WO2020020909A1 - Spritzguss-gleitlagerbauteil mit markierung - Google Patents

Spritzguss-gleitlagerbauteil mit markierung Download PDF

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WO2020020909A1
WO2020020909A1 PCT/EP2019/069840 EP2019069840W WO2020020909A1 WO 2020020909 A1 WO2020020909 A1 WO 2020020909A1 EP 2019069840 W EP2019069840 W EP 2019069840W WO 2020020909 A1 WO2020020909 A1 WO 2020020909A1
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plain bearing
bearing component
injection molded
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plastic
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Frank Blase
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Igus Gmbh
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    • F16C2240/40—Linear dimensions, e.g. length, radius, thickness, gap
    • F16C2240/54—Surface roughness

Definitions

  • the invention relates generally to the marking of
  • a device for sliding guiding becomes more mutually movable, in particular in the sense of mechanical engineering
  • Friction of the sliding surfaces caused resistance.
  • the sliding partners interact with each other through their respective sliding surfaces for storage.
  • slide bearing includes in particular
  • plain bearing component includes e.g. also a component of a linear guide system that has at least one sliding surface.
  • a plain bearing component also encompasses both the bearing and the mounted component.
  • the invention relates in detail to such a generic injection molded plain bearing component made of plastic in the Injection molding process, in particular as a one-piece plastic body.
  • the plastic body has a first one
  • first surface comprises a sliding surface for the sliding mounting of and / or on a sliding partner.
  • markings can be introduced by appropriate design of the negative mold, such as protruding or recessed inscriptions on the surface e.g.
  • Injection molding to introduce variable markings, e.g. to the
  • pouring clocks i.e. stamps rotatable in the injection mold, which are a kind of
  • optically readable information in particular, optically readable information, whether human and / or machine readable.
  • So-called 2D codes in particular matrix codes, are now increasingly being used in the marking and labeling technology of products in general.
  • Widespread e.g. the so-called QR-Code®, in particular according to ISO / IEC 18004, or the so-called DataMatrix TM code, in particular according to ISO / IEC 16022. They are each optically machine-readable symbols. Among other things, they offer higher
  • Part identification used in manufacturing for example in process automation, for traceability
  • DPM Part marking or direct marking of parts
  • 2D codes two-dimensional codes
  • Laser marking which in some cases is also suitable for plastic parts.
  • Needle embossers, scribe embossers, needle scribe engraving systems and similar engraving machines to make a mark directly on the part surface are mainly used for metal parts. As with laser engraving, it is intrusive or
  • Bearing rings with a data code marking that can be attached to a by means of a grinding process that follows production
  • the marking has a lower one
  • Coding adjustable stamp provided that is variable
  • adjustable negative forms of the matrix code elements are generated on the mold wall facing the molten metal, which the casting process fills with melt to form a 2D code.
  • Metal parts are not readily suitable for plastic injection molding processes with relatively high pressure (master forms from the plastic state).
  • Such parts can be produced from a number of different special plastics, in particular tribologically optimized plastics, and are therefore, if at all, only partially reliable or can be marked with the same quality using conventional direct marking techniques. Laser marking is also not readily possible with all such plastics. This is also the case with other processes
  • Injection molded plain bearing component suggested that at least
  • Plastic body is made.
  • the plastic body has a first surface and at least a second surface, at least or only the first surface comprising a sliding surface for the sliding mounting of and / or on a sliding partner.
  • the second surface has at least one marking which comprises a data code marking with a 2D code.
  • the 2D code can thus be generated by the injection molding tool itself.
  • the 2D code encodes data and is used to capture that data by a
  • the detection can be optically, in particular electro-optically, with a commercially available one
  • Data acquisition device or code reader The data code marking is visible and easy to find, at least when it is loose or not installed.
  • the data code marking is thus designed together with the actual injection molded body in the course of its production in the injection molding process or in a correspondingly designed one
  • the plastic body can in particular be made of the same material.
  • a preparation in the 2-component method is basically possible, a uniform production of the material code- mark with the 2D code from the same plastic or the same plastic omposition Z, from which the
  • Injection molded body exists, but is preferred.
  • the data code marking with the 2D code in particular including the visible surface of the first and second symbol elements, is thus made or molded in one piece with the plastic body, in particular made of the same plastic material. This solution allows a particularly inexpensive production using relatively simple tools.
  • the plastic can comprise or consist of a tribologically optimized material, in particular a tribopolymer.
  • a tribologically optimized material is understood in particular to mean a material which, in addition to a base polymer, comprises components which improve the coefficient of friction and / or wear and which reduce the coefficient of friction and / or the wear of the base polymer, in particular a reinforced base polymer.
  • a tribologically optimized material can have a coefficient of friction or a coefficient of dynamic sliding friction p G of ⁇ 0.5, in particular A0.4 against steel with a contact force of 1.2 MPa and one
  • the tribologically optimized material can include lubricants, in particular solid lubricants.
  • the solid lubricants are preferably microscopic particles, e.g. with a diameter between 1 and 100 opm, embedded in the material, compounded or
  • the preferred solid lubricants lubricate and reduce the sliding surfaces during sliding bearing
  • the tribologically optimized material can be a base polymer with embedded lubricant particles and other additives, e.g. technical fibers and / or fillers.
  • the plastic can preferably be a thermoplastic
  • Base polymer include, especially a reinforced
  • thermoplastic base polymer for high strength.
  • the data code marking according to the invention is in particular in
  • Reinforcing materials e.g. Fibers can additionally stabilize and reinforce the plain bearing component, especially for
  • Edge loads can be absorbed.
  • the plastic can contain colored pigments and / or achromatic pigments, in particular black pigments, e.g. Industrial carbon black. Colorants are generally present with pigments in the present case, i.a. also dyes, meant. Pigments which improve the UV resistance of the plastic are particularly preferred.
  • the injection molded part may possibly have further color markings, for example subsequently applied
  • the injection molded part should offer sufficient resistance to elastic deformation for use as a slide bearing component.
  • the plastic preferably has a modulus of elasticity or
  • the plastic can preferably have a heat deflection temperature in accordance with DIN EN ISO 75-1 to 75-3 of at least 80 ° C., preferably of at least 100 ° C.
  • the plastic preferably has a Shore D hardness of at least 60, in particular at least 70 (according to DIN 53505 test method), in order to avoid scratches or undesired notches etc.
  • a combination of one or more of the above plastic properties also has a favorable effect the durability of the 2D code, especially in rough
  • the plastic has suitable flow properties in the injection molding process.
  • the plastic preferably has a melt flow index (according to DIN EN ISO 1133, in particular DIN EN ISO 1133-1: 2012-03 - melt mass flow rate (MFR)) of at least 3 g / 10 min, preferably of at least 6 g / 10 min, particularly preferably at least 20 g / 10 min.
  • the melt flow index can be determined 10 minutes as a melt volume-flow rate (MVR) in cm 3 /.
  • MVR melt volume-flow rate
  • a sufficiently high melt flow index is advantageous for the formation of 2D codes in the injection molding process, so that the molten polymer reliably fills even small-sized cavities of an injection mold, which belong to the marking area for a desired 2D code. This means that even very small 2D codes can be reliably implemented, for example with dimensions smaller than 4mm x 4mm.
  • QR codes in particular according to ISO / IEC 18004, is particularly preferred.
  • QR codes also include its variants such as micro-QR code, SQRC, iQR code or design QR code, etc.
  • Code here means the mapping of data into an optically recognizable symbol. Such codes use for coding a spatially two-dimensional arrangement of two optically different types of flat elements, code fields or so-called symbol modules (hereinafter symbol elements), which form the actual data code -Symbol together as a whole. Below are the two different element types as the first
  • a symbol element is a flat area which is marked by optical effect and / or shape together with other symbol elements represents a 2D code symbol.
  • Symbolic elements of the first type have a largely similar optical effect and / or shape or are optically equivalent to one another. The same applies to the second symbol elements. However, the first symbol elements differ significantly or significantly and in a predetermined manner in their optical effect and / or shape from the second symbol elements.
  • Conventional, printed matrix codes are typically square cells of the same size as symbol modules in two different optically clearly distinguishable contrasting colors, mostly black and white.
  • the first symbol elements have a different (real)
  • one and the same plastic is preferably used for the injection molded plain bearing component and the data code marking. Different colors of the
  • Surface profile means the actual surface profile in cross section along at least one of the main directions, preferably along the two directions.
  • the profile preferably has the area of all the second
  • the surface or profile property can be disordered, uneven and / or chaotic.
  • the first and second symbol elements can differ in particular with regard to their roughness parameters (DIN EN ISO 4287)
  • the first symbol elements have a smoother surface, i.e. have a smaller roughness depth than the second symbol elements. All of the first symbol elements have a technically identical surface quality
  • Surface roughness can be measured using known technical methods on the surface of the symbol elements.
  • the first symbol elements have an arithmetic mean roughness Ra in the range from 0.5pm to 3.5pm (micrometers), preferably in the range from 0.75pm to 2.75pm
  • the second symbol elements have an arithmetic mean roughness Ra in the range from 5pm to 12pm, preferably in the range from 6.50pm to 10.50pm.
  • the arithmetic mean roughness value Ra can be measured
  • the second surface is preferably not a sliding surface.
  • the data code marking is preferably on such areas
  • the second surface can be curved.
  • the machine-readable data code marking can also do well in the injection molding process Surfaces are attached that are not flat.
  • Symbol elements of the 2D code are adapted so that this data code marking can be or appears in a machine-readable manner in a projection onto a projection plane in this projection plane.
  • the data code marking can be shown or mapped so distorted on the second surface that its optical projection onto a projection plane appears at least approximately flat and is machine-readable in this projection plane like a flat code.
  • the distorted data code marking then corresponds to the inverse mapping from said
  • the first symbol elements compared to an area of the second surface adjacent to the data code marking
  • the first symbol elements can be steplessly integrated into the
  • the wall thickness is weakened in order not to impair the desired stability of the slide bearing component.
  • the average height difference between the surfaces of the first and second symbol elements is less than or equal to 0.5 mm. This means that even symbol elements with a relatively small, for example square, base area can be reliably read out even with a strongly oblique orientation to the optical axis of the data acquisition device. In addition, this does not noticeably change the component geometry.
  • the data code marking can in particular be produced together with a structural area of the injection molded plain bearing component, i.e. without additional, separate parts area for the marking or corresponding material expenditure.
  • the data code marking as a whole in a region of the first side of the injection molded body which is recessed with respect to the second surface. This protects the marking, among other things. against abrasion, for example on interfering edges or the like. It is also possible, in addition or as an alternative, to form the second symbol elements by regions which are recessed or spring back relative to the surface of the second side of the injection molded plain bearing component or the second surface. In particular, they can delve into the first
  • the data code marking should be in a clearly visible surface area of the plastic body which is, however, not susceptible to wear or which is less susceptible to wear
  • both types of 2D code symbol elements look a preferred one
  • Symbol elements are preferably not discolored, but only cause optical contrast due to different ones
  • the optical contrast or the optical differentiability of the different symbol elements is thus preferably caused by different optical scattering properties.
  • the first symbol elements can, for example, have a roughness or roughness that is technically as low as possible and
  • Injection molding tool a predetermined, significantly stronger optical scattering effect with regard to incident light.
  • Light scattering of the second symbol elements in comparison to the first symbol elements can be, for example, via the
  • Symbol elements offers sufficient visual distinguishability in order to use conventional matrix codes, e.g. a QR code, with commercially available devices, e.g. a common smartphone, reliably recognizable.
  • conventional matrix codes e.g. a QR code
  • commercially available devices e.g. a common smartphone
  • the second symbol elements can have a large roughness relative to the surface, in particular
  • the first and second symbol elements can have different degrees of light reflectance based on the same measuring arrangement, which can be e.g. differ by at least 20%.
  • the first and second symbol elements can have different degrees of light reflectance based on the same measuring arrangement, which can be e.g. differ by at least 20%.
  • the second symbol elements also generate optically essentially isotropic light scattering. Assuming a spherical coordinate system with a polar axis or Z-axis parallel to the surface normal on the base of the 2D code as the equatorial plane (eg flush on the surface of the first symbol elements) means essentially isotropic
  • Light scattering here means that the quantity of light scattering in a selected direction with a constant azimuth angle does not essentially depend on the polar angle. This can usually be checked visually, e.g. if no essential when rotating the component around the Z axis and constant light irradiation
  • Such essentially isotropic light scattering can be achieved, for example, by aperiodic, e.g. technically chaotic, achieve surface profiles that are set so that the quantitative deviation over the entire polar angle range (from 0 to 2n) is smaller than a predetermined threshold, e.g. shows a deviation of no more than 15% over the entire polar angle range.
  • aperiodic e.g. technically chaotic
  • achieve surface profiles that are set so that the quantitative deviation over the entire polar angle range (from 0 to 2n) is smaller than a predetermined threshold, e.g. shows a deviation of no more than 15% over the entire polar angle range.
  • Anisotropic light scattering would also be conceivable, e.g. by
  • Diffraction gratings or similar periodic structures e.g.
  • the inventive generation of the data code marking with the 2D code during injection molding or in the injection mold makes it possible, in particular, for the 2D code, including the visible surfaces of the first and second symbol elements, to be produced in one piece from the same plastic as the actual plastic body itself can be used in particular for injection molded plain bearing components common polymers or
  • Plastic mixtures optionally with reinforcing fillers, for example with reinforcing fibers, are used.
  • the data code marking is especially constant throughout Coloring of the plastic possible, also with a visually black plastic, ie even without different colors of the two basic types of symbol elements in 2D code.
  • the proposed solution makes it possible, in particular, to use the 2D code to mark the data code with the tool
  • Post-processing is already machine-readable.
  • the data code marking can consequently in particular as a direct marking together with the injection molded plain bearing component in the same
  • Injection mold are made. This allows a particularly inexpensive marking with a 2D code or a matrix code.
  • Symbol elements compared to the second symbol elements can be achieved if, on the one hand, the first symbol elements have a surface finish that prevents spark erosion of the molding tool by electroerosive machining or
  • EDM (DIN 8580) can be achieved.
  • a suitable surface quality of the second symbol elements can be achieved if their surface quality corresponds to a laser engraving, in particular a deep laser engraving or 3D laser engraving of the injection mold (molding tool).
  • the second surface of the injection molded plain bearing component outside the data code marking can also correspond to spark erosion.
  • the first surface of the injection molded plain bearing component can be at least predominantly the same
  • Have surface texture like the second surface can be machined, e.g. have a cylinder surface turned on a lathe, and then have ground surface quality.
  • a surface quality generated by spark erosion EDM: electrical discharge machining
  • relatively small roughness depths of the second can be achieved by spark erosion
  • Another advantage is that a different method is used only for the optical contrast of the second symbol elements Tool production of the mold is required, for example laser machining of the injection mold.
  • the data code marking is preferably a permanent marking that remains the same across all identical injection molded plain bearing components, i.e. unchangeably created in the injection mold.
  • the data encoded by the 2D code is preferably a permanent marking that remains the same across all identical injection molded plain bearing components, i.e. unchangeably created in the injection mold.
  • the maintenance personnel using a commercially available smartphone with software for scanning the 2D code, for example a QR code reader, can be easily guided on site from the injection molded plain bearing component to a correspondingly predetermined website of the manufacturer.
  • a commercially available smartphone with software for scanning the 2D code for example a QR code reader
  • the data encoded by the 2D code includes encrypted and / or slide bearing component-specific data content.
  • an SQRC code secure QR code
  • the injection molded plain bearing component can continue to be a conventional user-readable
  • the invention is applicable to the production of injection molded parts for plain bearings.
  • Each individual injection molded plain bearing component can have its own dedicated 2D code in the corresponding data code marking.
  • every single part of the plain bearing is easy for the user
  • the invention further relates to a plain bearing, in particular linear Plain bearings and / or radial plain bearings, comprising at least one injection molded plain bearing component according to one of the preceding
  • the injection molded plain bearing component and its sliding partner are movably arranged relative to one another and are in contact with one another through their sliding surfaces.
  • the sliding partner slides that
  • Injection molded plain bearing component or is mounted on the injection molded plain bearing component. During the plain bearing, the sliding surface of the injection molded plain bearing component slides along one
  • the sliding partner can be another injection molded plain bearing component or a differently manufactured component, e.g. made of metal, e.g. a shaft, axis, guide rail or the like. , his.
  • Inexpensive product marking of the plain bearing with a 2D code is made possible by using the injection molding process, because a separate marking of the sliding partner is often not necessary.
  • the invention consequently also relates to an injection molding tool for plastic or injection molding tool for the production of
  • the injection molding tool can be made in particular of steel.
  • the injection molding tool has a predetermined marking area for a 2D code, which is fixed in the injection molding tool and is formed or incorporated in the shaping wall to delimit the injection molding cavity.
  • the marking area has a number of first symbol areas.
  • the first symbol areas can in particular be rotated and ground or produced by spark erosion.
  • the first symbol areas can e.g. can be generated together with the production of the boundary wall for the second surface of the injection molded plain bearing component.
  • the marking area in the mold has a number of second ones
  • the second symbol areas can in particular in the course of the initial production or also subsequently, in particular by laser engraving of the injection mold.
  • a deep laser engraving or 3D laser engraving of the injection mold or the mold can be considered as laser engraving.
  • the first symbol areas therefore serve to generate the first symbol elements and the second symbol areas serve to generate the second symbol elements.
  • An injection mold is understood in particular to mean a mold half (half shell) of a two-part mold, since it is sufficient if the data code marking is present on one side.
  • the proposed data code marking of plastic components of slide bearings offers a wide variety of application advantages.
  • An injection molded plain bearing component with 2D code can offer various additional benefits. For example, assembly and / or maintenance are simplified or supported e.g. by accessing information regarding the construction, assembly and / or maintenance of the
  • Ordering spare parts for the component can be made possible using the 2D code.
  • the user can do this by data acquisition of the 2D code with a smartphone, tablet or the like. directly on the injection molded plain bearing component on a manufacturer's, e.g. the
  • Product series to this website assigned to this injection molded plain bearing component, e.g. via a URL created in the QR code.
  • the website may contain product information such as Have assembly or maintenance instructions, specification data of the individual parts and / or the plain bearing, etc.
  • an ordering function can be provided for ordering spare parts.
  • At least one individual part of a specific plain bearing can be provided with a clearly assigned own 2D code in order to offer such additional benefits.
  • Web-based supplementary queries for example with regard to at least one parameter of the injection molded plain bearing component, are directed to the user in order to provide targeted information. It is also conceivable to call an application on the end device, which Additional benefits to the product delivers.
  • the data code marking can also be used to identify counterfeit products, e.g. based on encrypted additional data.
  • the user can record data on the 2D code on the injection molded plain bearing component
  • the invention further relates to an injection molding process for
  • Data codes in particular a 2D code according to one of the
  • the tool-falling plastic body can in particular be a ready-to-use plain bearing component with the data code marking in the sense of the invention.
  • the marking area is fixed or unchangeably predetermined in the respective tool.
  • the injection mold for plastic used in the proposed method can have the features according to one of the preferred embodiments described above. Similarly, the plastics or the plastic Z can be selected omposition according to any one of the above preferred examples.
  • FIG. l an embodiment of a cylindrical slide bearing in perspective view
  • FIG. 2A an embodiment of a spherical bearing in
  • FIG. 2B a housing half of a spherical bearing according to FIG. 2A in side view;
  • FIG. 3A an embodiment of a carriage for a
  • FIG. 3B the slide according to FIG. 3A in a top view
  • FIG. 3C an enlargement of the data code marking according to FIG. 3B;
  • FIG. 4 a schematic cross section of the surface profiles of first and second symbol elements in the data code marking according to FIG. 3C according to the section line IV-IV in FIG. 3C;
  • FIG. 5 a view of a mold half of an injection mold for producing a slide bearing component according to FIGS. 3A, 3B;
  • FIG. 6 a schematic principle representation of the arithmetic mean roughness value Ra (parameter according to DIN EN ISO 4287: 1998) on an aperiodic surface profile (Z (x)) - analogous to the second
  • FIG. 1 shows a cylindrical injection molded plain bearing component 1 without the associated sliding partner.
  • the injection molded plain bearing component 1 is designed as a bearing bush and has a tubular section 11 with two longitudinal ends 111 and 112. An insertion bevel is formed at the first longitudinal end 111. At the second longitudinal end 112, the section 11 has a
  • the tubular section 11 of the injection molded plain bearing component 1 has an inner diameter dl, an outer diameter d2, and a wall thickness (d2-dl) / 2.
  • the injection molded plain bearing component 1 has a first surface 121, here the inner cylindrical surface, and a second surface 122, here the outer cylindrical surface.
  • operating arrangement is the injection molded plain bearing component 1 as a plain bearing bush in a housing bore or the like. without play, e.g. with press fit (English, pressfit)), attached and included in it except for the collar 12.
  • press fit English, pressfit
  • Longitudinal end 111 facilitates assembly.
  • the first surface 121 is a sliding surface 121 and can be, for example, a shaft or axis (not shown), e.g. made of steel, sliding bearings e.g. for rotation around its own longitudinal axis. One slides during this movement
  • the injection molded sliding bearing component 1 supports the sliding partner as a supported component as a supporting component.
  • the cylindrical opposite second surface 122 which defines the outer diameter d2, is provided
  • the curved second surface 122 has a data code marking 10 with an essentially two-dimensional surface area Matrix code, here a QR code according to ISO / IEC 18004. At least in the loose, non-assembled state, the data code marking 10 is visible on the second surface 122, for example for manufacturing and logistics purposes. In an operating arrangement, however, the data code marker 10 does not have to be visible.
  • Matrix code here a QR code according to ISO / IEC 18004.
  • the data code marking can be arranged on the flat end face of the collar 12.
  • a suitable QR code as data code marker 10 can e.g. as a square code symbol with depending on the version 21x21 up to 177x177 individual fields for symbol modules or symbol elements.
  • the QR code has a size of e.g. at least 15x15mm and is machine readable with a data acquisition device, e.g. with a smartphone.
  • ISO / IEC 18004 as data code marker 10 is known per se and is not explained in more detail here (exemplary additional benefits can be tested by scanning the QR code 10 in FIG. 2B).
  • the injection molded plain bearing component 1 is in one piece and
  • QR code Made of the same material as the data code marker 10, here a QR code, in an injection molding process from a tribologically optimized material.
  • a preferred material is a
  • thermoplastic with self-lubricating properties, that for plain bearings without additional or subsequent
  • Lubrication is suitable.
  • the material comprises a base polymer with embedded solid lubricant particles as well as with
  • Base polymers with fillers or dyes are possible. A variety of lubrication-free suitable for various applications
  • the plastic can for example be a modulus of elasticity
  • iglidur® G from igus GmbH, D-51147 Cologne.
  • Other similar iglidur® materials e.g. iglidur® J, iglidur® M250, iglidur® W300, iglidur® X etc. would also be suitable. These materials have a melt flow index in the range of 3 to 50 g / 10min.
  • the second surface 122 which has the data code marking 10, is curved in FIG. circular cylindrical.
  • Data code marker 10 is therefore slightly distorted on the second surface 122, so that the width B of the
  • Data code marking 10 and the individual symbol elements (see FIG. 3 below) in the circumferential direction of the tubular section 11 is longer than the length L in the axial direction of the tubular section 11.
  • the data code marking 10 appears well legible with the appropriate optical distortion in the usual square shape (see enlargement of the data code marking 10 in FIG. 1).
  • FIG. 2A shows two further injection molded plain bearing components 2 in an intended operating order, in which they together with a
  • Calotte 202 are assembled to a pillow block, here a spherical bearing 200.
  • the injection molded plain bearing components 2 are placed on top of one another in such a way that they form a housing 201 with a circular cylindrical receptacle for the spherical cap 202 in the intended operating arrangement shown.
  • the housing 201 is the bearing part of the spherical bearing 200 and slidably supports the spherical cap 202 as a bearing part similar to a ball joint, i.e. the calotte 202 as a joint head can move relative to the housing 201 as a joint socket.
  • the dome 202 can e.g. made from iglidur® J from igus GmbH, D-51147 Cologne.
  • FIG. 2A shows one of the two injection molded plain bearing components 2 from FIG. 2A.
  • the injection molded plain bearing component 2 has a first surface that acts as a sliding surface 221 for a
  • the injection molded plain bearing component 2 also has a second surface 222, here an outer surface of the housing 201, which is not a sliding surface or in the intended operating arrangement according to FIG. 2A is not used for plain bearings.
  • a visible and machine-readable (for example with a smartphone) data code marker 20 with a QR code according to ISO / IEC 18004 is also provided on the second surface 222, which is formed flat here.
  • the injection molded plain bearing components 2 can be designed as identical parts and accordingly have an identical data code marking 20.
  • the data code marker 20 is in one piece with the same material
  • Injection molded plain bearing component 2 made from a tribologically optimized plastic using the injection molding process.
  • the plastic can have, for example, an elastic modulus (Young's modulus according to DIN 53457) of 3200 MPa and a Shore hardness according to DIN 53505 of 77.
  • a suitable plastic would be e.g. RN33 from igus GmbH, D-51147 Cologne.
  • FIG. 3A and 3B show another example of an injection molded plain bearing component 3, here for a linear plain bearing.
  • the injection molded slide bearing component 3 is the supported part of the slide bearing, namely a slide of a linear guide, which is used for a sliding, e.g. translatory movement along a guide rail (not shown) is formed.
  • the injection molded plain bearing component 3 is mounted in an operating arrangement on a guide rail (not shown).
  • the injection molded plain bearing component 3 has an approximately rectangular cross section and has a receptacle 310 with a round cross section, e.g. for a (not shown) threaded spindle of a spindle drive and a receptacle 320 with a rectangular cross section for the guide rail.
  • the inner surface of the receptacle 320 belongs to a first surface of the injection molded plain bearing component 3 and serves as a sliding surface 321 for
  • This guide rail is the sliding partner of the injection molded plain bearing component 3.
  • FIG. 3B shows the injection molded plain bearing component 3 in a top view, likewise with an approximately rectangular shape.
  • a second, in FIG. 3A-3B also flat surface 322 of the injection molding
  • Plain bearing component 3 namely its outer surface, has a good visible data code marker 30 with a flat two-dimensional matrix code, here a QR code
  • the data code marking 30 provided on a plane area of the area 322 is square here, has a size of e.g. 18 x 18 mm and is in a known manner with a data acquisition device, e.g. a smartphone, readable even when installed.
  • the injection molded plain bearing component 3 according to FIG. 3A-3B is also made in one piece and of the same material in the injection molding process from a tribologically optimized plastic, e.g. a thermoplastic polymer with embedded solid lubricant particles.
  • a tribologically optimized plastic e.g. a thermoplastic polymer with embedded solid lubricant particles.
  • the data code marking 30 is produced as a kind of direct marking with the injection molded plain bearing component 3 in the injection molding tool.
  • a suitable plastic would be e.g. iglidur® P from igus GmbH, D-51147 Cologne, with an elastic modulus (according to DIN 53457) of 5300 MPa, a Shore hardness according to DIN 53505 of 75, one
  • FIG.3C shows a purely exemplary illustration
  • a QR code consists of different ones in a manner known per se
  • FIG. 4 shows as a basic diagram a section in one direction along the line IV-IV from FIG. 3C (for example limited to the position marker of the QR code shown at the top left in FIG. 3C).
  • FIG. 4 illustrates, the individual symbol elements of the QR code, namely first symbol elements 31 and second
  • the second symbol elements 32 in particular have a rougher cross-sectional profile, ie a greater roughness depth than the first symbol elements 31.
  • the more pronounced roughness depth of the second symbol elements 32 can be measured in particular on the basis of the arithmetic mean roughness value Ra, which should be noticeably greater for the second symbol elements 32 than for the first Symbol elements 31, for example by a factor of at least 2 times, preferably> 3.
  • Symbol elements 31 can have the same surface quality as the remaining or predominant second surface 322 of the injection molded plain bearing component 3.
  • the surface or cross-sectional profile of both types of symbol elements 31 and 32 is in both surface directions x, y of the plane from FIG. 3C procured in the same way and only schematically and in FIG. 3C
  • the greater roughness of the second symbol elements 32 is set such that they cause a significantly stronger light scattering than the first symbol elements 31. Furthermore, the surface profile of the second symbol elements 32 is aperiodic in both surface directions x, y of the main plane of the injection molded plain bearing component 3, by a large extent to cause isotropic light scattering.
  • Each injection molded plain bearing component 1, 2, 3 can optionally be assigned an associated unique code in each size, which is encoded in the 2D code of the data code marker 10, 20, 30 and, for example, via the recognized URL as a request parameter to a manufacturer Website is transmitted.
  • FIG. 5 shows a roughness depth measurement on a mold half 50 made of steel of a plastic injection mold for producing a
  • Injection molded plain bearing component with a code corresponding to FIG.3C Injection molded plain bearing component with a code corresponding to FIG.3C.
  • a marking area 53 is incorporated directly and unchangeably in the injection molding process in order to generate the data code marking 30 together with the injection-molded plain bearing component 3 (see FIG. 3B).
  • the marking area 53 corresponds to that
  • the marking area 53 first partially square and field-like symbol areas 51.
  • the symbol areas 51 can be formed flush with the surface and without any difference in the surface properties from the rest of the smooth boundary wall of the mold half 50, in particular by spark sinking erosion (EDM: electrical discharge machining).
  • EDM spark sinking erosion
  • the marking area 53 also has second partially.
  • the second symbol areas 52 which are recessed relative to the symbol areas 51, for example about 0.4 mm deeper, lie.
  • the second symbol areas 52 can subsequently be done by deep laser engraving or 3D laser engraving of the mold half 50 or
  • Injection mold are introduced.
  • the laser engraving for producing the second symbol areas 52 permits sharp-edged transitions and parameter settings for generating the desired aperiodic, isotropically scattering surface profile of the second symbol elements 32 (cf. FIG. 4).
  • a data code marking 30 can be produced using the same material as the plastic body of the injection molded plain bearing component 3 and using tools. Post-processing is not necessary for machine-readable recognition of the code of the data code marking 30.
  • QR codes 30 inserted into the plastic body in the injection molding process can be optically detected from a wide variety of angles using commercially available smartphones.
  • FIG. 6 illustrates as the roughness parameter the arithmetic mean roughness Ra as a parameter according to DIN EN ISO 4287 (1998).
  • Ra is the arithmetic mean of the amounts of all profile values.
  • the profiles can be measured using an electrical probe cutter.
  • Z (x) illustrates a real surface profile purely schematically, it is not a measurement result. Spark erosion can be used as
  • Boundary walls of the mold halves 50 achieve very smooth surfaces, so that pronounced tips and grooves in the
  • FIG. l
  • FIG. 2A, 2B are identical to FIG. 2A, 2B:
  • data code marking e.g. QR code
  • FIG. 3A, 3B are identical to FIG. 3A, 3B:
  • FIG. 3C, 4
  • data code marking e.g. QR code
  • FIG. 5 is a diagrammatic representation of FIG. 5

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1), das aus Kunststoff im Spritzgussverfahren als einteiliger Kunststoffkörper hergestellt ist. Eine erste Oberfläche umfasst eine Gleitfläche (121) zur gleitenden Lagerung von und/oder an einem Gleitpartner. Erfindungsgemäß weist eine weitere zweite Oberfläche (122) zumindest eine Markierung (10) auf, die eine Datencode-Markierung mit einem 2D-Code umfasst, welcher Daten codiert. Es kann insbesondere ein QR-Code als Datencode-Markierung vorgesehen sein. Die Datencode-Markierung ist erfindungsgemäß im Spritzgussverfahren in den Kunststoffkörper eingebracht und an der zweiten Oberfläche maschinenlesbar vorgesehen. Ferner betrifft die Erfindung ein Spritzguss-Formwerkzeug und ein Herstellungsverfahren für ein mit einem Datencode markiertes Spritzguss-Gleitlagerbauteil.

Description

Spritzguss -Gleitlagerbauteil mit Markierung
Die Erfindung betrifft allgemein das Markieren von
spritzgussgefertigten Gleitlager-Kunststoffteilen für ein
Gleitlager (Engl, plain bearing) .
Unter Gleitlager wird insbesondere im Sinne des Maschinenbaus eine Vorrichtung zum gleitenden Führen gegeneinander beweglicher
Bauteile, insbesondere gegeneinander beweglicher
Maschinenbauteile, verstanden. Bei einem Gleitlager stehen typisch mindestens zwei relativ zueinander bewegliche Gleitpartner durch ihre jeweiligen Gleitflächen in direktem Kontakt zueinander. Im Gegensatz zu Wälzlagern gleiten dabei die Gleitpartner unmittelbar aufeinander entlang deren Gleitflächen gegen den durch eine
Reibung der Gleitflächen (Gleitreibung) verursachten Widerstand. Die Gleitpartner interagieren dabei miteinander durch ihre jeweiligen Gleitflächen zwecks Lagerung.
Der Begriff Gleitlager umfasst vorliegend insbesondere
hinsichtlich der Freiheitsgrade sämtliche Lagerarten,
beispielsweise Radiallager, Axiallager, Radial-Axiallager,
Linearlager, Gelenklager. Der Begriff Gleitlagerbauteil umfasst z.B. auch ein Bauteil eines Linearführungssystems, das mindestens eine Gleitfläche aufweist. Mit Gleitlagerbauteil ist vorliegend ferner sowohl das lagernde als auch das gelagerte Bauteil umfasst.
Im Spritzgussverfahren lassen sich direkt verwendbare Bauteile von Gleitlagern in Großserien bzw. Massenfertigung kostengünstig hersteilen .
Die Erfindung betrifft im Einzelnen ein solches gattungsgemäßes Spritzguss-Gleitlagerbauteil, das aus Kunststoff im Spritzgussverfahren, insbesondere als einteiliger Kunststoffkörper hergestellt ist. Der Kunststoffkörper hat dabei eine erste
Oberfläche und mindestens eine zweite Oberfläche, wobei die erste Oberfläche eine Gleitfläche zur gleitenden Lagerung von und/oder an einem Gleitpartner umfasst.
Im Spritzgussverfahren können durch entsprechende Gestaltung der Negativform Markierungen eingebracht werden, wie etwa vorstehende oder vertiefte Beschriftungen der Oberfläche z.B. mit
Artikelnummer und Hersteller. Es ist auch bekannt, beim
Spritzgießen variable Markierungen einzubringen, z.B. zum
Herstellungsdatum. Dies erfolgt typisch durch sog. „Gießuhren", d.h. im Spritzgießwerkzeug drehbare Stempel, die eine Art
Zeitstempel in den Kunststoffkörper einbringen, der meist an der Außenseite sichtbar ist. Eine Markierung bedeutet hier
insbesondere eine optisch lesbare Information, gleich ob menschen- und/oder maschinenlesbar.
In der Markierungs- und Kennzeichnungstechnologie von Produkten ganz allgemein finden nun vermehrt sogenannte 2D-Codes Anwendung, insbesondere Matrix-Codes. Verbreitet sind z.B. der sog. QR-Code®, insbesondere nach ISO/IEC 18004, oder der sog. DataMatrix™-Code , insbesondere nach ISO/IEC 16022. Es handelt sich jeweils um optisch maschinenlesbare Symbole. Sie bieten u.a. höhere
Informationsdichte im Vergleich zu alphanumerischer Beschriftung oder EAN-Barcodes . Zweidimensionale Codes werden zur
Teileidentifikation in der Herstellung genutzt, beispielsweise in der Prozessautomatisierung, zur Verfolgbarkeit,
Qualitätskontrolle, usw. Eine zuverlässige, schnelle und präzise Identifikation ist auch nach der Herstellung vorteilhaft,
insbesondere beim Nutzer.
Eine vermehrt eingesetzte Technik ist die direkte
Teilekennzeichnung bzw. Direktmarkierung von Teilen (Engl. „Direct Part Marking" : DPM) mit zweidimensionalen Codes (2D-Codes) auf Teileoberflächen. DPM betrifft Verfahren zum Aufbringen einer dauerhaften Markierung unmittelbar an der Oberfläche eines
Produkts. Im Vergleich zum nachträglichen Aufbringen von Etiketten oder dgl . ist die Direktmarkierung sicherer und einfacher zu automatisieren. Verschiedene DPM-Technologien sind bekannt, vgl. Einleitung in WO 2016/054647 Al. Bekannt ist z.B.
Laserbeschriftung, welche z.T. auch für Kunststoffteile geeignet ist .
Zur Laserbeschriftung von Spritzgussteilen aus Kunststoff
beschreiben z.B. die Patente DE 10 2005 017 807 B4 und
DE 10 2005 017 808 B4 Spritzgussteile für Kraftstoff- Einspritzventile, die eine besondere zusätzliche Kunststoffläge zur Laserbeschriftung aufweisen. Diese Spritzgussteile mit der speziellen laserbeschriftbaren Lage werden im 2-Komponenten- Spritzgussverfahren hergestellt und erst nachträglich in einem zusätzlichen Prozessschritt markiert. Auch bekannt sind
Nadelpräger, Ritzpräger, Nadel-Ritz-Graviersysteme und ähnliche Graviermaschinen, um eine Markierung direkt in die Teileoberfläche einzubringen. Diese werden überwiegend für Metallteile eingesetzt. Es handelt sich, wie beim Lasergravieren um intrusive bzw.
subtraktive Methoden, welche die Oberfläche des Bauteils
nachträglich kontrolliert verändern, um z.B. den gewünschten 2D- Code einzubringen.
DE 10 2009 010 022 Al beschreibt z.B. ein Markieren von
Lagerringen mit einer Datencode-Markierung, die mittels eines an die Herstellung anschließenden Schleifprozesses an eine
Funktionsfläche des Lagerrings, welche der Lagerung dienen soll, angebracht wird. Die Markierung weist dabei eine niedrigere
Rauheit als der Rest der Funktionsfläche, an der sie angebracht ist, sodass die Funktionalität der Funktionsfläche durch die Markierung nicht beeinträchtigt wird.
Es sind auch nicht-intrusive Techniken, insbesondere additive Markierverfahren bekannt, die durch nachträgliches Aufbringen einer Medienschicht auf der Oberfläche markieren, z.B. die
Tintenstrahlmarkierung, vgl. Einzelheiten im Technischen Bericht ISO/IEC TR 24720 (Erstausgabe 2008) .
Die vorstehenden DPM-Techniken können in den Produktionsprozess integriert werden, markieren Bauteile jedoch nachträglich in einem separaten Schritt. Dadurch entsteht Zusatzaufwand und eine inhärente Verwechslungssicherheit ist nicht gegeben (d.h. falsche Teilemarkierung ist möglich) . US 2014/0020250 Al beschreibt beispielsweise das nachträgliche Anbringen einer Datamatrix-Markierung auf einem Lagerbauteil, wobei die Markierung Testergebnisse dieses konkreten Lagerbauteils codiert .
In der Metall-Gießtechnik wurde ferner bereits vorgeschlagen,
Teile ohne zusätzlichen Arbeitsgang, im Rahmen der Urformung des Formteils, mit einer optisch lesbaren Code-Markierung zu versehen. In der Patentanmeldung WO 02/09018 A2 wurde vorgeschlagen, einen speziellen Einsatz in der Formenherstellung der Keramik-Gießform einzusetzen, welcher eine Negativform eines gewünschten Matrix- Codes, z.B. eines DataMatrix™ Codes, in der Hohlform erzeugt, z.B. für ein Rotorblatt einer Turbine. Der spezielle Einsatz wird dabei in das Modell (Positivform) integriert, das zur Herstellung der Hohlform (Negativform) , für ein anschließendes Urformen aus dem flüssigen Zustand dient. Der Einsatz und das Modell sind aus wachsartigem schmelzbarem Material. Beide werden durch Erhitzen aus der Hohlform entfernt, sodass eine Negativform des gewünschten 2D-Codes in der Hohlform verbleibt.
Einen weiteren Ansatz zur Markierung von Metall-Gussteilen während des Urformprozesses (Urformen aus dem flüssigen Zustand)
beschreibt das Patent DE 10 2008 024 906 B3. Hiermit soll eine manipulationssichere Markierung von Gussteilen während des
Urformprozesses ermöglicht werden. Dabei wird ein bzgl. der
Codierung einstellbarer Stempel vorgesehen, der variabel
einstellbare Negativformen der Matrixcode-Elemente an der der Metallschmelze zugewandten Gussformwandung erzeugt, welche der Gießvorgang mit Schmelze zur Bildung eines 2D-Codes ausfüllt.
Somit kann der Code von einem Teil zum nächsten wahlweise neu eingestellt werden. Ein solches Formwerkzeug ist komplex,
kostenintensiv und wartungsintensiv bzw. fehleranfällig.
Die beiden vorstehenden Ansätze aus der Gießereitechnik für
Metallteile sind nicht ohne weiteres für Kunststoff- Spritzgussverfahren mit relativ hohem Druck (Urformen aus dem plastischen Zustand) geeignet.
Bei Gleitlagerbauteilen kommt erschwerend hinzu, dass die
unterschiedlichen Materialien, aus denen sie hergestellt sind, eine hohe Festigkeit aufweisen sollen. Solche Teile können aus einer Reihe unterschiedlicher Spezialkunststoffe, insbesondere tribologisch optimierter Kunststoffe, hergestellt und sind daher mit üblichen Techniken zur Direktmarkierung, wenn überhaupt, nur bedingt zuverlässig bzw. in gleichbleibender Güte markierbar. Auch eine Laserbeschriftung ist nicht mit allen derartigen Kunststoffen ohne weiteres möglich. Auch mit anderen Verfahren ist das
Anbringen von für das Maschinenlesen ausreichend kontrastreichen Code-Markierungen auf Kunststoff für industrietaugliche
Gleitlagerbauteilen oft nicht ohne weiteres möglich.
Eine einfache Lösung zur Markierung von Spritzguss- Gleitlagerbauteilen mit Zusatzinformationen ist jedoch auch im Zuge der Herstellung von Gleitlagerbauteilen im
Spritzgussverfahren aus technischen Kunststoffen wünschenswert.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es mithin, ein mit einem Datencode markiertes Gleitlagerbauteil vorzuschlagen, welches kostengünstig und verwechselungssicher herstellbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige und zuverlässige Technik aufzuzeigen, die es erlaubt, Spritzguss-Gleitlagerbauteile zu markieren, insbesondere mit Zusatzinformation. Die Technik bzw. das Verfahren sollte insbesondere verwechslungssicher und
möglichst zuverlässig sein, auch bei sehr hohen Stückzahlen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Spritzguss-Gleitlagerbauteil nach Anspruch 1, unabhängig davon durch ein Kunststoff- Spritzgießwerkzeug nach Anspruch 23 und unabhängig davon durch ein Verfahren nach Anspruch 26.
Es wird nach dem Oberbegriff aus Anspruch 1 zunächst ein
Spritzguss-Gleitlagerbauteil vorgeschlagen, das zumindest
überwiegend aus einem Kunststoff besteht und im
Spritzgussverfahren, insbesondere als einteiliger
Kunststoffkörper, hergestellt ist. Der Kunststoffkörper hat eine erste Oberfläche und mindestens eine zweite Oberfläche, wobei zumindest oder nur die erste Oberfläche eine Gleitfläche zur gleitenden Lagerung von und/oder an einem Gleitpartner umfasst.
In einfachster Ausführungsform wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die zweite Oberfläche zumindest eine Markierung aufweist, die eine Datencode-Markierung mit einem 2D-Code umfasst. Diese
Datencode-Markierung wird bei der Herstellung im
Spritzgussverfahren bzw. im Spritzgusswerkzeug in den
Kunststoffkörper eingebracht und an der zweiten Oberfläche maschinenlesbar vorgesehen. So kann der 2D-Code insbesondere durch das Spritzgusswerkzeug selbst erzeugt werden. Der 2D-Code codiert Daten und ist zur Erfassung dieser Daten durch ein
Datenerfassungsgerät geeignet. Die Erfassung kann dabei optisch, insbesondere elektrooptisch, mit einem handelsüblichen
Datenerfassungsgerät bzw. Code-Lesegerät erfolgen. Die Datencode- Markierung ist zumindest im losen bzw. nicht montierten Zustand sichtbar und leicht auffindbar.
Erfindungsgemäß wird die Datencode-Markierung somit zusammen mit dem eigentlichen Spritzgusskörper im Zuge seiner Herstellung im Spritzgussverfahren bzw. in einem entsprechend gestalteten
Formwerkzeug bzw. Spritzgießwerkzeug erzeugt. Aufgrund der festen Zuordnung im Formwerkzeug sind Verwechslungen ausgeschlossen. Die Markierung ist integraler Bestandteil des Spritzgussteils bzw. Kunststoffkörpers und kann somit nicht zerstörungsfrei vom
Gleitlagerbauteil getrennt werden.
Die Herstellungskosten für eine solche spezielle Datencode- Markierung werden durch die Integration in das Spritzgussverfahren minimiert, da lediglich Einmalkosten für die Herstellung bzw.
nachträgliche Anpassung des Spritzgießwerkzeugs - nämlich ein Aufbringen einer Negativform der Markierung an das
Spritzgießwerkzeug - entstehen. Es sind somit keine zusätzlichen oder speziellen Markierungsgeräte oder Bearbeitungsschritte erforderlich .
Der Kunststoffkörper kann insbesondere materialeinheitlich hergestellt werden.
Eine Herstellung im 2-Komponentenverfahren ist grundsätzlich zwar möglich, eine materialeinheitliche Herstellung der Datencode- Markierung mit dem 2D-Code aus ein und demselben Kunststoff bzw. derselben KunststoffZusammensetzung, aus welchem der
Spritzgusskörper besteht, ist jedoch bevorzugt. Die Datencode- Markierung mit dem 2D-Code, insbesondere einschließlich der sichtbaren Oberfläche der ersten und zweiten Symbolelemente, ist somit einteilig mit dem Kunststoffkörper hergestellt bzw. geformt, insbesondere materialeinheitlich aus demselben Kunststoffmaterial. Diese Lösung erlaubt eine besonders kostengünstige Herstellung unter Verwendung relativ einfacher Werkzeuge.
Der Kunststoff kann einen tribologisch optimierten Werkstoff umfassen, insbesondere ein Tribopolymer, oder daraus bestehen. Unter einem tribologisch optimierten Werkstoff wird insbesondere ein Werkstoff verstanden, der zusätzlich zu einem Basispolymer reibwert- und/oder verschleißverbessernde Bestandteile umfasst, die den Reibwert und/oder den Verschleiß des Basispolymers, insbesondere eines verstärkten Basispolymers, verringern.
Insbesondere kann ein tribologisch optimierter Werkstoff einen Reibwert bzw. einen Gleitreibungskoeffizienten (Engl, coefficient of dynamic sliding friction) pG von <0,5, insbesondere von A0,4 gegen Stahl bei einer Anpresskraft von 1,2 MPa und einer
Gleitgeschwindigkeit v von 0,3 m/s aufweisen.
Der Einsatz eines tribologisch optimierten Kunststoffs für die Gleitlagerung ist besonders vorteilhaft, weil dadurch die
Notwendigkeit für zusätzliche Schmierung mit Schmiermitteln, z.B. mit Fett oder Öl, vermieden werden kann. Solche schmierfreien Gleitlager sind also grundsätzlich wartungsärmer und besonders für Anwendungen vorteilhaft, bei denen eine nachträgliche Schmierung nicht möglich, sehr aufwändig und/oder sehr kostenintensiv ist.
Der tribologisch optimierte Werkstoff kann Schmierstoffe umfassen, insbesondere Festschmierstoffe . Die Festschmierstoffe sind vorzugsweise als mikroskopische Partikel, z.B. mit Durchmesser zw. 1 und lOOOpm, im Werkstoff eingebettet, eincompoundiert bzw.
inkorporiert. Die bevorzugten Festschmierstoffe schmieren die Gleitflächen während der Gleitlagerung und vermindern die
Gleitreibung. Der tribologisch optimierte Werkstoff kann ein Basispolymer mit eingebetteten Schmierstoff-Partikeln und weiteren Zusätzen, wie z.B. technischen Fasern und/oder Füllstoffen, sein.
Ohne an eine Theorie gebunden sein zu wollen, wird vermutet, dass die in das Tribopolymer des Gleitlagerbauteils eingebetteten Festschmierstoffe eine überraschend günstige Wirkung auf die gewünschte optische Wirkweise des 2D-Code, insbesondere die
Lichtdiffusion (s. unten), haben.
Der Kunststoff kann vorzugsweise ein thermoplastisches
Basispolymer umfassen, insbesondere ein verstärktes
thermoplastisches Basispolymer für hohe Festigkeit. Die
erfindungsgemäße Datencode-Markierung ist insbesondere in
Kombination mit Spritzgussteilen aus verstärktem spritzgießfähigem Kunststoff vorteilhaft, welche sich kaum oder nicht zur
Laserbeschriftung eignen. Das erhöht auch die Dauerbeständigkeit bzw. Abriebfestigkeit der Bestandteile des 2D-Codes.
Verstärkungsstoffe, z.B. Fasern, können das Gleitlagerbauteil zusätzlich stabilisieren und verstärken, besonders für
Dauerbeanspruchungen, sodass auch hohe Kräfte oder
Kantenbelastungen aufgenommen werden können.
Für eine im Wesentlichen durchgehend einfarbige Farbgebung kann der Kunststoff Buntpigmente und/oder Unbuntpigmente, insbesondere Schwarzpigmente, z.B. Industrieruß, aufweisen. Mit Pigmenten sind vorliegend Farbmittel allgemein, u.a. auch Farbstoffe, gemeint. Besonders bevorzugt sind Pigmente, welche die UV-Beständigkeit des Kunststoffs verbessern. Das Spritzgussteil kann eventuell weitere, beispielsweise nachträglich aufgebrachte Farbmarkierungen
aufweisen, oder im Wesentlichen einfarbig sein.
Das Spritzgussteil sollte zwecks Verwendung als Gleitlagerbauteil ausreichenden Widerstand gegen elastische Verformung bieten. Der Kunststoff weist dazu vorzugsweise ein Elastizitätsmodul bzw.
Youngscher Modul nach DIN 53457 Prüfverfahren von mindestens 1100 MPa, besonders bevorzugt von mindestens 2400 MPa auf.
Für eine gute Formbeständigkeit kann der Kunststoff vorzugsweise eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur (engl.: Heat deflection temperature) nach DIN EN ISO 75-1 bis 75-3 von mindestens 80°C, vorzugsweise von mindestens 100 °C aufweisen.
Der Kunststoff weist, u.a. zwecks Vermeidung von Kratzern oder unerwünschten Einkerbungen usw. , vorzugsweise eine Shore D Härte von mindestens 60, insbesondere von mindestens 70 (nach DIN 53505 Prüfverfahren) auf. Eine Kombination aus einer oder mehreren der vorstehenden Kunststoffeigenschaften wirkt sich auch günstig auf die Dauerbeständigkeit des 2D-Codes, insbesondere in rauen
Industriebedingungen, aus.
Zur Herstellung klein dimensionierter und/oder hochauflösender 2D- Codes mit feinen Strukturen ist es vorteilhaft wenn der Kunststoff beim Spritzgussverfahren geeignete Fließeigenschaften aufweist.
Der Kunststoff weist vorzugsweise einen Schmelzflussindex (engl.: Melt flow index) (nach DIN EN ISO 1133, insbesondere DIN EN ISO 1133-1:2012-03 - Schmelze-Massefließrate (MFR) ) von mindestens 3 g/10 min, vorzugsweise von mindestens 6 g/10 min, besonders bevorzugt von mindestens 20 g/10 min auf. Der Schmelzflussindex kann auch als Schmelze-Volumenfließrate (MVR) in cm3/10 min bestimmt werden. Ein ausreichend hoher Schmelzflussindex ist vorteilhaft für das Ausbilden von 2D-Codes im Spritzgussverfahren, damit das geschmolzene Polymer auch klein dimensionierte Kavitäten einer Spritzgussform, welche zum Markierungsbereich für einen gewünschten 2D-Code gehören, zuverlässig ausfüllt. So lassen sich auch sehr klein dimensionierte 2D-Codes zuverlässig realisieren, z.B. mit Abmessungen kleiner als 4mm x 4mm.
In bevorzugter Ausführungsform wird als 2D-Code in der Datencode- Markierung ein Matrix-Code in einem bereits verbreiteten bzw.
standardisierten Format eingesetzt. Besonders bevorzugt ist beispielsweise ein QR-Code, insbesondere nach ISO/IEC 18004. Als QR-Codes werden vorliegend auch dessen Varianten wie Micro-QR- Code, SQRC, iQR-Code oder Design-QR-Code usw. verstanden.
Ebenfalls verbreitet ist das Format des sogenannten DataMatrix™- Code nach ISO/IEC 16022 oder auch eine sogenannte GSl-DataMatrix . Auch andere bekannte 2D-Codes sind möglich, z.B. ein EZ-Code®.
Unter „Code" wird hier die Abbildung von Daten in ein optisch erkennbares Symbol verstanden. Derartige Codes verwenden zur Codierung eine räumlich zweidimensionale Anordnung von zwei optisch verschiedenen Typen von flächigen Elementen, Codefeldern bzw. sog. Symbolmodulen (nachfolgend Symbolelemente), die das eigentliche Datencode-Symbol insgesamt zusammensetzen. Nachfolgend werden die zwei verschiedenen Elementtypen als erste
Symbolelemente und als zweite Symbolelemente bezeichnet.
Ein Symbolelement ist vorliegend ein flächiger Bereich, der durch optische Wirkung und/oder Form zusammen mit weiteren Symbolelementen ein 2D-Code-Symbol darstellt. Symbolelemente der ersten Art weisen eine weitestgehend ähnlich optische Wirkung und/oder Form auf bzw. sind untereinander optisch gleichwirkend. Entsprechendes gilt für die zweiten Symbolelemente. Die ersten Symbolelemente unterscheiden sich aber wesentlich bzw. signifikant und in vorbestimmter Weise in ihrer optischen Wirkung und/oder Formgebung von den zweiten Symbolelementen. Bei konventionellen, aufgedruckten Matrix-Codes handelt es sich um typisch gleich große quadratische Zellen als Symbolmodule in zwei verschiedenen optisch gut unterscheidbaren Kontrastfarben, meist schwarz /weiß .
In einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch vorgesehen, dass die ersten Symbolelemente eine andere (wirkliche)
Oberflächenbeschaffenheit aufweisen als die zweiten
Symbolelemente. Durch die unterschiedliche
Oberflächenbeschaffenheit der Symbolelemente lässt sich ein optischer Kontrast im Sinne unterschiedlicher Lichtreflektion erkennen, insbesondere auch ohne unterschiedliche Farbgebung der Stoffe welche die Symbolelemente darstellen.
Die ersten Symbolelemente können dabei - auch ohne
unterschiedliche Farbgebung - insbesondere einfallendes sichtbares Licht in charakteristisch anderer Weise reflektieren, als die zweiten Symbolelemente, sodass die Markierung insgesamt leicht erkennbar bzw. lesbar ist.
Beim erfindungsgemäßen Ansatz wird bevorzugt ein und derselbe Kunststoff für das Spritzguss-Gleitlagerbauteil und die Datencode- Markierung eingesetzt. Eine unterschiedliche Farbgebung der
Symbolelemente ist nicht notwendig bzw. nicht vorgesehen.
Zur weiteren Vereinfachung der Herstellung kann vorgesehen sein, dass die ersten Symbolelemente die gleiche
Oberflächenbeschaffenheit, wie bspw. bezüglich der Rauheit, aufweisen, welche auch eine zweite Oberfläche des Spritzguss- Gleitlagerbauteils, jedenfalls über einen überwiegenden
Flächenanteil der zweiten Oberfläche, aufweist. Die zweiten
Symbolelemente können dabei insbesondere ein demgegenüber
unterschiedliches Oberflächenprofil haben bzw. unterschiedliche Profileigenschaften betreffend die wirkliche
Oberflächenbeschaffenheit. Oberflächenprofil meint dabei das wirkliche Oberflächenprofil im Querschnitt entlang zumindest einer der Hauptrichtungen, vorzugsweise entlang der beiden Richtungen. Das Profil hat vorzugsweise über die Fläche aller zweiten
Symbolelemente durchgehend identische bzw. optisch gleichwertige Eigenschaften. Die Oberfläche bzw. Profileigenschaft kann dabei ungeordnet, ungleichmäßig und/oder chaotisch sein.
Die ersten und zweiten Symbolelemente können sich insbesondere hinsichtlich ihrer Rauheitskenngrößen (DIN EN ISO 4287)
unterscheiden .
In bevorzugter Ausführungsform wird insbesondere vorgesehen, dass die ersten Symbolelemente eine glattere Oberfläche aufweisen, d.h. eine betragsmäßig geringere Rautiefe aufweisen als die zweiten Symbolelemente. Dabei haben alle ersten Symbolelemente eine im technischen Sinne identische Oberflächenbeschaffenheit
untereinander, jedoch eine gegenüber allen zweiten Symbolelementen nachweisbar unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit. Die
Rautiefe lässt sich mit an sich bekannten technischen Verfahren an der Oberfläche der Symbolelemente messtechnisch erfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die ersten Symbolelemente einen arithmetischen Mittenrauwert Ra im Bereich von 0,5pm bis 3,5pm (Mikrometer), bevorzugt im Bereich von 0,75pm bis 2,75pm, aufweisen und die zweiten Symbolelemente einen arithmetischen Mittenrauwert Ra im Bereich von 5pm bis 12pm, bevorzugt im Bereich von 6,50pm bis 10,50pm, aufweisen. Die
Messung des arithmetischen Mittenrauwerts Ra kann dabei
insbesondere nach der Norm DIN EN ISO 4288 (Version 1997) im Tastschnittverfahren erfolgen, mit Ra als normierter Kenngröße nach DIN EN ISO 4287 (Version 1998) .
Die zweite Oberfläche ist vorzugsweise keine Gleitfläche. Die Datencode-Markierung ist vorzugsweise an solchen Flächen
vorgesehen, die bestimmungsgemäß nicht einer Gleitreibung
ausgesetzt sind.
Die zweite Oberfläche kann gekrümmt sein. Die maschinenlesbare Datencode-Markierung kann im Spritzgussverfahren auch gut an Oberflächen angebracht werden, die nicht planeben sind.
In mindestens einer Hauptrichtung der Datencode-Markierung bzw. des 2D-Codes, können die Breite und/oder die Länge der
Symbolelemente des 2D-Codes, so angepasst werden, dass diese Datencode-Markierung in einer Projektion auf eine Projektionsebene in dieser Projektionsebene gut maschinenlesbar ist bzw. erscheint. Die Datencode-Markierung kann zu diesem Zweck auf der zweiten Oberfläche so verzerrt dargestellt bzw. abgebildet sein, dass ihre optische Projektion auf eine Projektionsebene zumindest annähernd flächig erscheint und in dieser Projektionsebene wie ein flächiger Code maschinenlesbar ist. Die verzerrte Datencode-Markierung entspricht dann der inversen Abbildung aus besagter
Projektionsebene auf die gekrümmte, z.B. zylindrische zweite Oberfläche des Gleitlagerbauteils. Auf diese Art lassen sich auch auf gekrümmten Flächen, z.B. außen an einer Gleitlagerbuchse, maschinenlesbare QR-Codes abbilden.
Zur Vereinfachung der Formenherstellung kann vorgesehen sein, dass die ersten Symbolelemente im Vergleich zu einem an die Datencode- Markierung angrenzenden Bereich der zweiten Oberfläche
flächenbündig bzw. planeben mit dieser angeordnet sind bzw.
liegen. Die ersten Symbolelemente können stufenlos in die
umgebende Oberfläche des Spritzguss-Gleitlagerbauteils übergehen. Diese Anordnung vereinfacht den Formenbau, da so gegebenenfalls lediglich für die zweiten Symbolelemente eine Bearbeitung des Spritzgusswerkzeugs benötigt wird.
Eine besonders einfache Erstherstellung bzw. nachträgliche
Anpassung eines geeigneten bzw. bestehenden Spritzgießwerkzeugs wird ermöglicht, wenn die zweiten Symbolelemente durch Bereiche gebildet werden, die gegenüber der Oberfläche der zweiten
Oberfläche des Spritzguss-Gleitlagerbauteils vorstehen bzw.
erhaben sind. Dies hat besonders bei dünnwandigeren Komponenten den Vorteil, die (makroskopische) Geometrie des Spritzgussteils nicht zu verändern.
Es ist vorteilhaft, wenn die Markierung keine nennenswerte
Schwächung der Wandstärke bewirkt, um die gewünschte Stabilität des Gleitlagerbauteils nicht zu beeinträchtigen. Zur optischen Erfassung ist es vorteilhaft, wenn der mittlere Höhenunterschied zwischen den Oberflächen der ersten und zweiten Symbolelemente kleiner oder gleich 0,5mm beträgt. Damit lassen sich auch Symbolelemente mit relativ kleiner, z.B. quadratischer Grundfläche auch bei stark schräger Ausrichtung zur optischen Achse des Datenerfassungsgeräts zuverlässig auslesen. Zudem wird die Bauteilgeometrie dadurch nicht spürbar verändert.
Die Datencode-Markierung kann insbesondere zusammen mit einem Strukturbereich des Spritzguss-Gleitlagerbauteils hergestellt sein, d.h. ohne zusätzlichen, gesonderten Teile-Bereich für die Markierung bzw. entsprechenden Materialaufwand.
Alternativ bzw. ergänzend ist es möglich, die Datencode-Markierung insgesamt in einem gegenüber der zweiten Oberfläche vertieften Bereich der ersten Seite des Spritzgusskörpers vorzusehen. Dies schützt die Markierung u.a. gegen Abrieb etwa an Störkanten oder dergleichen. Ebenso ist es möglich, ergänzend oder alternativ die zweiten Symbolelemente durch Bereiche zu bilden, die gegenüber der Oberfläche der zweiten Seite des Spritzguss-Gleitlagerbauteils bzw. der zweiten Oberfläche vertieft sind bzw. zurückspringen. Insbesondere können sie vertieft gegenüber den ersten
Symbolelementen liegen. Die Datencode-Markierung sollte ungeachtet dessen in einem gut sichtbaren, jedoch möglichst nicht oder wenig verschleißanfälligen Flächenbereich des Kunststoffkörpers
vorgesehen werden.
Ungeachtet der gewählten Oberflächenbeschaffenheit beider Arten von Symbolelementen des 2D-Codes sieht eine bevorzugte
Ausführungsform vor, dass die zweiten Symbolelemente durch ihre Oberfläche bei identischer Lichteinstrahlung eine stärkere
Lichtstreuung bzw. stärker ausgeprägte diffuse Reflektion bewirken bzw. erzeugen als die ersten Symbolelemente. Durch
unterschiedliche Lichtstreuung kann ohne Änderung der
Materialbeschaffenheit ein Helligkeitsunterschied optisch bzw. visuell wahrnehmbar gemacht werden. Mit anderen Worten, die
Symbolelemente sind bevorzugt nicht verfärbt, sondern bewirken optischen Kontrast lediglich aufgrund unterschiedlicher
Lichtstreuung . Der optische Kontrast bzw. die optische Differenzierbarkeit der unterschiedlichen Symbolelemente wird somit bevorzugt durch unterschiedliche optische Streueigenschaften hervorgerufen. Die ersten Symbolelemente können dabei beispielsweise eine technisch möglichst geringe Rauheit bzw. Rauigkeit aufweisen und
dementsprechend näherungsweise wie eine gewöhnliche
Reflektionsoberfläche wirken, die einfallendes Licht relativ gut reflektiert (Einfallswinkel = Ausfallswinkel, unter
Berücksichtigung des materialabhängigen Absorptionsgrades) .
Demgegenüber haben die zweiten Symbolelemente aufgrund der vorgegebenen andersartigen Oberflächenbeschaffenheit,
beispielsweise durch entsprechende Aufrauhung im
Spritzgießwerkzeug, eine vorbestimmte, deutlich stärkere optische Streuwirkung hinsichtlich auftreffendem Licht. Die stärkere
Lichtstreuung der zweiten Symbolelemente im Vergleich zu den ersten Symbolelementen lässt sich beispielsweise über den
Streukoeffizienten oder den Streuquerschnitt mit an sich bekanntem optischen Verfahren ermitteln und gegebenenfalls optimieren.
Versuche haben gezeigt, dass bereits die stärkere Lichtstreuung durch die zweiten Symbolelemente im Vergleich zu den ersten
Symbolelementen eine ausreichende optische Unterscheidbarkeit bietet, um herkömmliche Matrix-Codes, beispielsweise einen QR- Code, mit handelsüblichen Geräten, z.B. einem gängigen Smartphone, zuverlässig zu erkennen.
Die Lichtstreuung durch die zweiten Symbolelemente sollte
idealerweise diffuser Reflektion (Lambert-Strahler) möglichst nahekommen. Dazu können die zweiten Symbolelemente insbesondere an ihren Oberflächen eine große Rauheit relativ zum
Wellenlängenbereich sichtbaren Lichts aufweisen. Die ersten und zweiten Symbolelemente können grundsätzlich bezogen auf dieselbe Messanordnung unterschiedliche Licht-Remissionsgrade aufweisen, die sich z.B. um mindestens 20% unterscheiden. Die ersten
Symbolelemente können dabei eine glatte z.T. reflektierende
Oberfläche haben.
In bevorzugter Ausführungsform erzeugen die zweiten Symbolelemente weiterhin eine optisch im Wesentlichen isotrope Lichtstreuung. Unter Annahme eines sphärischen Koordinatensystems mit Polachse bzw. Z-Achse parallel zur Flächennormalen an der Grundfläche des 2D-Codes als Äquatorebene (z.B. bündig an der Oberfläche der ersten Symbolelemente) bedeutet im Wesentlichen isotrope
Lichtstreuung hier, dass die Quantität der Lichtstreuung in eine ausgewählte Richtung bei konstantem Azimutwinkel im Wesentlichen nicht vom Polarwinkel abhängt. Dies lässt sich meist visuell prüfen, z.B. wenn bei Drehen des Bauteils um die Z-Achse und gleichbleibender Lichteinstrahlung keine wesentliche
Helligkeitsänderung an den zweiten Symbolelementen vom Betrachter wahrgenommen wird.
Eine derartige im Wesentlichen isotrope Lichtstreuung lässt sich beispielsweise durch aperiodische, z.B. technisch chaotische, Oberflächenprofile erzielen, die so eingestellt ist, dass die quantitative Abweichung über den gesamten Polarwinkelbereich (von 0 bis 2n) kleiner als eine vorgegebene Schwelle ist, z.B. über den gesamten Polarwinkelbereich um nicht mehr als 15% Abweichung zeigt. Eine nach allen Richtungen näherungsweise gleiche
(isotrope) Lichtstreuung kann insbesondere erzielt werden, wenn die Rauigkeit, bzw. die Abweichung von einer ideal glatten Fläche, an den zweiten Symbolelementen weitestgehend von beiden
Flächenrichtungen unabhängig bzw. zufällig ist.
Denkbar wäre auch anisotrope Lichtstreuung z.B. durch
Beugungsgitter oder ähnliche periodische Strukturen, z.B.
regelmäßige Schraffierungen der Oberfläche. Ein Vorteil isotroper Lichtstreuung liegt aber darin, dass die relative Orientierung der Datencode-Markierung zur Optik des Datenerfassungsgeräts
hinsichtlich des Polarwinkels damit unerheblich ist.
Durch die erfindungsgemäße Erzeugung der Datencode-Markierung mit dem 2D-Code beim Spritzgießen bzw. im Spritzgießwerkzeug wird insbesondere ermöglicht, dass der 2D-Code einschließlich der sichtbaren Oberflächen der ersten und zweiten Symbolelemente einstückig aus demselben Kunststoff hergestellt wird wie der eigentliche Kunststoffkörper selbst. Hierbei können insbesondere für Spritzguss-Gleitlagerbauteile übliche Polymere bzw.
Kunststoffmischungen, gegebenenfalls mit Verstärkungsfüllstoffen, z.B. mit Verstärkungsfasern, eingesetzt werden. Die Datencode- Markierung ist insbesondere bei durchgehend gleichbleibender Farbgebung des Kunststoffs möglich, auch mit einem visuell schwarzen Kunststoff, d.h. auch ohne stofflich unterschiedliche Farbgebung der beiden Grundarten von Symbolelementen im 2D-Code.
Die vorgeschlagene Lösung erlaubt es insbesondere, die Datencode- Markierung mit dem 2D-Code werkzeugfallend mit dem
Kunststoffkörper herzustellen, sodass dieser ohne jegliche
Nachbearbeitung bereits maschinenlesbar ist. Die Datencode- Markierung kann folglich insbesondere als Direktmarkierung zusammen mit dem Spritzguss-Gleitlagerbauteil in derselben
Spritzgießform hergestellt werden. Dies erlaubt eine besonders kostengünstige Markierung mit einem 2D-Code bzw. einem Matrix- Code .
Versuche zeigen, dass sich eine optisch gut erfassbare
unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit der ersten
Symbolelemente gegenüber den zweiten Symbolelementen dadurch erzielen lässt, wenn einerseits die ersten Symbolelemente eine Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, die einer Funken-Senkerosion des Formwerkzeugs durch elektroerosives Bearbeiten bzw.
funkenerosives Abtragen (DIN 8580) erzielen lässt. Andererseits lässt sich eine geeignete Oberflächenbeschaffenheit der zweiten Symbolelemente erzielen, wenn deren Oberflächenbeschaffenheit einer Lasergravur, insbesondere einer Tiefen-Lasergravur bzw. 3D- Lasergravur der Spritzgießform (Formwerkzeug) entspricht. Dabei kann die zweite Oberfläche des Spritzguss-Gleitlagerbauteils außerhalb der Datencode-Markierung ebenfalls einer Funken- Senkerosion entsprechen. Die erste Oberfläche des Spritzguss- Gleitlagerbauteils kann zumindest überwiegend dieselbe
Oberflächenbeschaffenheit wie die zweite Oberfläche aufweisen. Sie kann beispielsweise eine durch spanabhebende Bearbeitung, z.B. eine auf einer Drehbank gedrehte Zylinderfläche, und anschließend geschliffene Oberflächengüte aufweisen. Alternativ ist auch eine durch Funkenerodieren (EDM: electrical discharge machining) erzeugte Oberflächengüte denkbar. Als Beispiel, lassen sich durch Funkenerosion verhältnismäßig geringe Rautiefen der zweiten
Oberfläche und gegebenenfalls der ersten Symbolelemente erzielen, d.h. wünschenswert glatte Oberflächen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass lediglich für den optischen Kontrast der zweiten Symbolelemente ein unterschiedliches Verfahren in der Werkzeugherstellung des Formwerkzeugs benötigt wird, z.B. eine Laserbearbeitung des Spritzgießwerkzeugs.
Datentechnisch ist die Datencode-Markierung vorzugsweise eine über alle identischen Spritzguss-Gleitlagerbauteile gleichbleibende Permanentmarkierung, d.h. im Spritzgießwerkzeug unveränderbar angelegt. Dabei können die vom 2D-Code codierten Daten
insbesondere einen herstellerbezogenen URL-Identifikator oder einen PURL-Identifikator umfassen. So kann der Nutzer,
beispielsweise das Wartungspersonal, unter Verwendung eines handelsüblichen Smartphones mit einer Software zum Einscannen des 2D-Codes, beispielsweise einem QR-Code-Reader, in einfachster Weise vor Ort von dem Spritzguss-Gleitlagerbauteil auf eine entsprechend vorbestimmte Internet-Seite des Herstellers geleitet werden .
Insbesondere zur Erkennung von Produktfälschungen ist es
vorteilhaft, wenn die vom 2D-Code codierten Daten verschlüsselte und/oder gleitlagerbauteilspezifische Dateninhalte umfassen.
Hierzu kann z.B. ein SQRC-Code (secure QR-Code) eingesetzt werden.
Neben der speziellen Datencode-Markierung kann das Spritzguss- Gleitlagerbauteil weiterhin eine herkömmliche nutzerlesbare
Markierung aufweisen, insbesondere eine Zeitmarkierung, die es erlaubt, den Herstellungszeitpunkt festzustellen. Diese lässt sich ebenfalls beim Spritzgießen in den Kunststoffkörper einbringen, z.B. mittels eines zeitvariablen Gießuhr-Markierstempels . Auch solche herkömmlichen, nutzerlesbaren Markierungen sind
vorzugsweise an der zweiten Oberfläche des Spritzguss- Gleitlagerbauteils vorgesehen, an welcher auch die Datencode- Markierung vorgesehen ist.
Die Erfindung ist auf die Herstellung von Spritzgussteilen für Gleitlager anwendbar. Jedes einzelne Spritzguss-Gleitlagerbauteil kann jeweils einen eigenen fest zugeordneten 2D-Code in der entsprechenden Datencode-Markierung aufweisen. Somit wird u.a. jedes Einzelteil des Gleitlagers für den Nutzer leicht
identifizierbar. Alternativ können mehrere verschiedene
zusammengehörende Gleitlagerteile denselben 2D-Code aufweisen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Gleitlager, insbesondere Linear- Gleitlager und/oder Radial-Gleitlager, umfassend mindestens ein Spritzguss-Gleitlagerbauteil nach einem der vorstehenden
Ausführungsbeispiele und insbesondere einen Gleitpartner für das Spritzguss-Gleitlagerbauteil, mit dem das Spritzguss- Gleitlagerbauteil durch die Gleitfläche (n) interagieren kann. Das Spritzguss-Gleitlagerbauteil und deren Gleitpartner sind beweglich relativ zueinander angeordnet und sind durch deren Gleitflächen im Kontakt miteinander. Der Gleitpartner lagert gleitend das
Spritzguss-Gleitlagerbauteil oder ist an dem Spritzguss- Gleitlagerbauteil gelagert. Während der Gleitlagerung gleitet die Gleitfläche des Spritzguss-Gleitlagerbauteils entlang einer
Oberfläche des Gleitpartners ab. Der Gleitpartner kann ein weiteres Spritzguss-Gleitlagerbauteil sein oder ein anders gefertigtes Bauteil, z.B. aus Metall, wie z.B. eine Welle, Achse, Führungsschiene oder dgl . , sein.
Ein Vorteil der Erfindung liegt dabei darin, dass eine
kostengünstige Produktmarkierung des Gleitlagers insgesamt mit einem 2D-Code durch Ausnutzung des Spitzgussverfahrens ermöglicht wird, weil eine separate Markierung des Gleitpartners oft nicht erforderlich ist.
Die Erfindung betrifft folglich auch ein Spritzgießwerkzeug für Kunststoff bzw. Spritzguss-Formwerkzeug zur Herstellung von
Spritzguss-Gleitlagerbauteilen aus Kunststoff. Das
Spritzgießwerkzeug kann insbesondere aus Stahl gefertigt sein. Erfindungsgemäß hat das Spritzgießwerkzeug einen vorbestimmten, fest im Spritzgießwerkzeug vorgegebenen Markierungsbereich für einen 2D-Code, der in der formgebenden Wandung zur Begrenzung der Spritzguss-Kavität gebildet bzw. eingearbeitet ist. Der
Markierungsbereich weist dabei eine Anzahl erster Symbolbereiche auf. Die ersten Symbolbereiche können insbesondere gedreht und geschliffen ausgeführt oder durch Funken-Senkerosion erzeugt werden. Die ersten Symbolbereiche können z.B. zusammen mit der Herstellung der Begrenzungswandung für die zweite Oberfläche des Spritzguss-Gleitlagerbauteils erzeugt werden. Weiterhin weist der Markierungsbereich im Formwerkzeug eine Anzahl zweiter
Symbolbereiche auf, die andere Oberflächenbeschaffenheit,
insbesondere eine größere Rautiefe, aufweisen als die ersten Symbolbereiche. Die zweiten Symbolbereiche können dabei insbesondere im Zuge der Erstherstellung oder auch nachträglich, insbesondere durch Lasergravur des Spritzgießwerkzeugs erzeugt bzw. bereitgestellt werden. Als Lasergravur kommt insbesondere eine Tiefen-Lasergravur bzw. 3D-Lasergravur der Spritzgießform bzw. des Formwerkzeugs in Betracht.
Die ersten Symbolbereiche dienen daher der Erzeugung der ersten Symbolelemente und die zweiten Symbolbereiche der Erzeugung der zweiten Symbolelemente. Unter Spritzgießwerkzeug wird insbesondere eine Formhälfte (Halbschale) eines zweiteiligen Formwerkzeugs verstanden, da es ausreichend ist, wenn die Datencode-Markierung einseitig vorliegt.
Die vorgeschlagene Datencode-Markierung von Kunststoffbauteilen von Gleitlagern bietet unterschiedlichste Anwendungsvorteile. Ein Spritzguss-Gleitlagerbauteil mit 2D-Code kann unterschiedliche Zusatznutzen bieten. So kann z.B. die Montage und/oder Wartung vereinfacht oder unterstützt werden z.B. indem ein Aufrufen von Information zur Konstruktion, Montage und/oder Wartung des
Gleitlagers erfolgt. Es kann auch unmittelbar eine
Ersatzteilbestellung des Bauteils anhand des 2D-Codes ermöglicht werden. Dabei kann der Nutzer durch Datenerfassung des 2D-Codes mit einem Smartphone, Tablett oder dgl . direkt am Spritzguss- Gleitlagerbauteil auf eine herstellerseitige, z.B. der
Produktserie zu diesem Spritzguss-Gleitlagerbauteil zugeordnete Webseite geführt werden, z.B. über eine im QR-Code angelegte URL. Die Webseite kann Produktinformationen, wie z.B. Montage- oder Wartungsanleitungen, Spezifikationsdaten der Einzelteile und/oder des Gleitlagers usw. aufweisen. Es kann ergänzend oder alternativ eine Bestellfunktion vorgesehen sein zur Ersatzteilbestellung.
Es kann insbesondere mindestens ein Einzelteil eines bestimmten Gleitlagers mit einem eindeutig zugeordneten eigenen 2D-Code versehen werden, um derartigen Zusatznutzen zu bieten.
Weiter können gegebenenfalls nach Einscannen des 2D-Code
webbasiert ergänzende Abfragen, z.B. hinsichtlich mindestens eines Parameters des Spritzguss-Gleitlagerbauteils, an den Nutzer gerichtet werden, um zielgerichtete Informationen zu liefern. Auch denkbar ist der Aufruf einer Applikation auf dem Endgerät, welche Zusatznutzen zum Produkt liefert.
Die Datencode-Markierung ist auch verwendbar zur Erkennung von Produktfälschungen, z.B. anhand verschlüsselter Zusatzdaten.
Ergänzend und/oder alternativ kann der Nutzer durch Datenerfassung des 2D-Code am Spritzguss-Gleitlagerbauteil auf eine
herstellerseitige, dem Spritzguss-Gleitlagerbauteil zugeordnete Webseite geführt werden. So können ergänzende Abfragen,
insbesondere hinsichtlich mindestens eines Erkennungsmerkmals des Spritzguss-Gleitlagerbauteils, an den Nutzer gerichtet werden, etwa um eine Aussage über die Authentizität bzw. eine Fälschung zu liefern .
Die Erfindung betrifft ferner ein Spritzguss-Verfahren zum
Herstellen eines mit einem Datencode markierten Spritzguss- Gleitlagerbauteils, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Bereitstellen eines Kunststoff-Spritzgießwerkzeugs, insbesondere gemäß einer der vorstehenden Ausführungsformen, zur Herstellung von Spritzguss-Gleitlagerbauteilen, welches einen
Markierungsbereich mit einer Negativform zum Erzeugen eines
Datencodes, insbesondere eines 2D-Codes nach einer der
vorstehenden Ausführungsformen, aufweist;
- Bereitstellen eines spritzgießfähigen Kunststoffs bzw. einer spritzgießfähigen Kunststoffzusammensetzung;
- Spritzgießen eines Kunststoffkörpers aus dem Kunststoff bzw. der KunststoffZusammensetzung unter Verwendung des Kunststoff- Spritzgießwerkzeugs mit dem Markierungsbereich; und
- Entformen des Kunststoffkörpers aus dem Spritzgießwerkzeug.
Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass der Kunststoffkörper unmittelbar nach dem Entformen bzw.
werkzeugfallend, nebst einer ersten Oberfläche, welche
bestimmungsgemäß eine Gleitfläche zur gleitenden Lagerung von und/oder an einem Gleitpartner aufweist, inhärent auch eine zweite Oberfläche mit dem je nach Anwendung gewünschten Datencode aufweist, welcher der Negativform im Markierungsbereich des
Spritzgießwerkzeugs entspricht und maschinenlesbare Daten codiert. Der werkzeugfallende Kunststoffkörper kann insbesondere ein gebrauchsfertiges Gleitlagerbauteil mit der Datencode-Markierung im Sinne der Erfindung sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Markierungsbereich im jeweiligen Werkzeug fest bzw. unveränderlich vorgegebenen.
Das beim vorgeschlagenen Verfahren verwendete Spritzgießwerkzeug für Kunststoff kann dabei die Merkmale gemäß einer der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen aufweisen. Ebenso kann der Kunststoff bzw. die KunststoffZusammensetzung nach einem der o.g. bevorzugten Beispiele gewählt sein.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich ohne Beschränkung aus der nachfolgenden, ausführlichen
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der
beiliegenden Abbildungen. Diese zeigen:
FIG . l : ein Ausführungsbeispiel eines zylindrischen Gleitlagers in Perspektivansicht;
FIG . 2A : ein Ausführungsbeispiel eines Gelenklagers in
Seitenansicht ;
FIG . 2B : eine Gehäusehälfte eines Gelenklagers nach FIG. 2A in Seitenansicht ;
FIG . 3A : ein Ausführungsbeispiel eines Schlittens für ein
Linearlager in Seitenansicht;
FIG . 3B : den Schlitten nach FIG.3A in Draufsicht;
FIG . 3C : eine Vergrößerung der Datencode-Markierung nach FIG. 3B;
FIG . 4 : einen schematischen Querschnitt der Oberflächenprofile erster und zweiter Symbolelemente in der Datencode-Markierung nach FIG.3C gemäß der Schnittlinie IV-IV in FIG.3C;
FIG . 5 : eine Ansicht einer Formhälfte eines Spritzgießwerkzeugs zur Herstellung eines Gleitlagerbauteils nach FIG.3A, 3B;
und FIG . 6 : eine schematische Prinzip-Darstellung zum arithmetischen Mittenrauwert Ra (Kenngröße nach DIN EN ISO 4287:1998) an einem aperiodischen Oberflächenprofil (Z(x)) - analog zu den zweiten
Symbolelementen in FIG.4 - über eine Messstrecke (lr) .
In FIG.l ist ein zylindrisches Spritzguss-Gleitlagerbauteil 1 ohne den zugehörigen Gleitpartner gezeigt. Das Spritzguss- Gleitlagerbauteil 1 ist als Lagerbüchse ausgeführt und weist einen rohrförmigen Abschnitt 11 mit zwei Längsenden 111 und 112 auf. An dem ersten Längsende 111 ist eine Einführschräge ausgebildet. An dem zweiten Längsende 112 weist der Abschnitt 11 einen
flanschförmigen Bund 12 auf. Der rohrförmige Abschnitt 11 des Spritzguss-Gleitlagerbauteils 1 hat einen Innendurchmesser dl, einen Außendurchmesser d2 , und eine Wandstärke (d2-dl)/2. Das Spritzguss-Gleitlagerbauteil 1 hat eine erste Oberfläche 121, hier die innenliegende zylindrische Fläche, und eine zweite Oberfläche 122, hier die äußere zylindrische Fläche. In einer (nicht
gezeigten) Betriebsanordnung ist das Spritzguss-Gleitlagerbauteil 1 als Gleitlagerbuchse in eine Gehäusebohrung o.ä. ohne Spiel, z.B. mit Presspassung (engl, pressfit)), befestigt und darin bis auf den Bund 12 aufgenommen. Die Einführschräge am ersten
Längsende 111 erleichtert dabei die Montage.
Die erste Oberfläche 121 ist eine Gleitfläche 121 und kann in der vorgesehenen Betriebsanordnung bspw. eine Welle oder Achse (nicht gezeigt), z.B. aus Stahl, gleitend lagern z.B. zur Rotation um die eigene Längsachse. Während dieser Bewegung gleitet eine
zylindrische Oberfläche des Gleitpartners, z.B. der Welle/Achse, im Gleitkontakt mit und an der Gleitfläche 121. Das Spritzguss- Gleitlagerbauteil 1 lagert im Beispiel aus FIG.l als lagerndes Bauteil den Gleitpartner als gelagertes Bauteil.
Die zylindrische gegenüberliegende zweite Oberfläche 122, welche den Außendurchmesser d2 definiert, ist in der vorgesehenen
Betriebsanordnung keine Gleitfläche und bewegt sich relativ zur Innenfläche der Gehäusebohrung (nicht gezeigt) nicht.
Wie FIG.l in vergrößerter Prinzipdarstellung zeigt, hat die gekrümmte zweite Oberfläche 122 eine Datencode-Markierung 10 mit einem im Wesentlichen flächig erstreckten, zweidimensionalen Matrix-Code, hier einem QR-Code nach ISO/IEC 18004. Zumindest im losen nicht montierten Zustand, ist die Datencode-Markierung 10 an der zweiten Oberfläche 122 sichtbar, z.B. für Herstellungs- und Logistikzwecke. In einer Betriebsanordnung muss die Datencode- Markierung 10 hingegen nicht sichtbar sein.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Datencode-Markierung an der flachen Stirnfläche des Bunds 12 angeordnet sein.
Ein geeigneter QR-Code als Datencode-Markierung 10 kann z.B. als quadratisches Code-Symbol mit je nach Version 21x21 bis hin zu 177x177 einzelnen Feldern für Symbolmodule bzw. Symbolelemente ausgeführt sein. Der QR-Code hat eine Größe von z.B. mindestens 15x15mm und ist maschinenlesbar mit einem Datenerfassungsgerät, z.B. mit einem Smartphone . Die Codierung eines QR-Code nach
ISO/IEC 18004 als Datencode-Markierung 10 ist an sich bekannt und wird hier nicht näher erläutert (beispielhafter Zusatznutzen kann durch Einscannen des QR-Code 10 in FIG.2B getestet werden) .
Das Spritzguss-Gleitlagerbauteil 1 ist einteilig und
materialeinheitlich mit der Datencode-Markierung 10, hier einem QR-Code, in Spritzgussverfahren aus einem tribologisch optimierten Werkstoff hergestellt. Ein bevorzugter Werkstoff ist ein
verstärkter Thermoplast mit selbstschmierenden Eigenschaften, der für die Gleitlagerung ohne zusätzliche bzw. nachträgliche
Schmierung geeignet ist. Der Werkstoff umfasst ein Basispolymer mit eingebetteten Festschmierstoff-Partikeln sowie mit
verstärkenden Füllstoffen. Verschiedene Variationen des
Basispolymers mit Füllstoffen bzw. Farbstoffen sind möglich. Eine Vielzahl für diverse Anwendungen geeignete, schmierfreie
Lagerwerkstoffe sind unter der Handelsbezeichnung iglidur® von der Fa. igus GmbH, D-51147 Köln, erhältlich.
Der Kunststoff kann beispielsweise ein Elastizitätsmodul
(Youngscher Modul nach DIN 53457) von 7800 MPa, einen dynamischen Gleitreibungskoeffizienten (gegen Stahl) von 0,08 bis 0,15 und eine Shore-Härte nach DIN 53505 von 81 aufweisen. Ein beispielhaft geeigneter Kunststoff wäre z.B. iglidur® G der Fa. igus GmbH, D- 51147 Köln. Weitere ähnliche iglidur® Werkstoffe, z.B. iglidur® J, iglidur® M250, iglidur® W300, iglidur® X usw. wären ebenfalls geeignet. Diese Werkstoffe weisen einen Schmelzflussindex im Bereich von 3 bis 50 g/10min.
Die zweite Oberfläche 122 welche die Datencode-Markierung 10 aufweist, ist in FIG.l gekrümmt, z.B. kreiszylindrisch. Die
Datencode-Markierung 10 ist deswegen leicht verzerrt an der zweiten Oberfläche 122 ausgebildet, sodass die Breite B der
Datencode-Markierung 10 und der einzelnen Symbolelemente (vgl. FIG.3 unten) in Umfangsrichtung des rohrförmigen Abschnitts 11 betrachtet länger ist, als die Länge L in Axialrichtung des rohrförmigen Abschnitts 11. In einer Projektion auf eine Ebene, in welcher der Code typisch durch ein Datenerfassungsgerät gelesen werden soll, erscheint die Datencode-Markierung 10 bei geeigneter optischer Verzerrung in der üblichen quadratischen Form gut lesbar (vgl. Vergrößerung der Datencode-Markierung 10 in FIG.l) .
FIG.2A zeigt zwei weitere Spritzguss-Gleitlagerbauteile 2 in einer vorgesehenen Betriebsordnung, in der sie zusammen mit einer
Kalotte 202 zu einem Stehlager, hier einem Gelenklager 200, zusammengesetzt sind. Die Spritzguss-Gleitlagerbauteile 2 sind so aufeinandergesetzt, dass sie in der dargestellten vorgesehenen Betriebsanordnung ein Gehäuse 201 mit einer kreiszylindrischen Aufnahme für die Kalotte 202 formen. Das Gehäuse 201 ist in FIG.2A das lagernde Teil des Gelenklagers 200 und lagert gleitend die Kalotte 202 als gelagertes Teil ähnlich einem Kugelgelenk, d.h. die Kalotte 202 als Gelenkkopf kann sich relativ zum Gehäuse 201 als Gelenkpfanne bewegen. Die Kalotte 202 kann z.B. aus iglidur® J der Fa. igus GmbH, D-51147 Köln gefertigt sein.
In FIG.2B ist eines der beiden Spritzguss-Gleitlagerbauteile 2 aus FIG.2A dargestellt. Das Spritzguss-Gleitlagerbauteil 2 weist eine erste Oberfläche auf, die als Gleitfläche 221 für eine
Gleitlagerung der Kalotte 202 ausgebildet ist und in der
vorgesehenen Betriebsanordnung nach FIG. 2A in Gleitkontakt mit der Kalotte 202 als Gleitpartner steht. Das Spritzguss- Gleitlagerbauteil 2 weist ferner eine zweite Oberfläche 222 auf, hier eine äußere Fläche des Gehäuses 201, die keine Gleitfläche ist bzw. in der vorgesehenen Betriebsanordnung nach FIG. 2A nicht zur Gleitlagerung dient. Wie FIG.2A-2B zeigen, ist an der hier planeben geformten zweiten Oberfläche 222 ebenfalls eine sichtbare und maschinenlesbare (z.B. mit einem Smartphone) Datencode-Markierung 20 mit einem QR-Code nach ISO/IEC 18004 vorgesehen. Die Spritzguss-Gleitlagerbauteile 2 können als Gleichteile ausgeführt sein und dementsprechend eine identische Datencode-Markierung 20 aufweisen. Die Datencode- Markierung 20 ist einteilig materialeinheitlich mit dem
Spritzguss-Gleitlagerbauteil 2 im Spritzgussverfahren aus einem tribologisch optimierten Kunststoff hergestellt. Der Kunststoff kann beispielsweise ein Elastizitätsmodul (Youngscher Modul nach DIN 53457) von 3200 MPa und eine Shore-Härte nach DIN 53505 von 77 aufweisen. Ein geeigneter Kunststoff wäre z.B. RN33 der Fa. igus GmbH, D-51147 Köln.
In FIG.3A und FIG.3B ist ein weiteres Beispiel eines Spritzguss- Gleitlagerbauteils 3 dargestellt, hier für ein Linear-Gleitlager . Das Spritzguss-Gleitlagerbauteil 3 ist in FIG.3A-3B - im Gegensatz zu FIG.l und FIG.2A-2B - das gelagerte Teil des Gleitlagers, nämlich ein Schlitten einer Linearführung, der für eine gleitende, z.B. translatorische Bewegung entlang einer Führungsschiene (nicht gezeigt) ausgebildet ist. Das Spritzguss-Gleitlagerbauteil 3 ist in Betriebsanordnung an einer Führungsschiene (nicht dargestellt) gelagert .
Die FIG.3A zeigt das Spritzguss-Gleitlagerbauteil 3 in einer Seitenansicht. Das Spritzguss-Gleitlagerbauteil 3 hat einen etwa rechteckigen Querschnitt und weist eine Aufnahme 310 mit rundem Querschnitt, z.B. für eine (nicht dargestellte) Gewindespindel eines Spindelantriebs und eine Aufnahme 320 mit rechteckigem Querschnitt für die Führungsschiene auf. Die Innenfläche der Aufnahme 320 gehört zu einer ersten Oberfläche des Spritzguss- Gleitlagerbauteils 3 und dient als eine Gleitfläche 321 zum
Gleiten entlang der Führungsschiene, z.B. einer Führungsschiene aus Stahl. Diese Führungsschiene ist dabei der Gleitpartner des Spritzguss-Gleitlagerbauteils 3.
FIG.3B zeigt das Spritzguss-Gleitlagerbauteil 3 in Draufsicht, ebenfalls mit etwa rechteckiger Form. Eine zweite, in FIG.3A-3B ebenfalls planebene Oberfläche 322 des Spritzguss-
Gleitlagerbauteils 3, nämlich dessen äußere Fläche, weist eine gut sichtbare Datencode-Markierung 30 mit einem flächigen zweidimensionalen Matrix-Code, hier einen QR-Code nach
ISO/IEC 18004, auf. Die an einem planebenen Bereich der Fläche 322 vorgesehene Datencode-Markierung 30 ist hier quadratisch, hat hier eine Größe von z.B. 18 x 18 mm und ist in an sich bekannter Weise mit einem Datenerfassungsgerät, z.B. ein Smartphone, auch in der Einbaulage lesbar.
Auch das Spritzguss-Gleitlagerbauteil 3 nach FIG.3A-3B ist einteilig und materialeinheitlich im Spritzgussverfahren aus einem tribologisch optimierten Kunststoff hergestellt, z.B. einem thermoplastischen Polymer mit eingebetteten Festschmierstoff- Partikeln. Die Datencode-Markierung 30 ist, wie in FIG.l und FIG.2A-2B, werkzeugfallend als eine Art Direktmarkierung mit dem Spritzguss-Gleitlagerbauteil 3 im Spritzgießwerkzeug hergestellt. Ein geeigneter Kunststoff wäre z.B. iglidur® P der Fa. igus GmbH, D-51147 Köln, mit einem Elastizitätsmodul (nach DIN 53457) von 5300 MPa, einer Shore-Härte nach DIN 53505 von 75, einem
dynamischen Gleitreibungskoeffizienten (gegen Stahl) von 0,06 bis 0,21.
FIG.3C zeigt zur Veranschaulichung rein beispielhaft eine
Vergrößerung der Datencode-Markierung 30 nach FIG.3B. Ein QR-Code besteht in an sich bekannter Weise aus unterschiedlichen
Symbolelementen, nämlich ersten Symbolelementen 31 und zweiten Symbolelemente 32 (hier zur Veranschaulichung in Schwarz/Weiß dargestellt) . FIG.4 zeigt als Prinzipschema einen Schnitt in einer Richtung entlang der Linie IV-IV aus FIG.3C (beispielhaft begrenzt auf den in FIG.3C links oben gezeigten Positionsmarker des QR- Codes ) .
Wie FIG.4 veranschaulicht haben die einzelnen Symbolelemente des QR-Codes, nämlich erste Symbolelemente 31 und zweite
Symbolelemente 32, jeweils unterschiedliche
Oberflächenbeschaffenheit. Dabei haben die zweiten Symbolelemente 32 insbesondere ein raueres Querschnittsprofil, d.h. eine größere Rautiefe als die ersten Symbolelemente 31. Die stärker ausgeprägte Rautiefe der zweiten Symbolelemente 32 ist insbesondere anhand des arithmetischen Mittenrauwerts Ra messbar, der für die zweiten Symbolelemente 32 spürbar größer sein sollte als für die erste Symbolelemente 31, z.B. um einen Faktor des mindestens 2-fachen, vorzugsweise >3. Die oberflächentechnisch glatteren ersten
Symbolelemente 31 können dabei dieselbe Oberflächenbeschaffenheit aufweisen wie die restliche bzw. überwiegende zweite Oberfläche 322 des Spritzguss-Gleitlagerbauteils 3. Das Oberflächen- bzw. Querschnittsprofil beider Arten von Symbolelementen 31 bzw. 32 ist dabei in beide Flächenrichtungen x, y der Ebene aus FIG.3C gleichartig beschaffen und in FIG.4 nur schematisch und
repräsentativ dargestellt. Die größere Rauigkeit der zweiten Symbolelemente 32 ist so eingestellt, dass diese eine deutlich stärkere Lichtstreuung bewirken als die ersten Symbolelemente 31. Ferner ist das Oberflächenprofil der zweiten Symbolelemente 32 in beide Flächenrichtungen x, y der Hauptebene des Spritzguss- Gleitlagerbauteils 3 aperiodisch, um eine weitgehend isotrope Lichtstreuung zu bewirken.
Jedem Spritzguss-Gleitlagerbauteil 1, 2, 3 kann gegebenenfalls in jeder Baugröße einzeln ein zugehöriger eindeutiger Code zugewiesen werden, der im 2D-Code der Datencode-Markierung 10, 20, 30 codiert ist und beispielsweise über die erkannte URL als Anfrageparameter mit an eine herstellerseitige Internetseite übermittelt wird.
FIG.5 zeigt eine Rautiefenmessung an einer Formhälfte 50 aus Stahl eines Kunststoff-Spritzgießwerkzeugs zur Herstellung eines
Spritzguss-Gleitlagerbauteils mit einem Code entsprechend FIG.3C. In der Formhälfte 50 des Spritzgießwerkzeugs nach FIG.5 ist zur werkzeugfallenden Erzeugung der Datencode-Markierung 30 zusammen mit dem Spritzguss-Gleitlagerbauteil 3 (vgl. FIG.3B) unmittelbar im Spritzgussverfahren ein Markierungsbereich 53 und unveränderbar eingearbeitet. Der Markierungsbereich 53 entspricht der
Negativform des gewünschten 2D-Code, z.B. einem QR-Code, der Datencode-Markierung 30 nach FIG. 3B. Demensprechend hat der Markierungsbereich 53 erste z.T. quadratische und feldartige Symbolbereiche 51. Die Symbolbereiche 51 können flächenbündig und ohne Unterschied in der Oberflächenbeschaffenheit zum Rest der glatten Begrenzungswandung der Formhälfte 50 ausgebildet sein, insbesondere durch Funken-Senkerosion (EDM: electrical discharge machining) . Der Markierungsbereich 53 hat ferner zweite z.T.
quadratische und feldartige Symbolbereiche 52 die gegenüber den Symbolbereichen 51 vertieft, beispielsweise ca. 0,4mm tiefer, liegen. Die zweiten Symbolbereiche 52 können nachträglich durch Tiefen-Lasergravur bzw. 3D-Lasergravur der Formhälfte 50 bzw.
Spritzgießform eingebracht werden. Die Lasergravur zur Herstellung der zweiten Symbolbereiche 52 erlaubt scharfkantige Übergänge und Parametereinstellungen zur Erzeugung des gewünschten aperiodischen isotrop streuenden Oberflächenprofils der zweiten Symbolelemente 32 (vgl . FIG.4) .
Anhand einer solchen Formhälfte 50 kann eine Datencode-Markierung 30 materialeinheitlich mit dem Kunststoffkörper des Spritzguss- Gleitlagerbauteils 3 und werkzeugfallend hergestellt werden. Eine Nachbearbeitung ist zur maschinenlesbaren Erkennung des Codes der Datencode-Markierung 30 nicht erforderlich.
Vergleichsmessungen an Prototypen zeigen, dass sich mit den
Formwerkzeugen nach FIG.5 erste Symbolelemente 31 (und eine zweite Oberfläche 322) mit einem arithmetischen Mittenrauwert Ra im Bereich von 0,75-2,75pm, insbesondere kleiner 2pm, erzielen lassen und andererseits Oberflächenprofile an den zweiten Symbolelementen 32 mit einem arithmetischen Mittenrauwert Ra im Bereich von 6,50- 10,50pm oder größer. Entsprechend im Spritzgussverfahren in den Kunststoffkörper eingebrachte QR-Codes 30 lassen sich optisch mit handelsüblichen Smartphones aus unterschiedlichsten Winkeln gut erfassen .
FIG.6 veranschaulicht als Rauheitskenngröße den arithmetischen Mittenrauwert Ra als Kenngröße nach DIN EN ISO 4287 (1998) . Ra ist der arithmetische Mittelwert aus den Beträgen aller Profilwerte. Auch bei Ermittlung anderer Kenngrößen, wie z.B. der gemittelten Rautiefe Rz , durch ein elektrisches Tastschnittgerät lassen sich die Profile messen. In FIG.6 veranschaulicht Z (x) rein schematisch ein wirkliches Oberflächenprofil, es handelt sich nicht um ein Messergebnis. Durch Funken-Senkerosion lassen sich als
Begrenzungswandungen der Formhälften 50 sehr glatte Oberflächen erzielen, sodass ausgeprägte Spitzen und Riefen im
Oberflächenprofil des Spritzgießwerkzeugs und damit des
Spritzgussteils vermieden werden (wobei Ra aussagekräftig ist) . Anmelder :
igus GmbH
51147 Köln
Spritzguss-Gleitlagerbauteil mit Markierung
Bezugszeichenliste
FIG . l :
1 Spritzguss-Gleitlagerbauteil
10 Datencode-Markierung (z.B. QR-Code)
11 rohrförmiger Abschnitt
111 erste Längsende des rohrförmigen Abschnitts
112 zweite Längsende des rohrförmigen Abschnitts
12 Bund
121 Gleitfläche
122 zweite Oberfläche
dl Innendurchmesser des rohrförmigen Abschnitts
d2 Außendurchmesser des rohrförmigen Abschnitts
B Breite der Datencode-Markierung
L Länge der Datencode-Markierung
FIG . 2A, 2B :
2 Spritzguss-Gleitlagerbauteil
20 Datencode-Markierung (z.B. QR-Code)
200 Gelenklager
201 Gehäuse
202 Kalotte
221 Gleitfläche
222 zweite Oberfläche
FIG . 3A, 3B :
3 Spritzguss-Gleitlagerbauteil
30 Datencode-Markierung (z.B. QR-Code) 310 Aufnahme für eine Gewindespindel
320 Aufnahme für eine Führungsschiene
321 Gleitfläche
322 zweite Oberfläche
FIG . 3C , 4 :
30 Datencode-Markierung (z.B. QR-Code)
31 erste Symbolelemente
32 zweite Symbolelemente
322 zweite Oberfläche
x,y Flächenrichtungen (in der Hauptebene)
FIG . 5 :
50 Formhälfte eines Spritzgießwerkzeugs 51 erste Symbolbereiche
52 zweite Symbolbereiche
53 Markierungsbereich

Claims

Ansprüche
1. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3), das aus Kunststoff im Spritzgussverfahren als einteiliger Kunststoffkörper hergestellt ist, der eine erste Oberfläche (121, 221, 321) und mindestens eine zweite Oberfläche (122, 222, 322) aufweist,
wobei die erste Oberfläche eine Gleitfläche (121, 221, 321) zur gleitenden Lagerung von und/oder an einem Gleitpartner umfasst; dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Oberfläche (122, 222, 322) zumindest eine
Markierung (10, 20, 30) aufweist, die eine Datencode-Markierung (10, 20, 30) mit einem 2D-Code umfasst, welcher Daten codiert, und dass die Datencode-Markierung (10, 20, 30) im Spritzgussverfahren in den Kunststoffkörper eingebracht und an der zweiten Oberfläche (122, 222, 322) maschinenlesbar vorgesehen ist.
2. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffkörper materialeinheitlich hergestellt ist.
3. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein thermoplastisches Polymer ist oder umfasst.
4. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der
vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kunststoff ein tribologisch optimierter Werkstoff, insbesondere ein Tribopolymer, ist oder umfasst.
5. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der
vorausgehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff, insbesondere der tribologisch optimierte Werkstoff Schmierstoffe, insbesondere
Festschmierstoffe, umfasst.
6. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der
vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kunststoff ein Elastizitätsmodul von mindestens 1100 MPa,
vorzugsweise mindestens 2500 MPa aufweist, und/oder dass der Kunststoff eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur (engl.: Heat deflection temperature) von mindestens 80 °C, vorzugsweise von mindestens 100°C.
7. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der 2D-Code (10, 20, 30) ein Matrix-Code ist, vorzugweise ein QR-Code, insbesondere nach
ISO/IEC 18004.
8. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der 2D-Code (10, 20, 30) ein Matrix-Code ist, insbesondere ein DataMatrix-Code nach
ISO/IEC 16022, und/oder der 2D-Code einteilig, insbesondere materialeinheitlich, mit dem Kunststoffkörper geformt bzw.
gebildet ist.
9. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der
vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der 2D-Code (10, 20, 30) zur Codierung erste Symbolelemente (31) und zweite Symbolelemente (32) umfasst, wobei die ersten Symbolelemente (31) eine andere Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, als die zweiten Symbolelemente (32) .
10. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Symbolelemente (31) und die zweite Oberfläche (122, 222, 322) des Spritzguss- Gleitlagerbauteils (1, 2, 3) die gleiche Oberflächenbeschaffenheit aufweisen und/oder die zweiten Symbolelemente (32) ein anderes Oberflächenprofil aufweisen als die zweite Oberfläche (122, 222, 322) .
11. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Symbolelemente (31) eine geringere Rautiefe aufweisen als die zweiten Symbolelemente (32) .
12. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der
Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten
Symbolelemente (31) einen arithmetischen Mittenrauwert Ra im Bereich von 0,5-3,5pm, bevorzugt im Bereich von 0,75-2,75pm, aufweisen und die zweiten Symbolelemente (32) einen arithmetischen Mittenrauwert Ra im Bereich von 5-12pm, bevorzugt im Bereich von 6, 50-10 , 50pm, aufweisen.
13. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der
vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Oberfläche (122, 222, 322) keine Gleitfläche ist.
14. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Oberfläche (122) gekrümmt ist und dass die Datencode-Markierung (10) in der Darstellung auf der zweiten Oberfläche entsprechend einer
Projektion aus einer Ebene auf die zweite Oberfläche verzerrt ist.
15. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der
Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
- die ersten Symbolelemente (31) planeben mit der zweiten
Oberfläche (122, 222, 322) in einem an die Datencode-Markierung (10, 20, 30) angrenzenden Bereich liegen; und/oder
- die zweiten Symbolelemente (32) durch gegenüber der zweiten Oberfläche (122, 222, 322) vorstehende Bereiche gebildet werden, wobei ein Höhenunterschied zwischen den ersten Symbolelementen (31) und den zweiten Symbolelementen (32) vorzugsweise kleiner als 0,5mm ist; und/oder
- dass die Datencode-Markierung (10, 20, 30) in einem gegenüber der zweiten Oberfläche (122, 222, 322) vertieften Bereich
vorgesehen ist und/oder die zweiten Symbolelemente (32) durch gegenüber der zweiten Oberfläche (122, 222, 322) vertiefte
Bereiche gebildet werden.
16. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der
Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Symbolelemente (32) eine stärkere Lichtstreuung bewirken als die ersten Symbolelemente (31) .
17. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der
Ansprüche 9 bis 16, insbesondere nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Symbolelemente (32) im
Wesentlichen isotrope Lichtstreuung erzeugen und/oder ein
aperiodisches Oberflächenprofil aufweisen.
18. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der
vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Datencode-Markierung (10, 20, 30) mit dem 2D-Code, insbesondere einschließlich der sichtbaren Oberfläche der ersten und zweiten Symbolelemente (31, 32), einstückig aus demselben Kunststoff hergestellt ist wie der Kunststoffkörper .
19. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der
vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Datencode-Markierung (10, 20, 30) mit dem 2D-Code werkzeugfallend, insbesondere als Direktmarkierung mit dem Spritzguss- Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) im Spritzgießwerkzeug hergestellt, und ohne Nachbearbeitung maschinenlesbar ist.
20. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der
vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Datencode-Markierung (10, 20, 30) eine Permanentmarkierung ist und die vom 2D-Code codierten Daten zumindest einen
herstellerbezogenen URL- oder PURL-Identifikator umfassen.
21. Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der
vorausgehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die vom 2D-Code codierten Daten
verschlüsselte und/oder gleitlagerbauteilspezifische Dateninhalte umfassen .
22. Gleitlager, insbesondere Linear-Gleitlager und/oder Radial- Gleitlager, umfassend mindestens ein Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und einen
Gleitpartner, der gleitend das Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) lagert oder an dem Spritzguss-Gleitlagerbauteil (1, 2, 3) gelagert ist, wobei die Gleitfläche (121, 221, 321) des
Spritzguss-Gleitlagerbauteils (1, 2, 3) im Gleitkontakt mit einer Oberfläche des Gleitpartners steht.
23. Kunststoff-Spritzgießwerkzeug, insbesondere aus Stahl, zur Herstellung von Spritzguss-Gleitlagerbauteilen (1, 2, 3),
insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, dass das Spritzgießwerkzeug einen fest
vorgegebenen Markierungsbereich (53) für einen 2D-Code aufweist, welcher eine Anzahl erster Symbolbereiche (51) und eine Anzahl zweiter Symbolbereiche (52) umfasst, welche eine unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit, insbesondere eine größere Rautiefe aufweisen als die ersten Symbolbereiche (51) .
24. Kunststoff-Spritzgießwerkzeug, insbesondere aus Stahl, nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten
Symbolbereiche (51) durch Funken-Senkerosion erzeugt sind.
25. Kunststoff-Spritzgießwerkzeug, insbesondere aus Stahl, nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Symbolbereiche (52) durch Lasergravur des Spritzgießwerkzeugs erzeugt sind.
26. Spritzguss-Verfahren zum Herstellen eines mit einem Datencode markierten Spritzguss-Gleitlagerbauteils, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 21, umfassend folgende Schritte:
- Bereitstellen eines Kunststoff-Spritzgießwerkzeugs zur
Herstellung von Spritzguss-Gleitlagerbauteilen, wobei das
Kunststoff-Spritzgießwerkzeug einen fest vorgegebenen
Markierungsbereich mit einer Negativform zum Erzeugen eines
Datencodes, insbesondere eines 2D-Codes, aufweist;
- Nutzen dieses Kunststoff-Spritzgießwerkzeugs zum Spritzgießen eines Gleitlagerbauteils aus einem Kunststoff bzw. einer
KunststoffZusammensetzung; und
- Entformen des Gleitlagerbauteils aus dem Spritzgießwerkzeug, wobei das Gleitlagerbauteil unmittelbar nach dem Entformen eine Oberfläche mit dem 2D-Code aufweist, welcher der Negativform des Spritzgießwerkzeugs entspricht und maschinenlesbare Daten codiert.
27. Spritzguss-Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Kunststoff- Spritzgießwerkzeug nach einem der Ansprüche 23 bis 25 ausgeführt ist; und/oder der Datencode nach einem der Ansprüche 7 bis 12 und/oder 15 bis 17 ausgeführt ist; und/oder der Kunststoff bzw. die KunststoffZusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6 ausgewählt ist.
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