10.12.2025 von Viktor Siebert

Als das Servopack CACR-SR03SB1BFY199 bei uns in der Werkstatt ankam, war die Fehlerbeschreibung des Kunden relativ kurz. Die Maschine blieb nach einem Wochenende Stillstand stehen, nach dem Einschalten der Steuerung erschien sofort ein Fehler am Servopack. Der interne Sieben Segment Anzeiger meldete unmittelbar Alarm 1, noch bevor der Motor sich drehen konnte. Der Kunde hatte bereits den Hauptschalter und die Sicherungen geprüft, am Netz schien alles in Ordnung zu sein.

Wie immer begann die Reparatur mit einer sauberen Dokumentation. Typenschild und Y199 Kennzeichnung wurden fotografiert, die Kundendaten im System erfasst. Da es sich um eine OEM Sonderausführung handelte, war klar, dass Steuerplatine und Parametrierung unbedingt erhalten bleiben sollten. Ein Austausch gegen einen Standard SR03BB wäre möglich, hätte aber einen erheblichen Anpassungsaufwand in der Maschine bedeutet.

Nach der äußeren Sichtprüfung im Anlieferzustand folgte der elektrische Vorcheck. Motor und Kabel wurden mit dem Isolationsmessgerät geprüft, um einen externen Kurzschluss sicher auszuschließen. Die Isolation war unauffällig, damit war relativ sicher, dass der Überstromfehler im Gerät selbst erzeugt wurde. Ein Alarm 1 ohne Motorlauf deutet beim CACR typischerweise auf einen harten Kurzschluss in der Leistungsendstufe hin, zum Beispiel ein durchgeschlagenes Transistormodul oder eine verbrannte Leiterbahn im Hauptstrompfad.

Das Servopack wurde geöffnet und zunächst rein optisch begutachtet. An der Vorderkante des Kühlkörpers fielen dunkle Verfärbungen auf. Eine Anschlussleitung vom Transistorblock zum Shunt war leicht verfärbt, daneben war die Lötstelle mattgrau und zeigte typische Anzeichen einer thermischen Überlastung. Auf der Unterseite der Leiterplatte fanden sich feine Haar­risse in den Lötaugen der Shuntanschlüsse. Im Bereich der Zwischenkreiskondensatoren war Staub und Kühlschmierstoff eingezogen, was die thermische Belastung zusätzlich erhöht hatte.

Im nächsten Schritt wurde die Leistungsendstufe elektrisch durchgeprüft. Zwischen den Motorphasenanschlüssen und dem Zwischenkreis zeigten die Halbleitermessungen auf einer Phase einen nahezu null Ohm Widerstand. Der betroffene Transistorzweig war also internen Kurzschluss gegangen. Ein solcher Defekt erklärt sehr gut, warum die Überstromüberwachung bereits beim Einschalten reagiert. Sobald der Zwischenkreis geladen wird, fließt über den defekten Transistor ein großer Strom, der Shunt meldet Überstrom und der Schutz schaltet ab.

Die Reparatur umfasste deshalb den vollständigen Austausch des Leistungsmoduls in dieser Baugröße. Der Transistorblock wurde sauber vom Kühlkörper gelöst, die Kontaktfläche gereinigt und mit neuer Wärmeleitpaste versehen. Parallel dazu wurden alle Shunt Widerstände ausgelötet, gemessen und durch passende Typen ersetzt. Selbst wenn nur ein Zweig sichtbar Schaden genommen hatte, tauschen wir alle Shunts in so einem Fall im Set, da sie thermisch gemeinsam belastet wurden.

Wenn ein Transistor so hart durchschlägt, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass auch die Treiberstufe und Teile der Gate Ansteuerung in Mitleidenschaft gezogen wurden. Deshalb wurde die Steuerplatine in diesem Bereich ebenfalls sorgfältig überprüft. Die Treibertransistoren sowie die zugehörigen Widerstände wurden gemessen, zwei Bauteile zeigten Auffälligkeiten und wurden prophylaktisch ersetzt. Gleichzeitig haben wir die A D Frontend Bauteile der Strommessung kontrolliert, denn das Manual weist zu Recht darauf hin, dass ein A D Fehler oder ein verschobener Offset ebenfalls zu Fehlinterpretationen führen kann.

Im Zuge der Reparatur wurden außerdem die Zwischenkreiskondensatoren auf Kapazität und ESR geprüft. Das Gerät hatte bereits einige Jahre im industriellen Umfeld hinter sich, die Werte lagen zwar noch knapp innerhalb der Spezifikation, aber nicht mehr mit ausreichender Reserve für viele weitere Betriebsjahre. Da der Ausbau im Rahmen der Reparatur ohnehin erfolgt war, haben wir die Kondensatoren präventiv erneuert. Das reduziert die Belastung der Transistoren bei Lastwechseln spürbar und stabilisiert die DC Spannung.

Nach Abschluss der Lötarbeiten erfolgte eine gründliche Reinigung der Leiterplatte. Alte Flussmittelreste und Staub werden entfernt, um Kriechströme zu vermeiden. Anschließend wurde der Servopack schrittweise am Testplatz in Betrieb genommen. Zuerst wird nur der Steuerkreis versorgt, der Fehler Speicher kontrolliert und die internen Spannungen plus minus 12 V und plus 5 V gemessen. Danach folgt die kontrollierte Zuschaltung des Hauptkreises über einen Trenntrafo mit Strombegrenzung. An dieser Stelle ist entscheidend, dass kein Überstrom mehr auftritt und die Anzeige in den Normalzustand schaltet.

Im nächsten Schritt wurde der original passende 0,3 kW Yaskawa Servomotor zugeschaltet. Zunächst ohne Last wurde der Drehzahlbereich über eine analoge Referenz von plus minus 6 V durchfahren. Die Stromaufnahme blieb im grünen Bereich, das Drehzahlmonitor Signal lag exakt im Bereich der Werksangaben. Danach wurde das System unter Last geprüft. Am Teststand wird dafür eine definierte Trägheitslast mit Bremse verwendet, um Beschleunigungen und Bremsungen zu simulieren, die im Maschinenbetrieb typisch sind.

Besonders wichtig war bei diesem Reparaturfall die Überprüfung des Überstromschutzes selbst. Der Alarm soll bei echten Fehlern sicher auslösen, aber nicht mehr fälschlich im normalen Betrieb erscheinen. Durch gezielte Überlasttests und Stromsprungversuche wurde die Funktion der Überstromüberwachung verifiziert. Dabei wurde das Servopack an seine Nennstromgrenze gefahren, ohne dass der Schutz zu früh oder zu spät reagierte.

Zum Abschluss erhielt das Gerät wie üblich eine vollständige Prüfprotokoll Dokumentation. Dazu gehören Isolationsmessung, Inbetriebnahme Daten, Strom und Temperaturverläufe sowie Fotos von vor und nach der Reparatur. Der Kunde bekommt damit nicht nur ein repariertes Servopack zurück, sondern auch einen Zustandsbericht und Empfehlungen für vorbeugende Maßnahmen. In diesem Fall rieten wir zu einer regelmäßigen Schaltschrankreinigung und einer Kontrolle der Lüftung, da deutlich erkennbar war, dass Staub und Kühlschmierstoffnebel über Jahre zum thermischen Stress des Gerätes beigetragen hatten.

Damit war der CACR SR03SB1BFY199 wieder bereit für viele weitere Betriebsstunden in der Maschine, ohne dass Alarm 1 schon beim Einschalten für Stillstand sorgt.

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Präventive Maßnahmen für den Kunden

• Regelmäßige Schaltschrankreinigung: Staub und Ölnebel auf Kühlkörpern und Leiterplatten erhöhen die Temperatur und belasten Leistungsmodule und Shunts. Empfohlen wird eine Sicht und Reinigungsinspektion mindestens einmal pro Jahr.
• Lüftung und Temperatur überwachen: Lüfter, Filtermatten und Luftwege im Schaltschrank prüfen, damit die maximale Umgebungstemperatur von 55 Grad nicht überschritten wird.

• Motor und Kabel prüfen: Vor allem bei alten Maschinen Motorisolationsmessung und Sichtkontrolle der Servokabel durchführen. Ein Motor Kurzschluss kann auch ein frisch repariertes Servopack sofort wieder zerstören.
• Klemmen nachziehen: Netz und Motoranschlüsse regelmäßig kontrollieren. Lose Schraubklemmen erzeugen lokale Erwärmungen und können Transistoren überlasten.
• Zwischenkreiskondensatoren vorbeugend tauschen: Nach 10 bis 15 Jahren Betriebsdauer ist ein Kondensatortausch sinnvoll, um Zwischenkreisspannung und Restwelligkeit stabil zu halten.
• Geberkabel mechanisch entlasten: Kabel am 2CN Stecker spannungsfrei verlegen, um Unterbrechungen durch Vibration zu vermeiden.

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Fazit

Der Alarm 1 Overcurrent am Yaskawa CACR SR03SB1BFY199 ist ein klassischer Schutzmechanismus, der meist auf einen ernsthaften Defekt im Leistungsteil hinweist. Wenn der Fehler bereits beim Einschalten auftritt, ist die Leistungsendstufe oft niederohmig kurzgeschlossen. Durch eine systematische Diagnose mit Isolationsmessung, halbleitergerechter Prüfung und gezielter Bauteilerneuerung lässt sich das Servopack zuverlässig instand setzen.

Die Kombination aus elektrischer Reparatur, mechanischer Reinigung und präventivem Bauteiltausch verlängert die Lebensdauer des Verstärkers deutlich. Gleichzeitig werden unnötige Folgeschäden an Motoren und Steuerung vermieden. Für den Anwender bedeutet das weniger ungeplante Stillstände und eine bessere Planbarkeit der Wartungsintervalle.

Weitere Informationen wie Preis, Lieferzeit zum: Yaskawa CACR-SR03SB1BFY199 AC Servopack

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Technische Spezifikationen

Parameter	Wert / Beschreibung
Modell	CACR-SR03SB1BFY199 AC Servopack
Baureihe	CACR-SR Serie, Servopack für Drehzahlregelung mit analoger Geschwindigkeitsvorgabe
Nennleistung	0,3 kW Servomotorleistung, ca. 0,4 HP
Nennstrom Ausgang	ca. 3 A Effektivstrom für Motor USAME oder USAFE 0,3 kW
Maximalstrom	ca. 7,3 A kurzzeitig laut Servopack Tabelle
Versorgung Hauptkreis	3 Phasen 200 bis 230 V AC plus minus 10 Prozent 50 oder 60 Hz
Versorgung Steuerkreis	1 Phase 200 bis 230 V AC 50 oder 60 Hz
Regelungsart	Transistor PWM Servoverstärker, analoges Speed Control mit plus minus 6 V Referenz
Feedback	Inkrementalgeber, üblicherweise 6000 Puls pro Umdrehung, OEM Variante Y199 mit angepasster Parametrierung
Ansteuerung	Drehzahlvorgabe analog, separate Eingänge für Servo ON, Richtungsfreigabe, Strombegrenzung
Schutzfunktionen	Überstrom, Überlast, Überspannung, Unterspannung, Regenerationsfehler, Übertemperatur, Offene Phase, CPU und A D Fehler, dynamische Bremse
Kühlung	Konvektionskühlung mit großflächigem Kühlkörper, optional Schaltschranklüftung
Bauform	Wandmontage, Basismontage, Anschlüsse unten
Gewicht	ca. 5,5 kg für die Baugröße SR03BB Servopack
Handbuchreferenz	Yaskawa AC Servo Drives M F S D Series Bulletin TSE S800 2.1J, Kapitel 12 Troubleshooting
Besonderheit Suffix Y199	OEM Sonderausführung mit festen Gain Einstellungen, angepassten Eingängen und teilweise abweichender Klemmenbelegung, Hardware im Leistungsteil weitgehend identisch mit CACR SR03SB1BF

Einsatzumgebung & kompatible Geräte

Der Yaskawa CACR-SR03SB1BFY199 ist ein kleiner AC Servoverstärker für klassische Werkzeugmaschinen, Handlingachsen und Zuführantriebe. Typische Einsatzfälle sind:

• Zustellachsen, Revolver oder Werkzeugmagazine in CNC Dreh und Fräsmaschinen
• Vorschubantriebe an älteren Siemens oder Yaskawa CNC Steuerungen mit analoger Geschwindigkeitsvorgabe
• Kleine Positionierachsen in Transferstraßen oder Sondermaschinen

Kompatible Motoren sind hauptsächlich Yaskawa AC Servomotoren der U und F Serie im Leistungsbereich 0,3 kW, zum Beispiel USAFED-03 mit Inkrementalgeber 6000 Puls pro Umdrehung.

Der Verstärker wird typischerweise in einem geschlossenen Schaltschrank betrieben. Zulässige Umgebung:

• Umgebungstemperatur 0 bis 55 Grad Celsius
• Relative Luftfeuchtigkeit 20 bis 80 Prozent nicht kondensierend
• Frei von leitfähigem Staub, aggressiven Gasen, starken Vibrationen und direkter Kühlung mit Öl oder Emulsion

Aufgrund des Suffix Y199 ist davon auszugehen, dass das Gerät werkseitig auf einen bestimmten Maschinenhersteller abgestimmt wurde. Die Kombination aus Servopack und Motor ist deshalb in der Maschine fix vorgegeben, Parameteränderungen sind nur eingeschränkt möglich.

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Funktionsbeschreibung

Der CACR SR03SB1BFY199 ist ein analoger Drehzahlregler. Die wichtigsten Funktionsblöcke sind:

• Netzgleichrichtung und Zwischenkreis: Drei phasige Netzspannung wird gleichgerichtet, im Zwischenkreis über Kondensatoren geglättet und dem Transistor Brückenausgang zur Verfügung gestellt.
• Leistungsendstufe: Eine Transistor PWM Brücke speist den Motor mit einer sinusförmig modulierten Spannung. Die Strommessung erfolgt über Shunts, bei Überstrom wird die Leistungsstufe in wenigen Mikrosekunden abgeschaltet.
• Regelung:
  • Drehzahlregelkreis mit analoger Referenz plus minus 6 V für Nenndrehzahl.
  • Stromregelkreis zur schnellen Strombegrenzung.
  • Überwachungsfunktionen für Überstrom, Überlast, Überspannung, Unterspannung und Übertemperatur.

Feedback Auswertung: Inkrementalgeber Signale A, B, Z werden über den Geberanschluss 2CN eingelesen. Daraus erzeugt der Servopack Drehzahlrückführung und optional eine Positionierinformation.

Eingänge und Ausgänge:

• Servo ON, Richtungsvorgaben, externe Strombegrenzung, Überfahrendschalter.
• Ausgänge für Servo bereit, Fehler, Strombegrenzung aktiv und Drehmoment oder Drehzahl Monitor.
• Sicherheitsfunktionen: Bei Fehlern wird die Leistungsstufe abgeschaltet. Zusätzlich steht eine dynamische Bremsfunktion zur Verfügung, die bei abgeschaltetem Leistungszweig den Motor kurzschließt und damit den Rotor abbremst.

Durch die Y199 Sonderausführung wurden bestimmte Parameter und teilweise auch die Signalbelegung auf die Originalmaschine abgestimmt. Für die Reparatur ist deshalb wichtig, diese OEM Anpassungen zu erhalten und nicht durch Standard Servopack Parameter zu überschreiben.

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Alarmmeldungen & Troubleshooting

Die Sieben Segment Anzeige des CACR-SR zeigt interne Störungen als Code an. Die folgende Tabelle fasst typische LED Anzeigen und passende Maßnahmen zusammen, orientiert am Originalmanual.

Code LED	Bezeichnung	Fehlerbeschreibung	Typische Ursache	Empfohlene Maßnahme
1	Overcurrent	Überstrom im Ausgang, sofort bei Einspeisung oder bei Servo ON	Kurzschluss im Transistormodul, defekter Shunt, Motor oder Kabel kurzgeschlossen	Motor und Kabel isolationsmessen, Leistungsmodul prüfen, defekte Bauteile ersetzen
2	Circuit protector tripped	Leitungsschutz oder MCCB ausgelöst	Kurzschluss im Hauptstromkreis, defektes Transistormodul, falscher Anschluss R S T	Netzseite prüfen, Transistoren messen, Servopack nur mit Trenntrafo testen
3	Regenerative trouble	Regenerationsfehler im Bremskreis	Defekter Regenerationstransistor, unterbrochener Bremswiderstand, falsche Verdrahtung	Regenerationspfad und Widerstand prüfen, Bauteile ersetzen
4	Overvoltage	Zwischenkreisspannung zu hoch, besonders bei Bremsvorgängen	Netzspannung zu hoch, falscher Transformator, Regeneration nicht wirksam	Netz prüfen, ggf. Trafo einsetzen, Regenerationsschaltung reparieren
5	Overspeed	Motor dreht zu schnell gegenüber Referenz	Falsche Gebersignale, Reglereinstellung defekt, falsche Motordaten	Geber prüfen, Parameter vergleichen, Regler neu abgleichen
6	Voltage drop	Unterspannung im Hauptkreis	Netzspannung zu niedrig, Versorgung über zu dünne Leitung, Netzrelais schaltet ab	Netzversorgung und Leitungsquerschnitte prüfen
7	Overload	Überlast des Servopack, Dauerstrom über Grenzwert	Mechanische Überlast, festgehender Motor, verharzte Spindel	Mechanik prüfen, Motorstrom messen, Ursachen beseitigen
8	Heat sink overheat	Kühlkörper über Temperaturgrenze	Lüftung im Schaltschrank unzureichend, Staubschicht am Kühlkörper	Schaltschranklüftung optimieren, Gerät reinigen
9	A D error	Fehler im A D Wandler der Strommessung	Defekte A D Baugruppe oder Shunt, Abgleich verloren	Steuerplatine prüfen, Shunts und A D Baugruppe tauschen
A	CPU error	Prozessorfehler oder Softwarelaufzeitfehler	Defekter Mikrocontroller oder Logik, Versorgungsspannungen instabil	Platine tauschen, Spannungsregler und Elkos prüfen
B	Open phase	Offene Phase an der Netzversorgung	Verlust einer Phase, Sicherung defekt, Klemmen lose	Netzseite R S T prüfen, Klemmen nachziehen
C	Overrun prevention	Motorauslauf oder Fehlverdrahtung Motor Geber	Motorphasen vertauscht, Geberleitung falsch, Motor nicht passend	Motorbelegung und Geberzuordnung prüfen, passende Motortype einsetzen

Bestandteile

Baugruppe	Bezeichnung / Code	Funktion
Steuerplatine	1 PWB Hauptboard	Regler, Logik, A D Wandler, Geberauswertung
Leistungsendstufe	Transistor Brücke	Speist den Motor aus dem Gleichstrom Zwischenkreis
Shunt Widerstände	Stromshunts im DC Pfad	Strommessung für Überstrom und Drehmomentregelung
Zwischenkreiskondensatoren	Elektrolytkondensatoren	Glättung der DC Spannung, Energiespeicher für Dynamik
Regenerationszweig	Regenerationstransistor plus Bremswiderstand	Energieabfuhr bei Bremsvorgängen
Netzteil Sekundär	Hilfsspannungsversorgung	Erzeugt plus minus 12 V und plus 5 V für Elektronik und Geber
Geberinterface	2CN Stecker und Optokoppler	Verarbeitung der Inkrementalgeber Signale A B Z
Ein und Ausgangsstufe	Optokoppler für Steuer I O	Isolation von Servo ON, Richtung, Überfahrendschalter und Fehlerausgängen
Kühlkörper und Montage	Aluminium Kühlprofil	Wärmeabfuhr des Leistungsmoduls