Un circuito pneumatico ad autoritenuta utilizza un elemento di memoria bistabile, comunemente una valvola direzionale 5/2 a doppio pilotaggio pneumatico, per mantenere l’ultimo stato comandato del distributore dopo la scomparsa di un segnale momentaneo di SET o RESET. Le valvole AND e OR possono abilitare tali comandi, ma da sole non creano la memoria.
Per realizzare il circuito di base, collegare valvole di segnale 3/2 momentanee separate ai due pilotaggi della valvola bistabile. Prima della messa in servizio, definire cosa accade quando non è presente alcun segnale, quando entrambi arrivano contemporaneamente, quando viene a mancare l’aria di alimentazione o quando torna la pressione. Lo stato di comando mantenuto non deve essere confuso con il mantenimento garantito della posizione del cilindro né con una funzione di sicurezza della macchina validata.
Punti chiave
- La valvola a doppio pilotaggio o l’elemento SET/RESET dedicato memorizza lo stato del comando; le valvole AND e OR elaborano soltanto le condizioni d’ingresso.
- Considerare SET e RESET simultanei come uno stato vietato, salvo che il circuito includa una funzione di priorità documentata.
- Verificare sull’intera macchina il comportamento all’avviamento, in caso di perdita d’aria, ripressurizzazione, trafilamento, scarico e riavvio.
- Una normale autoritenuta pneumatica non è un arresto di emergenza, un comando di protezione a due mani né un dispositivo di sicurezza per il mantenimento del carico.
Che cosa memorizza effettivamente lo stato in un circuito pneumatico ad autoritenuta?
Un’autoritenuta pneumatica richiede un elemento con due stati comandati stabili. Una valvola 5/2 a doppio pilotaggio pneumatico è una soluzione comune: un impulso su un pilotaggio sposta il distributore in una direzione e un impulso sul pilotaggio opposto lo riporta indietro. Quando nessuno dei due pilotaggi è comandato, il distributore rimane nell’ultima posizione selezionata, nelle condizioni definite dal produttore.
SMC classifica la VR4152 come valvola relè a doppio pilotaggio, separatamente dai propri prodotti a navetta, AND e per comando a due mani (serie SMC VR, consultata nel 2026). Questa distinzione chiarisce il confine progettuale: la valvola relè può fornire lo stato bistabile, mentre gli elementi logici stabiliscono quale pilotaggio riceve un segnale.
Per memoria pneumatica si intende lo stato della valvola o della logica mantenuto dopo la cessazione del segnale iniziale. Non significa che il circuito conservi la pressione indefinitamente. Trafilamenti della valvola o del cilindro, rottura di un tubo o perdita dell’alimentazione possono modificare la pressione a valle anche se il distributore non riceve un nuovo comando.
La guida più ampia alle valvole logiche pneumatiche illustra le funzioni AND, OR, NOT, di temporizzazione e di memoria. Questo articolo ha un ambito più ristretto: mostra come assegnare i comandi SET e RESET a un unico stadio di uscita bistabile e come verificare ogni stato rilevante.
| Elemento | Ruolo nel circuito | Che cosa non dimostra |
|---|---|---|
| Valvola 5/2 a doppio pilotaggio o valvola di memoria SET/RESET | Mantiene l’ultimo stato di uscita comandato | Mantenimento della pressione a valle o della posizione dell’attuatore |
| Valvola SET 3/2 momentanea | Genera l’impulso di pilotaggio SET | Priorità di reset o avviamento sicuro |
| Valvola RESET 3/2 momentanea | Genera l’impulso di pilotaggio RESET | Prestazioni di arresto di emergenza |
| Valvola AND | Richiede due condizioni valide prima di trasmettere un comando | Integrità della sicurezza o conformità del comando a due mani |
| Valvola a navetta OR | Accetta una di due sorgenti di comando alternative | Comportamento sicuro della forzatura |
| Regolatore di pressione, tubi, raccordi e dispositivi di scarico | Definiscono il percorso del segnale pneumatico | Pressione di pilotaggio adeguata, se non verificata dinamicamente |
Il modo più utile per esaminare un circuito ad autoritenuta è chiedersi dove risiede lo stato. Se la rimozione di una valvola AND o OR lascia la valvola a doppio pilotaggio nell’ultimo stato, la memoria risiede nella valvola di uscita. Se un modulo di memoria dedicato alimenta una valvola di uscita con ritorno a molla, lo stato risiede a monte. Questa distinzione accelera la ricerca guasti perché separa un segnale decisionale errato da un elemento di memoria guasto.
Quali componenti servono per un’autoritenuta SET/RESET di base?
Partire dalla scheda tecnica della valvola a doppio pilotaggio scelta, non da un’ipotesi generica sulla numerazione delle porte. La ISO 1219-1 definisce le regole per i simboli grafici della potenza fluida, mentre la ISO 1219-2 disciplina il collegamento di tali simboli negli schemi circuitali (ISO 1219-1; ISO 1219-2). Il simbolo riportato sul componente scelto o sul disegno del produttore resta il riferimento vincolante per l’installazione.
Una distinta base pratica comprende:
- Una valvola direzionale 5/2 a doppio pilotaggio pneumatico oppure un elemento di memoria SET/RESET dedicato con una valvola di uscita idonea.
- Due valvole di segnale 3/2 normalmente chiuse e momentanee per SET e RESET.
- Un’alimentazione dell’aria di segnale regolata e filtrata, entro il campo specificato per ogni componente.
- Tubi e raccordi dimensionati per fornire la pressione di pilotaggio e il volume d’impulso richiesti.
- Percorsi di scarico che consentano a ogni linea di pilotaggio di scendere sotto la soglia FALSE del componente.
- Punti di prova o manometri su entrambi gli ingressi di pilotaggio quando l’accesso durante la messa in servizio è limitato.
- Un attuatore e un sistema di regolazione della velocità selezionati separatamente in base a carico, forza, portata e requisiti di arresto.
Non scegliere le valvole logiche in base alla sola filettatura. Verificare pressione minima di pilotaggio, campo di pressione d’esercizio, portata o conduttanza, trafilamento interno, tempo di risposta, contropressione ammessa, temperatura, qualità dell’aria, orientamento di montaggio e durata dell’impulso consentita. Sono valori specifici del prodotto; una soglia di pressione copiata da un’altra serie non costituisce una regola progettuale.
In un’installazione modulare, mantenere valvola di memoria, elementi di segnale e punti di prova identificabili come un unico gruppo funzionale. La guida ai circuiti pneumatici modulari approfondisce i confini del collettore, l’isolamento, l’etichettatura e la documentazione degli stati di guasto.
Come si collega il circuito ad autoritenuta 5/2 a doppio pilotaggio?
Il collegamento di base è semplice, ma le etichette devono restare inequivocabili:
- Collegare l’aria di alimentazione regolata alla porta di alimentazione della valvola 5/2.
- Collegare le due porte di lavoro alle due camere del cilindro a doppio effetto.
- Collegare entrambe le porte di scarico a percorsi di scarico liberi e correttamente dimensionati.
- Portare l’uscita della valvola SET momentanea a un pilotaggio, comunemente identificato come 14.
- Portare l’uscita della valvola RESET momentanea al pilotaggio opposto, comunemente identificato come 12.
- Etichettare il movimento del cilindro comandato da ciascuno stato; non presumere che «SET» debba significare estensione.
- Verificare che ogni valvola di segnale 3/2 scarichi la propria linea di pilotaggio quando viene rilasciata.
Gli identificativi delle porte variano in base alla famiglia di valvole e alla documentazione regionale. Prima di collegare i tubi, verificare P, A, B, scarico, 12 e 14 rispetto al simbolo del produttore selezionato.
Provare la valvola al banco senza carichi pericolosi prima di collegarla alla macchina. Azionare una volta SET, rilasciarlo e verificare che la valvola resti nello stato selezionato. Azionare RESET e ripetere. Se la valvola cambia stato quando una linea di segnale scarica, verificare che il prodotto scelto sia realmente bistabile e non un modello monopilotato con ritorno a molla.
Che cosa deve specificare la tabella di verità SET/RESET?
La tabella di verità di un’autoritenuta richiede una colonna «stato precedente», perché l’uscita non può essere determinata dai soli ingressi correnti.
| Ingresso SET | Ingresso RESET | Stato successivo richiesto | Interpretazione tecnica |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | Stato precedente | Nessun nuovo comando di pilotaggio; la memoria mantiene l’ultimo stato selezionato |
| 1 | 0 | SET | Il pilotaggio SET deve raggiungere pressione e durata dell’impulso valide |
| 0 | 1 | RESET | Il pilotaggio RESET deve raggiungere pressione e durata dell’impulso valide |
| 1 | 1 | Vietato o con priorità esplicita | Non presumere quale lato prevalga |
L’ultima riga è l’insidia progettuale. Due segnali di pilotaggio simultanei possono produrre un comportamento dipendente dal modello, influenzato da area di pilotaggio, pressione, istante di arrivo, attrito del distributore, volume dei tubi e costruzione interna. «Prevale quello che arriva per primo» non è una specifica sicura né ripetibile.
Scegliere una delle politiche seguenti e riportarla sullo schema:
- Vietare la sovrapposizione: un interblocco meccanico o logico impedisce la presenza contemporanea dei due comandi.
- Priorità RESET: una configurazione di priorità appositamente progettata sopprime SET quando RESET è valido.
- Priorità SET: utilizzata soltanto quando il requisito di processo la impone esplicitamente e lo stato risultante è accettabile.
- Arbitraggio esterno: un PLC o un sottosistema di comando validato genera comandi pneumatici mutuamente esclusivi.
Non creare la priorità strozzando arbitrariamente un tubo. Una valvola a spillo può cambiare l’istante di arrivo, ma contaminazione, pressione, temperatura e sostituzione del tubo possono modificare nuovamente l’esito della competizione.
Una specifica completa dell’autoritenuta contiene due tabelle: la tabella di verità dei comandi sopra riportata e una tabella delle transizioni di stato che copre avviamento, perdita d’aria, ritorno della pressione, comando manuale e manutenzione. La tabella di verità descrive la logica prevista; quella delle transizioni evidenzia le ipotesi nascoste sull’energia accumulata e sul riavvio.
In che modo le valvole AND e OR possono abilitare i comandi dell’autoritenuta?
Aggiungere logica soltanto quando esprime un requisito di comando documentato. Ogni elemento aggiunto consuma margine di pressione e introduce trafilamento, volume e ritardo di risposta.
Una valvola AND è utile quando SET deve avvenire soltanto dopo che due normali condizioni di processo sono vere, ad esempio «pezzo presente» AND «ciclo automatico protetto abilitato». Collegare le due condizioni all’elemento AND e indirizzarne l’uscita al pilotaggio SET. Si tratta di un interblocco di comando, non della dimostrazione di una funzione di sicurezza.
Una valvola a navetta OR è utile quando una qualunque di due normali postazioni di comando può richiedere lo stesso stato. Ad esempio, «reset locale» OR «reset remoto» può alimentare il pilotaggio RESET. Verificare che una sorgente non possa alimentare in senso inverso l’altra e che entrambe scarichino correttamente.
| Requisito | Configurazione logica | Verifica importante |
|---|---|---|
| Entrambe le postazioni possono comandare SET | Elemento OR prima del pilotaggio SET | Un ingresso non deve pressurizzare la linea dell’altro ingresso |
| Due condizioni di processo devono essere vere per SET | Elemento AND prima del pilotaggio SET | L’uscita deve comunque soddisfare il requisito di pressione dinamica del pilotaggio finale |
| Entrambi i segnali di guasto devono comandare RESET | Elemento OR prima del pilotaggio RESET | Il percorso di reset non deve essere usato come funzione di arresto di emergenza non validata |
| RESET deve prevalere su SET | Priorità appositamente progettata o uscite del controllore mutuamente esclusive | Provare temporizzazione dei due ingressi, segnali bloccati e perdita di pressione |
Evitare lunghe cascate nel percorso di pilotaggio. Se servono numerosi consensi, temporizzatori e diramazioni, il segnale di pressione alla valvola finale può salire lentamente o non scaricarsi del tutto. Misurarlo durante la commutazione invece di affidarsi al manometro del regolatore. Per macchine a più fasi, usare il metodo della tabella degli stati descritto nella guida ai circuiti sequenziali per cilindri anziché aggiungere diramazioni di autoritenuta non documentate.
Che cosa deve accadere all’avviamento, in caso di perdita d’aria e al ripristino della pressione?
La ISO 4414 tratta la progettazione dei sistemi pneumatici e i pericoli significativi durante installazione, esercizio, manutenzione e uso affidabile (ISO 4414:2010, confermata nel 2021). Un circuito ad autoritenuta richiede quindi un comportamento definito anche al di fuori della normale sequenza SET/RESET.
| Evento | Domanda a cui rispondere | Evidenza di accettazione |
|---|---|---|
| Pressurizzazione iniziale | Quale stato del distributore esiste prima del primo comando valido? | Prova di avviamento controllata da ogni possibile stato precedente |
| Perdita dell’aria di segnale | La valvola di memoria mantiene, deriva o cambia stato? | Pressioni di pilotaggio e delle porte di lavoro registrate durante il decadimento |
| Perdita dell’alimentazione principale | L’attuatore può muoversi sotto carico mentre la pressione diminuisce? | Prova di guasto protetta e verifica del sistema di trattenuta del carico |
| Ripristino della pressione | La posizione mantenuta del distributore può causare un movimento immediato? | Prova di ripressurizzazione con uscite inibite o sequenziate |
| Entrambi i comandi attivi | Quale stato ha la priorità? | Prova di sovrapposizione registrata del metodo di arbitraggio implementato |
| Comando manuale usato | Lo stato logico è ora incoerente con lo stato fisico del distributore? | Procedura di ripristino e verifica dell’indicazione di stato |
| Scarico ostruito | La pressione residua di pilotaggio può impedire il reset? | Misura dinamica della pressione su entrambe le linee di pilotaggio |
Non presumere mai che una valvola a doppio pilotaggio si avvii in uno stato preferenziale. L’ultima posizione meccanica può rimanere dopo l’arresto, ma manutenzione, azionamento manuale, vibrazioni, squilibrio di pressione o sostituzione del componente possono modificarla. Se la macchina richiede una condizione di avviamento nota, stabilirla con una sequenza di inizializzazione controllata e confermare la posizione risultante dell’attuatore prima di abilitare il movimento automatico.
La perdita dell’alimentazione è altrettanto importante. Un collegamento mantenuto del distributore non conserva indefinitamente una pressione utilizzabile e non trattiene un attuatore verticale o sottoposto a carico esterno. Al ritorno dell’aria, il percorso di flusso mantenuto può produrre un movimento immediato. Usare una logica di abilitazione dell’alimentazione, retroazione di posizione, ripari e una strategia indipendente di trattenuta del carico adeguata al rischio.
Come si eseguono la messa in servizio e la ricerca guasti del circuito?
Mettere in servizio lo strato dei segnali prima di azionare l’attuatore a piena velocità:
- Confrontare il codice di ordinazione e il simbolo della valvola installata con lo schema approvato.
- Verificare le porte di alimentazione, lavoro, scarico e pilotaggio con il disegno del produttore.
- Scollegare o trattenere in sicurezza il carico e applicare energia ridotta e controllata, se il componente lo consente.
- Misurare la pressione su entrambe le porte di pilotaggio durante SET, mantenimento, RESET e scarico.
- Verificare che le valvole di segnale 3/2 rilasciate riducano le proprie uscite sotto la soglia FALSE della valvola di memoria.
- Provare le quattro combinazioni degli ingressi SET/RESET, inclusa la risposta progettata alla sovrapposizione.
- Eseguire cicli di perdita e ripristino dell’alimentazione da entrambi gli stati memorizzati.
- Provare i comandi manuali e definire come riallineare successivamente lo stato di comando.
- Ricollegare l’attuatore e verificare direzione, velocità, rilevamento di fine posizione, comportamento del carico e riavvio.
- Registrare nel fascicolo di messa in servizio i tracciati di pressione accettati, la sequenza degli stati e la risposta della macchina.
| Sintomo | Causa probabile | Verifica diagnostica | Azione correttiva |
|---|---|---|---|
| La valvola esegue SET ma non RESET | Pressione di pilotaggio RESET insufficiente, scarico ostruito, porta scambiata o segnale bloccato | Misurare la pressione al pilotaggio RESET con la linea SET completamente scarica | Correggere collegamento, restrizione allo scarico, margine di pilotaggio o condizione della valvola |
| Lo stato cambia dopo il rilascio del pulsante | Valvola monopilotata con ritorno a molla installata, trafilamento interno o modello errato | Confrontare codice di ordinazione e simbolo con la distinta base | Installare l’elemento bistabile specificato o correggere l’architettura del circuito |
| La valvola vibra o commuta lentamente | Pressione di pilotaggio marginale, tubo lungo di piccolo diametro, trafilamento o troppi stadi logici | Rilevare la pressione dinamica al pilotaggio finale | Accorciare o ridimensionare il percorso del segnale e ridurre le restrizioni inutili |
| Stato imprevisto dopo aver premuto entrambi i pulsanti | Priorità non definita o competizione dipendente dalla temporizzazione | Registrare pressioni e istanti di arrivo di entrambi i pilotaggi | Aggiungere un arbitraggio deliberato; non tarare la competizione con uno strozzatore di portata |
| Il cilindro si muove al ritorno dell’alimentazione | Lo stato mantenuto del distributore ricollega la pressione a una porta di lavoro | Provare la ripressurizzazione da entrambi gli stati memorizzati | Aggiungere un’abilitazione controllata dell’alimentazione e una sequenza di avviamento verificata |
| Lo stato dell’autoritenuta è corretto ma il cilindro deriva | Trafilamento a valle, comprimibilità dell’aria o carico esterno | Monitorare pressioni delle camere e posizione effettiva | Trattare il mantenimento della posizione come un problema tecnico separato |
Eseguire la ricerca guasti partendo dall’elemento di memoria verso l’esterno. Stabilire anzitutto se è errato lo stato del distributore o la risposta dell’attuatore. Uno stato corretto del distributore con un cilindro che deriva indica un problema a valle; uno stato errato con impulsi di pilotaggio validi indica la valvola di memoria; l’assenza di un impulso di pilotaggio rimanda a monte, nella catena logica.
Perché questa autoritenuta non è un arresto di emergenza né un comando di sicurezza a due mani?
La ISO 13851 specifica i requisiti dei dispositivi di comando a due mani, tra cui dipendenza delle uscite, prevenzione dell’elusione, prevenzione dei guasti e verifica basata sulla valutazione del rischio (ISO 13851:2019, confermata nel 2024). Due normali valvole manuali 3/2 collegate tramite un elemento AND non dimostrano da sole tali proprietà.
La ISO 13849-1 si applica alle parti dei sistemi di comando legate alla sicurezza nelle tecnologie pneumatiche, elettriche, idrauliche e meccaniche, ma non assegna un livello di prestazione richiesto a una specifica applicazione di macchina (ISO 13849-1:2023). La valutazione del rischio, la specifica della funzione di sicurezza, l’architettura, i dati dei componenti, la diagnostica, le misure contro i guasti da causa comune e la validazione determinano l’idoneità della funzione completa.
Applicare i seguenti limiti:
- Non instradare un comando di arresto di emergenza attraverso una normale valvola OR descritta come «forzatura».
- Non definire conforme al comando a due mani un circuito AND di base.
- Non affidarsi all’autoritenuta per sostenere un attuatore sospeso o soggetto a gravità.
- Non presumere che scaricare ogni circuito sia sempre la risposta più sicura; la perdita di pressione può rilasciare morsetti o carichi.
- Non usare lo stato pneumatico mantenuto come isolamento per la manutenzione. La pressione accumulata deve essere dissipata o contenuta secondo la procedura di controllo dell’energia della macchina.
Un cilindro con bloccaggio meccanico è una tecnologia diversa da un’autoritenuta logica pneumatica. La guida ai cilindri con bloccaggio spiega come un meccanismo di arresto fisico modifichi i limiti del mantenimento del carico. Per l’architettura dei comandi legati alla sicurezza, consultare la guida separata ai circuiti pneumatici di sicurezza secondo ISO 13849.
Domande frequenti sui circuiti pneumatici ad autoritenuta
Una valvola a doppio pilotaggio mantiene il proprio stato dopo la rimozione del segnale SET?
Sì. Una valvola bistabile correttamente scelta è progettata per mantenere l’ultimo stato comandato del distributore dopo lo scarico del segnale di pilotaggio momentaneo. Confermare il comportamento nella scheda tecnica del prodotto scelto e provarlo alla pressione di pilotaggio minima prevista. Il mantenimento dello stato del distributore non garantisce il mantenimento della pressione a valle.
Che cosa accade se SET e RESET vengono pressurizzati contemporaneamente?
In assenza di una configurazione di priorità esplicita, il risultato può dipendere dal progetto della valvola, dall’equilibrio delle pressioni, dall’istante di arrivo, dai tubi e dall’attrito del distributore. Considerare vietati gli ingressi simultanei oppure implementare e validare una funzione con priorità SET o RESET definita.
L’autoritenuta mantiene un cilindro pneumatico in posizione dopo la perdita d’aria?
La sola autoritenuta non consente di formulare un’affermazione affidabile sul mantenimento della posizione. L’aria può fuoriuscire attraverso valvola, tubi, raccordi o guarnizioni del cilindro, mentre i carichi esterni possono muovere l’attuatore. Quando un movimento involontario crea un pericolo, usare un bloccastelo, un freno, un arresto o un altro sistema di trattenuta progettato separatamente.
Un’autoritenuta pneumatica può essere usata come arresto di emergenza o comando a due mani?
Non come normale circuito di comando. Le funzioni di arresto di emergenza e di protezione a due mani richiedono una valutazione del rischio specifica per l’applicazione, architettura e componenti idonei, gestione dei guasti e validazione secondo le norme di sicurezza delle macchine applicabili.
Come deve resettarsi il circuito al ritorno dell’aria compressa?
Usare una sequenza di inizializzazione documentata. Inibire il movimento automatico, ripristinare l’alimentazione in modo controllato, comandare lo stato di avviamento richiesto, confermare la posizione effettiva dell’attuatore e le condizioni di consenso e soltanto allora abilitare la sequenza produttiva. Provare il processo da entrambi i possibili stati mantenuti del distributore.
Fonti e riferimenti tecnici
SMC: catalogo delle valvole relè VR4151/VR4152, classificazione delle valvole relè a doppio pilotaggio e identificazione dei modelli. Consultato il 2026-07-22.
ISO: ISO 1219-1:2012 e ISO 1219-2:2012, simboli grafici della potenza fluida e regole per gli schemi circuitali. Consultate il 2026-07-22.
ISO: ISO 4414:2010, regole generali e requisiti di sicurezza per sistemi e componenti pneumatici. Consultata il 2026-07-22.
ISO: ISO 13851:2019, requisiti di progettazione e selezione dei comandi a due mani. Consultata il 2026-07-22.
ISO: ISO 13849-1:2023, metodologia per le parti dei sistemi di comando legate alla sicurezza, inclusa la tecnologia pneumatica. Consultata il 2026-07-22.