Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen zum Falzen von Blattstapeln unter Verwendung von Falzanlagen, die beispielsweise in einem Papierhandhabungssystem verwendet sind.

Papierhandhabungssysteme werden hauptsächlich von großen Unternehmen, Banken, Versicherungsgesellschaften, Dienstleistungsunternehmen usw. verwendet. Bei diesen Unternehmen dienen die Papierhandhabungssysteme zur Verarbeitung von großen Mengen Papier, beispielsweise Rechnungen, Mahnungen, Kontoauszügen, Versicherungspolicen oder Schecks. Um am Ende des Papierhandhabungssystems eine entsprechende Zusammenstellung verschiedener notwendiger Papiere zu erhalten, ist es notwendig, daß das Papierhandhabungssystem die verschiedenen Papiere nach deren Druck richtig verarbeitet. Diese Verarbeitung erfolgt an aufeinanderfolgenden Stationen des Papierhandhabungssystems und umfaßt beispielsweise die Trennung, Sortierung, Sammlung, Falzung und Heftung der verschiedenen Papiere sowie eine darauffolgende Kuvertierung des zusammengestellten Füllguts, sowie eine Frankierung des fertigen Briefes, so daß am Ausgang des Papierhandhabungssystem versandfertige Briefe ausgegeben werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Falzen von Blattstapeln, die beispielsweise in Papierhandhabungssystemen der oben beschriebenen Art verwendet werden können. Bei solchen Papierhandhabungssystemen werden für jeweilige Briefe Blattstapel zusammengestellt, die eine unterschiedliche Anzahl von Blättern aufweisen können. Der Ausdruck Blattstapel, wie er hierin verwendet wird, soll sowohl ein einzelnes Blatt als auch eine Mehrzahl von Blättern umfassen.

Ein Blatt Papier weist je nach Faserlage, Faserart, Flächengewicht, Dicke usw. eine unterschiedliche Falzwilligkeit, d.h. einen unterschiedlichen Falzwiderstand, auf. Der Falzwiderstand eines Blattstapels ist somit durch die Falzwilligkeit der einzelnen den Blattstapel bildenden Blätter sowie die Anzahl der den Stapel bildenden Blätter definiert. Dieser Falzwiderstand eines Blattstapels bedeutet, daß nur mit einer Geschwindigkeit gefalzt werden kann, die auf eine der oben genannten Kenngrößen, nämlich Faserlage, Faserart, Flächengewicht, Dicke sowie Anzahl der auf einmal gefalzten Blätter, abgestimmt ist.

Soll bei bekannten Anlagen Papier mit unterschiedlicher Falzwilligkeit, d.h. unterschiedlichem Falzwiderstand, verarbeitet werden, so muß die Falzgeschwindigkeit so gewählt werden, daß auch das Gut mit geringster Falzwilligkeit, d.h. höchstem Falzwiderstand, noch verarbeitet werden kann. Dies bedeutet, daß stets die langsamste notwendige Geschwindigkeit gefahren werden muß, was selbstverständlich zu Taktleistungsverlusten führt. Heutige Falzwerke besitzen deshalb häufig einen Einstellmechanismus mechanischer oder elektrischer Art, mit dem die Geschwindigkeit durch den Bediener einer Anlage vor einem Job eingestellt wird. Der Ausdruck Job bezieht sich hierbei auf einen Produktionszyklus, in dem eine Vielzahl von Blattstapeln, die unterschiedliche Falzwilligkeiten aufweisen können, gefalzt werden.

Werden jedoch bei einem Job, bei dem Papier mit identischen Kennwerten verarbeitet wird, vor dem Falzen Blätter in wechselnder Anzahl gesammelt, so muß auch bei der oben genannten Bedienereinstellung für einen Job die langsamste notwendige Geschwindigkeit für den gesamten Job eingestellt werden, was wiederum zu Taktleistungsverlusten führt.

Die DE 4446206 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Vorbereiten von aus unterschiedlichen Anzahlen von Seiten bestehenden Sendungen oder dergleichen auf das Kuvertieren. Die bekannte Vorrichtung weist eine Vorrichtung zum aufeinanderfolgenden Transport von einzelnen Seiten vorzubereitender Sendungen und Mittel zur Trennung der Seiten einer jeweils vorzubereitenden Sendung von den Seiten der nachfolgenden Sendung und zum Zusammenfassen von jeweils einer vorzubereitenden Sendung zugeordneten Seiten auf. Die Vorrichtung weist ferner einen Grenzwertzähler zum Zählen der Seiten der jeweils vorzubereitenden Sendung auf. Solange die durch den Grenzwertzähler gezählte Anzahl von Seiten für eine Sendung unterhalb eines Grenzwerts liegt, wird die Sendung mittels einer im Transportweg der Sendungen angeordneten Falzeinrichtung gefalzt. Ist die durch den Grenzwertzähler erfaßte Anzahl von Seiten für eine Sendung jedoch gleich oder oberhalb des Grenzwertes, so wird die Sendung nicht gefalzt, sondern ungefalzt weitertransportiert. Die in der DE 4446206 A1 beschriebene Vorrichtung liefert jedoch keine Lösung für das oben beschriebene Problem, da bei einem abzuarbeitenden Job die Falzgeschwindigkeit noch auf die größte noch zu verarbeitende Stapelhöhe eingestellt werden muß. Ferner werden Sendungen, deren Blattzahl einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, gar nicht gefalzt.

Die DE 39 34 623 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Bestimmen der Falzkraft von einlagigen oder mehrlagigen zu falzenden Papierproben unterschiedlicher Dicke, wobei die Vorrichtung zum Messen der Papierhöhe und der Zusammendrückbarkeit beim Falzen verwendet werden kann.

Die DE 31 20 526 A1 offenbart eine Falzvorrichtung, bei der die Bandgeschwindigkeit eines Zuführbandes und die Taktzahl der Falzmaschine abhängig von Parametern des Papiers, wie z. B. der Formatlänge, der Formatbreite, der Papiereigenschaften, von Wichtungsfaktoren etc., von einer Recheneinheit bestimmt werden. Die Parameter werden über eine Eingabeeinrichtung in einen Rechner eingegeben, und der Rechner gibt z. B. die Bandgeschwindigkeit und die Taktzahl aus, die in analoge Stellgrößen umgewandelt werden.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Falzen von einer Mehrzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Blattstapeln zu schaffen, das eine optimierte Steuerung der Falzgeschwindigkeit der Falzanlage ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Falzen von Blattstapeln, die aus einem oder mehreren Blättern bestehen können, wobei die Blätter einen unterschiedlichen Falzwiderstand aufweisen können, durch ein zeitlich aufeinanderfolgendes, zyklisches Zuführen, das Bewegungsphasen und Bewegungspausen aufweist, einer Mehrzahl von Blattstapeln zu einer Falzanlage, wobei bei dem Verfahren zunächst ein Stapel-Falzwiderstand für einen jeweiligen Blattstapel aus zumindest der Anzahl und/oder dem Falzwiderstand der einzelnen, einen Blattstapel bildenden Blätter ermittelt wird, und dann ein jeweiliger Blattstapel gefalzt wird, wobei zum Falzen des Blattstapels die Falzgeschwindigkeit der Falzanlage abhängig von dem für diesen Blattstapel ermittelten Stapel-Falzwiderstand gesteuert wird, wobei die Steuerung der Falzgeschwindigkeit der Falzanlage jeweils während Bewegungspausen der zyklischen Zuführung durchgeführt wird, derart, daß im Fall einer Falzgeschwindigkeitsverringerung für das Falzen des nächsten zu falzenden Blattstapels die Bewegungspause verlängert wird, wenn während der normalen Bewegungspause der zyklischen Zuführung die erforderliche Falzgeschwindigkeitsverringerung nicht erreicht wird, und daß im Fall einer Falzgeschwindigkeitserhöhung für das Falzen des nächsten zu falzenden Blattstapels abhängig vom Zeitbedarf entweder die Bewegungspause verlängert wird, wenn während der normalen Bewegungspause der zyklischen Zuführung die erforderliche Falzgeschwindigkeitserhöhung nicht erreicht wird, oder die Bewegungspause nicht verlängert wird, obwohl die erforderliche Falzgeschwindigkeitserhöhung während der normalen Bewegungspause nicht erreicht wird.

Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem Stapel innerhalb eines Jobs mit der für den Stapel mit dem höchsten Falzwiderstand erforderlichen Geschwindigkeit oder einer für einen derartigen Stapel erforderlichen Leistung gefalzt werden, liefert die vorliegende Erfindung eine variable Einstellung der Falzgeschwindigkeit auf der Basis der jeweiligen Stapel-Falzwiderstände der einzelnen Blattstapel. Dadurch können beispielsweise Anlagen mit kleiner dimensionierten Antrieben realisiert werden, da zum Falzen von Stapeln mit höherem Falzwiderstand, beispielsweise dickeren Stapeln, die Falzgeschwindigkeit der Anlage automatisch abgesenkt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen somit die Realisierung von Falzanlagen, die kleiner dimensionierte Antriebe aufweisen. Alternativ ermöglichen dieselben bei gleicher Dimensionierung der Antriebe einen erhöhten Durchsatz.

Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum Falzen von Blattstapeln, die aus einem oder mehreren Blättern bestehen können, wobei die Blätter einen unterschiedlichen Falzwiderstand aufweisen können, wobei die Vorrichtung eine Falzanlage mit steuerbarer Falzgeschwindigkeit, eine Einrichtung zum zeitlichen aufeinanderfolgenden, zyklischen Zuführen, das Bewegungsphasen und Bewegungspausen aufweist, einer Mehrzahl von Blattstapeln zu der Falzanlage, eine Einrichtung zum Ermitteln eines Stapel-Falzwiderstandes der Blattstapel, die der Falzanlage zugeführt werden, und eine Einrichtung aufweist, zum Steuern der Falzgeschwindigkeit der Falzanlage abhängig von dem jeweiligen ermittelten Stapel-Falzwiderstand eines Blattstapels für das Falzen dieses Blattstapels, jeweils zwischen dem Falzen zweier Stapel, derart, daß im Fall einer Falzgeschwindigkeitsverringerung für das Falzen des nächsten zu falzenden Blattstapels die Bewegungspause verlängert wird, wenn während der normalen Bewegungspause der zyklischen Zuführung die erforderliche Falzgeschwindigkeitsverringerung nicht erreicht wird, und daß im Fall einer Falzgeschwindigkeitserhöhung für das Falzen des nächsten zu falzenden Blattstapels abhängig vom Zeitbedarf entweder die Bewegungspause verlängert wird, wenn während der normalen Bewegungspause der zyklischen Zuführung die erforderliche Falzgeschwindigkeitserhöhung nicht erreicht wird, oder die Bewegungspause nicht verlängert wird, obwohl die erforderliche Falzgeschwindigkeitserhöhung während der normalen Bewegungspause nicht erreicht wird.

Die Einrichtung zum zeitlich aufeinanderfolgenden Zuführen einer Mehrzahl von Blattstapeln zu der Falzanlage kann beispielsweise die Transport- und Zusammentrag-Bahn eines Papierhandhabungssystems sein. In diesem Fall stellt die Falzanlage eine Verarbeitungsstation des Papierhandhabungssystems dar.

Gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird auf der Basis des Stapel-Falzwiderstands eines jeweiligen Blattstapels mittels Vergleichstabellen eine optimale Falzgeschwindigkeit der Falzanlage für diesen Blattstapel ermittelt. Nachfolgend wird die Falzgeschwindigkeit der Falzanlage auf diese optimale Falzgeschwindigkeit gesteuert.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Geschwindigkeitsoptimierung beim Falzen von Blattstapeln mit unterschiedlichem Falzwiderstand unter Berücksichtigung der Randbedingungen, dahingehend, daß das Massenträgheitsmoment der angetriebenen Falzwerkteile aus Festigkeitsgründen nicht beliebig verringert werden kann und die Dynamik des Antriebssystems sowohl aus technischen als auch aus Kostengründen nicht beliebig erhöht werden kann.

Die vorliegende Erfindung ist mit beliebigen bekannten Falzanlagen realisierbar. Dabei ist das Falzwerk vorzugsweise mit Falzwalzen ausgerüstet, die eine Polyurethanschaum-Beschichtung (Vulkozellbeschichtung) beispielsweise auf einem Stahlkern aufweisen. Dadurch ist eine Verringerung des Massenträgheitsmoments des Falzwerks auf ca. 15% gegenüber gebräuchlichen Stahlwalzen möglich. Mit bekannten, bereits bisher in Falzwerken eingesetzten Drehstrommotoren, die über handelsübliche Frequenzumrichter betrieben werden, kann somit eine sehr hohe Dynamik erzielt werden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf eine Falzanlage, die Bestandteil eines Papierhandhabungssystems, beispielsweise einer Kuvertieranlage, ist, erläutert. Es ist jedoch offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung auch auf andere Verarbeitungsanlagen, bei denen Blattstapel mit unterschiedlichem Falzwiderstand gefalzt werden, anwendbar ist.

Bei einem Papierhandhabungssystem wird an verschiedenen Stationen eine Verarbeitung von Papierstapeln durchgeführt. Eine derartige Station eines Papierhandhabungssystem ist beispielsweise eine Falzanlage. Die unterschiedlichen Stationen sind durch eine Transporteinrichtung miteinander verbunden, wobei die Stapel mittels der Transporteinrichtung zwischen den Verarbeitungsstationen bewegt werden. Die vorliegende Erfindung schafft nun ein Verfahren und eine Vorrichtung, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Falzanlage in Abhängigkeit von dem Falzwiderstand der einzelnen zu falzenden Blattstapel automatisch anzupassen. Das Papierhandhabungssystem kann beispielsweise taktweise arbeiten, wobei zyklisch Bewegungsphasen und Bewegungspausen aufeinanderfolgen. Bei einem solchen Papierhandhabungssystem werden Blattstapel durch das Stapeln von Blättern an Sammel- und Übergabe-Stellen sowie Beilagestationen gebildet.

Eine Steuerungseinrichtung des Papierhandhabungssystems ermittelt den Stapel-Falzwiderstand jeweiliger Blattstapel, die dem Falzwerk zugeführt werden. Für die Ermittlung des Falzwiderstands werden beispielsweise für jedes dem Papierhandhabungssystem zugeführte Blatt Informationen bezüglich Kenndaten des Blatts, beispielsweise des Flächengewichts, über eine Eingabevorrichtung der Steuerungseinrichtung zugeführt. In gleicher Weise können vor Beginn der Verarbeitung eines Jobs Kenndaten bezüglich aller während dieses Jobs dem Papierhandhabungssystem zugeführten Blätter der Steuereinrichtung eingegeben werden. Die Blattanzahl der jeweils durch das Papierhandhabungssystem transportierten Stapel kann durch die Steuerungseinrichtung aus den Informationen, die derselben für jedes dem Papierhandhabungssystem zugeführten Blatt geliefert werden, ermitteln. Alternativ kann die Blattzahl eines jeweiligen Stapels mittels optischer Erfassungseinrichtungen erfaßt werden. Eine solche Erfassung mittels optischer Erfassungseinrichtungen kann beispielsweise vorteilhaft verwendet werden, wenn die während eines Jobs verwendeten Blätter die gleichen Kenndaten aufweisen. Die Steuerungseinrichtung hat ferner Kenntnis von der verwendeten Falzart, die durch das Falzwerk, das in das Papierhandhabungssystem installiert ist, definiert ist. Optional kann diese Falzart jeweils vor Beginn der Verarbeitung eines Jobs eingegeben werden.

Die Steuerungseinrichtung ermittelt aus den Kenndaten der Blätter, beispielsweise dem Flächengewicht, sowie der Blattanzahl die Falzwilligkeit, d.h. den Falzwiderstand, eines jeweiligen Blattstapels. Über die Falzwilligkeit und unter Berücksichtigung der verwendeten Falzart wird nun beispielsweise über Vergleichstabellen die optimale Geschwindigkeit des Falzwerkes gefunden.

Es ist offensichtlich, daß die Steuerungseinrichtung die Falzwilligkeit der jeweiligen Blattstapel ausschließlich auf der Basis der Blattanzahl bestimmen kann, wenn Blätter mit identischen Kenndaten verwendet werden, bzw. auf der Basis der Kenndaten der Blätter ermitteln kann, wenn Stapel gleicher Blattzahl verwendet werden.

Die Geschwindigkeitsanpassung des Falzwerks kann nur zwischen zwei Papierdurchläufen vorgenommen werden. Wie beschrieben, werden die einzelnen Blattstapel mittels einer Transporteinrichtung dem Falzwerk zeitlich aufeinanderfolgend, z.B. taktweise, zugeführt. Die Steuerung der Falzgeschwindigkeit kann nur zwischen dem Falzen zweier Stapel durchgeführt werden. Erfolgt die Zuführung nicht taktweise, kann es erforderlich sein, die Transportgeschwindigkeit der Transporteinrichtung zu steuern, um zu gewährleisten, daß die Falzgeschwindigkeit der Falzanlage jeweils auf die Falzgeschwindigkeit für den nächsten, die Anlage erreichenden Stapel gesteuert ist, bevor der Stapel die Falzanlage erreicht. Vorzugsweise werden die Blattstapel auf dem Papierhandhabungssystem jedoch zyklisch, d.h. taktweise, bewegt. Die Steuerung der Falzgeschwindigkeit der Falzanlage findet dabei vorzugsweise jeweils während Totzeiten, d.h. Bewegungspausen, der zyklischen Zuführung statt.

Ist diese Totzeit zu kurz, um mit der begrenzten Dynamik des Antriebs die Geschwindigkeitsanpassung durchzuführen, so ist zwischen notwendiger Geschwindigkeitserhöhung und Geschwindigkeitsverringerung des Falzantriebs zu unterscheiden. Bei einer notwendigen Geschwindigkeitsverringerung muß mit der Zuführung des Guts solange gewartet werden, bis die für dieses Gut maximale Geschwindigkeit, die wiederum aus der optimalen Geschwindigkeit des Falzwerkes errechnet wird, erreicht ist. Bei einer notwendigen Geschwindigkeitserhöhung können gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zwei Taktzeitberechnungen durchgeführt werden. Die erste Variante bezieht sich auf die Durchlaufzeit mit Geschwindigkeitsanpassung nur in der Totzeit, während die zweite Variante auf die Durchlaufzeit mit einer Geschwindigkeitsanpassung bis die optimale Geschwindigkeit erreicht ist, gerichtet ist. Die Regelung erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel dann nach der Variante mit der kürzeren Durchlaufzeit.

Besitzt die Steuerungseinrichtung bereits frühzeitig Kenntnis der Daten mehrerer aufeinanderfolgender Stapel, so kann es sinnvoll sein, die Geschwindigkeitsanpassung des Falzantriebs gemäß der vorliegenden Erfindung über alle bekannten Daten nach einer vorgestellten Berechnung zu optimieren. Ist der Nachläufer des Falzwerkes in dem Papierhandhabungssystems nicht immer aufnahmebereit, so ist es ferner vorteilhaft, notwendige Wartezeiten des Falzwerkes, bis der Nachläufer aufnahmebereit ist, für die Geschwindigkeitsanpassung für den nächsten zu falzenden Stapel zu nutzen.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es somit, jedes einzelne zu falzende Gut, beispielsweise ein einzelnes Blatt oder einen Stapel aus mehreren Blättern, mit der für das jeweilige Gut möglichen Maximalgeschwindigkeit zu falzen. Dadurch werden Taktleistungsverluste, wie sie bei bekannten Verfahren auftreten, vermieden. Ferner ermöglicht es die vorliegende Erfindung, kleiner dimensionierte Antriebe zu verwenden, da der Antrieb nicht auf das Falzgut mit dem höchsten Falzwiderstand ausgelegt sein muß, da beim Falzen eines derartigen Falzguts die Geschwindigkeit automatisch abgesenkt wird, woraufhin die Geschwindigkeit automatisch wieder erhöht wird, wenn nachfolgend ein Falzgut mit einem geringeren Falzwiderstand gefalzt werden soll.