30.10.2025 von Viktor Siebert
Reparatur eines Yaskawa SGMSS-10A5A-SE11 AC Servo Motors mit Encoder-Schaden durch Kühlmittelintrusion
Der Yaskawa AC Servomotor vom Typ SGMSS-10A5A-SE11 gehört zur kompakten, hochdynamischen SGMSS-Serie, die häufig in Siemens/Yaskawa CNC-Steuerungen eingesetzt wird. Mit einer Leistung von 1 kW, einem Nenndrehmoment von 3,18 Nm und einer Nenndrehzahl von 3000 min⁻¹ ist dieser Motor prädestiniert für präzise Achsbewegungen in Werkzeugmaschinen mit hoher Wiederholgenauigkeit. Gesteuert wird das System über ein Yaskawa SGDK-101010AEA-VY24 Servopack, das speziell für diese Antriebskonfiguration ausgelegt ist.
Fehlerbeschreibung und Schadensbild
Der Motor wurde mit der Fehlermeldung „Encoder Error“ eingesendet. Bei der Eingangskontrolle fiel sofort auf, dass der Motor äußerlich stark verunreinigt war, insbesondere im Bereich des Encoders. Nach der Demontage zeigte sich, dass ein Kühlflüssigkeitsgemisch in das Innere des Encoders eingedrungen war. Diese Flüssigkeit hatte über längere Zeit Korrosion und mechanische Schäden verursacht: die Kugellager des Encoders waren vollständig festgefressen, wodurch sich der Drehgeber nicht mehr frei bewegen konnte. Infolge der mechanischen Blockade wurde die empfindliche Glasscheibe des Encoders beschädigt und verkratzt, was die Signalübertragung vollständig zerstörte.
Die Ursachenanalyse ergab, dass der Eintrittspunkt der Flüssigkeit an der Steckverbindung zwischen Motor und Encoder lag. Dort hatte die Dichtung ihre Elastizität verloren, vermutlich durch chemische Einwirkung der Kühlschmierstoffe und jahrelangen thermischen Stress. Diese Art von Schaden tritt typischerweise bei Maschinen auf, die in feuchten oder emulgathaltigen Umgebungen betrieben werden, ohne ausreichende Abdichtung der Motor-Rückseite.
Technische Diagnose und Testverfahren
Nach der Reinigung und Trocknung wurden sowohl die Motorwicklung als auch der Encoderanschluss elektrisch geprüft. Der Isolationswiderstand lag im zulässigen Bereich, jedoch zeigte die Rückmeldung des Encoders kein gültiges Sin/Cos-Signal. Über das angeschlossene SGDK-Servopack wurde der Fehlercode 0x63 („Error with pulse count per rotation when encoder is used“) angezeigt. Dieser Code bestätigt einen Signalverlust oder eine fehlerhafte Impulszählung des Encoders, verursacht durch mechanische Beschädigung der optischen Scheibe und fehlerhafte Drehbewegung aufgrund blockierter Lager.
Die komplette Demontage des Encoders bestätigte die Hypothese: Rostpartikel, eingetrocknetes Kühlmittel und beschädigte Dichtungen hatten das Innere massiv verunreinigt. Eine Reparatur des ursprünglichen Encoders war wirtschaftlich und technisch nicht mehr vertretbar. Daher wurde entschieden, einen neuen UTSAH-B17BE-Encoder zu montieren und exakt auf den Rotor zu justieren.
Reparaturprozess und Kalibrierung
Die Reparatur umfasste folgende Arbeitsschritte:
- Mechanische Aufarbeitung: Reinigung aller Gehäuseteile, Entfernung der Korrosionsrückstände und Überprüfung der Passflächen.
- Austausch der Dichtungen: Alle Gummi- und Silikonabdichtungen wurden durch neue, flüssigkeitsresistente Varianten ersetzt.
- Encoderersatz: Montage eines neuen UTSAH-B17BE-Encoders inklusive Justierung der Nullposition über ein optisches Referenzsystem.
- Lagerkontrolle: Überprüfung der Motorlager auf Laufgeräusche und Spiel, gegebenenfalls präventiver Tausch.
- Abschlussprüfung: Vollständige Funktionsprüfung auf dem Yaskawa SGDK-101010AEA-VY24 Teststand, inklusive Drehmoment-, Positionierungs- und Rücklauftest.
Nach erfolgreichem Austausch und Kalibrierung lieferte der Encoder wieder ein sauberes Sin/Cos-Signal. Alle Positionsrückmeldungen waren stabil, und der Motor durchlief den gesamten Testzyklus ohne erneuten Alarm.
Präventive Maßnahmen
Um ähnliche Schäden künftig zu vermeiden, empfehlen wir folgende vorbeugende Schritte:
- Regelmäßige Kontrolle der Motorrückseite: Insbesondere bei emulsionsexponierten Maschinen sollte die Steckverbindung und Dichtung auf Feuchtigkeit geprüft werden.
- Verwendung von zusätzlichen Schutzhauben oder Abdichtungen bei Kühlmittelkontakt.
- Trocknung und Reinigung nach Stillstandzeiten, um Restfeuchte aus dem Bereich des Encoders zu entfernen.
- Einbau von korrosionsbeständigen Ersatzteilen bei Wiederinbetriebnahme nach längerem Einsatz.
Diese vorbeugenden Maßnahmen erhöhen die Lebensdauer des Motors erheblich und sichern die Signalqualität des Encoders dauerhaft ab.
Fazit
Der Fall des Yaskawa SGMSS-10A5A-SE11 verdeutlicht, wie empfindlich die Verbindung zwischen Mechanik und Elektronik in modernen Servoantrieben ist. Schon kleinste Mengen eindringender Flüssigkeit können katastrophale Auswirkungen auf die Rückführungselektronik haben. Dank unserer spezialisierten Teststände und Erfahrung mit Siemens/Yaskawa-Systemen konnte der Motor jedoch vollständig instand gesetzt und erfolgreich in Betrieb genommen werden. Nach der Reparatur zeigte der Motor wieder die volle Leistungsfähigkeit bei 3000 min⁻¹ und 3,18 Nm Drehmoment.
Durch konsequente Diagnose, präventive Abdichtung und präzise Kalibrierung wurde nicht nur die Funktion wiederhergestellt, sondern auch die Zuverlässigkeit des gesamten Antriebssystems langfristig gesichert.
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Technische Daten des AC‑Servomotors
| Merkmal | Beschreibung |
|---|
| Hersteller | Yaskawa Electric Corporation |
| Modellbezeichnung | SGMSS-10A5A-SE11 |
| Gerätekategorie | AC Servomotor |
| Serie | SGMSS (Sigma II, kompakte Bauform) |
| Nennleistung | 1000 W (1 kW) |
| Nenndrehmoment | 3,18 N·m |
| Nennstrom | 5,7 A |
| Nennspannung | 200 V AC |
| Nenndrehzahl | 3000 U/min |
| Isolationsklasse | F |
| Encoder-Typ | UTSAH-B17BE (17-Bit absolut, optisch, Yaskawa-Original) |
| Schutzart | IP65 (nur bei intakter Abdichtung des Encoders) |
| Anschlussart | Direktstecker, 4-polig (Leistung) + 13-polig (Encoder) |
| Kühlung | Konvektion / leitungsgekühlt über Flansch |
| Kompatibles Servopack | Yaskawa SGDK-101010AEA-VY24 |
| Bremsentyp | Ohne integrierte Bremse |
| Gewicht | ca. 3,8 kg |
| Ursprungsland | Japan |
| Seriennummer (Beispiel) | B0116D531610001 |
| Baujahr | 2006–2011 (je nach Seriennummernkreis) |
Besonderheiten
- Speziell konfiguriert für Siemens/Yaskawa-Kombinationssteuerungen (OEM-Version).
- Hohe Positioniergenauigkeit durch präzise Sin/Cos-Encoder-Rückmeldung.
- Robuste, kompakte Bauform für enge Einbauverhältnisse.
- Besonders empfindlich auf Flüssigkeitseintritt in den Encoder-Flanschbereich.
Typische Alarme – Yaskawa SGDK / SGMSS Kombination
| Code | Bezeichnung | Beschreibung / Ursache | Maßnahme |
|---|
| 0x61 | C-Phase-Signal-Erkennung fehlgeschlagen | Encoder-Signal C-Phase fehlt oder gestört | Encoder prüfen, Kabelverbindung und Steckkontakte reinigen |
| 0x63 | Fehler bei Impulszählung pro Umdrehung (bei Encoderbetrieb) | Fehlendes Sin/Cos-Signal, verschmutzter oder beschädigter Encoder | Encoder reinigen oder ersetzen, Justierung prüfen |
| 0x64 | Fehler in Positions-Erkennungssignal-Leitung | Signalunterbrechung oder Leitungsbruch | Leitung und Stecker prüfen |
| 0x65 | INC-Signalfehler (bei Encoderbetrieb) | Falsche oder unvollständige Rückmeldung der Inkrementalspuren | Encoder-Signal testen, ggf. Austausch |
| 0x66 | Magnetischer Sensor-Signalfehler | Nur bei magnetischem Feedbacksystem | Nicht relevant für UTSAH-Encoder |
| 0x6A | Magnetischer Sensor-Signaldrahtbruch | Unterbrechung in Sensorleitung | Leitung ersetzen |
| 0x79 | Motorüberhitzung | Zu hohe Last, Kühlprobleme, Umgebungstemperatur > 60 °C | Kühlung verbessern, Last prüfen |
| 0x7B | Fin-Temperaturanstieg > 1 Minute | Zu hohe Dauerlast oder unzureichende Wärmeabfuhr | Lüftung/Kühlung prüfen |
| 0x81 | PG-Backup-Fehler | Fehler in der Positionsrückmeldung / Batterie | Batterie und Encoderverbindung prüfen |
| 0xC3 | Leitungsbruch in Puls-Encoder A/B-Phase | Unterbrochene Signalleitung oder defekte Glasscheibe | Encoder austauschen oder reparieren |
| 0xC4 | Leitungsbruch in Puls-Encoder C-Phase | Signalstörung durch Glasscheibenschaden oder defekte Photodiode | Encoder ersetzen |
| 0xC5 | Motor-Magnetpol-Erkennungsfehler | Fehlerhafte Synchronisation beim Initiallauf | Motor-Parameter neu einstellen, Encoder justieren |
| 0xC6 | PG-Leitungsbruch (PA/PB) | PG-Kabel beschädigt oder oxidiert | Leitung prüfen, Kontakte reinigen |
| 0xEA | Keine Antriebsantwort | Verbindung zwischen Servopack und Motor unterbrochen | Kabel, Steckverbindung, Motorprüfung |
| 0xF4 | Unterspannung | DC-Zwischenkreis oder Netzspannung zu niedrig | Netzversorgung und Kondensatoren prüfen |
Anmerkung zur Fehleranalyse
Die in diesem Fall aufgetretene Fehlermeldung 0x63 war eindeutig auf den zerstörten optischen Encoder UTSAH-B17BE zurückzuführen. Die Kombination aus mechanischer Blockade durch festgefressene Kugellager und zerkratzter Glasscheibe führte zu unvollständigen oder fehlenden Impulsrückmeldungen, was die Motorsteuerung als „Encoder-Error“ interpretierte. Nach Austausch und Neujustierung des Encoders arbeitete das Rückführungssystem wieder vollständig fehlerfrei.