DE2829660A1 - Vorrichtung zum messen der laenge einer reifenlaufflaeche - Google Patents
Vorrichtung zum messen der laenge einer reifenlaufflaecheInfo
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- Tyre Moulding (AREA)
Description
PATE NTANWALTE
J. RICHTER F. WERDERMANN
HAMBURe
R. SPLANEMANN dr. B. REITZNER
MÜNCHEN
2000 Hamburg 36 , den 5.JuIi 1978
NEUER WALL 1O
TEL. (O4O) 34-OO 45
34· OO 56
TELEeRAMME:
INVENTIUS HAMBURG
UNSEREAKTErM. 3280-1-78067 Fl.
PATENTANMELDUNG
PRIORITÄT:
27. Juli 1977
V. St. A.
Ser. No. 819 468
BEZEICHNUNG:
Vorrichtung zum Messen der Länge einer Reifenlauffläche
ANMELDER:
Measurex Corporation
One Results Way
Cupertino, Kalif. 950 14 V. St. A.
One Results Way
Cupertino, Kalif. 950 14 V. St. A.
ERFINDER:
Bruce William Worster
20347 Clay Street
Cupertino, Kalif. 950 14 V. St. A.
20347 Clay Street
Cupertino, Kalif. 950 14 V. St. A.
809886/0678
Die Erfindung betrifft allgemein Längenmeßvorrichtungen
und insbesondere eine Vorrichtung zum Messen der Länge
einer Reifenlauffläche mit einer Vorderkante, einer Hinterkante und einer praktisch ebenen Einflache.
und insbesondere eine Vorrichtung zum Messen der Länge
einer Reifenlauffläche mit einer Vorderkante, einer Hinterkante und einer praktisch ebenen Einflache.
Reifen werden unter anderem aus einer Lauffläche zusammengebaut.
Die Laufflächen werden typischerweise in einem
kontinuierlichen Herstellungsverfahren durch Strangpressen aus Gummi oder Kautschuk hergestellt. Dabei wird die
Lauffläche durch unterschiedliche Matrizen hindurch in einem durchgehenden Strang aus weichgemachtem Gummi oder Kautschuk stranggepreßt und dann zum Zwecke der Abkühlung über mehrere hintereinandergesehaltete Förderbänder geführt.
In einer sogenannten Schneidvorrichtung werden die einzelnen Laufflächen aus diesem durchgehenden Strang auf vorbestimmte Längen für unterschiedliche Reifengrößen und -typen zugeschnitten. Die auf unterschiedliche Längen zugeschnittenen Reifenlaufflächen werden dann über mehrere Bänder
einer sogenannten "Buchstation" zugeführt/ von der sie dann zusammen mit anderen Bauteilen wie z.B. Kordeinlagen dem
Zusammenbau zu einem Reifen zugeführt werden.
kontinuierlichen Herstellungsverfahren durch Strangpressen aus Gummi oder Kautschuk hergestellt. Dabei wird die
Lauffläche durch unterschiedliche Matrizen hindurch in einem durchgehenden Strang aus weichgemachtem Gummi oder Kautschuk stranggepreßt und dann zum Zwecke der Abkühlung über mehrere hintereinandergesehaltete Förderbänder geführt.
In einer sogenannten Schneidvorrichtung werden die einzelnen Laufflächen aus diesem durchgehenden Strang auf vorbestimmte Längen für unterschiedliche Reifengrößen und -typen zugeschnitten. Die auf unterschiedliche Längen zugeschnittenen Reifenlaufflächen werden dann über mehrere Bänder
einer sogenannten "Buchstation" zugeführt/ von der sie dann zusammen mit anderen Bauteilen wie z.B. Kordeinlagen dem
Zusammenbau zu einem Reifen zugeführt werden.
Zwischen der Schneidvorrichtung und der sogenannten Buchstation (welche typischerweise einen gegenseitigen Abstand
von 15 bis 30 m aufweisen) werden die Laufflächen über
mehrere Förderbänder geführt, auf denen sie gegenüber der jeweils nachfolgenden Lauffläche beschleunigt werden. Die zugeschnittenen Laufflächen werden dabei auch über Wiegebänder geführt, auf denen das Gewicht jeder einzelnen Lauffläche ermittelt wird. Auf diesen hintereinander geschalteten Förderbändern wird der Abstand zwischen den einzelnen Laufflächen vergrößert, so daß die zum Wiegen und Abnehmen der Laufflächen von den Bändern benötigte Zeit zur
Verfügung steht. Eine nicht dem Sollgewicht entsprechende
mehrere Förderbänder geführt, auf denen sie gegenüber der jeweils nachfolgenden Lauffläche beschleunigt werden. Die zugeschnittenen Laufflächen werden dabei auch über Wiegebänder geführt, auf denen das Gewicht jeder einzelnen Lauffläche ermittelt wird. Auf diesen hintereinander geschalteten Förderbändern wird der Abstand zwischen den einzelnen Laufflächen vergrößert, so daß die zum Wiegen und Abnehmen der Laufflächen von den Bändern benötigte Zeit zur
Verfügung steht. Eine nicht dem Sollgewicht entsprechende
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ic
Lauffläche wird an dieser Stelle ausgeschieden.
Wenngleich der Abstand zwischen der Schneidvorrichtung und der Buchstation verhältnismäßig klein ist, muß dieser
Abstand als Teil der Qualitätskontrolle (Übereinstimmung mit dem Sollgewicht) und um die zum Abnehmen der Laufflächen
von den Förderbändern benötigte Zeit vorzugeben, vorgesehen sein. Dabei wurde jedoch beobachtet, daß die Länge der
in der Schneidvorrichtung zugeschnittenen Reifenlauffläche nicht der Länge der gleichen Reifenlauffläche an der Buchstation
entspricht. In den meisten Fällen kommt es zu einer Schrumpfung der Lauffläche zwischen der Schneidvorrichtung
und der Buchstation. Die SchrumpfUrsache beruht
dabei auf zwei Faktoren. Der erste ist dabei die Verringerung der Spannung in der Lauffläche, sobald diese abgeschnitten
worden ist. Die Elastizität des Gummis, welche eine sehr erwünschte Eigenschaft in den Reifen bildet, ist
in diesem Teil des Herstellungsverfahrens nachteilig. Der zweite Faktor ergibt sich daraus, daß trotz der Abkühlung
der Lauffläche vor dem Schneidvorgang die Temperatur der Lauffläche unmittelbar nach dem Zuschnitt nicht gleich ist
der Umgebungstemperatur. Infolgedessen tritt eine weitere Abkühlung der Lauffläche zwischen der Schneidvorrichtung
und der Buchstation auf.
Beim Zusammenbau eines Reifens muß die Lauffläche bestimmten Größenanforderungen genügen, um einen einwandfreien
Sitz auf einem Reifen zu ergeben. Das Schrumpfen der Laufflächen muß daher bei der Herstellung berücksichtigt
werden, indem diese unter Berücksichtigung des Schrumpfens entsprechend länger zugeschnitten werden. Das Schrumpfen
der Laufflächen ist jedoch weitgehend unkontrollierbar und zu einem gewissen Grade auch nicht vorhersehbar. Diese
Ungewißheit beruht dabei auf der Tatsache, daß die
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Schrumpferscheinung von vielen Faktoren abhängig ist, so
z.B. der Umgebungstemperatur, dem Typ der verwendeten Gummi- oder Kautschukmischung, der Temperatur der Lauffläche
im Schneidezeitpunkt usw.
Dieses Problem der Produktionskontrolle und Qualitätsüberwachung beim Zuschneiden von Reifenlaufflächen auf vorbestimmte
Längen wurde bis jetzt in der Weise gelöst, daß einige Laufflächen von Hand an der Buchstation ausgewählt
und vermessen wurden, der Schrumpfungsgrad dann berechnet und die Herstellung der nachfolgenden Laufflächen entsprechend
angepaßt wurde.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Messen der Länge einer Reifenlauffläche zu schaffen, vermittels welcher jede einzelne Lauffläche
automatisch meßbar ist. Außerdem soll die Vorrichtung die selbsttätige Ausführung von ggf. erforderlichen Längenkorrekturen
ermöglichen.
Die zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Vorrichtung vom eingangs genannten Typ ist erfindungsgemäß
gekennzeichnet durch eine zum Erzeugen eines zum Auftreffen
auf die Vorderkante der Lauffläche bringbaren, gerichteten Strahlungsbündels dienende Einrichtung, einen zum Abfühlen
des Strahlungsbündels und beim Auftreffen desselben auf die
Vorderkante der Lauffläche zur Erzeugung eines ersten elektrischen
Signals dienenden Empfänger, eine Unterlage für die Lauffläche, eine zum Beleuchten der Laufflächenhinterkante
dienende Beleuchtungseinrichtung, eine zum Ermitteln der Laufflächenhinterkante und in Abhängigkeit von dem
Kontrast zwischen der Unterlage und der Lauffläche zum
Erzeugen eines zweiten elektrischen Signals dienende, in einem festen Abstand von der Strahlungseinrichtung ange-
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ordnete Einrichtung, und durch einenzum Berechnen der
Laufflächenlänge aus dem ersten und dem zweiten elektrischen Signal und aus dem festen Abstand dienenden Rechner.
Weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung bilden den Gegenstand der Unteransprüche 2 -
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung ist im nachfolgenden
anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung ist
Fig. 1 ein Querschnitt durch eine typische Reifenlauffläche,
Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht einer typischen Lauffläche,
Fig. 3 ein seitlicher Aufriß der Lauffläche,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung,
Fig. 5 eine schematische Darstellung des von
einer Digitalkamera im Zeitpunkt des Eintretens der Laufflächenvorderkante in
das Strahlungsbündel ermittelten Bildes der Laufflächenhinterkante, und
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines zur Korrektur von Laufflächenlängen dienenden zusätzlichen
Teils der Vorrichtung.
In Fig. 1 ist eine typische Lauffläche 10 im Querschnitt
dargestellt. Die Lauffläche 10 weist eine praktisch ebene Einflache 12 und eine dieser Einflache gegenüberliegende
profilierte Oberseite 15 auf. Bei ihrer Fortbewegung in
Richtung des Pfeils 18 bildet die Lauffläche 10 eine
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Vorderkante 14 und eine Hinterkante 16. Wie aus Fig. 3
ersichtlich, verlaufen die Vorderkante 14 und die Hinterkante
16 nicht senkrecht zur Einflache 12. Beim Schneidvorgang
wird die Lauffläche 10 gegenüber der Einflache
unter einem weniger als 90° betragenden Winkel abgeschnitten.
In Fig. 4 ist die allgemein mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnete erfindungsgemäße Vorrichtung 20 zum Messen der
Länge einer Reifenlauffläche dargestellt. Die vermittels der Vorrichtung 20 zu messende Lauffläche 10 bewegt sich
dabei in Richtung des Pfeils 18 durch die Vorrichtung 20 hindurch.
Die Vorrichtung 20 umfaßt einen Laser 22, welcher ein Strahlungsbündel 24 aussendet, das in der Weise gerichtet
ist, daß es bei Portbewegung der Lauffläche 10 in Richtung
des Pfeils 18 an der Einflache 12 auf die Vorderkante
14 der Lauffläche 10 trifft. Das Strahlungsbündel 24 wird von einem lichtelektrischen Empfänger 26 aufgefangen, der
ein erstes elektrisches Signal 28 abgibt, wenn das Strahlungsbündel 24 auf die Vorderkante 14 fällt.
Die Lauffläche 10 ist von einer Unterlage in Form eines
Bandes 30 vermittels ihrer praktisch eben ausgebildeten
Einflache 12 gehalten. Eine aus Lampen 32 bestehende
Beleuchtungseinrichtung dient zur Beleuchtung der Hinterkante 16 der Lauffläche 10. Eine Digitalkamera 34 ermittelt die
Hinterkante 16 aufgrund des Kontrasts zwischen der Hinterkante
16 an der Einflache 12 und dem Band 30 und erzeugt
in Abhängigkeit von diesem Kontrast ein zweites elektrisches Signal 36. Die Kamera 34 befindet sich dabei in
einem festen Abstand von dem Laser 22. Das erste elektrische Signal 28 und das zweite elektrische Signal 36 werden
einem Digitalrechner 38 zugeführt, der aus diesen beiden Signalen und dem festen Abstand zwischen der Kamera 34 und
dem Laser 22 die Länge der Lauffläche 10 berechnet. Der
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-τ -AO
berechneteWert wird ggf. als ein die Länge der Lauffläche angebendes drittes elektrisches Ausgangssignal 40 von dem
Digitalrechner 38 abgegeben.
Ganz allgemein kann zur Erzeugung eines Strahlungsbündels anstelle des Lasers 22 auch eine andere Einrichtung wie
z.B. Röntgenröhre, eine Lichtquelle, die (sichtbares oder unsichtbares) inkohärentes Licht liefert, usw. verwendet
werden, wobei das erzeugte Strahlungsbündel 24 lediglich der Bedingung genügen muß, daß es auf die Vorderkante 14
der Lauffläche 10 fällt. In entsprechender Weise kann anstelle
des lichtelektrischen Empfängers 26 ein anderer Empfänger wie z.B. eine Ionisierungskammer, ein Fotovervielfacher,
eine Fotodiode usw. Verwendung finden, welcher der Bedingung genügt, daß er das Auftreffen des Strahlungsbündels 24 auf die Vorderkante 14 ermittelt. Das von dem
lichtelektrischen Empfänger 26 erzeugte erste elektrische Signal 28, durch welches angezeigt wird, daß das Strahlungsbündel
24 auf die Vorderkante 14 fällt, kann in einfacher Weise aus dem Ausgangssignal des lichtelektrischen
Empfängers 26 bestehen, das durch einen Inverter umgekehrt worden ist. Die Lauffläche 10 ruht auf einem Band 30, das
typischerweise aus einem sich in Pfeilrichtung 18 fortbewegenden Förderband besteht. Das Band 30 muß als Unterlage
für die Lauffläche 10 ausgelegt sein und einen ausreichend
hohen Kontrast zwischen sich und der Lauffläche 10 vorgeben, welcher von der Digitalkamera 34 ermittelt
werden kann. Die Lamp en 32 der zur Beleuchtung der Hinterkante 16 dienenden Beleuchtungseinrichtung können
von beliebiger Ausführung sein und müssen lediglich ermöglichen, den Kontrast zwischen der Lauffläche 10 und dem
Band 30 zu ermitteln. Es wäre auch möglich, die Lampen 32 unterhalb der Lauffläche 10 und des Bandes 30 anzuordnen
und dementsprechend mit Hintergrundbeleuchtung zu arbeiten. Die Digitalkamera 34 kann aus einer bekannten
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Kamera dieser Art wie z.B. der Kamera Reticon LC 600 (Hersteller Reticon Corporation, Sunnyvale, Kalif., V.St.A.)
bestehen.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung 20 ist kurz wie folgt. Sobald die Lauffläche 10 durch die
(hier nicht dargestellte) Schneidvorrichtung zugeschnitten worden ist, wird sie in Richtung des Strahlungsbündels 24
transportiert, und sobald die Vorderkante der Lauffläche 10 in das Strahlungsbündel 24 eintritt, wird dem Rechner 38
ein erstes elektrisches Signal 28 zugeführt. Der Rechner 38 erhält dann sofort das zweite elektrische Signal 36 von der
Digitalkamera 34. Dieses zweite Signal 3 6 kann für die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Bandes 30 korrigiert sein.
Der Rechner 38 berechnet aus dem ersten Signal 28, dem zweiten Signal 36 und dem festen Abstand die Länge der Lauffläche
10.
In Fig. 5 ist schematisch ein Beispiel für das von der Digitalkamera 34 gesehene Bild im Zeitpunkt des Eintretens
der Vorderkante 14 in das Strahlungsbündel 24 dargestellt.
Dieses Bild besteht aus zehn Punkten, die jeweils einen lichtelektrischen Empfänger wie z.B. eine Fotodiode darstellen.
Typischerweise weist eine solche Digitalkamera 34 jedoch mehr als 10 Empfängerelemente auf. Die sechs
linksseitigen Elemente sind zur Darstellung des Bildes der Lauffläche 10 dunkel (schraffiert) dargestellt, während die
vier rechtsseitigen Elemente das Bild des Bandes 30 zeigen. Der Kontrast zwischen der Lauffläche 10 und dem Band 30
ist ersichtlich zwischen dem vierten und dem fünften Element von rechts. Da die Lauffläche 10 typischerweise eine dunkle
Farbe aufweist, braucht das Band 30 lediglich von einer hellen Farbe zu sein, um einen ausreichend hohen Kontrast
vorzugeben. Aus einer vorbestimmten Messung, die von dem
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festen Abstand zwischen der Kamera 34 und dem Laser 22 abhängig ist, läßt sich der Abstand jedes einzelnen Elements
von dem Punkt bestimmen, an welchem das Strahlungsbündel 24 auf die Vorderkante 14 trifft. Somit läßt sich
die Länge der im Gesichtsfeld der Digitalkamera 34 befindlichen Lauffläche 10 berechnen.
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung weist viele Vorteile auf. Sie umfaßt zunächst einmal keine beweglichen Teile und
unterliegt daher auch keinem mechanischen Verschleiß. Ganz im Gegensatz zur Ausmessung einer ausgewählten Anzahl von
Laufflächen von Hand ist die erfindungsgemäß vorgeschlagene Meßvorrichtung 20 voll auf das Herstellungsverfahren
abgestellt, d.h. sie mißt selbsttätig, berührungs- und unterbrechungsfrei jede einzelne hergestellte Lauffläche
Weiterhin ist zu berücksichtigen, daß die Laufflächen 10
in unterschiedlichen Längen hergestellt werden können. Die Digitalkaraera 34 ermöglicht ohne weiteres die Messung von
Laufflächen unterschiedlicher Länge, wobei lediglich die Hinterkante 16 der Lauffläche 10 in das Gesichtsfeld der
Digitalkamera 34 fallen muß. Die Meßvorrichtung 20 benötigt daher keine Einstellung für innerhalb eines begrenzten
Bereichs unterschiedliche Laufflächenlängen und ermöglicht ohne weiteres die Messung unterschiedlicher Längen
von Laufflächen. Außerdem wird bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung 20 wie aus Fig. 2 ersichtlich die Länge B-B1
der Lauffläche 10 und nicht wie seither die Länge A-A1 gemessen.
Durch Messen der Strecke B-B' steht wie aus Fig. ersichtlich ein höherer Kontrast zur Verfügung, d.h. die
Kamera 34 sieht einen größeren Kontrast zwischen der Hinterkante 16 an der Einflache 12 und dem Band 30 als dem Kontrast
zwischen der Hinterkante 16 und der der Einflache 12
gegenüberliegenden Oberseite 15 entspricht. Fünftens ist
zu beachten, daß bei Messung der Strecke B-B1 eine nied-
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«rr - 13
rigerere Wahrscheinlichkeit für Fehler besteht als bei Messung der Strecke A-A1. Die Lauffläche 10 kann sich
nämlich auf dem Band 30 in einer Schräglage fortbewegen. Wenn nun die Längenmessung der Lauffläche 10 an der Oberseite
15 erfolgen würde, würde eine Winkelabweichung θ von nur wenigen Winkelgraden zur Messung der Strecke C-A1
führen. Bei gleicher Winkelabweichung θ von wenigen Winkelgraden ergibt sich jedoch ein kleinerer Meßfehler bei
Messung an der Einflache 12, d.h. der Strecke B'-D, welche
in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 20 gemessen wird.
In Fig. 6 ist im Blockschaltbild eine zum Einstellen der
Zuschnittslänge der Laufflächen 10 dienende Zusatzeinrichtung
für die Vorrichtung 20 dargestellt. Der zur Berechnung der abgetasteten Länge dienende Digitalrechner 38
entspricht dabei der Ausführungsform von Fig. 4 und erzeugt ein die Länge der Lauffläche angebendes, ausgangsseitigiges,
drittes elektrisches Signal 40. Dieses dritte Signal 40 wird zusammen mit einem die Sollänge für die Lauffläche 10
vorgebenden vierten Signal 42 dem Vergleicher 44 zugeführt. Das Sollwertsignal 42 wird bedienungsseitig vorgegeben.
Der Vergleicher 44 vergleicht das dritte Signal 40 mit dem vierten Signal 42 und erzeugt ein entsprechendes Korrektursignal
46, mit dem die (hier nicht dargestellte) Schneidvorrichtung eingestellt wird. Diese Anordnung bildet eine
Regelung bei der Herstellung von Laufflächen 10 auf der
Grundlage der Längenmessvorrichtung 20.
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L e e r s e i ϊ e
Claims (8)
- Patentansprüche.) Vorrichtung zum Messen der Länge einer Reifenlauffläche, mit einer Vorderkante, einer Hinterkante und einer praktisch ebenen Einflache, gekennzeichnet durch eine zum Erzeugen eines zum Auftreffen auf die Vorderkante (14) der Lauffläche (10) bringbaren,gerichteten Strahlungsbündels (24) dienende Einrichtung (22) , einen zum Abfühlen des Strahlungsbündels und beim Auftreffen desselben auf die Vorderkante (14) der Lauffläche zur Erzeugung eines elektrischen Signals (28) dienenden Empfänger (26), eine Unterlage (30) für die Lauffläche, eine zum Beleuchten der Laufflächenhinterkante (16) dienende Beleuchtungseinrichtung (32) , eine zum Ermitteln der Laufflächenhinterkante und in Abhängigkeit von dem Kontrast zwischen der Unterlage (30) und der Lauffläche (10) zum Erzeugen eines zweiten elektrischen Signals (36) dienende, in einem festen Abstand von der Strahlungseinrichtung (22) angeordnete Einrichtung (34), und durch einen zum Berechnen der Laufflächenlänge aus dem ersten und dem zweiten elektrischen Signal und aus dem festen Abstand dienenden Rechner (38).809886/0678ORIGINAL INSPECTED
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlungsbündel (24) in der Weise gerichtet ist, daß es auf die Laufflächenvorderkante (14) an der praktisch ebenen Einflache (12) trifft.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage (30) zur Aufnahme der Lauffläche (10) an ihrer oberen Einflache (12) ausgelegt ist.
- 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Ermitteln der Laufflächenhinterkante (16) dienende Einrichtung (34) zum Erzeugen des zweiten elektrischen Signals in Abhängigkeit von dem Kontrast zwischen der Unterlage (30) und der Hinterkante an der ebenen Einflache (12) ausgelegt ist.
- 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Erzeugen eines Strahlungsbündels (24) dienende Einrichtung aus einem Laser (22) besteht.
- 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Ermitteln der Laufflächenhinterkante (16) dienende Einrichtung aus einer Digitalkamera (3 4) besteht.
- 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage aus einem Band (30) besteht.
- 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner aus einem Digitalrechner (38) besteht.809886/0678Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, insbesondere in Verbindung mit einem kontinuierlichen Herstellungsverfahren für Reifenlaufflächen, die vermittels einer Schneidvorrichtung auf vorbestimmte Längen zugeschnitten werden, gekennzeichnet durch einen zum Vergleichen der berechneten Istlänge mit einer Sollänge und zum Erzeugen eines Korrektursignals (46) dienenden Rechner (44) und eine zum Einstellen der Schneidvorriehtung entsprechend dem Korrektursignal dienende Einrichtung.809886/0678
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