Ausgangssituation beim Kunden.

Der Yaskawa Converter CIMR-MRXN2011 aus einer STAR Micronics CNC-Maschine wurde bei uns angeliefert, nachdem der Betreiber monatelang zunehmend instabile Maschinenstarts erlebte. Das Fehlerbild war sehr spezifisch: Beim ersten Einschalten zeigte der Converter fast regelmäßig einen Profibus-Kommunikationsfehler, wodurch die CNC nicht in den Betriebszustand wechseln konnte. Bei einem zweiten Versuch funktionierte das System meist problemlos. Diese wiederkehrende Unzuverlässigkeit führte zu zunehmenden Stillstandszeiten, insbesondere morgens nach Kaltstarts.

Besonders auffällig war die Vorgeschichte des Geräts. Der Converter war rund ein Jahr zuvor direkt von Yaskawa repariert worden. Dabei wurde laut Kundenangabe ein Fehler im internen Netzteil behoben und das Netzteil vollständig überholt. Bereits wenige Monate später jedoch trat ein neues Fehlerbild auf, das mit der ursprünglichen Reparatur nur indirekt zusammenhing. Der Kunde vermutete ein Kommunikationsproblem oder einen Temperatureinfluss, konnte jedoch keinen eindeutigen Zusammenhang herstellen.

Diagnose an unserer STAR-Testmaschine

Dank unserer eigenen STAR-Testmaschine konnten wir das Verhalten des Geräts exakt rekonstruieren. Bereits der erste Testlauf bestätigte die Kundenbeschreibung: Der Converter löste beim ersten Start einen Profibus-Alarm aus, während der zweite Start problemlos ablief. Dieses Muster wiederholte sich unter verschiedenen Bedingungen, insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen oder nach längeren Stillstandszeiten. Nach wenigen Sekunden Betrieb stabilisierte sich der Converter jedoch.

Dieser zeitabhängige Fehler deutete früh auf eine Problematik in der Kommunikationsbaugruppe hin, möglicherweise ausgelöst durch alternde Kondensatoren oder Taktgeber, die erst nach Erwärmung innerhalb ihrer Betriebsparameter arbeiten. Unser Fokus richtete sich daher auf die Profibus-Kommunikationskarte JUSP-ACPCCLB-N5-V sowie deren Spannungsversorgung und Signalqualität.

Analyse des internen Zustands

Beim Öffnen des Geräts zeigte sich schnell, dass Yaskawa tatsächlich das interne Netzteil zuvor überholt hatte. Die Komponenten des Netzteils befanden sich in gutem Zustand, viele Bauteile waren neu oder neu verlötet worden. Allerdings war der Rest des Converters unverändert geblieben, einschließlich sämtlicher DC-Link-Kondensatoren, Logikbereiche und der Profibus-Kommunikationskarte.

Gerade bei älteren Yaskawa-Convertern sind die DC-Link-Kondensatoren ein kritischer Schwachpunkt. Sie altern thermisch und verlieren Kapazität, wodurch der Zwischenkreis instabil wird. Zwei dieser Kondensatoren waren bereits deutlich gealtert, mit sichtbaren Austrocknungsmerkmalen und erhöhtem ESR.

Noch gravierender war jedoch der Zustand der Profibus-Platine. Mehrere SMD-Elektrolytkondensatoren zeigten beginnende Leckage. Die austretenden Elektrolyte hatten den ESR massiv verändert und sorgten für Signaldrift sowie unregelmäßige Pegelverschiebungen. Solche Veränderungen sind besonders kritisch, da Profibus-Signale mit engen Toleranzen arbeiten und schon geringe Schwankungen zu Kommunikationsabbrüchen führen können.

Ursachenanalyse und technische Bewertung

Nach umfangreichen Messungen mit Oszilloskop, Busdiagnosegeräten und Temperaturprofilierung wurde klar: Die Profibus-Karte arbeitete im kalten Zustand außerhalb der zulässigen Signalparameter. Erst nach wenigen Sekunden Betrieb erwärmten sich einzelne Bauteile leicht, wodurch sich die Kapazitäten stabilisierten und die Kommunikation wieder zuverlässig funktionierte.

Dieses Verhalten ist typisch für alternde SMD-Kondensatoren in Bus-Systemen. Ein ähnliches Muster entsteht häufig nach Teilreparaturen beim Hersteller, wenn nur der unmittelbar betroffene Bereich – wie hier das Netzteil – überholt wird, während andere alternde Komponenten im Gerät verbleiben.

Im Fall dieses Converters war daher nicht der Netzteilbereich, sondern die Kommunikationssektion die tatsächliche Schwachstelle.

Durchgeführte Reparaturmaßnahmen

Wir führten eine vollständige präventive Überholung durch. Dazu gehörten:

• Austausch aller DC-Link-Kondensatoren durch hochwertige Industriekondensatoren
• Komplette Erneuerung sämtlicher SMD-Elkos auf der Profibus-Karte
• Nacharbeiten aller Lötstellen in hochbeanspruchten Bereichen
• Reinigung und Neutralisierung der Elektrolytreste
• Überprüfung des zuvor reparierten Netzteilbereichs
• Vollständiger Funktionstest unter realen CNC-Lastzyklen

Auf unserer STAR-Testmaschine führten wir anschließend umfangreiche Tests durch. Dabei simulierten wir über 60 Start-stop-Zyklen, Temperaturwechsel sowie unterschiedliche Belastungszustände. Der Converter durchlief alle Prüfungen ohne einen einzigen Kommunikationsfehler.

Ergebnis und Kundennutzen

Nach Abschluss der Arbeiten erhielt der Kunde ein vollständig überholtes Gerät, das nicht nur den ursprünglichen Fehler beseitigt, sondern auch langfristig stabil arbeitet. Das Risiko weiterer Ausfälle wurde deutlich reduziert, da alle alterungsanfälligen Komponenten ersetzt wurden. Im Gegensatz zu einer punktuellen Reparatur wurde hier ein nachhaltiges Konzept umgesetzt, das Wiederholungsfehler vermeidet.

Präventive Empfehlungen

Wir empfehlen Kunden bei ähnlichen Geräten:

• DC-Link-Kondensatoren alle 7 bis 10 Jahre zu tauschen
• Kommunikationskarten regelmäßig visuell und elektrisch zu prüfen
• Maschinenbelüftung sauber zu halten
• Spannungsqualität der Einspeisung zu überwachen

Fazit

Dieser Fall zeigt, dass selbst nach einer Herstellerreparatur ein Gerät weitere Schwachstellen entwickeln kann, wenn nur Teilbereiche überholt werden. Durch eine vollständige und präventive Überarbeitung lassen sich diese Probleme zuverlässig vermeiden. Die Reparatur des CIMR-MRXN2011 verdeutlicht, wie wichtig ganzheitliche Betrachtung und Erfahrung im Umgang mit spezifischen Maschinen wie STAR Micronics sind.

Weitere Informationen wie Preis, Lieferzeit zum:
Yaskawa CIMR-MRXN2011 Converter

Mehr Informationen zu unserer Yaskawa-Reparaturkompetenz finden Sie hier: Yaskawa Reparatur bei Industrypart

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Gerätedaten (Technische Spezifikationen)

Einsatzumgebung & kompatible Geräte

Der CIMR-MRXN2011 wird in STAR Micronics Langdrehern eingesetzt und bildet dort den zentralen DC-Zwischenkreiswandler.
Er kommuniziert über Profibus mit der CNC-Steuerung und arbeitet in Kombination mit:

• Yaskawa Servopacks (SGDM, SGDH, Sigma-II/III)
• STAR Axis Controller Boards
• JUSP-ACPCCLB-N5-V Kommunikationsbaugruppen

Typische Umgebung:
Hohe Temperatur, Vibration, Spannungsinstabilität im Maschineninneren, oft 24/7-Dauerlauf.

Funktionsbeschreibung

Der Converter übernimmt folgende Aufgaben:

• Gleichrichtung der Netzspannung und Generierung eines stabilisierten DC-Zwischenkreises (ca. 270–325 V)
• Bremschopper-Überwachung, Überstromerkennung, Übertemperaturkontrolle
• Kommunikation mit der CNC über Profibus
• Versorgung der Servopacks über den gemeinsamen DC-Link
• Schutzfunktionen wie Overcurrent, Overvoltage, Undervoltage laut MR5-Manual

Die Profibus-Platine JUSP-ACPCCLB-N5-V ist für die komplette Bus-Kommunikation zuständig.

Alarmmeldungen & Troubleshooting

Bestandteile