Allgemeine Sicherheitshinweise für Servomotoren

1. Zweck und Grenzen dieser Information

Diese Seite soll auf wiederkehrende Gefährdungen bei industriellen Servomotoren hinweisen und qualifiziertes Fachpersonal für notwendige Klärungs- und Prüfpunkte sensibilisieren.

Sie bezieht sich vorwiegend auf rotierende industrielle Servomotoren, insbesondere:

• permanentmagneterregte Synchron-Servomotoren,
• Asynchron-Servomotoren,
• Servomotoren mit Resolver,
• Servomotoren mit Inkremental- oder Absolutwertgeber,
• Servomotoren mit Motorhaltebremse,
• fremdbelüftete Servomotoren,
• flüssigkeitsgekühlte Servomotoren,
• Servogetriebemotoren, soweit die Hinweise auf den Motor zutreffen.

Für Linearmotoren, Torquemotoren, Einbaumotoren, explosionsgeschützte Motoren, Motoren mit integrierter Leistungselektronik und andere Sonderausführungen können zusätzliche oder abweichende Gefährdungen und Anforderungen bestehen.

Diese Seite berücksichtigt insbesondere nicht:

• die vollständige Hersteller- und Bestellnummer,
• die Wicklungs- und Spannungsausführung,
• den Hardware- oder Revisionsstand,
• die Motor- und Drehzahlklasse,
• die Geberausführung,
• die Bremsenausführung,
• die Anschluss- und Steckervariante,
• die Kühlungsart,
• die Schutzart,
• die Einbaulage,
• die Wellen- und Flanschausführung,
• die mechanische Last,
• das zugehörige Regelgerät,
• die vorhandene Parametrierung,
• die Maschinen- und Sicherheitsfunktionen,
• bereits vorgenommene Änderungen oder Reparaturen.

Aus dieser Seite dürfen insbesondere keine Pinbelegungen, Leiterquerschnitte, Anschlussspannungen, Bremsenspannungen, Geberversorgungen, Motordaten, Grenzdrehzahlen, Drehmomentwerte, Abkühlzeiten, Lagerkräfte, Anzugsmomente oder Aussagen zur Austauschbarkeit abgeleitet werden.

2. Der Servomotor ist Teil eines Gesamtsystems

Ein Servomotor darf nicht isoliert betrachtet werden. Zusammen mit Servoregler, Motorleitung, Geberleitung, Bremse, mechanischer Last, Steuerung und Sicherheitseinrichtungen bildet er ein Antriebssystem.

Das Verhalten des Motors wird unter anderem beeinflusst durch:

• den verwendeten Servoregler,
• die Reglerparametrierung,
• Motor- und Geberdaten,
• die Anschlussreihenfolge der Motorphasen,
• die Geberrichtung und Geberauflösung,
• die Kommutierungszuordnung,
• die Bremsenansteuerung,
• die Maschinensteuerung,
• die mechanische Übersetzung,
• die angeschlossene Last,
• die Sicherheitsfunktionen der Maschine.

Viele industrielle Servomotoren sind als Einbaukomponenten für Maschinen oder Anlagen vorgesehen und nicht für einen vom Gesamtsystem losgelösten Betrieb bestimmt. Herstellerunterlagen verlangen deshalb zusätzlich zur Motordokumentation die Beachtung der Dokumentation und Sicherheitsbewertung der vollständigen Maschine.

Die mechanische und elektrische Verwendbarkeit eines Motors kann nicht allein anhand seiner Baugröße, Flanschabmessung oder Nennleistung beurteilt werden.

3. Eindeutige Identifikation und maßgebliche Dokumentation

Vor dem Anschluss, Austausch, Transport oder Einbau eines Servomotors muss seine vollständige Ausführung eindeutig bestimmt werden.

Abhängig vom Motor gehören hierzu insbesondere:

• Hersteller,
• vollständige Bestell- oder Typnummer,
• Seriennummer, soweit für die Zuordnung erforderlich,
• Revisions- oder Ausgabestand,
• Motortechnologie,
• Wicklungs- und Spannungsausführung,
• Bemessungs- und Maximalstrom,
• Bemessungs- und Maximaldrehzahl,
• Drehmomentdaten,
• Polzahl beziehungsweise Polpaarzahl,
• Gebertyp und Geberprotokoll,
• Singleturn- oder Multiturn-Ausführung,
• Geberauflösung,
• Motortemperaturfühler,
• Motorhaltebremse und Bremsenausführung,
• Kühlungsart,
• Schutzart,
• Wellen- und Flanschausführung,
• vorhandene Sonderoptionen.

Maßgeblich sind die für die vollständige Ausführung geltenden Unterlagen, beispielsweise:

• Betriebsanleitung des Motors,
• Projektierungs- oder Auslegungshandbuch,
• Anschluss- und Steckerbelegung,
• Dokumentation des zugehörigen Servoreglers,
• Geberdokumentation,
• Bremsendokumentation,
• Kabel- und Zubehörzuordnung,
• Schaltplan der Maschine,
• Risikobeurteilung und Sicherheitskonzept,
• Herstellerinformationen zu Produktänderungen und Nachfolgeprodukten.

Unterlagen eines äußerlich ähnlichen Motors, einer anderen Wicklung, einer anderen Drehzahlklasse oder einer früheren Produktgeneration dürfen nicht ungeprüft verwendet werden.

Eine ähnliche Typenbezeichnung, identische Flanschgröße oder mechanisch passende Steckverbindung ist kein Nachweis für elektrische, funktionale oder sicherheitstechnische Kompatibilität.

Kann die genaue Ausführung nicht eindeutig bestimmt werden, muss die Klärung vor Beginn der Arbeiten durch den Hersteller, den Maschinenhersteller, einen geeigneten Fachbetrieb oder eine für das konkrete System ausreichend qualifizierte Fachperson erfolgen.

4. Arbeiten ausschließlich durch ausreichend qualifiziertes Fachpersonal

Elektrischer Anschluss, Montage, Änderung, Prüfung, Fehlersuche, Instandhaltung und Wiederinbetriebnahme dürfen nur durch Personen erfolgen, die für die konkrete Tätigkeit ausreichend qualifiziert, vom Betreiber dazu autorisiert und mit elektrischer Antriebstechnik sowie der betreffenden Maschine vertraut sind.

Die erforderliche Qualifikation richtet sich nicht allein nach einer Berufsbezeichnung. Die ausführende Person muss aufgrund ihrer Ausbildung, Kenntnisse und praktischen Erfahrung in der Lage sein,

• die konkrete Tätigkeit fachlich zu beurteilen,
• elektrische und mechanische Gefährdungen zu erkennen,
• Herstellerunterlagen eindeutig zuzuordnen,
• Motor, Geber, Bremse und Regler als Gesamtsystem zu bewerten,
• geeignete Schutzmaßnahmen festzulegen,
• die Wirksamkeit der Schutzmaßnahmen zu prüfen,
• die Grenzen der eigenen Qualifikation zu erkennen.

Nach der DGUV Vorschrift 3 müssen elektrische Anlagen und Betriebsmittel durch eine Elektrofachkraft oder unter deren Leitung und Aufsicht entsprechend den elektrotechnischen Regeln errichtet, geändert und instand gehalten werden. Vor Arbeiten an aktiven Teilen ist grundsätzlich der spannungsfreie Zustand herzustellen und für die Dauer der Arbeiten sicherzustellen.

Für gewerblich verwendete Arbeitsmittel muss der Arbeitgeber vor der Verwendung eine Gefährdungsbeurteilung durchführen und geeignete Schutzmaßnahmen ableiten. Eine CE-Kennzeichnung entbindet nicht von dieser Verpflichtung.

Diese Seite ersetzt keine fachliche Ausbildung, keine betriebliche Unterweisung, keine Betriebsanweisung und keine anlagenbezogene Gefährdungsbeurteilung.

5. Elektrische Spannung an Motoranschlüssen

An den Motoranschlüssen können gefährliche Spannungen vorhanden sein:

• während des Betriebs,
• bei freigegebenem Servoregler,
• bei abgeschaltetem Drehmoment,
• bei einer noch elektrisch verbundenen Leistungsstufe,
• durch weitere Teile eines gemeinsamen Antriebssystems,
• durch eine von außen verursachte Drehung des Motors,
• durch Absinken, Nachlaufen oder Fremdantrieb einer Achse.

Besonders bei permanentmagneterregten Synchron-Servomotoren kann der Motor bei Bewegung generatorisch arbeiten. Dadurch kann an Motorleitungen, Steckverbindern oder anderen Teilen des Antriebssystems Spannung entstehen, obwohl die Netzversorgung des Servoreglers abgeschaltet ist.

Mögliche Ursachen einer von außen verursachten Bewegung sind insbesondere:

• Schwerkraft bei vertikalen Achsen,
• nachlaufende Maschinenteile,
• mechanisch gekoppelte Achsen,
• bewegte Förderanlagen,
• fremdangetriebene Maschinen,
• gespeicherte Federkraft,
• unbeabsichtigtes Drehen der Motorwelle,
• Transport- oder Montagearbeiten.

Das Stillsetzen des Servoreglers, das Deaktivieren einer Freigabe oder das Aktivieren von STO ist kein Nachweis, dass die Motoranschlüsse spannungsfrei sind.

Das Erlöschen von Anzeigen oder Statusmeldungen ist ebenfalls kein ausreichender Nachweis der Spannungsfreiheit.

Auf dieser Seite wird bewusst keine allgemeine Wartezeit und kein allgemeiner Spannungsgrenzwert genannt. Die erforderlichen Maßnahmen richten sich nach der vollständigen Motor-, Regler- und Anlagenkonfiguration.

6. Freischalten und gegen Wiedereinschalten sowie Bewegung sichern

Vor Arbeiten am Servomotor müssen alle auf den Motor und die angeschlossene Mechanik wirkenden Energiequellen anhand der Hersteller- und Anlagendokumentation ermittelt werden.

Je nach System können hierzu gehören:

• Versorgung des Servoreglers,
• Zwischenkreis und Einspeisemodule,
• Steuer- und Hilfsspannungen,
• Versorgung der Motorhaltebremse,
• externe Bremsenansteuerungen,
• gemeinsame Zwischenkreise,
• weitere gekoppelte Antriebe,
• Schwerkraft,
• pneumatische oder hydraulische Kräfte,
• Federkraft,
• mechanische Vorspannung,
• fremdangetriebene Maschinenteile.

Der Motor muss gegen unbeabsichtigtes Einschalten, Freigeben und Bewegen gesichert werden.

Bei permanentmagneterregten Motoren muss zusätzlich berücksichtigt werden, dass eine mechanische Bewegung des Rotors elektrische Spannung erzeugen kann.

Das Feststellen der Spannungsfreiheit und das Sichern gegen Wiederanlauf müssen durch die dafür verantwortliche Fachperson entsprechend der konkreten Anlage erfolgen.

Eine Motorhaltebremse, ein stillstehender Motor, ein deaktivierter Ausgang oder eine Softwareanzeige „Achse aus“ stellen für sich allein keine ausreichende Freischaltung oder mechanische Sicherung dar.

Diese Seite legt keine allgemeine Freischaltprozedur fest und erteilt keine Freigabe für Arbeiten unter Spannung.

7. Schutzleiter, Erdung und Schirmung

Der Schutzleiteranschluss muss entsprechend der konkreten Motor- und Anlagendokumentation ausgeführt und vor einer Bestromung wirksam hergestellt sein, sofern die Motorausführung einen solchen Anschluss erfordert.

Zu berücksichtigen sind insbesondere:

• vorgesehener Schutzleiteranschluss,
• Verbindung zum Maschinenpotentialausgleich,
• Gehäuse- und Flanschverbindung,
• Schirmanschlüsse der Motor- und Geberleitung,
• Potentialverhältnisse zwischen Motor und Servoregler,
• leitfähige beziehungsweise isolierende mechanische Einbauteile.

Ein Kabelschirm oder eine mechanische Verbindung über Flansch und Maschine ersetzt nicht automatisch einen vorgeschriebenen Schutzleiter.

Die erforderliche Schirmanbindung und Erdung sind system- und herstellerspezifisch. Aus dieser Seite darf keine allgemeine Vorgabe zur einseitigen oder beidseitigen Schirmanbindung abgeleitet werden.

Beschädigte, korrodierte, lose oder ungeklärte Erdungsanschlüsse müssen vor der Verwendung fachgerecht beurteilt und instand gesetzt werden.

8. Kompatibilität von Motor und Servoregler

Vor einer Bestromung muss nachgewiesen sein, dass Motor und Servoregler in der konkreten Kombination geeignet und freigegeben sind.

Zu prüfen können insbesondere sein:

• Motortechnologie,
• Wicklungsausführung,
• Spannungs- und Strombereich,
• maximale Drehzahl,
• Polpaarzahl,
• Gegen- beziehungsweise Generatorspannung,
• Motordatenmodell des Servoreglers,
• Gebertyp und Geberversorgung,
• Kommutierungsverfahren,
• Temperaturfühler,
• Bremsenausführung,
• Leistungskabel,
• Feedbackkabel,
• zulässige Leitungslänge,
• Filter- und Drosselanforderungen,
• Hardware- und Firmwarestand.

Ein Servomotor darf nicht allein deshalb an einen Regler angeschlossen werden, weil Stecker, Leistung oder Herstellername scheinbar passen.

Eine mechanisch passende Verbindung bestätigt nicht, dass:

• die Motorphasen richtig zugeordnet sind,
• die Geberversorgung zulässig ist,
• das Geberprotokoll unterstützt wird,
• Motordaten und Kommutierung stimmen,
• die Bremse richtig angesteuert wird,
• die Isolationsbeanspruchung zulässig ist.

Eine direkte Netzbestromung oder der Betrieb an einem nicht dafür freigegebenen Umrichter darf nicht erfolgen, sofern der Hersteller dies für die vollständige Motorausführung nicht ausdrücklich vorsieht.

Ohne eindeutig nachgewiesene Kombination aus Motor, Regler, Geber, Bremse und Leitungen keine Bestromung und keine Achsfreigabe.

9. Motor-, Geber- und Bremsleitungen

Leitungen und Steckverbinder sind Bestandteil des abgestimmten Antriebssystems.

Vor ihrer Verwendung müssen unter anderem geprüft werden:

• eindeutige Zuordnung zum Motor und Regler,
• Pin- und Phasenbelegung,
• Geberprotokoll und Geberversorgung,
• Bremsenanschluss,
• Temperaturfühleranschluss,
• Leiterquerschnitt,
• Schirmung,
• zulässige Leitungslänge,
• Eignung für feste oder bewegte Verlegung,
• Eignung für Schleppkette oder Torsion,
• Zustand von Kontakten, Dichtungen und Verriegelungen.

Steckverbinder dürfen nicht unter Spannung gesteckt oder getrennt werden, soweit die konkrete Herstellerdokumentation dies nicht ausdrücklich für eine dafür vorgesehene Verbindung zulässt.

Ein mechanisch passender Stecker ist kein Nachweis einer richtigen Pinbelegung.

Verunreinigte, korrodierte, verbogene, zurückgedrückte oder thermisch beschädigte Kontakte können zu Unterbrechungen, Erwärmung, Geberfehlern und unkontrolliertem Verhalten führen.

Beckhoff weist beispielsweise darauf hin, dass Motor- und Feedbackleitungen je nach Motor, Servoregler und Verlegeart unterschiedlich ausgeführt sind und dass verschmutzte oder beschädigte Steckkontakte die Funktion beeinträchtigen können.

Vor dem Anschließen müssen Dose und Stecker eindeutig zugeordnet und auf Beschädigung sowie Fremdkörper geprüft werden.

10. Geber, Rückführung und Motortemperaturfühler

Servomotoren können mit unterschiedlichen Rückführsystemen ausgestattet sein, beispielsweise:

• Resolver,
• Inkrementalgeber,
• Sin/Cos-Geber,
• Singleturn-Absolutwertgeber,
• Multiturn-Absolutwertgeber,
• digitalen seriellen Gebersystemen,
• Gebern mit elektronischem Motortypenschild,
• sicherheitsgerichteten Gebersystemen.

Geberausführung, Versorgungsspannung, Signalart, Protokoll, Pinbelegung, Auflösung und Drehrichtung müssen zur konkreten Auswertung passen.

Eine falsche Geberversorgung oder Pinbelegung kann den Geber beschädigen. Eine falsche Geberrichtung, Auflösung, Kommutierungsinformation oder Motorphasenzuordnung kann zu falscher Drehrichtung, unkontrollierter Beschleunigung oder hohen Drehmomenten führen.

Bei Multiturn- oder Absolutwertgebern können Positions-, Referenz- oder Motordaten gespeichert sein. Nach Austausch von Motor, Geber, Speicher oder Regler darf nicht davon ausgegangen werden, dass die gespeicherte Position weiterhin zur tatsächlichen Maschine passt.

Auch Motortemperaturfühler unterscheiden sich hinsichtlich:

• Sensortyp,
• Kennlinie,
• Anschluss,
• Isolationsanforderungen,
• Auswertung und Abschaltverhalten.

Ein plausibel angezeigter Temperaturwert bestätigt nicht automatisch, dass der richtige Fühler ausgewählt, richtig angeschlossen und für sämtliche Wicklungs- und Betriebszustände ausreichend ausgewertet wird.

Geber- und Sensorkontakte können elektrostatisch empfindliche Elektronik enthalten. Die herstellerseitigen ESD-Vorgaben müssen eingehalten werden.

11. Unerwartete und unkontrollierte Bewegungen

Servomotoren sind für hochdynamische Bewegungen ausgelegt. Bereits kurze Freigabe- oder Testvorgänge können hohe Beschleunigungen, Kräfte und Drehmomente erzeugen.

Unkontrollierte Bewegungen können insbesondere verursacht werden durch:

• falsche Motorphasenzuordnung,
• falsche Geberrichtung,
• falsche Kommutierung,
• unzutreffende Motordaten,
• fehlerhafte Parametrierung,
• defekten oder falschen Geber,
• Kabel- oder Kontaktfehler,
• Fehler in Steuerung, Software oder Firmware,
• unerwartete Freigabesignale,
• automatische Inbetriebnahme- oder Identifikationsfunktionen,
• Wiederanlauf nach Fehlerquittierung oder Spannungswiederkehr.

Bosch Rexroth nennt unter anderem falsche Verdrahtung, Bedienfehler, falsche Parameter, Geberfehler sowie Software- oder Firmwarefehler als mögliche Ursachen gefährlicher Motorbewegungen. Herstellerseitige Überwachungsfunktionen dürfen nicht als alleinige Maßnahme zum Personenschutz betrachtet werden.

Vor einer erstmaligen Freigabe oder einem Test muss die verantwortliche Fachperson sicherstellen, dass:

• der Gefahrenbereich gesichert ist,
• sich keine Person in einem gefährdeten Bereich befindet,
• angeschlossene Lasten beherrscht werden,
• geeignete Abschaltmöglichkeiten wirksam sind,
• die Maschinen- und Sicherheitseinrichtungen den Testzustand berücksichtigen.

Diese Angaben sind keine vollständige Inbetriebnahmeprozedur.

Eine geringe Sollgeschwindigkeit, ein reduzierter Stromwert oder ein kurzer Tippbetrieb beseitigt die Gefährdung nicht. Auch eine kleine Bewegung kann bei hoher Übersetzung, engem Arbeitsraum oder schwerkraftbelasteter Mechanik schwere Verletzungen verursachen.

12. Motorhaltebremsen und vertikale Achsen

Servomotoren können optional mit einer Motorhaltebremse ausgerüstet sein. Das Vorhandensein einer Bremse muss anhand der vollständigen Motorbezeichnung und Herstellerdokumentation festgestellt werden.

Eine Motorhaltebremse ist nicht automatisch:

• eine Betriebsbremse,
• eine Notfallbremse,
• eine Sicherheitsbremse,
• eine Absturzsicherung,
• eine für den Personenschutz geeignete Einrichtung.

Siemens beschreibt Motorbremsen bestimmter Servomotorreihen ausdrücklich als Haltebremsen und nicht als reguläre Verzögerungs- oder Not-Halt-Bremsen. Beckhoff weist darauf hin, dass eine Motorhaltebremse allein insbesondere bei vertikalen Achsen nicht für den Personenschutz ausreicht.

Für jede konkrete Bremse müssen unter anderem geklärt werden:

• bestimmungsgemäße Verwendung,
• Bremsenspannung und Bremsenstrom,
• elektrische Polarität, soweit relevant,
• Öffnungs- und Schließverhalten,
• Haltemoment,
• zulässige Last,
• zulässige Schalthäufigkeit,
• zulässige Notbremsarbeit,
• Verschleiß- und Prüfanforderungen,
• Ansteuerung und Überwachung.

Die Bremse kann abhängig vom System durch eine Steuerung, einen Servoregler, eine Prüf- oder Inbetriebnahmefunktion oder eine externe Spannungsversorgung geöffnet werden.

Das manuelle oder softwareseitige Öffnen einer Bremse kann bei einer schwerkraftbelasteten Achse zum unmittelbaren Absinken oder Absturz führen.

Vertikale Achsen und hängende Lasten müssen entsprechend der anlagenbezogenen Risikobeurteilung durch dafür geeignete zusätzliche Maßnahmen gegen gefährliche Bewegung gesichert werden. Die serienmäßige Motorhaltebremse beziehungsweise eine vom Servoregler gesteuerte Bremse ist nicht automatisch eine ausreichende Personenschutzmaßnahme.

Auf dieser Seite werden bewusst keine Bremsenspannung, kein Haltemoment, kein Prüfintervall und kein zulässiger Bremsvorgang genannt.

13. Motorwelle, Kupplung und Lagerbelastung

Die Montage mechanischer Abtriebselemente kann Motorwelle, Lager, Geber und Bremse beschädigen, wenn unzulässige Kräfte oder Schläge eingeleitet werden.

Zu berücksichtigen sind insbesondere:

• zulässige Axialkraft,
• zulässige Radialkraft,
• Drehzahlabhängigkeit der Lagerbelastung,
• Ausrichtung der Wellen,
• Kupplungsbauart,
• Riemenspannung,
• Unwucht,
• Fluchtungsfehler,
• mechanische Überbestimmung,
• zulässige Wellen- und Passfederausführung.

Kupplungen, Riemenscheiben, Zahnräder und andere Abtriebselemente dürfen nicht durch ungeprüfte Hammerschläge oder vergleichbare Belastungen auf die Motorwelle montiert werden. Siemens weist in Servomotorunterlagen darauf hin, dass Schläge auf die Welle zu vermeiden und zulässige Axial- und Radialkräfte einzuhalten sind.

Zu hohe Axial- oder Radiallasten können Lager und Motorwelle schädigen. Beckhoff weist außerdem darauf hin, dass axiale Belastungen die Lebensdauer verkürzen und die Funktion einer vorhandenen Haltebremse beeinträchtigen können. Eine überhöhte Riemenbelastung kann im Extremfall zu einem Ermüdungsbruch der Motorwelle führen.

Eine starre Kupplung darf nicht ungeprüft mit einer zusätzlichen äußeren Lagerung kombiniert werden, wenn dadurch eine mechanisch überbestimmte Lagerung entsteht.

Sämtliche konkreten Kraft-, Toleranz- und Montagewerte müssen der gültigen Motor- und Maschinendokumentation entnommen werden.

14. Drehende Teile, Kupplungen und Passfedern

Freiliegende Motorwellen, Kupplungen, Passfedern, Riemenscheiben und andere rotierende Teile können Einzugs-, Quetsch-, Stoß- und Schleudergefahren verursachen.

Lose oder nicht ausreichend gesicherte Teile können bei einer Motorbewegung herausgeschleudert werden. Siemens nennt bei Servomotoren ausdrücklich die Gefahr durch bewegte Abtriebsteile sowie durch herausgeschleuderte lose Motorteile, beispielsweise Passfedern.

Vor einer Motorbewegung müssen daher alle für die konkrete Maschine erforderlichen trennenden oder anderen Schutzeinrichtungen wirksam sein.

Eine ungesicherte Passfeder darf nicht in einer frei drehenden Welle verbleiben.

Schutzeinrichtungen, Abdeckungen oder Kupplungsschutz dürfen nicht allein für einen vermeintlich kurzen Test entfernt oder unwirksam gemacht werden, ohne dass die Sicherheit durch ein festgelegtes anderes Verfahren gewährleistet ist.

Beim manuellen Drehen einer Motorwelle ist zusätzlich zu berücksichtigen, dass permanentmagneterregte Motoren elektrische Spannung erzeugen können.

15. Transport und Heben

Servomotoren können aufgrund ihres Gewichts, ihrer Form und ihres Schwerpunkts erhebliche Quetsch-, Stoß- und Absturzgefahren verursachen.

Vor Transport und Montage müssen unter anderem geklärt sein:

• tatsächliches Motorgewicht,
• Schwerpunkt,
• zulässige Anschlagpunkte,
• Eignung der Hebe- und Transportmittel,
• Tragfähigkeit der Lastaufnahmemittel,
• Vorhandensein angebauter Komponenten,
• zulässige Lage bei Transport und Montage.

Nur die vom Hersteller für die konkrete Ausführung vorgesehenen Anschlag- und Hebepunkte dürfen verwendet werden.

Vorhandene Ösen oder Hebepunkte dürfen nicht ungeprüft zum Heben einer vollständigen Maschine, eines Getriebes oder weiterer angebauter Komponenten verwendet werden. Ihre zulässige Belastung und bestimmungsgemäße Verwendung richten sich nach der konkreten Herstellerdokumentation.

Siemens verlangt bei Servomotoren, dass Hebezeug und Lastaufnahmemittel für das Gewicht des Motors ausgelegt sind. Bosch Rexroth fordert geeignete Transport- und Montagehilfsmittel und untersagt den Aufenthalt unter hängenden Lasten.

Motorwelle, Steckverbinder, Kabel und Lüfterhauben sind keine allgemeinen Hebepunkte.

Während des Transports müssen Welle, Stecker, Gebergehäuse, Bremse und eventuell vorhandene Kühlanschlüsse gegen Beschädigung geschützt werden.

16. Heiße Oberflächen

Servomotoren können während und nach dem Betrieb hohe Oberflächentemperaturen erreichen. Das gilt insbesondere für:

• Motorgehäuse,
• Flansch,
• Welle,
• Anschlussbereich,
• Lüfter- und Kühlbereiche,
• unmittelbar benachbarte Maschinenteile.

Die Oberflächentemperatur hängt unter anderem ab von:

• Motorbelastung,
• Drehzahl,
• Einschaltdauer,
• Kühlungsart,
• Umgebungstemperatur,
• Einbaulage,
• Wärmeeinleitung durch die Maschine,
• Verschmutzung und Luftzirkulation.

Herstellerunterlagen warnen ausdrücklich vor Verbrennungsgefahren durch heiße Servomotoroberflächen. Bei einzelnen Motorreihen können sehr hohe Gehäusetemperaturen auftreten.

Auf dieser Seite wird bewusst keine allgemein sichere Oberflächentemperatur und keine allgemeine Abkühlzeit genannt.

Vor Berührung oder Arbeiten muss anhand der konkreten Herstellerangaben und einer geeigneten Beurteilung festgestellt werden, dass keine thermische Gefährdung mehr besteht.

Ein stillstehender Motor oder ein abgeschalteter Servoregler bedeutet nicht, dass der Motor bereits ausreichend abgekühlt ist.

Abhängig von der Risikobeurteilung können Berührungsschutz, Abschirmung, Kennzeichnung oder andere Schutzmaßnahmen erforderlich sein.

17. Kühlung, Lüfter und flüssigkeitsgekühlte Motoren

Servomotoren können abhängig von der Ausführung eigengekühlt, fremdbelüftet oder flüssigkeitsgekühlt sein.

Die zulässige Belastung kann von der vorgesehenen Kühlung abhängen. Eine fehlende, falsch angeschlossene oder unzureichende Kühlung kann zu Übertemperatur, Isolationsschäden, Entmagnetisierung oder Ausfall führen.

Zu beachten sind insbesondere:

• vorgesehene Kühlungsart,
• erforderlicher Lüfterbetrieb,
• Lüfterspannung und Drehrichtung,
• Luftführung und Lüftungsabstände,
• Kühlmittelart,
• Durchfluss und Temperatur,
• Druckgrenzen,
• Dichtheit,
• Verschmutzung und Filterzustand,
• Taupunkt und Kondensation.

Lüfter, Gebläse oder Pumpen können über eigene, von der Motorleistung unabhängige Spannungsversorgungen verfügen.

Vor Arbeiten an einem flüssigkeitsgekühlten Motor müssen angeschlossene Kühlkreisläufe entsprechend der konkreten Anlagendokumentation drucklos gemacht und gegen erneute Druckbeaufschlagung gesichert werden. Hersteller-Sicherheitsunterlagen weisen bei flüssigkeits- oder druckluftgekühlten Motoren auf zusätzliche Gefährdungen durch unter Druck stehende Leitungen hin.

Diese Seite nennt keine Kühlmittel, Drücke, Durchflüsse oder Lüfterdaten.

18. Permanentmagnete und magnetische Felder

Permanentmagneterregte Servomotoren enthalten starke Magnete.

Bei vollständig montierten Motoren sowie insbesondere bei geöffneten, beschädigten oder zerlegten Motoren können abhängig von der Ausführung Gefährdungen entstehen durch:

• starke Anziehung ferromagnetischer Gegenstände,
• Quetschen oder Einklemmen,
• unkontrollierte Bewegung magnetischer Teile,
• Beeinflussung magnetischer Datenträger,
• Beeinflussung bestimmter medizinischer Implantate oder Geräte.

Herstellerunterlagen weisen bei permanentmagneterregten Motoren auf mögliche Risiken für Personen mit Herzschrittmachern oder anderen Implantaten hin. Die konkret einzuhaltenden Abstände und Einschränkungen sind produktspezifisch.

Auf dieser Seite wird bewusst kein allgemeiner Sicherheitsabstand genannt.

Personen mit aktiven oder passiven medizinischen Implantaten müssen die für das konkrete Produkt und den konkreten Arbeitsbereich geltenden Herstellerhinweise sowie die individuelle medizinische Beratung beachten.

Ein Servomotor darf nicht geöffnet oder zerlegt werden, nur um seine Ausführung oder Funktion zu prüfen.

19. Einbauort, Schutzart und Umgebungsbedingungen

Die auf dem Typenschild oder in der Dokumentation angegebene Schutzart gilt nur unter den dafür festgelegten Bedingungen.

Dazu können unter anderem gehören:

• richtig montierte und verriegelte Steckverbinder,
• vorgesehene Dichtungen,
• unbeschädigte Wellendichtringe,
• zulässige Einbaulage,
• geeignete Kabelverschraubungen,
• geschlossene Anschlussräume,
• eingehaltene Wartungsintervalle.

Die Eignung muss für den tatsächlichen Einbauort geprüft werden. Zu berücksichtigen sind insbesondere:

• Umgebungstemperatur,
• Luftfeuchtigkeit,
• Betauung,
• Staub,
• Späne,
• Flüssigkeiten,
• Reinigungs- und Desinfektionsmittel,
• Öl und Kühlmittel,
• aggressive Gase,
• Vibration und Schock,
• Aufstellhöhe,
• hygienische Anforderungen,
• explosionsgefährdete Bereiche.

Ein Motor mit hoher Schutzart ist nicht automatisch gegen jedes Reinigungsmittel, dauerhafte Flüssigkeitseinwirkung oder jede Einbaulage geeignet.

Bei bestimmten Einbaulagen kann sich Flüssigkeit am Motorflansch sammeln und in den Motor eindringen. Einbaulage, Dichtungsausführung und Wartung müssen deshalb anhand der konkreten Motordokumentation bewertet werden.

Ein Motor darf nur dann in einem explosionsgefährdeten Bereich eingesetzt werden, wenn die vollständige konkrete Ausführung hierfür eindeutig gekennzeichnet und zugelassen ist und sämtliche zugehörigen Bedingungen eingehalten werden.

20. Messungen, Isolations- und Hochspannungsprüfungen

Elektrische Messungen und Prüfungen können Servomotor, Geber, Bremse, Temperaturfühler und Servoregler beschädigen oder gefährliche Zustände verursachen, wenn sie ohne produktspezifische Herstelleranweisungen durchgeführt werden.

Vor einer Isolations-, Hochspannungs- oder vergleichbaren Prüfung muss insbesondere geklärt werden:

• welche Motorleitungen getrennt werden müssen,
• ob der Geber abzuklemmen ist,
• ob Temperaturfühler und Bremse getrennt werden müssen,
• welche Prüfverfahren zulässig sind,
• welche Prüfspannungen zulässig sind,
• welche Anschlüsse gemeinsam oder getrennt geprüft werden dürfen,
• welche Folgeprüfungen erforderlich sind.

Motor und angeschlossene Elektronik dürfen nicht ungeprüft als zusammenhängende Einheit einer Isolations- oder Hochspannungsprüfung unterzogen werden.

Diese Seite nennt bewusst keine Prüfspannung, keinen Isolationsgrenzwert und kein Messverfahren.

Eine Widerstands-, Durchgangs- oder Isolationsmessung allein bestätigt nicht:

• die vollständige elektrische Sicherheit,
• die richtige Phasenzuordnung,
• die Geberfunktion,
• die Bremsenfunktion,
• die Lager- und Wellenfunktion,
• die Eignung für einen bestimmten Servoregler,
• die Eignung für die konkrete Maschine.

Bei permanentmagneterregten Motoren muss während der Prüfung zusätzlich eine unbeabsichtigte Wellenbewegung verhindert beziehungsweise sicher beherrscht werden.

21. Öffnen, Reparatur und Veränderung

Das Öffnen oder Zerlegen eines Servomotors kann zusätzliche erhebliche Gefahren verursachen und seine Eigenschaften verändern.

Betroffen sein können insbesondere:

• Rotor und Permanentmagnete,
• Geberausrichtung,
• Kommutierungsbezug,
• Lager,
• Wuchtung,
• Motorhaltebremse,
• Wicklungsisolation,
• Dichtungen,
• Schutzart,
• Temperaturfühler,
• elektrische Sicherheitsabstände.

Eine unsachgemäße Demontage kann zu starken magnetischen Kräften, Quetschgefahren, Beschädigung des Gebers oder Verlust der ursprünglichen mechanischen und elektrischen Eigenschaften führen.

Reparatur, Öffnung und Wiederzusammenbau dürfen deshalb nur entsprechend der Herstellerdokumentation und durch hierfür ausreichend qualifizierte sowie ausgestattete Stellen erfolgen.

Das Markieren einer Geberposition oder das fotografische Dokumentieren der Ausgangslage bestätigt nicht, dass Kommutierung, Genauigkeit und funktionale Eigenschaften nach der Montage wiederhergestellt sind.

Nicht dokumentierte Änderungen, nachträglich eingebaute Geber, ausgetauschte Bremsen oder geänderte Steckverbinder müssen vor einer Verwendung vollständig fachlich bewertet werden.

Nach einer Reparatur oder Änderung ist zu beurteilen, welche elektrischen, mechanischen, funktionalen und gegebenenfalls sicherheitsgerichteten Prüfungen erforderlich sind.

22. Gebrauchte, instandgesetzte oder lange gelagerte Servomotoren

Bei gebrauchten, instandgesetzten, veränderten oder lange gelagerten Servomotoren können zusätzliche Risiken bestehen.

Zu berücksichtigen sind insbesondere:

• unbekannte Betriebsstunden,
• unbekannte Überlastungen,
• mechanische Stöße oder Stürze,
• frühere Übertemperatur,
• Überdrehzahl,
• Lager- und Wellenschäden,
• Korrosion,
• Feuchtigkeit und Kondensation,
• Verschmutzung,
• beschädigte Wicklungsisolation,
• beschädigte Steckkontakte,
• beschädigte Dichtungen,
• unbekannter Zustand des Gebers,
• unbekannter Zustand der Motorhaltebremse,
• nicht dokumentierte Reparaturen oder Umbauten,
• unleserliche Typenschilder,
• fehlende oder vertauschte Anbauteile.

Eine längere Lagerung kann abhängig von Motor, Lagerung, Umgebungsbedingungen und Hersteller zusätzliche Prüfungen oder Maßnahmen erforderlich machen.

Es gibt keine auf alle Servomotoren übertragbare allgemeine Lagerfrist oder universelle Wiederinbetriebnahmeprozedur.

Ein Motor darf nicht allein deshalb als verwendbar oder sicher angesehen werden, weil:

• sich seine Welle von Hand drehen lässt,
• keine äußere Beschädigung erkennbar ist,
• ein Geberwert angezeigt wird,
• die Bremse hörbar schaltet,
• der Motor kurzzeitig Drehmoment erzeugt,
• er mechanisch in die Maschine passt.

Ein unbekannter Motor darf nicht lediglich zu Testzwecken an einen vorhandenen Servoregler oder eine produktive Maschine angeschlossen werden, wenn Ausführung, Zuordnung und Prüfbedingungen nicht eindeutig geklärt sind.

Soweit in einem Angebot lediglich eine Sichtprüfung angegeben ist, stellt diese keine:

• elektrische Sicherheitsprüfung,
• vollständige Funktionsprüfung,
• Wicklungsprüfung,
• Geberprüfung,
• Bremsenprüfung,
• Lagerprüfung,
• Isolationsprüfung,
• Kompatibilitätsprüfung,
• Inbetriebnahmeprüfung,
• Freigabe für eine bestimmte Maschine

dar.

Der im konkreten Angebot oder Vertrag angegebene Zustand und Prüfumfang bleibt maßgeblich.

23. Austausch eines vorhandenen Servomotors

Vor dem Austausch eines Servomotors muss geprüft werden, ob der vorgesehene Motor in jeder relevanten Hinsicht der erforderlichen Ausführung entspricht und für die konkrete Maschine geeignet ist.

Neben der Grundbezeichnung können insbesondere relevant sein:

• vollständiger Bestellcode,
• Wicklungsausführung,
• Spannungsklasse,
• Drehzahlklasse,
• Drehmomentdaten,
• Trägheitsmoment,
• Wellen- und Flanschausführung,
• Gebertyp und Auflösung,
• Singleturn- oder Multiturn-Ausführung,
• Safety-Geberausführung,
• Temperaturfühler,
• Motorhaltebremse,
• Bremsenspannung,
• Anschluss- und Steckervariante,
• Schutzart,
• Kühlungsart,
• Revisionsstand.

Ein Motor derselben Baureihe oder Flanschgröße kann sich in sicherheits- und funktionsrelevanten Eigenschaften erheblich unterscheiden.

Nach einem Austausch können unter anderem erforderlich sein:

• erneute Motor- und Geberzuordnung,
• Überprüfung der Parametrierung,
• Überprüfung der mechanischen Ausrichtung,
• Überprüfung der Bewegungsrichtung,
• erneute Referenzierung,
• Überprüfung absoluter Positionswerte,
• Prüfung der Motorhaltebremse,
• Prüfung der Schutzeinrichtungen,
• erneute Validierung betroffener Sicherheitsfunktionen.

Das bloße Übernehmen eines vorhandenen Parametersatzes oder das automatische Erkennen eines Motors beweist nicht, dass der Austausch vollständig richtig und die Maschine sicher ist.

Nach einer prüfpflichtigen Änderung müssen Arbeitsmittel vor der nächsten Verwendung entsprechend der Betriebssicherheitsverordnung durch eine zur Prüfung befähigte Person geprüft werden. Auch nach Montagebedingungen abhängige Arbeitsmittel sind vor ihrer Verwendung auf vorschriftsmäßige Montage und sichere Funktion zu prüfen.

24. Prüfung vor Freigabe und Inbetriebnahme

Vor der ersten Verwendung, nach Montage, Austausch, Reparatur oder sicherheitsrelevanter Änderung müssen Art und Umfang der erforderlichen Prüfungen durch die dafür qualifizierten und beauftragten Personen festgelegt werden.

Abhängig vom konkreten System können unter anderem zu beurteilen sein:

• eindeutige Identität des Motors,
• vollständige und passende Herstellerunterlagen,
• richtige Motor-Regler-Kombination,
• richtige Motor-, Geber-, Temperatur- und Bremsenleitungen,
• wirksamer Schutzleiter und Potentialausgleich,
• Zustand von Steckern und Kontakten,
• mechanische Befestigung,
• Wellen- und Kupplungsausrichtung,
• zulässige Axial- und Radialbelastung,
• vorhandene Schutzeinrichtungen für drehende Teile,
• richtige Parametrierung,
• richtige Geber- und Kommutierungszuordnung,
• sichere Beherrschung vertikaler oder hängender Lasten,
• Funktion und Eignung der Motorhaltebremse,
• Kühlung und Temperaturüberwachung,
• Verhalten bei Fehler und Energieausfall,
• Auswirkungen auf Sicherheitsfunktionen,
• erforderliche Dokumentation und Prüfaufzeichnungen.

Diese Aufzählung ist ausdrücklich nicht vollständig und keine allgemeingültige Inbetriebnahme-Checkliste.

Das Abarbeiten einzelner oder sämtlicher genannter Punkte bestätigt für sich allein weder die Sicherheit noch die Betriebsbereitschaft eines konkreten Motors oder einer Maschine.

Nach DGUV Vorschrift 3 müssen elektrische Anlagen und Betriebsmittel unter anderem vor der ersten Inbetriebnahme sowie nach Änderung oder Instandsetzung vor der Wiederinbetriebnahme auf ihren ordnungsgemäßen Zustand geprüft werden.

Der Motor darf erst freigegeben werden, wenn die verantwortlichen Personen die für die konkrete Anwendung erforderlichen Prüfungen abgeschlossen, bewertet und dokumentiert haben.

25. Arbeiten sofort unterbrechen, wenn Unklarheiten bestehen

Keine weiteren Montage-, Anschluss-, Prüf- oder Inbetriebnahmearbeiten durchführen, wenn insbesondere einer der folgenden Punkte vorliegt:

• Die vollständige Typ- oder Bestellnummer ist nicht eindeutig lesbar.
• Die genau passende Herstellerdokumentation fehlt.
• Wicklungs-, Spannungs- oder Drehzahlausführung ist ungeklärt.
• Der zugehörige Servoregler ist nicht eindeutig bestimmt.
• Motor-, Geber- oder Bremsenzuordnung ist ungeklärt.
• Pin- oder Phasenbelegung ist nicht eindeutig.
• Der Temperaturfühlertyp ist unbekannt.
• Die Motorhaltebremse kann nicht eindeutig beurteilt werden.
• Eine vertikale oder hängende Last ist nicht ausreichend gesichert.
• Die Motorwelle kann unbeabsichtigt bewegt werden.
• Die Spannungsfreiheit kann nicht sicher festgestellt werden.
• Steckverbinder oder Kontakte sind beschädigt, korrodiert oder verschmutzt.
• Das Gehäuse weist Risse, Verformungen oder Brandspuren auf.
• Feuchtigkeit oder Kühlmittel ist in den Motor eingedrungen oder nicht sicher auszuschließen.
• Die Welle weist Spiel, Schwergängigkeit oder ungewöhnliche Geräusche auf.
• Es bestehen Hinweise auf einen Sturz oder mechanischen Schlag.
• Nicht dokumentierte Reparaturen oder Umbauten sind erkennbar.
• Das Typenschild stimmt nicht eindeutig mit dem vorhandenen Motor überein.
• Die Achse bewegt sich unerwartet oder in die falsche Richtung.
• Ungewöhnliche Geräusche, Gerüche, Schwingungen oder Erwärmungen treten auf.
• Eine erforderliche Prüfung oder Validierung kann nicht fachgerecht durchgeführt werden.

In diesen Fällen muss der Motor beziehungsweise die Maschine gegen weitere Verwendung gesichert werden.

Die weitere Vorgehensweise ist durch den Hersteller, den Maschinenhersteller, einen geeigneten Fachbetrieb oder eine für das konkrete System ausreichend qualifizierte Fachperson zu klären.

26. Bedeutung dieser Seite für Angebote von REHA-Industriekomponenten

Diese Informationsseite ergänzt allgemeine Produktsicherheitsangaben. Sie ist keine Herstellerdokumentation und kein Bestandteil einer anlagenbezogenen Planung, Risikobeurteilung oder Inbetriebnahme.

Durch die Bereitstellung dieser Seite erbringt REHA-Industriekomponenten e.K. insbesondere keine:

• Auswahl oder Dimensionierung eines Servomotors,
• Prüfung der Eignung für eine bestimmte Maschine oder Anlage,
• Bestätigung der Kompatibilität mit einem Servoregler,
• Zuordnung von Motor, Geber, Bremse oder Leitung,
• Festlegung von Pin- oder Phasenbelegungen,
• Erstellung oder Prüfung von Motordaten und Parametern,
• Auslegung einer Motorhaltebremse,
• Beurteilung einer vertikalen Achse,
• mechanische Auslegung von Welle, Kupplung oder Lagerung,
• elektrische Sicherheitsprüfung,
• Geber-, Bremsen-, Lager- oder Wicklungsprüfung,
• Risikobeurteilung,
• Prüfung oder Validierung von Sicherheitsfunktionen,
• Anschluss-, Inbetriebnahme- oder Verwendungsfreigabe.

Eine Auskunft zur Produktidentifikation, Verfügbarkeit oder zum Verkaufszustand ersetzt keine technische Planung, Kompatibilitätsprüfung oder sicherheitsbezogene Freigabe.

Für Lieferumfang, Zustand, Prüfstatus und gegebenenfalls ausdrücklich zugesagte Funktionen gelten ausschließlich die Angaben im konkreten Angebot, im Vertrag und in den einbezogenen Geschäftsbedingungen.

Die Seite verändert oder beschränkt keine ausdrücklich im konkreten Vertrag übernommenen Verpflichtungen.

Gesetzlich zwingende Rechte, Pflichten und Haftungsregelungen bleiben unberührt.

27. Offizielle Grundlagen und weiterführende Informationen

Diese Seite fasst wiederkehrende allgemeine Sicherheitsgrundsätze zusammen. Für jede konkrete Arbeit bleiben die produkt-, antriebs-, maschinen- und anlagenspezifischen Herstellerunterlagen maßgeblich.

Arbeitsschutz und elektrische Sicherheit in Deutschland

• DGUV Vorschrift 3 – Elektrische Anlagen und Betriebsmittel
• Betriebssicherheitsverordnung – § 3 Gefährdungsbeurteilung
• Betriebssicherheitsverordnung – § 10 Instandhaltung und Änderung von Arbeitsmitteln
• Betriebssicherheitsverordnung – § 14 Prüfung von Arbeitsmitteln

Beispiele offizieller Herstellerinformationen

Die folgenden offiziellen Herstellerinformationen zeigen beispielhaft, dass elektrische Spannung, Motorhaltebremsen, Geber, Montage, Lagerkräfte, heiße Oberflächen und Transport produktspezifisch zu beurteilen sind:

• Siemens – Sicherheitsinformationen für permanentmagneterregte Motoren und SIMOTICS-Servomotoren.
• Beckhoff – Sicherheitshinweise für Servomotoren, Motorhaltebremsen, Leitungen und mechanische Lagerbelastung.
• Bosch Rexroth – Allgemeine Sicherheitshinweise für elektrische Antriebs- und Steuerungssysteme.

Konkrete Werte oder Vorgehensweisen aus einer Herstellerunterlage dürfen nicht ungeprüft auf Motoren anderer Hersteller, Baureihen oder Ausführungen übertragen werden.

28. Aktualität und Prüfung der Unterlagen

Hersteller können Dokumentationen, Produktfreigaben, Geberausführungen, Bremsen, Motordaten, Revisionsstände und zulässige Systemkombinationen ändern oder ergänzen.

Vor jeder Arbeit ist deshalb zu prüfen, ob für die vollständige Motorausführung und die konkrete Maschinenkonfiguration neuere oder zusätzliche Herstellerinformationen vorliegen.

Das Datum dieser Seite bestätigt ausschließlich den redaktionellen Bearbeitungsstand dieser allgemeinen Übersicht. Es bestätigt nicht die Aktualität einer gerätespezifischen Herstellerdokumentation und stellt keine Prüfung eines konkreten Servomotors dar.

Maßgeblich bleiben immer die vollständige Motor- und Systemidentifikation, die für die konkrete Ausführung gültigen Herstellerunterlagen, die Maschinen- und Sicherheitsdokumentation, die anlagenbezogene Gefährdungsbeurteilung sowie die am Einsatzort geltenden Vorschriften.