ist und ein Puls von dem Kontaktarm 116 ausgesandt wird. Der Zählmechanismus kann auf einer Anzeigeeinheit eine Anzeige der relativen Position beispielsweise des Schwenkteils 36 und des Rotors 14 liefern. Die Kontakte 118 und 120 sind gegeneinander versetzt, so daß sie einen Kreis mit den radialen Kontakten 110 und dem gemeinsamen Kontakt 122 an unterschiedlichen Winkelpositionen des Rotors 14 und des Schwenkteils 46 bilden. Indem erfaßt wird, welcher Kontakt 118 und 120 als erster während der Drehung des Rotors 14 und des Schwenkteiles 46 mit den radialen Kontakten 110 in Kontakt kommt, kann eine Anzeige sowohl der Position als auch der Bewegungsrichtung des Rotors 14 und des Schwenkteiles 46 erhalten werden.
Die Schaltungskarten 114 sollten so ausgerichtet sein, daß die elektrischen Kontakte 118 und 120 nicht in Kontakt mit radialen Kontakten 110 sind, wenn der Rotor 14 und das Schwenkteil 46 kinematisch abgestützt sind; dies verlängert die Lebensdauer der Batterie.
Die Ausgänge beider solcher Schleifmechanismen können mit einem Mikroprozessor verbunden sein, der das inkrementelle Zählen verarbeitet und Positions- und relative Richtungs-Daten auf einer LCD-Anzeige erzeugt, so daß der Betreiber unverzüglich die Ausrichtung der Sonde bestimmen kann.
Anstelle eines Schleifmechanismus können die Kolben 34 und 72 verwendet werden, um eine inkrementelle Zählung zu liefern. In dieser Alternative bewirkt jede Abwärtsbewegung eines Kolbens, wenn er sich an einer Kugel (26 oder 60) vorbeibewegt, daß ein elektrischer Stromkreis geschlossen und nachfolgend ein elektrischer Puls ausgesendet wird. Um Richtungsinformation zu erhalten, würde einer der Kolben leicht versetzt von den konvergenten Oberflächen eines Nachbarpaares von Kugeln relativ zu den beiden anderen sein.

Claims

1. Manuell betreibbarer Tastkopf (10) zur Befestigung an einer Aufnahme einer Koordinaten-Positionierungsmaschine, wobei der Tastkopf (10) umfaßt:

eine Stütze (12) zur Verbindung mit der Aufnahme;

einen ersten Rotor (14) zum Abstützen einer Sonde (50), wobei der erste Rotor (14) an der Stütze (12) zur Drehung relativ zu der Stütze um eine erste Achse (16) befestigt ist;

eine wiederholbare Ruhelage für den ersten Rotor (14) auf der Stütze (12), die an jeder einer Vielzahl von diskreten Winkelausrichtungen des ersten Rotors (14) um die erste Achse (16) vorgesehen ist;

einen Sperrmechanismus (78, 80, 84, 90, 98, 100, 104) zum Sperren des ersten Rotors (14) in die und zum Entsperren des ersten Rotors (14) aus der Ruhelage, wobei eine relative Drehung zwischen dem ersten Rotor (14) und der Stütze (12) ermöglicht wird, wenn der erste Rotor und die Stütze entsperrt sind;

gekennzeichnet durch:

Festlegungsmittel (34, 38) zur Festlegung des ersten Rotors (14) in Deckung mit der Ruhelage, wenn der erste Rotor (14) und die Stütze (12) entsperrt sind.

2. Tastkopf (10) nach Anspruch 1, der weiter umfaßt einen Ring von konvergenten Oberflächen, welche konzentrisch mit der ersten Achse (16) gelegen sind und an einem (12) von dem ersten Rotor (14) und der Stütze (12) vorgesehen sind, und wobei die Festlegungsmittel (34, 38) umfassen, drei Festlegungselemente (34), die an dem anderen von dem ersten Rotor und der Stütze vorgesehen sind, und Vorspannmittel (38) zum axialen Vorspannen jedes der Festlegungselemente (34) in Sitze mit einem Paar der konvergenten Oberflächen, wobei die Vorspannmittel (38) eine axiale Verschiebung der Festlegungsmittel (34) als eine Folge der relativen Drehung des ersten Rotors (14) und der Stütze (12) ermöglichen.

3. Tastkopf (10) nach Anspruch 2, wobei die wiederholbaren Ruhelagen durch den Ring der konvergenten Oberflächen und drei Sitzelemente (30) zur Verfügung gestellt werden, welche auf dem anderen (14) von dem ersten Rotor (14) und der Stütze (12) jedes zum Sitz in einem Paar der konvergenten Oberflächen vorgesehen sind.

4. Tastkopf (10) nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die konvergenten Oberflächen durch einen Ring von Kugeln (26) bereitgestellt werden und die Festlegungselemente durch sich axial erstreckende Kolben (34) gebildet werden.

5. Tastkopf (10) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, der ferner umfaßt:

einen zweiten Rotor (46) zum Tragen des Sensors (50), der zur Drehung mit dem ersten Rotor um die erste Achse (16) und zur Drehung relativ zu dem ersten Rotor (14) um eine zweite Achse (48) montiert ist;

eine wiederholbare Ruhelage für den zweiten Rotor (46) an dem ersten Rotor (14), die an jeder einer Vielzahl von diskreten Winkelausrichtungen des zweiten Rotors (46) um die zweite Achse (48) bereitgestellt wird; einen Sperrmechanismus (78, 80, 84, 90, 98, 100, 104) zur Sperrung des zweiten Rotors (46) in die und zum Entsperren des zweiten Rotors (46) aus der Ruhelage, wobei eine relative Drehung zwischen den ersten und zweiten Rotoren (14, 46) ermöglicht wird, wenn die ersten und zweiten Rotoren (14, 46) entsperrt sind; und

weitere Festlegungsmittel (74, 76) zum Festlegen des zweiten Rotors in Deckung mit der Ruhelage, wenn die ersten und zweiten (14, 46) Rotoren entsperrt sind.

6. Tastkopf (10) nach Anspruch 4 oder 5, wenn abhängig von Anspruch 4, wobei die Enden (40) der Kolben (34), die benachbart zu den konvergenten Oberflächen sind, abgeschrägte Endflächen besitzen.

7. Tastkopf (10) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an jeder der Ruhelagen des ersten Rotors, der erste Rotor (14) kinematisch an der Stütze (12) abgestützt ist.