ES2244226T3 - Aparato y metodo de soldadura. - Google Patents

Abstract

Un método automatizado de soldar a cierre un extremo de cada uno de una multiplicidad de tubos de extremos abiertos adecuados para ser utilizados como cápsulas de braquiterapia, que incluye los pasos de: disponer los tubos uno encima de otro en un alimentador (30); empujar un elemento de retención (44) contra un lado del penúltimo tubo más bajo; soltar el tubo más bajo del alimentador individualmente a un soporte (52) montado en la periferia de un elemento rotativo (50); llevar el tubo en el soporte a una estación de soldar (80); soldar a cierre un extremo del tubo; y soltar el tubo soldado del soporte (52).

Description

Aparato y método de soldadura.

La presente invención se refiere a un método y aparato de soldar, y más en particular a un método y aparato para la soldadura automática de tubos para uso en braquiterapia.

En el tratamiento de varios cánceres, y en particular cáncer de próstata, ha demostrado ser efectivo un proceso llamado braquiterapia. En braquiterapia, se implantan pequeñas cápsulas conteniendo material radiactivo en o cerca del tumor.

Una forma conocida de cápsula o caja, utilizado comúnmente para tratar cáncer de próstata y denominada una "semilla", se representa en la figura 7. La cápsula 100 incluye una varilla de plata 102, recubierta con un isótopo radiactivo de yodo tal como I-125, dentro de un tubo hueco de titanio 104. Los extremos del tubo se sueldan a cierre. Se puede usar bolas de resina recubiertas con yodo radiactivo en lugar de la varilla de plata 102. La cápsula terminada tiene una anchura de aproximadamente 1,0 mm y una longitud de aproximadamente 4,5 mm. Las cápsulas o semillas se pueden implantar en un paciente individualmente; alternativamente, las cápsulas se pueden introducir en material médico de coser o sutura, que se introduce después en la próstata y se deja allí.

El número de cápsulas implantadas en cada paciente varía obviamente según el régimen de tratamiento requerido, pero está comúnmente en el rango de 50 a 100. Las cápsulas se hacen normalmente a mano, realizándose manualmente el proceso de soldadura que se utiliza para cerrar los extremos del tubo. Se apreciará que hacer a mano un número tan grande de cápsulas para cada paciente supone un tiempo y gasto considerable.

Según un primer aspecto de la invención, se ha previsto un método automatizado de soldar a cierre un extremo de cada uno de una multiplicidad de tubos de extremos abiertos adecuados para ser utilizados en la fabricación de cápsulas de braquiterapia, según la reivindicación 1.

Con tal método, se puede procesar de forma relativamente rápida gran número de tubos.

Según la invención, el paso de cargar cada tubo en un soporte incluye los pasos de orientar los tubos en una orientación particular en un alimentador, y alimentar cada tubo desde el alimentador a un soporte. Una vez orientados en el alimentador, los tubos se pueden alimentar al soporte en una orientación deseada. La toma y orientación manuales de los tubos.

Cuando los tubos sean para uso al hacer semillas de braquiterapia, serán de un tamaño adecuado para implante de braquiterapia, por ejemplo, unos pocos milímetros de largo por aproximadamente un milímetro de ancho. Los tubos son típicamente un poco más largos que la semilla de braquiterapia producida, puesto que es usual que parte del material de cámara se use para formar el cierre de soldadura.

La soldadura a cierre de un extremo del tubo se efectúa preferiblemente fundiendo el material del tubo de tal manera que el material fundido forme el cierre de extremo. Preferiblemente, no se requiere material adicional.

El cierre del extremo abierto restante del tubo se efectuará después de haber introducido la sustancia activa para braquiterapia.

En general, los tubos a soldar se formarán cortándose de un tubo largo, y al cortarlos así se orientarán aleatoriamente. Según el método de la invención, los tubos se orientan en el alimentador, de manera que cada tubo esté listo para alimentarse a un soporte. Un método preferido incluye agitar los tubos para orientarlos en el alimentador.

El método de la invención incluye disponer los tubos extremo con extremo uno encima de otro en el alimentador, empujar un elemento de retención contra un lado del penúltimo tubo más bajo para evitar el descenso, y soltar individualmente el tubo más bajo del alimentador al soporte. El elemento de retención engancha así el penúltimo tubo más bajo y al hacerlos todos los tubos situados encima se mantienen en posición, lo que permite soltar individualmente el tubo más bajo. Después de la liberación, se mueve preferiblemente un elemento bloqueante a una posición de bloqueo debajo de los tubos y el elemento de retención se retira para dejar que caigan los tubos, parándose el tubo entonces más bajo por el elemento bloqueante. El elemento de retención se puede avanzar posteriormente contra la ahora penúltimo tubo más bajo y a continuación se repite el ciclo de alimentación.

En un método preferido, el soporte recibe un tubo, transporta el tubo a la estación de soldar, y suelta el tubo, moviéndose dicho soporte en un bucle cerrado.

La provisión de un soporte que se mueve en un bucle cerrado facilita la automatización del proceso de soldadura. El tubo a soldar se suministra al soporte en una orientación particular. El tubo es transportado después a la estación de soldar donde se suelda. El tubo soldado se libera, preferiblemente en una estación de expulsión a la que es llevado desde la estación de soldar. Puesto que el soporte se mueve en un bucle cerrado, llega de nuevo a su posición original, y el procedimiento se puede repetir después.

Es posible usar un soporte, aunque la velocidad de producción de tal aparato sea baja, porque solamente puede operar en un tubo único a la vez. Por consiguiente, se prefiere prever una pluralidad de dichos soportes. Esto permite mayor productividad.

La soldadura del extremo de cada tubo requiere obviamente altas temperaturas para fundir el metal del tubo. Es posible que estas temperaturas altas produzcan daño en lo que sujete el tubo durante la operación de soldadura, en particular si se realizan operaciones de soldadura repetidas. Se puede prever alguna forma de enfriamiento para reducir el riesgo de daño. Sin embargo, en un método preferido, los soportes se mueven secuencialmente a través de dicha estación de soldar, enfriándose cada uno de la pluralidad de soportes entre sucesivas operaciones de soldadura mientras los otros soportes se desplazan a través de la estación de soldar. Esto garantiza que después de que cada uno de los soportes sujeta un tubo mientras se está soldando, se enfríe antes de sujetar después el tubo que se suelde. Esto reduce el riesgo de dañar los soportes por calor.

Según la invención, el o cada soporte está montado en la periferia de un elemento rotativo. Puede prever convenientemente estaciones de recepción, soldadura y liberación en puntos sucesivos a lo largo del recorrido rotacional del soporte. Donde se prevé una pluralidad de soportes, se pueden montar por el elemento rotativo, con la ventaja de la simplicidad, puesto que entonces solamente hay que proporcionar unos solos medios de accionamiento.

El soporte puede ser, por ejemplo, una cavidad a la que el alimentador puede dejar caer el tubo y que restringe movimiento del tubo adecuadamente durante la soldadura. Preferiblemente, sin embargo, el soporte adopta un estado abierto al recibir y soltar un tubo y un estado cerrado para agarrar firmemente el tubo al menos durante la soldadura del tubo. Esta disposición facilita los pasos de recepción y liberación, al mismo tiempo que mantiene adecuadamente el tubo durante la soldadura.

El soporte puede estar en el estado cerrado en todo momento a excepción de al recibir y soltar un tubo. Sin embargo, el método incluye preferiblemente hacer que el soporte se mueva desde el estado abierto al estado cerrado cuando el soporte esté en la estación de soldadura. Así, se puede prever medios en la estación de soldar para realización la acción de cierre, en vez de disponer tales medios como parte del soporte propiamente dicho. Esto puede simplificar ventajosamente el diseño del soporte, que es especialmente ventajoso donde el soporte es transportado de una estación de procesado a otra, por ejemplo por un elemento rotativo.

Preferiblemente, el método automatizado incluye repetir los pasos de alimentar cada tubo individual a un soporte en un estado abierto, transportar el soporte en el estado abierto a una estación de soldar, hacer que el soporte se cierre y agarre firmemente el tubo por medio de un accionador de soporte previsto en la estación de soldar, y soldar a cierre un extremo del tubo. El accionador de soporte no es transportado ventajosamente con el soporte sino que en cambio si dispone en una posición fija en la estación de soldar.

El soporte puede tener una porción de suelo para evitar el descenso del tubo durante el transporte. Sin embargo, esto no es necesario y el método incluye preferiblemente deslizar el tubo en una placa deslizante durante el transporte del soporte. Se ha hallado, en contra de las expectativas, que los extremos inferiores de los tubos no se dañan como resultado de deslizar a lo largo de la placa deslizante.

Así, a condición de que los tubos sean de longitudes uniformes, el extremo superior del tubo siempre estará a la misma altura encima de la placa deslizante. A condición de que la soldadora también esté fijada en posición, la distancia entre el extremo superior del tubo y la unidad de soldadura permanecerá constantes. Esto puede garantizar que el tubo esté en la posición correcta para soldar. Así es muy preferible que la multiplicidad de tubos para uso en la realización preferida de la presente invención sean de longitud uniforme.

Es posible que los tubos soldados (también denominados "latas") sean extraídos de los soportes que son tomados, a mano o previendo otro aparato para llevar a cabo este paso. Sin embargo, se prefiere que la placa deslizante esté provista de una región cortada, que permite a las latas caer por la placa deslizante. Las latas se quitan después de los soportes por la fuerza de gravedad. Por lo tanto, un método preferido incluye transportar el tubo soldado a una posición de liberación donde la placa deslizante está provista de una región cortada, que permite que las latas caigan a través de la región cortada.

El soporte puede tomar varias formas, a condición de que el tubo se sujete correctamente. Por ejemplo, el tubo se podría mantener en un aro inflable, que normalmente está desinflado y se puede inflar cuando es necesario para mantener fuertemente el tubo. Sin embargo, se prefiere que dicho soporte tenga forma de un par de mordazas que son empujadas a una posición abierta y se pueden cerrar selectivamente. Esto permite introducir el tubo en el soporte cuando está en su posición abierta, donde la espaciación entre las mordazas es relativamente ancha, y así facilita la introducción del tubo. Esto también permite la liberación del tubo abriendo las mordazas.

Es posible que las mordazas propiamente dichas estén provistas de con medios para poder cerrarlas fuertemente alrededor del tubo. Por ejemplo, un solenoide o un cilindro neumático podría tener sus extremos unidos a las mitades de la mordaza, y entonces sería capaz de abrir o cerrar las mordazas por ejemplo en la estación de soldar. Sin embargo, como se ha descrito anteriormente, se dispone preferiblemente un accionador de soporte en la estación de soldar para cerrar las mordazas. Esto simplifica la construcción de las mordazas, y donde se prevé una pluralidad de conjuntos de mordazas, implica la provisión de un accionador de soporte, en vez de uno para cada conjunto de mordazas.

En un método preferido, el soporte tiene forma de un bloque montado deslizantemente en un rebaje en un soporte de apoyo, siendo empujado dicho bloque hacia fuera por medios elásticos, por ejemplo muelles de compresión, retenidos entre dicho bloque y dicho soporte de apoyo. Esta disposición tiene la ventaja de que el soporte se puede cerrar fuertemente empujando el bloque contra el empuje elástico, y esto se puede hacer por medios tales como un solenoide o un cilindro neumático.

Preferiblemente, el bloque se retiene en el soporte de apoyo por pernos que pasan por el bloque y enganchan en el soporte de apoyo, siendo empujado el bloque hacia fuera por los medios elásticos, y reteniendo los pernos el bloque en el soporte de apoyo contra el empuje elástico y sirviendo así para definir el estado abierto del bloque, que se puede variar apretando o aflojando los pernos. Cuando el bloque está en su posición abierta, es alejado del rebaje, y así la distancia entre el bloque y el rebaje es máxima. Ésta es la posición donde el tubo se mantendrá preferiblemente flojo en el soporte. Los pernos se pueden apretar o aflojar para cambiar esta separación, por ejemplo para acomodar tubos más gruesos o más finos, que pueden ser necesarios para hacer tipos diferentes de cápsulas.

La espaciación entre el bloque y el rebaje es importante, puesto que debe ser suficientemente grande para que el tubo pueda entrar fácilmente en el soporte, pero suficientemente pequeña para garantizar que el tubo se mantenga según sea preciso. En particular, el tubo se debe sujetar de tal forma que se garantice que cuando el soporte se cierre fuertemente alrededor de él, esté en la posición correcta para soldar. La separación se puede establecer introduciendo un elemento calibrador de grosor conocido en el intervalo y apretando los pernos hasta que las mordazas contacten el elemento calibrador, pero éste es un procedimiento engorroso y no garantiza que los pernos no se aprieten en exceso. Por consiguiente, se prefiere disponer un tornillo de fijación en dicho rebaje, definiendo dicho tornillo de fijación un punto más allá del que dichos pernos no se pueden apretar. Esto garantiza que la separación del bloque y el rebaje se establezcan correctamente.

También se considera que la provisión del tornillo de fijación para garantizar la separación correcta del bloque y el rebaje también es un mérito de la invención, y así, según un aspecto preferido de la invención, el método automatizado incluye repetir los pasos de recibir un tubo en un soporte montado en un soporte de apoyo, transportar el tubo por una estación de soldar donde un extremo del tubo se suelda a cierre en una operación de soldadura, y soltar el tubo soldado, estando dicho soporte en forma de un bloque montado deslizantemente en un rebaje en el soporte de apoyo y retenido en dicho soporte de apoyo por pernos que pasan a través de dicho bloque y enganchan en dicho soporte de apoyo, siendo empujado dicho bloque hacia fuera por medios elásticos que actúan entre dicho bloque y dicho soporte de apoyo, reteniendo dichos pernos dicho bloque en el soporte de apoyo contra el empuje elástico y sirviendo así para definir un estado abierto del bloque, pudiendo variarse dicho estado abierto de dicho bloque apretando y aflojando dichos pernos, y donde se ha dispuesto un tornillo de fijación en dicho rebaje para definir un punto más allá del que dichos pernos no se pueden apretar.

Dado que el soporte sujetará el tubo mientras se esté soldando, hay que formar el soporte de un material que tenga suficiente resistencia al calor. Se prefiere formar el o cada soporte a partir de Elkonite. Este material, una aleación de tungsteno y cobre, tiene buena resistencia al calor, pero es más fácil de trabajar que el tungsteno propiamente dicho.

También se prefiere formar el soporte de apoyo, por ejemplo el elemento rotativo, a partir de Elkonite.

La invención también se extiende a un aparato para llevar a la práctica los métodos para soldar a cierre un extremo de cada uno de una multiplicidad de tubos para uso como cápsulas de braquiterapia, según la reivindicación 17.

Ahora se ofrecerá una realización preferida de la invención a modo de ejemplo solamente y con referencia a los dibujos anexos, en los que:

La figura 1 es una vista en perspectiva general de la realización preferida de la soldadora automática de tubos.

La figura 2 es una vista en perspectiva ampliada de la línea de alimentación y el conjunto de escape.

La figura 3 es una vista en perspectiva del conjunto de escape.

La figura 4 es una vista en perspectiva de la torre.

La figura 5 es una vista en perspectiva despiezada ampliada de la torre.

La figura 6 es una vista en perspectiva de la placa de plataforma y la placa deslizante.

Y la figura 7 es una vista en sección transversal de una cápsula o semilla de braquiterapia.

La figura 1 muestra una vista en perspectiva general de la realización preferida de la soldadora automática de tubos 10. Los tubos de titanio que se utilizan para formar las cápsulas tienen una anchura de alrededor de 1,0 mm y una longitud de alrededor de 6,5 mm. Los tubos llegan en una cuba 22 de una tolva vibradora 20. La vibración de la tolva sirve para orientar los tubos, y pasan a una línea de alimentación por gravedad 30. Los tubos pasan al extremo inferior de la línea de alimentación por gravedad, donde se paran por un conjunto de escape 40. El conjunto de escape 40 permite que solamente pase un tubo a un tiempo, y retiene los tubos restantes en una pila vertical en la línea de alimentación. El tubo liberado por el conjunto de escape cae a una mordaza 52 de un conjunto de torre generalmente circular 50. La torre 50 tiene cuatro mordazas espaciadas circunferencialmente 52, cada una de las cuales puede retener un tubo, y la torre 50 se hace girar para pasar secuencialmente el tubo por varias estaciones operativas. La primera estación es aquella donde el tubo es recibido por las mordazas. La torre se gira posteriormente 90º dos veces, para poner el tubo en una estación de soldar 80 que incorpora una unidad de soldadura 84. Un sensor 82 está situado en o cerca de la estación de soldar, y cuando la torre gira, el sensor detecta la presencia o ausencia de un tubo salido de la torre. La unidad de soldadura solamente opera si el conjunto sensor ha detectado la presencia del tubo; si se detecta un tubo, el extremo superior del tubo es soldado a cierre por la unidad de soldadura. Una vez que se pone en marcha el proceso de soldadura, sigue un programa de soldadura preestablecido, que termina con el envío de una señal que indica que el proceso de soldadura ha terminado. Si se pone en marcha el programa de soldadura y no ha terminado la secuencia de soldadura, el proceso terminará con una señal de error de soldadura. Por otra parte, si no se detecta ningún, no se activa la unidad de soldadura. La torre 50 se gira después otros 90º para llevar el tubo o lata soldado a una estación de expulsión 90, donde es expulsado. La operación de la soldadora automática de tubos 10 es controlada por una unidad de control, que en la realización preferida es un controlador lógico programable Alien Bradley PLC 5/11, usando software RS Logix de Allen Bradley.

Las varias partes de la soldadora de tubos se describirán ahora con mayor detalle.

La cuba 22 de la tolva vibradora 20 recibe los tubos, y los suministra longitudinalmente por una canaleta de salida 24. La anchura de la canaleta 24 es tal que solamente un tubo pueda bajar por la canaleta a la vez. Esto se consigue haciendo que el diámetro de la canaleta sea ligeramente mayor que el diámetro de los tubos (que es aproximadamente 1 mm) pero sustancialmente inferior a la longitud de los tubos (que es alrededor de 6,5 mm), de manera que se obtenga una disposición en línea de los tubos. Se puede adquirir tolvas de este tipo de Service Engineering Inc., y la tolva no se describirá más.

El extremo superior de la línea de alimentación por gravedad 30 está unido al extremo inferior de la canaleta de salida 24, y los tubos salen de la canaleta de salida 24 y entran en la línea de alimentación 30 bajo gravedad. La anchura de la línea de alimentación 30 es similar a la de la canaleta 24, de manera que solamente un tubo puede bajar por la línea de alimentación en cualquier tiempo. Los tubos forman así una columna vertical en la línea de alimentación, apilados extremo con extremo.

Además, las superficies internas de la canaleta y la línea de alimentación se forman lo más lisas que sea posible. Esto reduce el rozamiento entre los tubos y la canaleta y la línea de alimentación, y así reduce la posibilidad de que los tubos se atasquen durante la alimentación.

En el extremo inferior de la línea de alimentación 30 está el conjunto de escape 40, que garantiza que los tubos salgan de la línea de alimentación uno a uno. El conjunto de escape incluye una placa 42, que normalmente bloquea el paso de tubos de la línea de alimentación 30, de tal manera que el tubo más bajo descanse en la placa 42. El conjunto de escape también incluye un elemento elástico 44, que normalmente empuja el tubo justo encima del tubo más bajo contra el lado de la línea de alimentación 30, con fuerza suficiente para evitar que este tubo se mueva hacia abajo cuando el tubo inferior se mueva, pero no con tanta fuerza que el tubo se dañe.

Se apreciará que las paredes de los tubos son muy finas, para minimizar cualquier atenuación de la radiación del radioisótopo tal como yodo radiactivo, y se prefiere que las paredes tengan un grosor de alrededor de 0,05 mm. Una fuerza excesiva puede dañar los tubos, aplastando las paredes una hacia otra, y obviamente esto es indeseable. Por esta razón, el elemento elástico tiene preferiblemente forma de un muelle que se comprime fácilmente.

La placa 42 y el elemento elástico 44 son movidos por cilindros neumáticos, controlados por la unidad de control.

En la operación, en el conjunto de escape 40 se habrá colocado normalmente la placa 42 para bloquear el paso de tubos del extremo de la línea de alimentación 30. La pila de tubos se soportará así en la placa. El elemento elástico 44 presiona después el penúltimo tubo más bajo contra el lado de la línea de alimentación 30, para evitar que se mueva. La placa 42 es movida después para que el tubo más bajo pueda caer. Es posible formar la placa con un agujero que se ponga en y fuera de correspondencia con el agujero en la parte inferior de la línea de alimentación, pero se prefiere que toda la placa se aparte, para garantizar que el tubo más bajo caiga fiablemente.

Cuando la placa 42 se desplaza para permitir el tubo más bajo caiga de la línea de alimentación, se apreciará que el peso de todos los demás tubos en la pila es soportado por el tubo que se presiona contra la pared de la línea de alimentación 30 por el elemento elástico 44. Sin embargo, dado que cada tubo tiene una masa muy baja (del orden de 10 mg), la masa total que debe soportarse de esta forma es relativamente pequeña.

La placa 42 se hace volver después a su posición original, y el elemento elástico 44 se retira. Esto permite que toda la pila de tubos caiga, de manera que de nuevo se soporte en la placa 42. Cada vez que se repite este ciclo, puede caer un tubo de la parte inferior de la línea de alimentación 30. La operación del conjunto de escape 40 es controlada por la unidad de control. Además, un enclavamiento en el escape 40 evita que la placa 42 y el elemento elástico 44 dejen pasar los tubos al mismo tiempo.

Directamente debajo de la placa 42 del conjunto de escape 40 hay un elemento de embudo 32. El embudo tiene un paso a su través para que pueda bajar un tubo. La finalidad del embudo es garantizar que el tubo que pueda salir de la línea de alimentación 30 por el conjunto de escape 40 se dirija con precisión, en vez de dejarlo caer simplemente. Esto es importante, puesto que si el tubo cayese simplemente de una altura encima de las mordazas 52 del conjunto de torre 50, podría salir de su orientación vertical y como resultado no podría ser recibido adecuadamente por las mordazas 52.

Además, un sensor unidad 46 detecta la presencia de cada tubo cuando pasa por el conjunto de escape 40. Si el sensor no logra detectar tubos que pasan por el conjunto de escape durante algún período de tiempo durante la operación del aparato, la unidad de control genera un mensaje de error, y el usuario es informado de la posición del problema. Las causas más probables de que se genere el mensaje de error son que los tubos se han atascado en algún punto en la línea de alimentación 30 o que no quedan tubos en la tolva 20. En cualquier caso, es necesario que intervenga el operador del aparato.

Como se ha mencionado anteriormente, cada tubo que cae de la línea de alimentación 30 cae a un conjunto de mordazas 52 montadas en el conjunto de torre 50. Hay cuatro conjuntos de mordazas 52, equiespaciados alrededor de la circunferencia de la torre 50. La torre propiamente dicha se forma a partir de una chapa circular generalmente plana 54, montada rotativamente y movida por un motor de indexación de tal forma que gira en pasos de 90º. La placa se hace de una aleación de tungsteno/cobre llamada Elkonite, que tiene un punto de fusión más alto que el titanio. Esto es una vital porque una región definida de cada tubo de titanio se tiene que fundir al menos parcialmente durante el proceso de soldadura para formar la soldadura, los que implica temperaturas relativamente altas. Es posible formar la torre de tungsteno, en vez de su aleación, pero el tungsteno es quebradizo y difícil de trabajar, y así hacer la torre de tungsteno presenta varias dificultades. Además, la Elkonite tiene la propiedad deseable de calentamiento lento pero se enfría rápidamente.

La torre 50 está colocada rotativamente encima una placa de plataforma 70, representada en la figura 6. Se verá por esta figura que se quita la región central de la placa de plataforma 70 sobre la que gira la torre 50, para que el eje del motor de indexación pueda pasar a través de la placa de plataforma 70 y unirse a la torre 50 para moverla. Además, la parte de la placa de plataforma sobre la que gira la torre 50, se forma como un rebaje que acomoda una placa deslizante 72. La placa deslizante se hace de un material que tiene buena resistencia al desgaste y buenas cualidades de deslizamiento, y en la realización preferida se hace de aluminio bronce. La placa deslizante y la porción de la placa de plataforma 70 que recubre son continuas alrededor de la mayor parte de su extensión circunferencial, pero tienen una región cortada 74 en una porción. La finalidad de esta región cortada se describirá más adelante.

Cada conjunto de mordazas 52 incluye un bloque 56 que se acomoda en un rebaje 58 en la placa 54. Como se representa bien en las figuras 4 y 5, dos conjuntos de mordazas 52 están colocados en los extremos de un primer diámetro de la placa 54, y los otros dos conjuntos están montados en los extremos del diámetro normal al primer diámetro. Cada bloque 56 está montado en pasadores de guía 60 de manera que pueda deslizar en el rebaje 58 aproximándose y alejándose del centro de la placa a lo largo del diámetro. El bloque 56 se mantiene en posición por dos pernos 62 que se extienden a través del bloque paralelos al diámetro de la placa, y enganchan en agujeros formados en la placa. Unos muelles 64 rodean los pernos 62 y están colocados entre el rebaje 58 y el bloque 56 para empujar el bloque hacia fuera hasta que el bloque entre en contacto con las cabezas de los pernos.

El extremo del bloque 56 que mira al rebaje 58, y el extremo del rebaje 58 que mira al bloque 56, están separados uno de otro, y el espacio entre el extremo del bloque y el extremo del rebaje definen la región a la que cae el tubo. Para ajustar el tamaño de la región a la que cae el tubo, los pernos 62 se pueden apretar contra los muelles 64 (para reducir el tamaño de la región) o aflojar, de manera que los muelles 64 empujen el bloque hacia fuera (para incrementar el tamaño de la región).

Durante el montaje de la torre 50, los pernos 62 se aprietan para fijar la anchura de las mordazas 52. Esto se puede hacer poniendo un elemento calibrador de grosor conocido en las mordazas y apretando las mordazas hasta que contacten la galga. Sin embargo, este procedimiento es molesto e impreciso. Para garantizar que la espaciación de las mordazas se establezca correctamente, se ha previsto un tornillo de fijación 66 en el rebaje 58 para garantizar que los pernos 62 no puedan apretarse más allá de una posición de fijación. Sin embargo, los muelles 64 y pasadores de guía 60 están dispuestos de manera que el bloque 56 todavía pueda deslizar al rebaje 58 más allá de este punto, para reducir la anchura de las mordazas.

Los extremos del bloque 56 y el rebaje 58 se forman con una ranura semicilíndrica 68. El radio de la ranura 68 es muy ligeramente menor que el radio del tubo. Cuando los pernos 62 han sido apretados todo lo posible, la distancia entre los extremos del bloque 56 y el rebaje 58 se establece de manera que sea alrededor de 0,5 mm, que es inferior al grosor de un tubo. Sin embargo, se puede alojar fácilmente un tubo entre las ranuras semicilíndricas 68, y en efecto hay una holgura sustancial entre las ranuras 68 y las paredes del tubo.

La rotación de la torre 50 lleva el tubo mantenido en las mordazas 52 en primer lugar a una estación de soldar 80, situada a 180º del escape 40, y después a una estación de expulsión 90 90º más lejos.

Se notará que no se ha colocado ninguna estación a 90º del conjunto de escape. Sin embargo, si el proceso lo requiere, se podría poner aquí una estación a llevar a cabo un paso opcional útil para preparar el tubo para soldar. Por ejemplo, se podría usar un chorro de aire para alejar residuos del extremo del tubo.

La estación de soldar 80 incluye un sensor 82, una unidad de soldadura 84, y un cilindro neumático de fijación 86. La unidad de soldadura 84 incluye un soplete de soldadura por arco de plasma, en el que se usa argón como un gas inerte. El suministro de corriente y gas argón al soplete de soldadura se regula por la fuente de alimentación de la soldadura. La posición del cabezal de soldadura 88 de la unidad de soldadura se puede ajustar en las tres dimensiones para garantizar que esté alineado adecuadamente con el extremo superior del tubo.

El conjunto sensor 82 detecta la presencia o ausencia de un tubo en las mordazas 52 de la torre 50. Se utiliza un sistema óptico de detección, y se pasa una señal del sensor 52 a la unidad de control. Si el sensor detecta un tubo, la unidad de soldadura 84 suelda el extremo superior del tubo cerrado. Si no se detecta ningún tubo, la soldadora no se pone en funcionamiento. Naturalmente, el sensor 82 se podría colocar en la estación previa (vacía), si se desea.

El cilindro neumático de fijación 86 sirve para cerrar las mordazas 52 de la torre 50. El pistón del cilindro neumático de fijación 86 se puede operar para moverlo horizontalmente hacia el centro de la torre cuando se coloque un conjunto de mordazas 52 en la estación de soldar 80. Cuando el pistón se mueve de esta manera, aplica una fuerza al bloque 56, empujándolo al rebaje 58. Esto fija el tubo entre la ranura 68 en el bloque 56 y la ranura 68 en el rebaje 58, y así garantiza que el tubo se coloque exactamente para la soldadura. También garantiza que haya buen contacto entre el tubo y las mordazas, que es necesario para el éxito de la soldadura. La operación del cilindro neumático de fijación 86 es controlada por la unidad de control.

Se apreciará que puesto que las caras del bloque y el rebaje se aproximan después de que el bloque tiene avanzado una distancia muy corta al rebaje, el bloque limita el avance. Como resultado, es sumamente improbable que el tubo sea aplastado o dañado de otro modo por las mordazas mientras se está sujetando para soldadura.

A un cuarto más de revolución está la estación de expulsión 90. Esta estación está colocada junto a las partes de la placa de plataforma 70 y la placa deslizante 72 que tienen la región cortada 74. Cuando gira la torre 50, el tubo o lata soldado se pone en una posición encima de la región cortada 74. Normalmente, puesto que la lata solamente se sujeta floja en las mordazas 52, caerá de las mordazas 52 bajo la influencia de la gravedad, y pasará por la región cortada 74 y caerá por una canaleta de suministro 92 a un depósito de recogida (no representado).

A veces, la lata no cae de las mordazas 52 bajo gravedad cuando está colocada encima de la región cortada 74. Por esta razón, se ha previsto una unidad de expulsión, incluyendo un cilindro neumático vertical 94, con el pistón del cilindro neumático empujado a su posición superior por medio de un muelle. Un bloque eyector 96 está unido al extremo inferior del pistón. Cuando se suministra aire al cilindro 94, el pistón es empujado hacia abajo, y la superficie inferior del bloque eyector 96 contacta el extremo superior de la lata. Esto es suficiente para empujar la lata hacia abajo fuera de las mordazas 52 a la canaleta de suministro 92, y garantiza que las latas sean expulsadas fiablemente. El suministro de aire al cilindro 94 es regulado por la unidad de control.

Además, aunque no se muestra en los diagramas, la soldadora está totalmente encerrada en una jaula de seguridad de plástico. La jaula de seguridad reduce el riesgo de lesión del operador (por quemaduras producidas por la soldadora o por atrapamiento de un dedo o similar entre partes móviles). Además, la jaula de seguridad permite que el argón excedente se acumule cerca de la soldadora para mejorar la soldadura. Además, la jaula de seguridad protege la zona de soldadura con las corrientes de aire exterior, y reduce la cantidad de contaminantes soportados por el aire cerca de la soldadora.

La jaula de seguridad está provista de puertas para poder acceder a la soldadora cuando sea necesario (por ejemplo, al cargar la tolva 20 con tubos). Las puertas tienen interruptores, que pasan una señal a la unidad de control indicando si las puertas están cerradas o no. Para operación automática de la soldadora, las puertas deben estar cerradas.

Ahora se describirá la operación de la soldadora automática de tubos.

Se colocan tubos en la cuba 22 de la tolva vibradora 20, y se suministran por la canaleta de salida 24 a la línea de alimentación por gravedad 30. Los tubos forman una pila vertical, descansando el tubo más bajo en la placa 42 del conjunto de escape 40. La torre 50 está colocada de tal manera que un conjunto de mordazas 52 se alinee debajo de la parte inferior del embudo 32 de la línea de alimentación por gravedad 30, para recibir un tubo de ella, y se mantenga estacionario en dicha posición. El bloque 56 de las mordazas 52 es empujado hacia fuera por los muelles 64, y así el espacio entre las ranuras 68 en el bloque 56 y el rebaje 58 es algo más grande que la sección transversal del tubo. Esto facilita la entrada del tubo a las mordazas 52.

El elemento elástico 44 del conjunto de escape 40 empuja después el penúltimo tubo más bajo en la pila contra el lado de la línea de alimentación 30. La placa 42 del conjunto de escape 40 se mueve después para que el tubo más bajo en la pila pueda caer por el embudo 32 a las mordazas 52. El tubo liberado de esta forma cae bajo gravedad al intervalo entre las ranuras 68 en el bloque 56 y el rebaje 58, hasta que su extremo inferior entra en contacto con la placa deslizante 72 debajo de la torre 50. La longitud del tubo es ligeramente mayor que el grosor de la torre, y así el extremo superior del tubo sale de la torre.

La placa 42 del conjunto de escape 40 se hace volver después a su posición original, y el elemento elástico 44 libera el tubo que sujetaba, que después cae descansando en la placa 42.

La torre se gira posteriormente 90º. El tubo es llevado junto con las mordazas 52, y su extremo inferior desliza en la placa deslizante 72. El peso del tubo es suficientemente pequeño para que el extremo inferior del tubo no se dañe al deslizar en la placa deslizante 72. Como no hay ninguna estación colocada a 90º del escape, no se realizan operaciones en el tubo en esta etapa en el proceso. Mientras tanto, mientras la torre 50 está fija, el conjunto de escape 40 se pone en funcionamiento de nuevo, dejando caer un tubo al segundo conjunto de mordazas.

La torre 50 se gira de nuevo 90º. El primer tubo es llevado a la estación de soldar 80, donde su presencia es detectada por el sensor 82. El segundo tubo se desplaza a la estación vacía.

Se pasa una señal de que hay un tubo a la unidad de control, que después prepara la unidad de soldadura 84 para hacer una soldadura. En la estación de soldar 80, el cilindro neumático 86 es activado por la unidad de control para fijar el primer tubo firmemente en posición en las mordazas 52, y mientras se mantiene de esta forma su extremo superior se suelda a cierre. Después de soldar, se libera la presión en el cilindro neumático 86, y las mordazas 52 saltan de nuevo a su posición previa. Naturalmente, si no hay tubo en las mordazas 52 (como sucederá en las etapas antes de que el primer tubo llegue a la estación de soldar 80), el sensor 82 pasa una señal a este efecto a la unidad de control, y no se activa la soldadora.

Se apreciará que durante la soldadura del extremo superior del tubo, es importante que la torre 50 se mantenga estacionaria para garantizar que el tubo permanezca debajo de la soldadora. Durante este período estacionario, el conjunto de escape 40 se pone en funcionamiento de nuevo para dejar caer un tubo al tercer conjunto de mordazas 52.

La torre se gira de nuevo 90º. El primer tubo, por ahora soldado a cierre en un extremo, es llevado a la estación de expulsión 90, donde cae a la canaleta de suministro 92, bajo su propio peso o después de ser empujado por el bloque eyector 96. El segundo tubo es llevado a la estación de soldar 80, donde se detecta su presencia, las mordazas 52 se cierran por el cilindro neumático 86 y el extremo del segundo tubo se suelda a cierre. El tercer tubo es llevado a lo largo por las mordazas 52 pero no se le hace nada. El conjunto de escape 40 se pone en funcionamiento de nuevo mientras la torre 50 está fija durante el proceso de soldadura para dejar caer un tubo al cuarto conjunto de mordazas 52.

La torre se gira de nuevo 90º. Esto lleva el segundo tubo a la estación de expulsión 90, el tercer tubo a la estación de soldar 80, y el cuarto tubo a la estación vacía. El conjunto de escape 40 se pone en funcionamiento de nuevo para dejar caer un tubo al conjunto original de mordazas 52, que ahora está vacío.

El proceso continúa después, dejando caer cada tubo a un conjunto de mordazas 52 y transportándolo a través de la estación de soldar 80, donde un extremo del tubo se suelda a cierre, a la estación de expulsión 90, donde es expulsado. El aparato suelda así continua y automáticamente a cierre un extremo de cada uno de los tubos de titanio.

El tiempo que se tarda en completar una soldadura es el tiempo crítico en el ciclo, que determina lo rápidamente que puede operar la soldadora. Actualmente, la terminación de una soldadura tarda aproximadamente tres segundos, y la rotación de 90º de la torre tarda aproximadamente dos segundos. Cada paso de 90º suministra un tubo soldado a la estación de expulsión 90, y la tasa de producción es alrededor de 600 tubos o latas soldados por hora.

Se notará que, aunque la unidad de soldadura 84 se pone en funcionamiento en cada ciclo, cada conjunto de mordazas 52 sujeta solamente el tubo que se suelda cada cuarto ciclo. Esto permite que el material que forma la torre 50 sea menos resistente al calor de lo que sería necesario si la misma parte siempre sujetase el tubo que se suelda. En particular, permite formar la torre de una aleación de tungsteno en vez de tungsteno propiamente dicho.

Los tubos de titanio o latas soldados producidos por este proceso se reciben en un depósito de recogida. Se someten a una inspección visual, y los que son aceptables se llenan del radioisótopo apropiado tal como varillas de plata o bolas de resina recubiertas con yodo radiactivo. Las cápsulas después su otro extremo soldado a cierre. Actualmente, los pasos de inspección, introducción y soldadura se realizan manualmente. Sin embargo, se apreciará que aunque estos pasos se realizan manualmente, soldar automáticamente a cierre el primer extremo del tubo soldado reduce considerablemente la cantidad de trabajo y tiempo implicados en la producción de las cápsulas. Además, el proceso automatizado produce resultados más coherentes que la soldadura manual de latas.

Claims (17)

1. Un método automatizado de soldar a cierre un extremo de cada uno de una multiplicidad de tubos de extremos abiertos adecuados para ser utilizados como cápsulas de braquiterapia, que incluye los pasos de:

disponer los tubos uno encima de otro en un alimentador (30);

empujar un elemento de retención (44) contra un lado del penúltimo tubo más bajo;

soltar el tubo más bajo del alimentador individualmente a un soporte (52) montado en la periferia de un elemento rotativo (50);

llevar el tubo en el soporte a una estación de soldar (80);

soldar a cierre un extremo del tubo; y

soltar el tubo soldado del soporte (52).

2. Un método según se reivindica en la reivindicación 1, incluyendo agitar los tubos para orientarlos en el alimentador.

3. Un método según se reivindica en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde se han previsto una pluralidad de dichos soportes (52) en la periferia del elemento rotativo (50).

4. Un método según se reivindica en la reivindicación 3, donde dichos soportes (52) se mueven secuencialmente a través de dicha estación de soldar (80), enfriándose cada uno de dicha pluralidad de soportes entre sucesivas operaciones de soldadura mientras los otros soportes se desplazan a través de la estación de soldar.

5. Un método según se reivindica en cualquier reivindicación anterior, donde dicho soporte (52) adopta un estado abierto al recibir y soltar un tubo y un estado cerrado para agarrar el tubo al menos durante la soldadura del tubo.

6. Un método según se reivindica en la reivindicación 5, incluyendo hacer que el soporte se mueva desde el estado abierto al estado cerrado cuando el soporte está en la estación de soldar.

7. Un método según se reivindica en la reivindicación 5 o la reivindicación 6, donde dicho soporte tiene forma de un par de mordazas (52) que son empujadas a una posición abierta y se pueden cerrar selectivamente.

8. Un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, donde dicho soporte tiene forma de un bloque (56) montado deslizantemente en un rebaje (58) en un soporte de apoyo (54), siendo empujado dicho bloque hacia fuera por medios elásticos (64) retenidos entre dicho bloque y dicho soporte de apoyo.

9. Un método según se reivindica en la reivindicación 8, donde dicho bloque se retiene en dicho soporte de apoyo por pernos (62) que pasan por dicho bloque y enganchan en dicho soporte de apoyo, siendo empujado el bloque hacia fuera por los medios elásticos (64), y reteniendo los pernos el bloque en el soporte de apoyo contra el empuje elástico y sirviendo así para definir el estado abierto del soporte, que se puede variar apretando o aflojando dichos pernos.

10. Un método según se reivindica en la reivindicación 9, donde se ha dispuesto un tornillo de fijación (66) en dicho rebaje, definiendo dicho tornillo de fijación un punto más allá del que dichos pernos no se pueden apretar.

11. Un método automatizado como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, incluyendo repetir los pasos de alimentar cada tubo individual a un soporte en un estado abierto, transportar el soporte en el estado abierto a una estación de soldar, hacer que el soporte se cierre y agarre firmemente el tubo por medio de un accionador de soporte previsto en la estación de soldar, y soldar a cierre un extremo del tubo.

12. Un método según se reivindica en la reivindicación 11, incluyendo deslizar el tubo en una placa deslizante (72) durante el transporte del soporte.

13. Un método según se reivindica en la reivindicación 12, incluyendo transportar el tubo soldado a una posición de liberación donde la placa deslizante está provista de una región cortada, y dejar que el tubo caiga a través de la región cortada.

14. Un método automatizado como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, incluyendo repetir los pasos de recibir un tubo en un soporte montado en un soporte de apoyo, transportar el tubo por una estación de soldar donde un extremo del tubo se suelda a cierre en una operación de soldadura, y soltar el tubo soldado, estando dicho soporte en forma de un bloque montado deslizantemente en un rebaje en el soporte de apoyo y retenido en dicho soporte de apoyo por pernos que pasan por dicho bloque y enganchan en dicho soporte de apoyo, siendo empujado dicho bloque hacia fuera por medios elásticos que actúan entre dicho bloque y dicho soporte de apoyo, reteniendo dichos pernos dicho bloque en el soporte de apoyo contra el empuje elástico y sirviendo así para definir un estado abierto del bloque, pudiendo variarse dicho estado abierto de dicho bloque apretando y aflojando dichos pernos, y donde se ha dispuesto un conjunto tornillos en dicho rebaje para definir un punto más allá del que dichos pernos no se pueden apretar.

15. Un método según se reivindica en cualquier reivindicación anterior, donde el o cada soporte se forma a partir de Elkonite.

16. Un método según se reivindica en cualquier reivindicación anterior, donde un soporte de apoyo se forma a partir de Elkonite.

17. Aparato para llevar a cabo un método automatizado de soldar a cierre los extremos de tubos para uso como cápsulas de braquiterapia como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 incluyendo:

i.

una línea de alimentación (30) situada en una posición de carga e incluyendo medios para disponer los tubos uno encima de otro en un alimentador;

un elemento de retención (44) para empujar contra un lado del penúltimo tubo más bajo;

medios para liberar el tubo más bajo del alimentador individualmente a un soporte;

ii.

un soporte de tubo (52) colocado en correspondencia subyacente con la línea de alimentación y montado en la periferia de un elemento rotativo (50); y

iii.

una estación de soldar (80) situada separada de dicha posición de carga.