01.03.2026 von Viktor Siebert
Reparatur eines Yaskawa AC Servomotors SGMGH-13ACA6C mit Geberfehler durch Verschmutzung
Ausgangssituation und Fehlerbild
Der Yaskawa AC Servo Motor SGMGH-13ACA6C kam mit schlechtem Isolationszustand und einem regelmäßig auftretenden Encoderfehler in die Werkstatt. In der Maschine brach die Achse während der Bearbeitung wiederholt ab. Das passierte typischerweise nach kurzer Laufzeit oder bei Drehzahlwechseln. Die Haltebremse, im System als SBR-112V-200B ausgeführt, war laut Kunde unauffällig und bestätigte sich zunächst auch im Verhalten.
Auffällig war, dass sich der Fehler nicht als reiner Startfehler zeigte, sondern mitten im Prozess. In Verbindung mit dem Servo Drive SGDH-15AE (Sigma II) führt ein unplausibles Rückführsignal dazu, dass die Freigabe zurückgenommen wird und der Antrieb Alarme setzt, um die Achse kontrolliert zu stoppen.
Eingangskontrolle und erste Diagnose
Vor Arbeiten am Gerät gilt: spannungsfrei schalten, gegen Wiedereinschalten sichern, Entladezeit abwarten und Spannungsfreiheit prüfen. Messungen an spannungsführenden Teilen dürfen nur durch Elektrofachkräfte mit geeigneter Ausrüstung und nach lokalen Regeln erfolgen.
In der Eingangskontrolle wurden Gehäuse, Steckbereiche und der Bereich der Rückführung geprüft. Auf dem Prüfstand ließ sich der Fehler durch Betrieb bei niedriger Drehzahl und Beobachtung der Rückführung nachstellen. Der Encoder, in dieser Kombination als UTSIH-B17CC, zeigte dabei wiederholt Aussetzer. Zusätzlich wurde der Isolationszustand mit getrenntem Motor geprüft und lag zunächst unter dem üblichen Erwartungsbereich.
Technische Analyse
Die Regelung hängt bei diesem Motor direkt an der Rückführung. Der Antrieb vergleicht Sollwerte mit den vom Encoder gemeldeten Istwerten. Werden Impulse lückenhaft oder sprunghaft, sind Position und Drehzahl nicht mehr plausibel, und der Drive reagiert mit Geberalarm oder Rückführfehler.
Als Ursache zeigte sich Schmutz im Encoderbereich. Durch mechanischen Kontakt im Geberraum entstand Reibung, die die Sensorebene beschädigte. Dadurch wurde das Rückführsignal zeitweise unplausibel. Der schwache Isolationswert passt dazu, weil Verschmutzung und Feuchte im Motorgehäuse Ableitströme erhöhen können, besonders in Umgebungen mit Kühlmittelnebel und Abrieb.
Reparaturmaßnahmen und Instandsetzung
Der Motor wurde gereinigt und getrocknet, um Schmutz und mögliche Feuchte aus kritischen Bereichen zu entfernen. Da die Rückführung mechanisch beschädigt war, war eine nachhaltige Instandsetzung nur durch kompletten Austausch des Encoders möglich. Der Encoder wurde als funktionsrelevante Baugruppe ersetzt und wieder als UTSIH-B17CC aufgebaut.
Die Haltebremse SBR-112V-200B wurde geprüft. Ihr Schalt und Halteverhalten war unauffällig, deshalb blieb sie im Gerät. Ergänzend wurden Anschlussbereiche und Steckverbindungen von außen gereinigt und geprüft, um erneuten Partikeleintrag in den Geberbereich zu vermeiden.
Abschließender Funktionstest
Der Funktionstest erfolgte am Prüfstand mit passendem Servo Drive und Signalüberwachung. Getestet wurden Positionieren bei niedriger Drehzahl, Drehzahlrampe über einen mittleren Bereich, wiederholtes Ein Aus Verhalten der Freigabe sowie ein längerer Lauf zur thermischen Stabilität. Die Bremse wurde im sicheren Zustand auf Haltefunktion geprüft.
Das Ergebnis war stabil und fehlerfrei. Die Rückführung blieb über den gesamten Test reproduzierbar, es traten keine Encoderalarme mehr auf, und der Motor verhielt sich unter den Testprofilen unauffällig. Damit ist die Kombination aus Motor SGMGH-13ACA6C, Encoder UTSIH-B17CC und Bremse SBR-112V-200B wieder für den Betrieb am SGDH-15AE Sigma II geeignet.
Fazit
Die Ursache lag nicht im Antrieb selbst, sondern in einer mechanisch ausgelösten Rückführstörung durch Schmutz im Encoderbereich. Reibung führte zur Beschädigung der Sensorebene und damit zu einem unplausiblen Rückführsignal. Reinigung und Trocknung stabilisierten den Gesamtzustand, der entscheidende Schritt war der Austausch des Encoders als komplette Funktionseinheit. Mit bestandenem Prüfstandlauf bei niedriger Drehzahl, Rampenbetrieb und thermischer Belastung ist die Reparatur nachvollziehbar und nachhaltig.
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Technische Spezifikationen
| Feld | Wert |
|---|
| Hersteller | Yaskawa |
| Gerätetyp | AC Servomotor |
| Modellbezeichnung | SGMGH-13ACA6C |
| Serie | AC Servo Motor (Sigma II Systemumfeld) |
| Leistung | 1300 W |
| Eingangsspannung | 200 V AC, 3 phasig, vom Servoverstärker |
| Ausgangsspannung | nicht zutreffend (Motor) |
| Nennstrom | 10,7 A |
| Steuerungsart | Sinusförmige Servoansteuerung über Servoverstärker, Strom und Drehzahlregelung |
| Rückführung | Inkrementalgeber, systemabhängig, ca. 2048 Impulse pro Umdrehung |
| Kühlung | Selbstkühlend über Gehäuse, natürliche Konvektion |
| Schutzart | ca. IP65, abhängig von Wellendichtung und Steckzustand |
| Umgebungstemperatur | ca. 0 bis 40 °C |
| Montage | Flanschmontage, Achsantrieb |
| Herkunft | Japan |
| Produktstatus | vermutlich abgekündigt (ca.), Legacy Ersatzteilversorgung |
| Nennmoment | 8,34 N·m |
| Nenndrehzahl | 1500 r/min |
| Betriebsart | Dauerbetrieb (CONT.) |
| Isolationsklasse | F |
| Haltebremse | vorhanden, Nennspannung systemabhängig, ca. 200 V DC |
Einsatzumgebung und Einsatzmöglichkeiten
• Typische Maschinen: CNC Werkzeugmaschinen, Handlingachsen, Rundtische, Verpackungsmaschinen, Sondermaschinen.
• Typische Baujahre im Feld: ca. 2000 bis 2010, abhängig von Maschinenserie und Retrofit.
• Typische Anwendungen: Positionieren, Vorschubachsen, Taktbetrieb mit häufigem Beschleunigen und Abbremsen.
• Anforderungen an Umgebung und Schaltschrank: saubere Kabelführung, ausreichende Schirmung, getrennte Verlegung von Leistungs und Rückführleitungen, funktionsfähige Schaltschrankkühlung, Filter und Lüfterwartung.
• Hinweise zu thermischer und elektrischer Belastung: Dauerbetrieb nahe Nennstrom erfordert stabile Kühlung. Häufige Überlastspitzen sind zulässig, erhöhen aber Temperatur und Alterung. Niedrige Isolation oder Feuchte im Motorbereich ist ein Abschaltkriterium.
Funktionsbeschreibung
Der Servomotor wandelt die vom Servoverstärker bereitgestellten, geregelten Drehstromströme in Drehmoment um. Die Regelung erfolgt im Zusammenspiel aus Leistungsteil im Servoverstärker, Regelalgorithmen und Rückführung am Motor. Die Rückführung liefert Positions und Drehzahlinformationen als Istwerte. Daraus entstehen Stromregelung, Drehzahlregelung und Positionsregelung im geschlossenen Kreis.
Die Freigabe erfolgt nur, wenn Rückführung, Temperaturüberwachung und elektrische Grenzen plausibel sind. Schutzfunktionen wie Überstrom, Übertemperatur, Rückführfehler und Isolationsüberwachung führen zu Stopp und Alarm im Servoverstärker. Diese Funktionen sind sicherheitsrelevant, weil sie unkontrollierte Bewegung, thermische Schäden und elektrische Gefährdungen verhindern. Eine Haltebremse sichert zusätzlich den Stillstand, ersetzt aber keine korrekte Rückführung.
Alarmmeldungen und Troubleshooting
| Alarmcode | Beschreibung | Mögliche Ursache | Empfohlene Maßnahme |
|---|
| FBK01 | Rückführsignal unplausibel | Verschmutzung oder mechanischer Schaden im Rückführbereich | Anlage stoppen, Alarmhistorie sichern, Rückführung fachgerecht prüfen, bei Bedarf Rückführeinheit ersetzen |
| FBK02 | Fehlende Impulse oder Signalunterbrechung | Kabel geknickt, Stecker lose, Schirmung gestört | Stecker von außen prüfen, Kabelführung prüfen, Messung nur Elektrofachkraft, Kabel oder Rückführung instandsetzen |
| FBK03 | Geberkommunikation gestört | Störungen durch Nähe zu Leistungskabeln, schlechte Erdung | Rückführleitung getrennt verlegen, Schirmkonzept prüfen, Erdung prüfen |
| POS01 | Positionsabweichung zu groß | Rückführung fehlerhaft, Mechanik blockiert, Parameter unplausibel | Mechanik prüfen, Rückführung prüfen, Parameter und Lastprofil kontrollieren |
| OVC01 | Überstrom | Kurzschluss, falsche Verdrahtung, mechanisches Klemmen | Maschine stoppen, Verdrahtung und Mechanik prüfen, Messungen nur Elektrofachkraft |
| TMP01 | Motorübertemperatur | Dauerüberlast, schlechte Kühlung, hohe Umgebungstemperatur | Last reduzieren, Kühlung verbessern, Schaltschranktemperatur prüfen |
| ISO01 | Isolationsfehler oder Erdschlussverdacht | Feuchte, Verschmutzung, beschädigte Leitung | Motor vom Antrieb trennen, Isolationsmessung durch Elektrofachkraft, trocknen und Ursache beseitigen |
| OVS01 | Überdrehzahl erkannt | Rückführung fehlerhaft, falsche Parametrierung | Rückführung prüfen, Parameter prüfen, Inbetriebnahme kontrollieren |
| BRK01 | Bremse löst nicht oder hält nicht | Bremsversorgung fehlt, mechanischer Verschleiß | Versorgung und Steuerung prüfen nur Elektrofachkraft, Bremse funktional testen |
| PWR01 | Unterspannung oder Versorgungseinbruch | Netzproblem, Kontaktor, Versorgung im Schaltschrank | Netz und Schütz prüfen nur Elektrofachkraft, Spannungsqualität prüfen |
| VIB01 | Unruhiger Lauf oder Hunting | Rückführung verrauscht, Resonanz, Regelparameter | Kabelführung und Schirmung prüfen, Parameter prüfen, Mechanik auf Resonanz untersuchen |
| ENV01 | Feuchte oder Verschmutzung erkannt | Kühlschmierstoff, Späne, ungeeignete Einbaulage | Umgebung verbessern, Dichtflächen prüfen, Wartungsintervalle anpassen |
Baugruppenübersicht
| Baugruppe | Bezeichnung funktional | Funktion | Hinweise zur Prüfung oder Reparatur |
|---|
| Motorkörper | Elektromagnetischer Wandler | Erzeugt Drehmoment aus geregeltem Drehstrom | Sichtprüfung, Geruch, thermische Spuren, Widerstandsmessung durch Fachkraft |
| Rückführung | Positions und Drehzahlerfassung | Liefert Istwerte an den Servoverstärker | Auf Verschmutzung, Feuchte, mechanischen Kontakt und stabile Signalqualität prüfen |
| Haltebremse | Stillstandssicherung | Hält Achse im Stillstand, entlüftet bei Freigabe | Funktionstest Halten und Lösen, Spannungsversorgung nur durch Fachkraft prüfen |
| Lagerung | Mechanische Führung | Trägt Rotor, bestimmt Laufgeräusch und Rundlauf | Geräusch, Spiel und Temperatur prüfen, bei Auffälligkeit überholen |
| Dichtbereich | Schutz gegen Eintrag | Reduziert Feuchte und Partikeleintrag | Auf Sitz und Zustand achten, Umgebungseinflüsse reduzieren |
| Anschlussbereich | Leistungs und Signalanschluss | Überträgt Leistung und Rückführung | Steckerzustand, Zugentlastung, Kabelwege und Schirmung prüfen |
| Temperaturüberwachung | Thermische Schutzfunktion | Meldet Übertemperatur an den Antrieb | Plausibilitätsprüfung über Diagnose, Kontakt und Leitung prüfen |