05.03.2026 von Viktor Siebert
Reparatur eines Yaskawa AC Servo Motors SGMPH-15A1A6D mit Encoderfehler und Alarm Al.84
Ausgangssituation und Fehlerbild.
Der Servomotor Yaskawa AC Servo Motor SGMPH-15A1A6D wurde aus einer Werkzeugmaschine angeliefert, nachdem die Achse der Anlage nicht mehr freigegeben werden konnte. Beim Einschalten des Servoantriebs erschien unmittelbar die Fehlermeldung Al.84 am angeschlossenen Servoverstärker.
Der Fehler trat reproduzierbar direkt nach der Aktivierung des Servoantriebs auf. Bereits beim Einschalten des Servos erkannte der Verstärker eine Störung in der Positionsrückmeldung und verweigerte die Freigabe. Eine Drehbewegung des Motors war nicht möglich.
Technisch auffällig war, dass der Alarm bereits vor einer Bewegung auftrat und nicht erst während des Betriebs oder unter Last. Dieses Verhalten weist typischerweise auf eine Störung im Rückführsystem hin, da moderne Servoantriebe vor der Freigabe eine Plausibilitätsprüfung der Positionsrückmeldung durchführen.
Der Motor war mit einem Inkrementalgeber des Typs
UTSAH-B16DC-E ausgestattet. Zusätzlich war eine Haltebremse vom Typ Ogura Clutch Brake DC90V MCNB73Y03 integriert.
Eingangskontrolle und erste Diagnose
Nach der Anlieferung wurde zunächst eine umfassende Eingangskontrolle durchgeführt.
Dabei wurden folgende Punkte geprüft:
äußerer Zustand des Motors
Steckverbindungen und Anschlussleitungen
mechanischer Zustand der Motorwelle
Bremssystem und Anschlussleitungen
Äußerlich waren keine mechanischen Schäden erkennbar. Anschließend wurde der Motor an einem kompatiblen Servoverstärker der Yaskawa SIGMA II Serie angeschlossen, um das Fehlerbild reproduzierbar zu überprüfen.
Bereits beim Einschalten des Servos wurde erneut der Alarm Al.84 ausgelöst. Das Verhalten war vollständig reproduzierbar.
Dieses Fehlerbild deutet häufig auf eine Störung der Positionsrückmeldung hin, da der Servoverstärker beim Aktivieren der Servofreigabe die Signale des Encoders überprüft.
Zur weiteren Eingrenzung wurden die Encoderleitungen und die Versorgung des Rückführsystems überprüft. Elektrisch konnten keine Unterbrechungen festgestellt werden.
Damit konzentrierte sich die weitere Diagnose auf den Encoderbereich des Motors.
Technische Analyse
Servomotoren dieser Baureihe arbeiten mit hochauflösenden Inkrementalgebern zur Positionsrückmeldung. Der Servoverstärker überwacht dabei kontinuierlich mehrere Rückmeldesignale.
Dazu gehören unter anderem:
Positionssignale der A und B Kanäle
Referenzsignal
Versorgungsspannung des Encoders
Signalqualität und Signalphase
Bereits beim Einschalten prüft der Servoverstärker die Plausibilität dieser Signale. Werden unplausible oder instabile Signale erkannt, verhindert das System aus Sicherheitsgründen eine Motorfreigabe.
Bei der technischen Untersuchung zeigte sich eine deutliche Verschmutzung im Encoderbereich des Motors. Diese Verschmutzung beeinträchtigte die Signalabtastung des Encoders.
Dadurch entstanden fehlerhafte Positionssignale, die vom Servoverstärker als Rückführungsfehler erkannt wurden.
Die Ursache Wirkung Kette ließ sich eindeutig nachvollziehen:
Verschmutzung im Encoderbereich
Beeinträchtigte Signalerfassung
instabile Positionsrückmeldung
Plausibilitätsfehler im Servoverstärker
Alarm Al.84 und Sperrung der Servofreigabe
Solche Fehler entstehen häufig in Produktionsumgebungen mit Kühlmittelnebel, Öl oder feinen Metallpartikeln.
Reparaturmaßnahmen und Instandsetzung
Da das Encodersystem ein zentraler Bestandteil der Positionsrückmeldung ist und eine zuverlässige Signalqualität sicherstellen muss, wurde der Encoder vollständig ersetzt.
Die Instandsetzung umfasste folgende Arbeiten:
Demontage des Encodersystems
Reinigung des Encoderbereichs
Austausch des Encoders
Überprüfung der mechanischen Ausrichtung
Kontrolle der Motorbremse
Überprüfung der Anschlussleitungen
Im Rahmen der präventiven Instandsetzung wurde der Motor zusätzlich vollständig überarbeitet.
Dabei wurden folgende Maßnahmen durchgeführt:
vollständige Reinigung des Motors
Neulackierung des Gehäuses
Erneuerung sämtlicher Dichtungen
Austausch der Kugellager
Diese Maßnahmen dienen dazu, die langfristige Betriebssicherheit zu erhöhen und zukünftige Verschmutzungen oder mechanische Probleme zu vermeiden.
Abschließender Funktionstest
Nach Abschluss der Instandsetzung wurde der Servomotor auf einem Prüfstand getestet.
Der Testaufbau bestand aus:
Servoverstärker der Yaskawa SIGMA II Serie
Versorgungsspannung ca. 200 V
Messsystem für Drehzahl und Positionsrückmeldung
Der Funktionstest umfasste mehrere Betriebszustände:
Ein Aus Verhalten
Positionieren bei niedriger Drehzahl
Drehzahlrampe über den gesamten Arbeitsbereich
Rückkehr in den Stillstand
thermische Stabilitätsprüfung
Besonderes Augenmerk lag auf dem Verhalten bei niedrigen Drehzahlen, da Encoderprobleme hier besonders schnell sichtbar werden.
Während aller Testphasen arbeitete der Motor stabil und ohne Fehlermeldungen.
Der Alarm Al.84 trat nicht mehr auf und die Positionsrückmeldung war dauerhaft stabil.
Fazit
Die Ursache des Fehlers Al.84 lag in einer Verschmutzung im Encoderbereich des Servomotors.
Diese Verschmutzung führte zu fehlerhaften Rückmeldesignalen und verhinderte die Freigabe des Servoantriebs.
Durch den Austausch des Encoders sowie eine vollständige mechanische Überarbeitung des Motors konnte die Funktion vollständig wiederhergestellt werden.
Der abschließende Prüfstandtest bestätigte einen stabilen und fehlerfreien Betrieb über alle getesteten Betriebszustände.
Weitere Informationen wie Preis, Lieferzeit zu erwähnten Geräten:
Yaskawa AC Servo Motors SGMPH-15A1A6D
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Technische Spezifikationen
| Parameter | Wert |
|---|
| Hersteller | Yaskawa Electric Corporation |
| Gerätetyp | AC Servomotor |
| Modellbezeichnung | SGMPH-15A1A6D |
| Serie | SGMPH |
| Leistung | ca. 1.5 kW |
| Eingangsspannung | ca. 200 V |
| Ausgangsspannung | Servoverstärker gesteuert |
| Nennstrom | ca. 7.5 A |
| Steuerungsart | Servoregelung über Servoverstärker |
| Rückführung | Inkrementalencoder |
| Kühlung | Eigenkühlung |
| Schutzart | ca. IP65 Gehäuse |
| Umgebungstemperatur | ca. 0 bis 40 °C |
| Montage | Flanschmontage |
| Herkunft | Japan |
| Produktstatus | Abgekündigt |
Einsatzumgebung und Einsatzmöglichkeiten
Servomotoren der SGMPH Baureihe werden häufig in hochpräzisen Maschinen eingesetzt. Typische Anwendungen sind:
CNC Werkzeugmaschinen
Automatisierte Produktionsanlagen
Handling Systeme
Verpackungsmaschinen
Roboterachsen
Die Motoren arbeiten in der Regel zusammen mit Servoverstärkern der Yaskawa SIGMA Serie.
Typische Baujahre dieser Motoren liegen im Bereich von ca. 1998 bis 2010.
Die Installation erfolgt üblicherweise im Maschinenraum oder innerhalb von Maschinengehäusen. Wichtig ist eine kontrollierte Umgebung ohne übermäßige Verschmutzung durch Ölnebel oder Metallpartikel.
Funktionsbeschreibung
Der Servomotor arbeitet als Bestandteil eines geschlossenen Regelkreises.
Der Servoverstärker erzeugt aus der Versorgungsspannung eine dreiphasige Motoransteuerung. Gleichzeitig überwacht er kontinuierlich die Rückmeldesignale des Encoders.
Die Positionsrückmeldung wird genutzt für:
Positionsregelung
Drehzahlregelung
Überwachung der Bewegungsrichtung
Stillstandserkennung
Der Servoverstärker vergleicht Sollposition und Istposition und korrigiert permanent die Motoransteuerung.
Mehrere Schutzmechanismen verhindern Schäden an Maschine und Antrieb. Dazu gehören:
Überstromschutz
Temperaturüberwachung
Rückmeldesignalprüfung
Stillstandsüberwachung
Diese Funktionen sorgen dafür, dass Fehler im Rückmeldesystem sofort erkannt werden und der Motor nicht unkontrolliert bewegt wird.
Alarmmeldungen und Troubleshooting
| Alarmcode | Beschreibung | Mögliche Ursache | Empfohlene Maßnahme |
|---|
| A.10 | Überstrom | Kurzschluss im Motor oder Motorleitung, mechanische Blockade, zu hohe Last | Motorleitung prüfen, Mechanik prüfen, Motor testen |
| A.30 | Regenerationsfehler | Überlast im Bremswiderstand, zu schnelle Verzögerung | Verzögerungsparameter prüfen, Bremswiderstand prüfen |
| A.40 | Überspannung im Zwischenkreis | Rückspeisung durch hohe Bremsenergie oder Netzspannung zu hoch | Netzspannung prüfen, Bremsparameter prüfen |
| A.41 | Unterspannung | Versorgungsspannung zu niedrig oder instabile Netzversorgung | Netzspannung und Versorgung prüfen |
| A.51 | Überdrehzahl | Ist Drehzahl überschreitet zulässige Drehzahl | Parameter prüfen, mechanische Last prüfen |
| A.52 | Positionsabweichung zu groß | Regelabweichung zwischen Sollposition und Istposition | Mechanik prüfen, Parameter prüfen |
| A.70 | Encoder Kommunikationsfehler | Unterbrechung oder Störung im Encoderkabel | Encoderkabel prüfen, Steckverbindungen prüfen |
| A.71 | Encoder Prüfsummenfehler | fehlerhafte Datenübertragung vom Encoder | Encoderkabel prüfen oder Encoder ersetzen |
| A.72 | Encoder Batteriefehler | Batterie für Absolutwertgeber schwach oder leer | Batterie prüfen oder ersetzen |
| A.73 | Encoder Initialisierungsfehler | Encoder konnte beim Start nicht korrekt initialisiert werden | Encoderverbindung prüfen |
| A.74 | Encoder Signalfehler | Encoder Signale unplausibel oder gestört | Encoder prüfen, Verschmutzung prüfen |
| A.84 | Encoder Signal abnormal | Encoder liefert ungültige Positionssignale | Encoder prüfen oder ersetzen |
Baugruppenübersicht
| Baugruppe | Bezeichnung funktional | Funktion | Hinweise zur Prüfung oder Reparatur |
|---|
| Rotor | Permanentmagnet Rotor | Erzeugt Drehmoment | Mechanischen Zustand prüfen |
| Stator | Wicklungssystem | Elektromagnetische Erregung | Isolationsmessung |
| Encoder | Positionsgeber | Positionsrückmeldung | Signalqualität prüfen |
| Haltebremse | Elektromechanische Bremse | Halten der Position | Bremsfunktion prüfen |
| Motorlager | Wälzlager | Wellenführung | Geräuschprüfung |
| Anschlussblock | Leistungsanschluss | Energieversorgung | Steckkontakte prüfen |