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Position Based Firing [Disparo posicionado]

Los dispositivos médicos implantables con soldadura láser por costura, como los marcapasos, necesitan soluciones de control únicas para el sistema de movimiento, además de un control preciso sobre la energía láser aplicada. La principal tarea en este caso es soldar por costura las dos mitades del dispositivo para unirlas y lograr un sellado hermético confiable. El equipo construido con este fin por lo general consiste de un cabezal giratorio que sostiene el dispositivo implantable mientras aplica presión sobre la abrazadera para unir las dos mitades, y un robot XYZ que apunta el rayo láser hacia el borde de la costura, manteniendo la ortogonalidad respecto de la costura, además de un control preciso sobre la distancia de compensación del enfoque. La operación del sistema de control de movimiento de cuatro ejes coordinados es muy sencilla: solo se debe girar el cabezal giratorio y mantener el rayo láser apuntado hacia la costura. Aun así, se deben resolver ciertas inquietudes prácticas.

En primera instancia, el contorno de la costura a soldar a menudo no tiene una forma circular sencilla como las piezas de muestra que aparecen en la figura 1. Mediante el estudio de la cinética del sistema de movimiento necesario para seguir un contorno de soldadura típico a una velocidad constante, hallamos que hay puntos en el desplazamiento de algunos de los cabezales que requiere una desaceleración/aceleración infinita teórica. Estos cabezales deben invertir la dirección de forma instantánea sin disminuir la velocidad. Vea el marcado de aceleración polar en la figura 2 como ejemplo. A menos que se lo maneje de forma adecuada, este movimiento genera una gran fuerza reactiva que se transmite a través de la estructura de la máquina y que se siente como una fuerza de impulso fuerte ("choque") en lo que debería ser el funcionamiento sin problemas de los servomotores. El impulso hace que el accesorio de sujeción se doble o vibre y esto puede causar irregularidades en la separación entre puntos de la costura, lo cual a menudo provoca fallas en la hermeticidad.


Marcapasos con contorno de disparo posicionado

 
Aceleración polar - disparo posicionado


En el pasado, una solución típica era desacelerar toda la operación para que la fuerza del impulso sea lo suficientemente baja como para no afectar el desempeño de la soldadura, pero esto implica una tasa de producción más baja y un mayor costo del producto.

Un mejor enfoque es usar una soldadura de contorno a velocidad variable con "disparo posicionado." El sistema de movimiento está configurado para minimizar la magnitud de los cambios bruscos en la aceleración mediante el ralentamiento según sea necesario en estos puntos de inflexión y luego el aumento de velocidad en los segmentos benignos del contorno. Con un software especial para lograr el "disparo posicionado" a lo largo del contorno, se simplifica el disparo del láser, no con una frecuencia de repetición constante sino como respuesta a su posición real en el contorno, en cualquier momento.