Underlap, overlap e zero-lap del cursore descrivono l’allineamento dei bordi di dosaggio di una valvola in prossimità della posizione neutra del cursore. L’underlap lascia un’apertura iniziale, l’overlap positivo richiede una corsa prima che un bordo si apra e lo zero-lap colloca al neutro la soglia ideale di apertura. Queste geometrie influenzano le perdite e la portata per piccoli segnali, ma da sole non determinano il comportamento del cilindro.
I progettisti devono valutare anche lo schema delle porte della valvola, l’azionamento del cursore, la retroazione, la capacità di portata, le condizioni di pressione, le tubazioni, l’attrito del cilindro, il carico e il controllore. Questa distinzione è particolarmente importante intorno al neutro, dove una diagnosi attribuita al lap potrebbe altrimenti nascondere la banda morta della valvola proporzionale o un guasto in un altro punto dell’asse pneumatico.
Punti chiave
- Le tre condizioni di lap descrivono la geometria dei bordi, non le funzioni complete della valvola.
- L’underlap aggiunge un’apertura nella zona neutra, mentre l’overlap positivo richiede lo spostamento del cursore prima di scoprire il bordo selezionato.
- Lo zero-lap non può rendere istantanea la commutazione pneumatica.
- Un centro nominalmente chiuso può comunque presentare perdite attraverso valvola, cilindro o raccordi; i carichi pericolosi richiedono una funzione di mantenimento convalidata separatamente.
Che cosa descrive realmente il lap del cursore?
Moog identifica tre condizioni dei bordi di controllo: overlap positivo, taglio nullo o zero overlap e underlap o overlap negativo. La guida definisce l’overlap in base alla corsa del cursore necessaria prima che un bordo di controllo si apra, un criterio più utile rispetto al semplice confronto tra la larghezza dell’intera spalla e quella della porta (Moog, Valvole elettroidrauliche: analisi tecnica, consultato nel 2026).
Il lap del cursore è la relazione geometrica con segno tra uno specifico bordo di controllo del cursore e il corrispondente bordo della porta in una posizione neutra definita. Questa relazione indica se il passaggio è inizialmente aperto, allineato o coperto. Occorre dichiarare la convenzione del segno e la corsa di riferimento, perché i cataloghi non esprimono sempre il lap nelle stesse unità. I cursori direzionali comprendono più spalle, gole e bordi di dosaggio. Ogni bordo rilevante controlla un determinato passaggio, ad esempio dall’alimentazione alla porta di lavoro oppure dalla porta di lavoro allo scarico. Ogni valore di lap appartiene quindi a una coppia di bordi specifica e a un riferimento neutro definito. Una singola valvola può adottare lavorazioni effettive diverse sui vari bordi oppure una caratteristica volutamente asimmetrica.
Per descrivere un singolo bordo di dosaggio, utilizzare la seguente convenzione dei segni:
- Lap positivo o overlap: al neutro il bordo rimane coperto; il cursore deve quindi spostarsi prima che il passaggio si apra.
- Zero-lap o taglio nullo: idealmente il bordo della porta e quello di controllo coincidono sul riferimento neutro. Il modello geometrico non prevede né un’apertura iniziale né un intervallo di corsa coperto, sebbene nel componente reale rimangano gioco e tolleranze.
- Lap negativo o underlap: il bordo di controllo ha già superato il bordo della porta prima che il cursore raggiunga il proprio riferimento neutro. Esiste già un’apertura finita, che modifica la curva di portata al neutro e può aumentare il guadagno per piccoli segnali su quel passaggio.
Il lap non permette di identificare quali porte siano collegate. A tale scopo servono il simbolo circuitale della valvola, lo schema delle porte al neutro e i dati di portata del costruttore.
Lap del cursore e funzione centrale della valvola sono specifiche distinte
La scheda tecnica Festo MPYE del 2025 indica una posizione intermedia 5/3 chiusa, un cursore controllato in posizione, cinque taglie nominali e opzioni separate per il comando analogico. Sono campi distinti perché il simbolo della valvola definisce i collegamenti delle porte al neutro, mentre la geometria di dosaggio e l’elettronica determinano come la valvola entra in tale condizione e ne esce (Festo MPYE, 2025).
La configurazione centrale risponde a una domanda circuitale: quali collegamenti nominali esistono quando la valvola comandata è centrata? In base al progetto, una valvola 5/3 può bloccare le porte di lavoro, collegarle allo scarico, collegarle all’alimentazione oppure adottare un’altra disposizione definita. Il lap del cursore risponde invece a una domanda locale sulla transizione: di quanto deve spostarsi un determinato bordo prima di iniziare ad aprirsi?
Questa distinzione evita tre errori di specifica frequenti:
- L’underlap non indica automaticamente una valvola a centro aperto. La lavorazione completa del cursore determina quali porte sono collegate.
- L’overlap positivo non dimostra una chiusura ermetica. Il bordo di dosaggio coperto è soltanto una delle barriere; anche gioco radiale, tenute, circuiti pilota, contaminazione, usura, raccordi e cilindro contribuiscono alle perdite.
- Lo zero-lap non crea un interruttore elettrico istantaneo. Descrive una soglia meccanica ideale sui bordi selezionati. L’aumento della corrente del solenoide, l’inerzia del cursore, l’elettronica, il volume d’aria, lo sviluppo della pressione, l’attrito di primo distacco, il carico e la retroazione determinano comunque quando il cilindro inizia a muoversi.
Per esaminare più da vicino i collegamenti nominali delle porte, confrontare le configurazioni centrali delle valvole a tre posizioni. Per un arresto intermedio reale, la guida al mantenimento in posizione del cilindro con valvola a 5 vie e 3 posizioni spiega perché un centro chiuso non può garantire l’assenza di deriva.
Considerare il lap e la configurazione centrale come due assi della specifica della valvola. Un simbolo circuitale privo della curva di portata al neutro non è sufficiente per un controllo fine; allo stesso modo, un’indicazione di lap senza lo schema delle porte non basta a descrivere il comportamento del circuito. Richiedere entrambi.
Come cambia la risposta del cilindro vicino al neutro con l’underlap?
La guida di Moog sulla potenza fluida afferma che un bordo di controllo con underlap non è completamente chiuso al neutro, mentre la relativa nota applicativa descrive l’underlap come mezzo per modificare la portata nella zona nulla e il guadagno di pressione. Questi principi spiegano la geometria, ma percentuali idrauliche o considerazioni sullo smorzamento non devono essere trasferite direttamente ai cilindri ad aria compressa (nota Moog sul taglio al neutro, 2004).
Su uno specifico bordo di dosaggio, l’underlap crea un’apertura utile prima che il cursore attraversi il centro nominale. Ciò aumenta il guadagno di portata per piccoli segnali ed elimina su quel bordo un intervallo intenzionale di corsa coperta. In un asse pneumatico proporzionale, il controllore può quindi influenzare la portata massica nelle camere con spostamenti più ridotti del cursore intorno al neutro. Questo non garantisce un moto regolare del cilindro. La portata d’aria attraverso la valvola dipende ancora dalle pressioni assolute a monte e a valle, dall’area effettiva di apertura, dalla temperatura e dall’eventuale condizione di flusso sonico. L’accelerazione del cilindro dipende poi dalla pressione in camera, dall’area del pistone, dal carico, dall’attrito, dal volume d’aria e dalla conduttanza dello scarico.
L’underlap può inoltre aumentare il consumo nella zona neutra o la portata tra le porte quando la lavorazione completa del cursore crea un passaggio. Il criterio di accettazione corretto è la portata al neutro misurata alle pressioni di alimentazione e a valle dichiarate, non la semplice parola «underlap». Se la valvola dispone di più bordi di dosaggio, occorre chiedere se la lavorazione indicata si applichi simmetricamente ai bordi di alimentazione e di scarico.
Nel posizionamento ad anello chiuso, l’underlap può ridurre una zona morta geometrica e, al tempo stesso, aumentare la sensibilità del controllore a piccoli errori di comando, offset o rumore. Può essere utile, ma solo se la curva di portata al neutro della valvola è compatibile con il progetto dell’anello. I limiti del posizionamento servopneumatico rimangono una questione di sistema.
Che cosa migliora l’overlap positivo e quali compromessi comporta?
Moog documenta esempi di overlap positivo compresi tra il 3% e il 20% della corsa nominale in servovalvole e valvole proporzionali idrauliche. Moog associa un overlap maggiore a minori perdite in posizione intermedia, ma anche a una corsa più lunga prima della risposta dell’attuatore. Questi valori illustrano un compromesso, non un intervallo di scelta per la pneumatica, perché cambiano il fluido, la pressione, il progetto del cursore e le definizioni di prova (guida tecnica Moog, consultata nel 2026).
L’overlap positivo mantiene intenzionalmente coperto al neutro il bordo selezionato. Prima che inizi la portata, il comando deve spostare il cursore attraverso la zona coperta. Nel rapporto tra comando e apertura si crea così una zona morta geometrica al neutro, a meno che l’elettronica del cursore non la compensi. Tra i vantaggi pratici possono rientrare una portata al neutro inferiore attraverso i bordi interessati e una zona neutra meno sensibile. I costi possono includere un inizio ritardato del dosaggio, una variazione più ripida dell’apertura effettiva quando il bordo viene scoperto e una non linearità che il controllore esterno di posizione o velocità deve attraversare in entrambe le direzioni.
Non convertire la distanza di overlap in un ritardo temporale fisso. Il tempo dipende dalla rapidità con cui il cursore raggiunge la soglia di apertura. Sono rilevanti la forza del solenoide, la forza della molla, le forze di pressione, il controllo di corrente, la retroazione, il filtraggio, la temperatura, la contaminazione e la rampa del comando. Lo stesso overlap geometrico può produrre rapporti comando-portata diversi in due famiglie di valvole.
L’overlap non può bloccare un cilindro. Anche con un centro nominalmente chiuso, l’aria può migrare attraverso i giochi della valvola, le tenute del cilindro, i collegamenti dei tubi o gli accessori. Un carico verticale o pericoloso richiede una strategia di mantenimento e sicurezza specifica per l’applicazione, non l’ipotesi di un lap maggiore.
Perché lo zero-lap non rende istantaneo il controllo del cilindro
Moog definisce lo zero overlap come l’allineamento dei bordi di controllo senza una banda morta prevista nella zona nulla, nel contesto delle proprie valvole. Festo, tuttavia, specifica per una famiglia pneumatica MPYE un’isteresi massima della corsa del cursore pari allo 0.4% e una frequenza limite, dipendente dal modello, da 70 a 115 Hz. Geometria, isteresi e risposta dinamica restano specifiche distinte (Moog, 2004; Festo, 2025).
Idealmente, un bordo zero-lap inizia ad aprirsi non appena il cursore lascia il neutro. L’hardware reale presenta comunque tolleranze di fabbricazione, gioco radiale, attrito, effetti magnetici, risoluzione del sensore, errori di calibrazione, usura, contaminazione e variazioni termiche. «Zero-lap» deve quindi essere interpretato come una lavorazione nominale, non come prova di assenza della zona morta misurata o delle perdite. Inoltre, un’apertura geometrica immediata non implica un movimento immediato del cilindro. Il comando elettrico deve prima trasformarsi in corrente; poi il cursore accelera, la portata d’aria cambia, si sviluppa la pressione nelle camere, la forza netta supera l’attrito di primo distacco e il carico e, infine, la massa inizia a muoversi. Ogni fase presenta un proprio ritardo e una propria larghezza di banda.
La retroazione del cursore chiude soltanto l’anello interno. Il sensore interno non misura la posizione del cilindro, a meno che non siano presenti anche un anello esterno e un sensore di spostamento. La guida alla retroazione della posizione del cursore distingue questi due confini di retroazione.
Lo zero-lap non è automaticamente la scelta migliore. I progettisti lo selezionano spesso quando occorre un’elevata risposta ai piccoli segnali intorno al neutro e quando è possibile gestire perdite, tolleranze e sensibilità dell’anello di controllo. Le applicazioni di commutazione, i dispositivi di serraggio lenti e gli assi servo hanno criteri di accettazione differenti.
Come influenzano l’intero asse del cilindro le diverse scelte di lap?
La famiglia MPYE di Festo copre portate nominali da 100 a 2,000 L/min e frequenze limite da 70 a 115 Hz nelle taglie elencate. Questa ampiezza dimostra perché il lap, da solo, non possa prevedere la velocità o l’assestamento del cilindro. Capacità della valvola, risposta dinamica, rapporto di pressione, volume delle camere, carico e retroazione devono essere valutati insieme (Festo MPYE, 2025).
| Domanda di selezione | Tendenza dell’underlap | Tendenza dello zero-lap | Tendenza dell’overlap positivo | Che cosa verificare |
|---|---|---|---|---|
| Apertura vicino al neutro | Apertura iniziale finita sul bordo specificato | L’apertura inizia sul riferimento nominale | Serve una corsa prima dell’apertura | Curva comando-portata misurata |
| Portata nella zona neutra | Può essere maggiore | Dipende dal gioco e dalla precisione della lavorazione | Può essere minore sul bordo controllato | Perdita o portata al neutro alle pressioni dichiarate |
| Sensibilità ai piccoli comandi | Maggiore | Elevata vicino al riferimento ideale | Minore all’interno della zona coperta | Guadagno, risoluzione, rumore e stabilità |
| Zona morta geometrica | Nessun intervallo coperto su quel bordo | Idealmente ridotta al minimo | Intervallo coperto intenzionale | Soglie in entrambe le direzioni |
| Mantenimento del cilindro | Non è determinato dal lap | Non è determinato dal lap | Non è determinato dal lap | Percorso di perdita completo e dispositivo di mantenimento |
| Risposta dinamica del cilindro | Dipende dal sistema | Dipende dal sistema | Dipende dal sistema | Prove di gradino e inversione sotto carico |
Due valvole con lo stesso lap nominale possono comportarsi diversamente se una è sovradimensionata. Una valvola sovradimensionata può erogare una grande variazione di portata subito dopo l’apertura del bordo di controllo, rendendo più difficile il controllo a bassa velocità anche quando la zona morta geometrica è ridotta. Dimensionamento della valvola e lap devono quindi essere esaminati insieme, pur rispondendo a domande diverse. Anche la meccanica del cilindro può risultare dominante. L’attrito di primo distacco delle tenute può nascondere una piccola variazione di portata finché la pressione nella camera non aumenta a sufficienza per muovere il carico. Tubi lunghi possono ritardare la risposta di pressione. La variazione dei carichi esterni può modificare il comando necessario per mantenere la stessa velocità. Se la macchina oscilla intorno al neutro, esaminare l’intera catena di controllo prima di modificare la lavorazione del cursore o la taratura PID.
Prova di messa in servizio per il comportamento legato al lap
Le indicazioni di sicurezza Festo avvertono che un cilindro arrestato pneumaticamente può muoversi dopo l’arresto a causa delle perdite dei singoli componenti. Le stesse indicazioni considerano il bloccaggio meccanico come un canale separato nell’architettura di sicurezza servopneumatica. La prova al neutro deve quindi caratterizzare il comportamento di controllo senza presentare l’aria intrappolata o l’overlap del cursore come un metodo di mantenimento con classificazione di sicurezza (indicazioni di sicurezza Festo, consultate nel 2026).
Eseguire le prove dalla valvola verso l’esterno:
- Confermare la valvola. Registrare il codice modello completo e l’opzione del cursore.
- Stabilizzare le condizioni. Portare la valvola a temperatura, fissare la pressione di alimentazione, documentare la pressione a valle, utilizzare la qualità dell’aria specificata e registrare la temperatura.
- Misurare in sicurezza la portata al neutro. Con tubazioni a valle adeguate, provare ogni percorso rilevante dall’alimentazione alla porta di lavoro, dalla porta di lavoro allo scarico e tra le porte. Dichiarare le pressioni su entrambe le porte, il campo dello strumento, il limite di rilevamento, il fluido e la direzione della portata.
- Mappare le soglie di apertura. Applicare rampe in entrambe le direzioni registrando il comando, la corrente della bobina, la retroazione del cursore quando disponibile e la portata o la pressione alle porte.
- Eseguire piccoli gradini e inversioni. Distinguere una zona morta di spostamento dal ritardo elettrico, dal tempo di corsa del cursore, dall’isteresi, dal rumore, dal filtraggio del controllore e dalla soglia dello strumento.
- Collegare il cilindro. Registrare sulla stessa base dei tempi le pressioni in entrambe le camere, la posizione e la velocità del cilindro, il carico utile, l’orientamento, le guide, le forze esterne, la pressione di alimentazione alla valvola e la condizione dello scarico.
- Ripetere l’intero campo operativo. Includere la pressione di alimentazione minima consentita, il carico massimo, l’equilibrio termico, una frequenza di ciclo realistica, l’avviamento, gli orientamenti di montaggio pertinenti, le utenze pneumatiche simultanee e i controlli previsti per la qualità dell’aria. Ripetere la verifica per ogni condizione che modifica la curva al neutro.
- Convalidare separatamente il mantenimento. Dimostrare la funzione richiesta dalla valutazione dei rischi.
In base alla nostra esperienza, il modo più rapido per separare i guasti è tracciare insieme comando, posizione del cursore, pressioni in entrambe le camere e posizione del cilindro. Se il cursore attraversa il neutro ma la portata non cambia, esaminare il confine di dosaggio. Se la portata cambia ma il pistone rimane fermo, il limite dominante è diventato l’attrito di primo distacco, il carico o il volume intrappolato.
Chiedere curve, non aggettivi.
La richiesta d’offerta deve specificare perdita o portata al neutro, definizione di overlap o underlap, tolleranze, curve comando-cursore e comando-portata, isteresi, soglia, ripetibilità, risposta in frequenza, posizione in caso di guasto, requisito di qualità dell’aria e condizioni esatte associate a ciascun valore.
Definire prima il confine.
Un criterio di accettazione utile specifica la risposta comando-cursore, comando-portata o comando-cilindro. L’espressione «precisione zero-lap» non ne identifica nessuna. Specificare ingresso, uscita, direzione, pressione, carico e soglia di rilevamento trasforma un’etichetta commerciale in una specifica verificabile.
Domande frequenti sul lap del cursore: che cosa devono verificare i progettisti?
Le tre definizioni di lap descrivono la geometria dei bordi di dosaggio, mentre un asse pneumatico completo comprende almeno cinque livelli di risposta, dal comando elettrico al mantenimento del carico. Le cinque risposte seguenti aiutano acquisti e manutenzione a concentrarsi su confini misurabili, senza presumere che un solo termine relativo al lap permetta di prevedere perdite, precisione di posizionamento, tempo di risposta o prestazioni di sicurezza (Festo MPYE, 2025).
Il simbolo della valvola indica se il cursore presenta underlap o overlap?
In genere no. Il simbolo identifica i collegamenti nominali delle porte e le posizioni di commutazione, non la lavorazione dimensionale o la curva di portata al neutro di ciascun bordo di dosaggio. Consultare la scheda tecnica del modello specifico oppure chiedere al costruttore dati su lap, perdita al neutro, soglia e rapporto comando-portata alle condizioni di pressione dichiarate.
L’overlap positivo impedisce la deriva del cilindro?
No. L’overlap positivo può ridurre la portata attraverso determinati bordi al neutro, ma gioco radiale, tenute della valvola, circuiti pilota, tenute del cilindro, raccordi e cedevolezza dell’aria intrappolata continuano a influenzare la deriva. Festo osserva che i cilindri arrestati pneumaticamente possono muoversi a causa delle perdite dei componenti. I carichi pericolosi richiedono un metodo di mantenimento e sicurezza convalidato separatamente.
Lo zero-lap è sempre la scelta migliore per il posizionamento servopneumatico?
No. Lo zero-lap può ridurre al minimo la zona morta geometrica intenzionale, ma la scelta utile dipende da guadagno di portata, perdite, dimensionamento della valvola, retroazione, carico, attrito, rapporto di pressione, larghezza di banda del controllore e stabilità. Confrontare curve misurate e prove dell’asse sotto carico. Non trasferire direttamente in una specifica pneumatica le percentuali di lavorazione dei cursori idraulici.
Il lap del cursore può essere regolato sul campo?
In genere non su una valvola di serie standard. Il lap è determinato dalla geometria del cursore, della camicia o del corpo, dal riferimento di assemblaggio e dalla calibrazione di fabbrica. Alcune valvole speciali o elettroniche consentono la regolazione dello zero o del guadagno, ma questi comandi non modificano fisicamente la lavorazione di ogni bordo di dosaggio. Attenersi alla procedura esatta di regolazione e convalida del costruttore.
Quali dati sul lap del cursore deve richiedere una richiesta d’offerta?
Richiedere il codice modello completo, la funzione centrale, la definizione del lap per ogni bordo, la tolleranza, la perdita o portata al neutro, le soglie di apertura bidirezionali, l’isteresi, la ripetibilità, i campi di comando e retroazione, la risposta in frequenza, le condizioni di pressione e qualità dell’aria e la posizione in caso di guasto. Aggiungere una prova di accettazione del cilindro sotto carico quando il movimento della macchina è l’uscita controllata finale.
Fonti e riferimenti tecnici
Questi cinque riferimenti dei costruttori distinguono la geometria dei bordi del cursore, la funzione della valvola pneumatica, la dinamica dell’asse completo e la sicurezza del mantenimento. I documenti Moog riguardano valvole elettroidrauliche; questo articolo li utilizza quindi soltanto per i principi generali di dosaggio del cursore e non trasferisce all’hardware pneumatico i relativi livelli di pressione, tassi di perdita o raccomandazioni percentuali.
- Moog, Valvole elettroidrauliche: analisi tecnica. Consultato il 2026-07-22.
- Moog, Taglio al neutro personalizzato e prestazioni ottimizzate, 2004. Consultato il 2026-07-22.
- Festo, Valvola direzionale proporzionale MPYE, 2025/03. Consultato il 2026-07-22.
- Festo, Linee guida di ingegneria della sicurezza: arresto con valvole di non ritorno. Consultato il 2026-07-22.
- Festo, Funzione di sicurezza per la servopneumatica. Consultato il 2026-07-22.