06.03.2026 von Viktor Siebert
Reparatur eines Yaskawa SGDH-20AE Servopack mit sporadischen Aussetzern und Alarmen A.40, A.41 und A.10
Ausgangssituation und Fehlerbild.
Ein AC-Servopack vom Typ SGDH-20AE wurde mit einem schwer reproduzierbaren Aussetzfehler eingesendet. In der Maschine kam es zu sporadischen Stillständen des Antriebs. Der Bediener berichtete, dass der Servoverstärker während des Betriebs plötzlich abschaltete und danach wieder startete.
Die Fehler traten ohne klar erkennbare Regelmäßigkeit auf. Besonders häufig kam es nach längerer Laufzeit oder unter erhöhter mechanischer Belastung der Maschine zu Störungen.
Im Display des Servopacks wurden wechselnde Alarmmeldungen angezeigt. Zu den beobachteten Meldungen gehörten unter anderem A.40, A.41 und A.10.
Das Fehlerbild war technisch auffällig, weil die Alarme nicht konstant waren. Unterschiedliche Schutzfunktionen wurden ausgelöst, obwohl sich die Betriebsbedingungen scheinbar nicht verändert hatten.
Der Betreiber vermutete zunächst zwei mögliche Ursachen. Einerseits wurden starke Vibrationen im Schaltschrank angenommen. Andererseits bestand der Verdacht einer Überhitzung des Servopacks. Beide Annahmen erwiesen sich später als relevant.
Eingangskontrolle und erste Diagnose
Nach dem Eintreffen in der Werkstatt erfolgte zunächst eine standardisierte Eingangskontrolle.
Die Sichtprüfung zeigte eine deutliche Verschmutzung im Bereich der Kühlöffnungen und Lüfterkanäle. Die Kühlventilatoren waren stark mit Staub und feinen Partikeln zugesetzt. Dadurch war die Luftströmung deutlich reduziert.
Bereits bei der ersten Funktionsprüfung auf dem Prüfstand ließ sich das Problem teilweise reproduzieren. Nach längerer Laufzeit kam es zu unregelmäßigen Abschaltungen des Servopacks.
Parallel wurde eine thermische Kontrolle durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die Temperatur im Leistungsbereich ungewöhnlich schnell anstieg.
Die erste Diagnose deutete damit klar auf ein thermisches Problem im Leistungsteil hin.
Technische Analyse
Nach der Demontage des Servopacks wurde das Leistungsteil genauer untersucht.
Durch die blockierten Lüfter hatte sich über längere Zeit eine deutlich erhöhte Betriebstemperatur aufgebaut. Dadurch wurden sowohl Halbleiterbaugruppen als auch andere thermisch belastete Komponenten stark beansprucht.
In mehreren Bereichen der Leistungsstufe waren Bauteile sichtbar thermisch geschädigt. Bei einigen SMD-Bauelementen hatte sich die Lötverbindung teilweise von der Leiterplatte gelöst.
Diese Art von Schaden führt typischerweise zu intermittierenden Fehlern.
Die Ursache Wirkung Kette ließ sich klar nachvollziehen:
Verschmutzte Lüfter → reduzierte Kühlung → dauerhaft erhöhte Temperatur → thermische Ausdehnung der Leiterplatte → mechanische Belastung der Lötstellen → Kontaktunterbrechungen → sporadische Alarme und Abschaltungen.
Da verschiedene Regelkreise betroffen sein konnten, erschienen unterschiedliche Alarmcodes im Display.
Typische Schutzfunktionen wie Überstromerkennung, Temperaturüberwachung oder interne Signalüberwachung konnten dadurch ausgelöst werden.
Die Schutzlogik des Servopacks stoppte den Antrieb jeweils sofort, um weitere Schäden zu vermeiden.
Reparaturmaßnahmen und Instandsetzung
Im ersten Schritt wurde das Gerät vollständig zerlegt und gereinigt. Alle Kühlkanäle, Lüftergehäuse und Kühlkörper wurden von Staub und Ablagerungen befreit.
Die blockierten Lüfter wurden ersetzt, da ihre Lager bereits Verschleißspuren zeigten.
Im Bereich der Leistungsstufe erfolgte eine Überarbeitung der betroffenen Baugruppen. Dabei wurden thermisch belastete Bauteile ersetzt und kritische Lötverbindungen stabilisiert.
Zusätzlich wurden mehrere präventive Maßnahmen umgesetzt.
Alle Steckverbindungen wurden geprüft und gereinigt. Die thermische Anbindung der Leistungskomponenten an den Kühlkörper wurde kontrolliert.
Außerdem wurde das gesamte Gerät einer elektrischen Funktionsprüfung unterzogen.
Abschließender Funktionstest
Nach Abschluss der Instandsetzung wurde das Servopack auf einem Prüfstand getestet.
Der Prüfstand simulierte eine typische Maschinenumgebung mit einer dreiphasigen Versorgung von etwa 200 bis 230 Volt sowie einer dynamischen Lastsimulation.
Der Testablauf umfasste mehrere Betriebszustände:
Einschaltverhalten
Referenzlauf
Betrieb bei niedriger Drehzahl
Betrieb im mittleren Drehzahlbereich
Betrieb bei maximaler Drehzahl
Zusätzlich wurden Schutzfunktionen und Temperaturverhalten überprüft.
Während eines längeren Dauerlaufs blieb die Temperatur stabil und es traten keine Fehlermeldungen mehr auf.
Das Servopack arbeitete über den gesamten Drehzahlbereich stabil und reproduzierbar.
Fazit
Die Ursache des Fehlers lag nicht in einer einzelnen Komponente, sondern in einer Kombination aus verschmutzter Kühlung und thermischer Alterung im Leistungsteil.
Die blockierten Lüfter führten über längere Zeit zu einer Überhitzung des Servoverstärkers. Dadurch wurden Lötstellen mechanisch belastet und es kam zu sporadischen Kontaktproblemen.
Durch die Überarbeitung der Leistungsstufe, den Austausch der Lüfter und eine gründliche Reinigung konnte der Antrieb dauerhaft stabilisiert werden.
Eine regelmäßige Wartung der Kühlung kann solche Schäden zuverlässig verhindern.
Weitere Informationen wie Preis, Lieferzeit zum:
Yaskawa Servopack SGDH-20AE
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Technische Spezifikationen
| Parameter | Wert |
|---|
| Hersteller | Yaskawa Electric |
| Gerätetyp | AC Servopack |
| Modell | SGDH-20AE |
| Serie | Sigma II |
| Leistung | ca. 2.0 kW |
| Eingangsspannung | 3-phasig 200 bis 230 V |
| Ausgangsspannung | 3-phasig 0 bis 230 V |
| Ausgangsfrequenz | 0 bis ca. 300 Hz |
| Nennstrom | ca. 18.5 A |
| Steuerung | Vektorregelung mit Encoder-Feedback |
| Kühlung | Zwangskühlung mit Lüfter |
| Schutzart | IP1X |
| Umgebungstemperatur | 0 bis ca. 55 °C |
| Montage | Schaltschrankmontage |
| Herkunft | Japan |
| Produktstatus | abgekündigt |
Einsatzumgebung und Einsatzmöglichkeiten
Der Servoverstärker SGDH-20AE wird häufig in CNC-Maschinen, Bearbeitungszentren, Robotiksystemen und automatisierten Fertigungsanlagen eingesetzt.
Typische Baujahre liegen etwa im Zeitraum Ende der 1990er bis Mitte der 2000er Jahre.
In solchen Anwendungen steuert der Servopack hochdynamische Servomotoren für Achsbewegungen oder Positionieraufgaben.
Die Geräte arbeiten meist in geschlossenen Regelkreisen mit inkrementalen Encodern.
Der Betrieb erfolgt üblicherweise im Schaltschrank. Wichtig sind eine ausreichende Luftzirkulation, saubere Kühlung und stabile Spannungsversorgung.
Funktionsbeschreibung
Ein Servopack übernimmt die Leistungsversorgung und Regelung eines Servomotors.
Das Gerät wandelt die dreiphasige Netzspannung in eine variable Motorversorgung um. Gleichzeitig verarbeitet die interne Regelung die Positions und Drehzahlsignale des Encoders.
Die Regelstruktur besteht aus mehreren Ebenen:
Stromregelung
Drehzahlregelung
Positionsregelung
Zusätzlich überwacht der Servopack zahlreiche Schutzfunktionen. Dazu gehören Temperaturüberwachung, Überstromschutz, Spannungsüberwachung und interne Signalüberwachung.
Diese Schutzmechanismen verhindern Schäden am Motor, an der Maschine oder am Servoverstärker selbst.
Bei einer Störung wird der Motor sofort abgeschaltet und eine Alarmmeldung ausgegeben. Manual CACR_SR..BB Bulletin wit…
Alarmmeldungen und Troubleshooting
| Alarmcode | Beschreibung | Mögliche Ursache | Empfohlene Maßnahme |
|---|
| A.10 | Overcurrent or Heat Sink Overheated | Überstrom im IGBT, überhitzter Kühlkörper, blockierte Lüfter, Kurzschluss oder thermisch geschädigte Leistungsstufe | Leistungsstufe prüfen, Kühlung prüfen, Lüfter ersetzen, Hauptstromkreis und Motorleitung kontrollieren |
| A.40 | Overvoltage | Zu hohe Zwischenkreisspannung, zu hohe Netzspannung, hohe Rückspeiseenergie beim Abbremsen, zu hohe Lastträgheit | Netzspannung prüfen, Bremsverhalten prüfen, Last und Verzögerung bewerten, Hauptkreis prüfen |
| A.41 | Undervoltage | Zu niedrige Zwischenkreisspannung, Spannungseinbruch, kurzzeitiger Netzausfall, geschädigter Hauptkreis | Netzversorgung prüfen, Spannungsabfälle prüfen, Hauptkreis und Zuleitung prüfen |
| A.30 | Regeneration Error Detected | Fehler im Bremskreis oder Regenerationstransistor | Bremskreis und Leistungsbereich prüfen |
| A.32 | Regenerative Overload | Zu hohe Rückspeiseenergie | Lastprofil und Bremsenergie bewerten |
| A.33 | Main Circuit Power Supply Wiring Error | Falsche Einspeisung oder Verdrahtung im Hauptkreis | Verdrahtung und Parametrierung prüfen |
| A.51 | Overspeed | Motordrehzahl zu hoch | Rückführung, Parametrierung und Regelung prüfen |
| A.71 | Overload High Load | Kurzzeitig deutlich überlastet | Lastprofil und mechanische Belastung prüfen |
| A.72 | Overload Low Load | Dauerhaft überlastet | Dauerlast und Kühlung prüfen |
| A.7A | Heat Sink Overheated | Kühlkörpertemperatur zu hoch | Luftwege, Lüfter, Schaltschranktemperatur und thermische Ankopplung prüfen |
Solche Schutzfunktionen stoppen den Antrieb automatisch und zeigen den Fehlercode auf dem Display an
Baugruppenübersicht
| Baugruppe | Bezeichnung | Funktion | Hinweis |
|---|
| Netzteil | Gleichrichter und Zwischenkreis | Versorgung der Leistungselektronik | Spannung und Kondensatoren prüfen |
| Leistungsteil | Motorleistungsstufe | Umrichter für Motorstrom | thermisch stark belastet |
| Steuerplatine | Regelung und Logik | verarbeitet Feedback und Sollwerte | empfindlich gegen Hitze |
| Encoderinterface | Rückführung | verarbeitet Geberimpulse | Signalqualität prüfen |
| Kühlsystem | Lüfter und Kühlkörper | Wärmeabfuhr | regelmäßig reinigen |