Ausgangssituation und Fehlerbild.

Der Yaskawa AC Servo Motor SGMSH-20PCA-SB23 kam mit einem klar mechanisch geprägten Fehlerbild zu uns in die Werkstatt. Bereits im Anlieferzustand war beschrieben, dass der Motor Schleifgeräusche erzeugt. Solche Geräusche sind bei diesem Motortyp technisch relevant, weil sie nicht nur auf einen fortgeschrittenen Lagerschaden hindeuten können, sondern im weiteren Betrieb auch Rückwirkungen auf Laufverhalten, Temperatur, Schwingung und Signalqualität der Rückführung verursachen. Im Feld ist genau das oft das Problem. Der Antrieb läuft zunächst noch an, zeigt aber akustisch bereits deutliche Auffälligkeiten, bevor es zu Folgeschäden an Welle, Rückführung oder angeschlossener Leistungselektronik kommt.

Im vorliegenden Fall wurde der Motor bei uns an einem Yaskawa SGDH-20AE geprüft. Das ist für die Eingrenzung wichtig, weil sich damit schnell unterscheiden lässt, ob ein reines Regelungsproblem am Verstärker vorliegt oder ob die Ursache tatsächlich im Motor selbst zu suchen ist. Bei mechanischen Geräuschen unter Drehung ist die Ursache anfangs nicht immer eindeutig. Denkbar sind Schleifkontakt im Rückführungsbereich, ein Problem an der Motorbremse, Fremdkörper im Lüftungsbereich oder eben beschädigte Lagerstellen. Auffällig war hier, dass das Geräusch lastunabhängig bereits im Probelauf deutlich wahrnehmbar war und damit nicht auf ein rein maschinenseitiges Anschlussproblem hindeutete.

Eingangskontrolle und erste Diagnose

In der Eingangskontrolle wurde zunächst das Typenschild aufgenommen und der Motor äußerlich geprüft. Erkennbar waren keine massiven Gehäuseschäden oder Hinweise auf einen akuten elektrischen Durchschlag. Für die Erstbewertung sind in solchen Fällen drei Punkte entscheidend. Erstens das mechanische Laufgefühl von Hand. Zweitens der Zustand der Anschlussseite und der Rückführung. Drittens die elektrische Grundprüfung vor weitergehender Zerlegung.

Schon in der ersten mechanischen Prüfung zeigte sich, dass der Motorlauf nicht mehr sauber und gleichmäßig war. Das Geräuschbild passte nicht zu einem normalen Lagergeräusch durch Alterung, sondern eher zu fortgeschrittenem Verschleiß mit beginnendem Schleifanteil. Solche Befunde sind kritisch, weil sich aus einem reinen Lagerproblem schnell ein kombinierter Schaden entwickeln kann. Wenn sich Laufspiel und Rauigkeit erhöhen, entstehen zusätzliche Vibrationen. Diese belasten die Rückführung, verschlechtern die Reproduzierbarkeit der Regelung und erhöhen zugleich die thermische und mechanische Beanspruchung des Rotorsystems.

Vor dem Öffnen und Abziehen von Steckern muss immer spannungsfrei geschaltet, gegen Wiedereinschalten gesichert, die Entladezeit abgewartet und die Spannungsfreiheit geprüft werden. Messungen an spannungsführenden Teilen dürfen nur durch Elektrofachkraft mit geeigneter Ausrüstung und nach lokalen Regeln erfolgen.

Technische Analyse

Technisch betrachtet arbeitet dieser Servomotor nur dann sauber, wenn mechanischer Lauf, magnetisches System und Rückführung stabil zusammenarbeiten. Das Lager hat dabei eine zentrale Funktion. Es führt die Welle präzise, begrenzt radiale und axiale Bewegung und hält den Luftspalt sowie die Signalgeometrie der Rückführung innerhalb enger Toleranzen. Sobald ein Lager verschleißt, entsteht zunächst Rauigkeit im Lauf. Danach folgen erhöhtes Geräusch, steigende Schwingung und im weiteren Verlauf oft Erwärmung und Positionsunruhe.

Die Ursache Wirkung Kette war in diesem Fall typisch. Mechanischer Lagerdefekt führte zu rauem Lauf und Schleifgeräuschen. Daraus entstanden erhöhte Vibrationen und eine zunehmende mechanische Unruhe des Motors. Diese Unruhe kann im Betrieb dazu führen, dass der Motor zwar noch läuft, aber akustisch deutlich auffällig wird und je nach Einsatzfall die Rückführungsstabilität leidet. Genau das macht solche Fälle in der Praxis tückisch. Elektrisch ist anfangs oft noch kein Totalausfall vorhanden. Der Motor kann also scheinbar noch funktionieren, obwohl der mechanische Zustand bereits klar außerhalb eines dauerhaft zulässigen Bereichs liegt.

Gerade bei Servoantrieben wird ein solcher Schaden häufig unterschätzt. Solange noch keine deutliche Alarmmeldung am Verstärker anliegt, wird der Motor weiter betrieben. Das erhöht aber das Risiko für Folgeschäden deutlich. Spätestens wenn Schleifgeräusche hörbar werden, ist davon auszugehen, dass die mechanische Führung nicht mehr sauber arbeitet.

Reparaturmaßnahmen und Instandsetzung

Im Reparaturprozess wurde der Motor vollständig zerlegt und mechanisch beurteilt. Der Schwerpunkt lag auf der Beseitigung des Lagerschadens und der Wiederherstellung eines sauberen, vibrationsarmen Laufverhaltens. Nach der Zerlegung wurden die betroffenen Funktionsbereiche gereinigt, alle mechanisch relevanten Kontaktflächen geprüft und die beschädigte Lagerung instand gesetzt beziehungsweise funktional erneuert.

Zusätzlich wurde die Rückführung mit Blick auf Befestigung, Sitz und allgemeine Funktion kontrolliert, da ein Lagerschaden oft nicht isoliert betrachtet werden darf. Auch wenn der eigentliche Ausfall hier mechanisch war, gehört die Prüfung der elektrischen und rückführungsseitigen Stabilität immer dazu. Ein Motor mit erneuerter Lagerung ist nur dann nachhaltig instand gesetzt, wenn anschließend auch Rundlauf, Signalverhalten und Temperaturentwicklung unauffällig sind.

Als präventive Maßnahme wurde der Motor nicht nur repariert, sondern in einen Zustand gebracht, der weiteren Folgeschäden vorbeugt. Dazu gehört insbesondere die vollständige Reinigung, die Kontrolle der Anschlussseite und die Bewertung des Gesamtzustands im Hinblick auf weitere Verschleißanzeichen. Ziel ist nicht nur ein kurzfristig ruhiger Lauf, sondern ein technisch belastbarer Zustand für den erneuten Einsatz.

Abschließender Funktionstest

Der abschließende Test erfolgte auf unserem Prüfstand mit einem Yaskawa SGDH-20AE. Dabei wurde der Motor unter kontrollierten Bedingungen angefahren, ein und ausgeschaltet und über verschiedene Drehzahlbereiche beobachtet. Besonders wichtig war hier der Vergleich zwischen niedriger Drehzahl, mittlerer Drehzahl und höherem Drehzahlniveau, weil Lagerschäden oft in bestimmten Bereichen akustisch oder schwingungstechnisch stärker auffallen.

Im niedrigen Drehzahlbereich wurde auf gleichmäßigen Anlauf und sauberes Laufgeräusch geachtet. Im mittleren Bereich stand die Laufruhe unter stabiler Drehzahl im Vordergrund. Bei höherer Drehzahl wurde geprüft, ob sich erneut Schleifgeräusche, auffällige Erwärmung oder Unruhe in der Rückführung zeigen. Zusätzlich wurde das Ein Aus Verhalten beobachtet, da gerade dabei Restspiel oder mechanische Rauigkeit schnell erkennbar werden.

Nach der Instandsetzung zeigte der Motor wieder ein deutlich ruhigeres Laufbild. Die zuvor beschriebenen Schleifgeräusche waren im Prüfablauf nicht mehr feststellbar. Der Lauf war stabil, die Signale unauffällig und das Verhalten über den geprüften Drehzahlbereich technisch plausibel.

Fazit

Der vorliegende Schaden war ein klassischer mechanischer Verschleißfall mit eindeutigem Schwerpunkt auf der Lagerung. Entscheidend war, dass der Motor trotz des Schadens noch nicht vollständig ausgefallen war und damit ein typischer Praxisfall vorlag, bei dem der Fehler zunächst nur über Geräusch und Laufverhalten auffällt. Durch die vollständige Zerlegung, die technische Instandsetzung der Lagerung und die anschließende Prüfstandskontrolle konnte der Motor nachhaltig instand gesetzt werden. Damit wurde nicht nur das Geräusch beseitigt, sondern auch die Grundlage für einen wieder sauberen und rückführungsstabilen Betrieb geschaffen.

Weitere Informationen wie Preis, Lieferzeit zu erwähnten Geräten:

• Yaskawa AC Servo Motor SGMSH-20PCA-SB23
• Yaskwa Encoder UTSIE-B17CK
• Yaskawa SGDH-20AE-OY Servopack

Weitere Informationen zu unseren Yaskawa-Reparaturen finden Sie hier.

📞 Kontaktieren Sie uns gerne, wenn Sie Fragen zu Ihrer Yaskawa-Antriebstechnik haben. Unser erfahrenes Team steht Ihnen jederzeit mit Rat und Tat zur Seite.

Technische Spezifikationen

Einsatzumgebung und Einsatzmöglichkeiten

Typische Maschinen
Werkzeugmaschinen, Handhabungstechnik, Zuführsysteme, Achsantriebe in Bearbeitungsmaschinen, Verpackungsanlagen, Sondermaschinen

Typische Baujahre
ca. frühe bis mittlere 2000er Jahre, im vorliegenden Fall Typenschilddatum 05/08

Typische Anwendungen
Vorschubachsen, Positionierachsen, rotative Nebenachsen, antriebsnahe Regelaufgaben mit Encoder Rückführung

Anforderungen an Umgebung und Schaltschrank
Saubere Versorgung des Servoverstärkers, stabile Erdung, saubere Abschirmung der Leitungen, geringe Feuchtigkeit, geringe Schwingungsübertragung aus der Maschine, kein dauerhafter Eintrag von Ölnebel oder Kühlschmierstoff in Steckverbindungen und Rückführung

Hinweise zu thermischer und elektrischer Belastung
Mechanische Schwergängigkeit, blockierte Lager oder erhöhte Reibung führen direkt zu höherem Strombedarf und zusätzlicher Erwärmung. Instabile Versorgung, fehlerhafte Erdung oder gestörte Encoderkommunikation können zusätzlich Regelprobleme und Folgealarme am Servoverstärker auslösen.

Funktionsbeschreibung

Grundfunktion
Der Servomotor setzt die vom Servoverstärker vorgegebene Regelgröße in präzise Drehbewegung um. Entscheidend sind dabei Drehmomentbildung, ruhiger Lauf und eine stabile Rückführung der Istwerte.

Zusammenspiel Leistungsteil, Regelung und Rückführung
Der SGDH Verstärker bildet das Leistungsteil und regelt Strom, Drehzahl und Bewegungsverhalten. Der Motor setzt die Leistung mechanisch um. Die Rückführung liefert Positions und Drehzahlinformationen an den Verstärker. Nur wenn alle drei Ebenen mechanisch und elektrisch sauber zusammenarbeiten, ist präziser Betrieb möglich.

Freigabe
Der Verstärker gibt den Motor erst nach gültiger Freigabe und plausibler Rückführung frei. Fehler in Parametrierung, Verdrahtung oder Encoderkommunikation führen zu Alarmzuständen.

Schutzlogik
Typische Schutzfunktionen im Sigma II Umfeld sind Überstrom, Regeneration, Überspannung, Unterspannung, Überdrehzahl, Überlast und Encoderkommunikationsüberwachung.

Thermische Überwachung
Neben der elektrischen Belastung wird auch auf Überlastzustände und temperaturbedingte Grenzfälle reagiert. Vorwarnungen für Überlast und Rekuperation sind dokumentiert.

Signalüberwachung
Die Rückführung wird auf Kommunikationsfehler, Prüfsummenfehler, Datenfehler und unplausible Betriebszustände überwacht.

Warum diese Funktionen sicherheitsrelevant sind
Weil mechanische Defekte, unkontrollierte Bewegung, Überdrehzahl, Spannungsfehler oder Encoderverlust direkt zu Achsfehlern, Folgeschäden und gefährlichen Maschinenzuständen führen können.

Alarmmeldungen und Troubleshooting

Quelle der Alarmcodes: Sigma II Alarm Display Table.

Baugruppenübersicht