JP2002530207A - 溶接方法および溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 小線源照射術用のカプセル（１００）として用いるのに適した開口端部を有する複数の管のそれぞれの閉じた一方の端部を溶接するための方法において、各管は、ホルダ（５２）内に充填され、溶接ステーション（８０）に搬送される。各管は、一方の端部が閉じるように溶接され、ホルダ（５２）から解放される。数多くのホルダを、回転可能部材（５０）の周辺部に配置することができる。各ホルダは、第１のステーションで管が充填された後、溶接ステーション（８０）および放出ステーション（９０）へ搬送される。管は、脱出部（４０）を用いて、個別にホルダ内に充填される。本発明は、同様に、この方法を実行する装置にも拡張される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、溶接方法および溶接装置に関し、とりわけ、小線源照射術で用いら
れる管を自動的に溶接する方法および装置に関する。

【０００２】 （背景技術） さまざまな癌、とりわけ前立腺癌の治療に際して、小線源照射術と称するプロ
セスが有効であることが実証されてきた。小線源照射術においては、腫瘍の内部
または付近に、放射性物質を包含する小型のカプセルが埋め込まれる。

【０００３】 カプセルまたはキャスタの周知の１つの形態は、前立腺癌の治療に広く用いら
れており、図７で示す「シード（種）」と呼ばれている。カプセル１００は、チ
タニウム製の中空管１０４の内部に、Ｉ−１２５などのヨウ素の放射性同位体で
被膜された銀製のロッド１０２を有する。銀製のロッド１０２の代わりに、放射
性ヨウ素で被膜された樹脂製のボールを用いてもよい。完成されたカプセルは、
幅が約１．０ｍｍで、長さが４．５ｍｍである。カプセルまたはシードは、患者
の体内に単独で移植されるか、あるいは医療的な縫い合わせ材料または縫合材料
内に組み込まれて、前立腺に挿入して固定することもできる。

【０００４】 各患者に移植されるカプセルの数は、明らかに、必要とされる治療内容に応じ
て変化するが、一般には５０ないし１００の範囲である。このカプセルは、通常
、管の端部を手作業で閉じるために用いられる溶接プロセスにより、手作業で作
製される。１人の患者に対して、このように数多くのカプセルを作製するには、
相当の時間の費用が必要であることは容易に理解されるであろう。

【０００５】 （発明の要約） 本発明の第１の態様によれば、小線源照射術用のカプセルとして用いるのに適
した開口端部を有する複数の管のそれぞれの閉じた一方の端部を溶接するための
自動化された方法が提供される。この方法は、各管をホルダ内に充填するステッ
プと、ホルダ内の管を溶接ステーションに搬送するステップと、管の閉じた一方
の端部を溶接するステップと、ホルダから溶接された管を解放するステップとを
反復して行う。

【０００６】 このような方法を用いることにより、非常に数多くの管を比較的に迅速に処理
することができる。

【０００７】 好適には、各管をホルダに充填するステップは、管を供給部内において特定の
方向に揃えるステップと、管を供給部からホルダへ供給するステップとを含む。
一旦、供給部内で管の方向が揃えられると、管は、所望する方向でホルダ内に供
給することができる。管を手動で摘み上げ、方向を揃える必要がなくなる。

【０００８】 管は、小線源照射術用のシードを作製するために用いられ、小線源照射術で移
植するのに適した大きさを有し、例えば、長さが数ミリメートルで幅が約１ｍｍ
の大きさを有する。一般に、管の一部を用いて溶接された閉口端部が形成される
ので管の長さは、通常、小線源照射術用シードの製造物よりも少し長い。

【０００９】 好適には、溶融された管材料が閉口端部を形成するように管材料を溶融するこ
とにより、管の一方の端部を閉じるように溶接することができる。追加的な材料
を必要としないのが好ましい。

【００１０】 管の開口したままの端部は、小線源照射術のための活性物質が挿入された後、
閉じられる。

【００１１】 一般に、溶接される管は、長い管を切断することにより形成され、切断された
ときは無作為の方向を向いており、各管をホルダに供給できるように、管は供給
部内で方向が揃えられる。好適な方法は、供給部内で管の方向を揃えるために管
を揺動するステップを有する。

【００１２】 各管をホルダに供給するステップを制御するために、数多くの方法を用いるこ
とができる。例えば、各管を個別にロボットアームを用いて摘み上げて、ホルダ
内に配置することもできる。この方法は、好適には、供給部内において、１つの
管の端部を、その上方にある別の管の端部に対して配列するステップと、規制部
材を、最下位位置から１つだけ上方にある管の側壁に対して付勢して、管が下方
に移動することを阻止するステップと、最下位位置にある管を供給部からホルダ
へ個別に解放するステップとを有する。こうして、規制部材が最下位位置にある
管と係合することにより、上方に位置する管を所定位置に保持しつつ、最下位位
置にある管を個別に解放することができる。解放した後、好適には、阻止部材が
管の下方にある阻止位置に移動し、規制部材が引っ込んで間を落下させて、阻止
部材が最下位位置にある管を静止する。規制部材は、最下位位置から１つだけ上
方にある管に向かって進むことができ、供給サイクルが反復される。

【００１３】 好適な方法において、ホルダは、管を受容し、管を溶接ステーションへ搬送し
、管を解放する。このとき、ホルダは閉口ループ内を移動する。

【００１４】 閉口ループ内を移動するホルダを設けることにより、溶接プロセスの自動化が
促進される。溶接すべき管は、特定の方向でホルダに供給される。管は、その後
、溶接される溶接ステーションへ搬送される。溶接された管は、好適には、放出
ステーションにおいて解放され、管は溶接ステーションから放出ステーションに
搬送される。ホルダは、閉口ループ内を移動するので、元の位置に戻って、さら
に、この手順を反復することができる。

【００１５】 １つのホルダを利用することも可能ではあるが、１度にたった１つの管しか処
理できないので、そのような装置の生産速度は低い。したがって、複数のホルダ
を設けることが好ましい。こうして、生産性を改善することができる。

【００１６】 各管の一方の端部を溶接する上で、管の材料を溶融するために、明らかに、高
い温度が必要となる。溶接処理中に管を保持する物が何であれ、特に、繰り返し
て溶接処理を行う場合、この高温度によりその物が損傷を受ける可能性がある。
冷却するためのいくつか形態が損傷のリスクを低減するために用いることができ
る。しかし、好適な方法においては、複数のホルダが、順次、溶接ステーション
を通って移動し、各ホルダは、他のホルダが溶接ステーションを通って移動して
いるときに、次に溶接処理されるまでの間に冷却される。各ホルダは、管が溶接
されるときに管を固定した後、次に溶接される管を保持するまで、ホルダを確実
に冷却することができる。こうして、ホルダに対する熱による損傷のリスクを低
減することができる。

【００１７】 溶接ステーションを通るように、各ホルダを移動させるために、数多くの方法
を用いることができる。例えば、各ホルダをトラックに沿って個別に駆動するこ
とができる。しかし、好適な方法においては、回転可能部材の周辺部に各ホルダ
を配置する。受容ステーション、溶接ステーション、および解放ステーションは
、便宜上、ホルダの回転経路に沿った連続的な位置に設けることができる。複数
のホルダを設ける場合、単純化するために、単一の駆動手段を設けるだけでよい
ので、各ホルダは回転可能な部材に取り付けることができる。

【００１８】 ホルダは、例えば、キャビティであってもよい。供給部により管をキャビティ
内に落下させることができ、溶接中、キャビティは管の動きを十分に規制する。
ただし、好適には、ホルダは、管を受容し、解放するときの開いた状態と、少な
くとも管を溶接処理している間、管をしっかりと把持するための閉じた状態とを
採用する。このように構成することにより、溶接中、管を適正に保持しながら、
受容ステップおよび解放ステップを支援することがてきる。

【００１９】 ホルダは、管を受容し、解放するとき以外は、いつでも閉じた状態にしておく
こともできる。ただし、好適な実施形態は、ホルダが溶接ステーションにあると
き、ホルダを開いた状態から閉じた状態に移動させるステップを含む。こうして
、ホルダ自身の一部として設けられる手段ではなくて、溶接ステーションにおい
て閉じる動作を行うための手段を設けることができる。これは、好適にも、ホル
ダの設計を簡素化することができる。ホルダが、例えば、回転可能な部材により
１つの処理ステーションから別の処理ステーションへ搬送される場合、特に好適
である。

【００２０】 別の見方をすると、本発明は、小線源照射術用のカプセルとして用いるのに適
した開口端部を有する複数の管のそれぞれの閉じた一方の端部を溶接するための
自動化された方法を提供し、この方法は、個別の管を、開いた状態にあるホルダ
に供給するステップと、開いた状態にあるホルダを溶接ステーションへ搬送する
ステップと、ホルダを閉じて、溶接ステーションに設けたホルダアクチュエータ
を用いて、管をしっかりと把持するステップと、管の一方の端部を閉じるように
溶接するステップとを反復して行う。ホルダアクチュエータは、好適には、ホル
ダとともに搬送されるのではなくて、溶接ステーションの固定位置に設けられる
。

【００２１】 ホルダは、搬送中、管が下方向に移動するのを阻止するためのフロア部分を有
していてもよい。ただし、これは必ずしも必要ではなく、この方法は、ホルダが
搬送されている間、管がスライドプレート上を滑動するステップを含むことが好
ましい。予想に反して、管の下端部はスライドプレートに沿って滑動しても損傷
を受けないことが分かってきた。

【００２２】 管の長さが均一である場合、管の上端部は、常に、スライドプレートの上方の
同じ高さにある。溶接装置も同様に固定位置にある場合、管の上端部および溶接
ユニット間の距離は一定に保たれる。これにより、確実に、溶接する上で正確な
位置に管を配置できる。本発明の好適な実施形態で用いられる複数の管が均一な
長さを有することは、極めて望ましいことである。

【００２３】 溶接された管（「容器」ともいう。）を、摘み出すか、この処理を実行するた
めに装置に部品をさらに設けることにより、ホルダから取り出すことができる。
ただし、スライドプレートに切り欠き領域を形成して、容器がスライドプレート
を通って落下させることが好ましい。容器は、その後、重力によりホルダから取
り出される。したがって、好適な方法は、溶接された管を、スライドプレートが
切り欠き領域を有する解放位置まで搬送するステップと、容器を、切り欠き領域
を通して落下させるステップとを有する。

【００２４】 ホルダは、管が正確に保持される限り、数多くの形態を取り得る。例えば、管
を膨張可能な襟部内に固定することができる。この襟部は、通常は収縮しており
、管をしっかりと固定する必要があるときに、膨張させることができる。しかし
ながら、ホルダは、開いた状態となるように付勢された一対の顎部の形態を有し
、選択的に閉じることができることが好ましい。こうして、管を開いた状態にあ
るホルダ内に挿入することができる。この場合、顎部の間の間隙が比較的に広く
、管を挿入しやすくなっている。また、顎部を開くことにより、管を解放するこ
ともできる。

【００２５】 顎部が管の周囲でしっかりと閉じることができるような手段を顎部自体に設け
ることができる。例えば、ソレノイドまたは圧縮空気を用いたシリンダの一端部
を、一方の顎部に固定して、例えば、溶接ステーションにおいて、顎部を開閉さ
せることができる。しかし、上述したように、ホルダアクチュエータは、顎部に
隣接する溶接ステーションに設けることが好ましい。こうして、顎部の構成を簡
素化し、複数の一対の顎部が設けられるところにおいて、各対の顎部に対して１
つずつではなくて、全部でたった１つのホルダアクチュエータを設ける。

【００２６】 好適な方法において、ホルダは、ホルダ支持部の凹部内に滑動可能に取り付け
られたブロックの形態を有する。またブロックは、圧縮ばねなどの弾性手段によ
り、外側方向に付勢され、ブロックおよびホルダ支持部の間で固定される。この
ような構成は、弾性的付勢力に対抗して、ブロックを押すことにより、ホルダを
しっかりと閉じることができるという利点を有し、ソレノイドや空気式シリンダ
によりブロックを押すことができる。

【００２７】 好適には、ブロックは、ブロックを貫通し、かつホルダ支持部内に係合するボ
ルトにより、ホルダ支持部上に保持され、ブロックは、弾性手段により外側方向
に付勢され、ボルトは、弾性的付勢力に対抗して、ブロックをホルダ支持部上に
保持して、ボルトを締め付けるか、弛めることにより変化させることができるホ
ルダの開いた状態を実現する。ブロックが開いた状態にあるとき、ブロックは、
凹部から遠ざかる方向に付勢され、ブロックおよび凹部の間の距離は最大となる
。これは、管がホルダ内に緩やかに固定されるのが好ましい場合の状態である。
例えば、種類の異なるカプセルを作製するのに必要な太い、または細い管を収容
するために、この間隙を変化させるように、ボルトを締め付けたり、弛めたりす
ることができる。

【００２８】 必要に応じて、管を容易にホルダ内に入れるのに十分な大きさを有し、確実に
管を固定するのに十分に小さくする必要があるので、ブロックおよび凹部の間の
間隙は重要である。とりわけ、ホルダが管の周りにしっかりと閉じるとき、管は
、管を溶接するための正確な位置に確実に配置できるように、固定する必要があ
る。この間隙内に既知の厚みを有するゲージ部材を挿入し、顎部がゲージ部材に
接触するまでボルトを締め付けることにより、間隔を設定することができるが、
この手法には問題があって、ボルトが過剰に締め付けられないように補償するこ
とができない。したがって、一連のねじが凹部内に設けられて、所定のポイント
を位置決めし、ボルトはこのポイントを超えて締め付けることができない。これ
により、ブロックおよび凹部の間隔を正確に設定することができる。

【００２９】 ブロックおよび凹部の間隔を正確にとるために一連のねじを設けることは、発
明的な長所を有するものと考えられる。本発明のさらなる態様によれば、小線源
照射術用のカプセルとして用いるのに適した開口端部を有する複数の管のそれぞ
れの閉じた一方の端部を溶接するための自動化された方法が提供される。この方
法は、ホルダ支持部上に取り付けられたホルダ内に管を受容するステップと、溶
接処理において、管の一方の端部を閉じるように溶接される溶接ステーションを
超えて、管を搬送するステップと、溶接された管を解放するステップとを有し、
ホルダは、ホルダ支持部上の凹部内に滑動可能に取り付けられたブロックの形態
を有し、ホルダは、ブロックを貫通し、かつホルダ支持部内に係合するボルトに
より、ホルダ支持部上に保持され、ブロックは、ブロックおよびホルダ支持部の
間で作動する弾性手段により外側方向に付勢され、ボルトは、弾性的付勢力に対
抗して、ブロックをホルダ支持部上に保持して、ブロックの開いた状態を実現し
、ブロックの開いた状態は、ボルトを締め付けるか、弛めることにより変化させ
ることができ、一連のねじは、凹部内に設けられ、所定のポイントを位置決めし
、ボルトは、所定のポイントを超えて締め付けられない。

【００３０】 管が溶接される間、ホルダが管を固定するため、ホルダは十分な耐熱性を有す
る材料を用いて構成する必要がある。各ホルダは、エルコナイト（Elkonite）を
用いて構成されることが好ましい。この材料は、タングステンと銅の合金であっ
て、良好な耐熱性を示し、タングステンそのものよりも加工しやすい。

【００３１】 回転可能な部材などのホルダ支持部は、エルコナイト（Elkonite）を用いて構
成されることが好ましい。

【００３２】 本発明は、上述のような小線源照射術用のカプセルとして用いるのに適した複
数の管のそれぞれの閉じた一方の端部を溶接するための自動化された方法を実行
するための装置にも拡張される。

【００３３】 （発明の好適な実施形態） ここで、発明の好適な実施形態を、一例としてのみ、添付図面を参照しながら
以下説明する。

【００３４】 図１は、好適な実施形態に係るチューブ自動溶接装置１０の一般的な斜視図を
示す。カプセルを形成するために用いられるチタニウム製の管は、幅がおよそ１
．０ｍｍで、長さがおよそ６．５ｍｍである。管は、振動ホッパ２０のボウル２
２内に入れられる。ホッパの振動により、管は、その向きが揃えられ、重力供給
ライン３０内に入る。管は、重力供給ラインを通過して、その下側端部まで達し
、脱出部４０で停止する。脱出部４０により、１度に１つずつの管を通過させ、
残りの管を供給ラインの垂直スタック部内に保持することができる。脱出部によ
り解放された管は、通常は円形のタレット部５０の顎部５２内に落ち込む。タレ
ット５０は、円周上に等間隔で配置された４つの顎部を有し、各顎部は１つの管
を保持することができる。タレット５０は、管を順にいくつかの処理ステーショ
ンへ移動させるように回転する。第１のステーションは、管を顎部で受容するた
めのものである。タレットは、その後、２回９０°だけ回転して、溶接ユニット
８４を含む溶接ステーション８０へ管を搬送する。センサ８２を溶接ステーショ
ンに、またはその付近に配置し、タレットが回転するとき、センサはタレットか
ら突き出た管の有無を検知する。センサ部により管の存在が検知された場合に限
って、溶接ユニットが作動する。つまり、溶接ユニットは、管が検知されると、
管の上側端部を閉じるように溶接する。一旦、溶接プロセスが始まると、事前に
設定された溶接プログラムを実行する。このプログラムは、溶接プロセスが完了
したことを示す信号を返信して終了する。溶接プログラムを開始して、一連の溶
接手順が完了しない場合、このプロセスは、溶接エラー信号を発して終了する。
一方、管が検知されない場合、溶接ユニットは起動しない。タレット５０がさら
に９０°回転して、溶接された管または容器を放出ステーション９０まで搬送し
、ここで管が放出される。チューブ自動溶接装置１０の動作は、制御ユニットに
より制御される。好適な実施形態における制御ユニットは、Allen Bradley から
市販されているRS Logix のソフトウェアを用いた、Allen Bradley PLC 5/11の
プログラム可能なロジックコントローラである。

【００３５】 チューブ溶接器のさまざまな部品に関して、以下より詳細に説明する。

【００３６】 振動ホッパ２０のボウル２２は、管を受容し、出口シュート（落とし樋）２４
の下方へ搬送する。シュート２４は、１度に１つずつの管が下方向に通過するよ
うな幅を有する。これは、シュートの直径を、管の直径（約１ｍｍ）よりも若干
大きく、管の長さ（約６．５ｍｍ）よりも実質的に短くすることにより、管を一
列に配列することができる。この種のホッパは、Service Engineering Inc.から
市販されており、このホッパについてさらに詳述しない。

【００３７】 重力供給ライン３０の上側端部には出口シュートの下側端部が固定され、管は
、重力により、出口シュート２４から供給ライン３０へ進入する。供給ライン３
０の幅は、シュート２４と同様であるので、いつでも同時には１つの管しか供給
ラインを通過することができない。こうして、管は、供給ライン内の端部から端
部まで積み重ねられた垂直方向の円柱を形成する。

【００３８】 加えて、シュートおよび供給ラインの内側表面は、できるだけ滑らかとなるよ
うに形成されている。こうして、管およびシュート、管および供給ラインの間の
摩擦を低減して、管が供給中に詰まってしまう可能性を低減することができる。

【００３９】 供給ライン３０の下側端部には、管が確実に１つずつ供給ラインから放出され
るようにするための脱出部が設けてある。脱出部は、管が供給ライン３０から通
過するのを通常防止するためのプレート４２を有する。そのため、最下端に位置
する管は、プレート４２の上で載置されている。同様に、脱出部は弾性部４４を
有する。最下端に位置する管の直ぐ上方にある管を、供給ライン３０の側面に押
しつける。このときの付勢力は、その直ぐ下方にある管が移動するときに、管を
移動しないように規制するのに十分で、管が損傷しない程度に強くない力である
。

【００４０】 理解されることではあるが、放射性ヨウ素などの放射性同位体の放射の減衰を
最小限に抑えるために、管の側壁は極めて薄く、好適にはおよそ０．０５ｍｍの
厚みを有する。過剰な付勢力は、側壁を互いに潰して、管を損傷しかねず、明ら
かに、これは望ましいものではない。この理由のため、弾性部は、容易に圧縮さ
れる、ばねの形態を有することが好ましい。

【００４１】 プレート４２および弾性部４４は、制御ユニットにより制御される空気式シリ
ンダにより移動する。

【００４２】 動作中、脱出部４０は、通常、供給ライン３０の端部から管が通過するのを阻
止するように配置されたプレート４２を有する。こうして、積み重ねられた管は
プレートにより支持される。そして、弾性部４４は、最下端から１つ上に位置す
る管を供給ライン３０の側部に付勢して、管が移動するのを阻止する。その後、
プレートが移動することにより、最下端に位置する管を落下させることができる
。プレートには開口部を設けることができ、プレート開口部は、供給ラインの底
部の開口部と位置合わせされた位置および位置合わせされない位置に配置するこ
とができる。ただし、最下端に位置する管を、確実に信頼性よく落下させるため
には、プレート全体が通路から外れて移動することが好ましい。

【００４３】 最下端に位置する管を供給ラインから落下させるように、プレート４２が移動
するとき、理解されることであるが、積み重ねられたその他すべての管の重量は
、弾性部４４により供給ライン３０の側部に付勢される管によって支持されてい
る。ただし、各管の質量は極めて小さいので（１０ｍｇのオーダ）、このように
支持する必要のある質量全体は、比較的に小さい。

【００４４】 プレート４２は、その後、元の位置に戻り、弾性部４４は引っ込む。こうして
、積み重ねられた管全体が下方向に落下して、再びプレート４２上で支持される
。このサイクルを繰り返す毎に、１つの管が供給ライン３０の底部から落下する
。脱出部４０の動作は、制御ユニットにより制御される。加えて、脱出部４０内
のインターロック部により、プレート４２および弾性部４４の両方が、同時に複
数の管を通過させないようにすることができる。

【００４５】 脱出部４０のプレート４２の直ぐ下方に、漏斗部３２が設けてある。漏斗部は
、管がこれを下方に通過できるような通路を有する。漏斗部の目的は、脱出部４
０により、確実に、供給ライン３０から脱出させた管を、単に落下させるのでは
なく、正確に案内することにある。タレット部５０の顎部５２の上方にある一定
の高さから、管を単に落下させた場合、垂直方向の向きがひっくり返って、顎部
５２に適正に受容されないことになりかねないので、このことは重要である。

【００４６】 加えて、管が脱出部４０を通過するとき、センサユニット４６は、各管の存在
を検知する。この装置が作動している所定の時間間隔において、センサが脱出部
を通過する管を全く検知しなかった場合、制御ユニットによりエラーメッセージ
が形成されて、問題の箇所がユーザに通知される。エラーメッセージが形成され
る最もありがちな理由は、管が供給ライン３０のどこかで詰まってしまったか、
ホッパ２０内に残存する管がなくなってしまったためである。いずれにせよ、こ
の装置のオペレータが介入する必要がある。

【００４７】 上述の通り、供給ライン３０から落下する各管は、タレット部５０上に設けら
れた一連の顎部５２内に落ち込む。こうした一連の４つの顎部は、タレット部５
０の円周部の周りに等間隔で配置される。タレット自体は、平坦で、通常円形の
プレート５４から構成されており、回転可能に取り付けられ、９０°ずつ段階的
に回転するインデックスモータ（indexing motor）により駆動される。プレート
は、エルコナイト（Elkonite）と呼ばれる、チタニウムより融点の高いタングス
テン／銅合金で構成されている。このことは極めて重要である。というのも、溶
接を行うための溶接プロセス中、各チタニウム管の限定された領域は、少なくと
も部分的に溶融させる必要があって、これは比較的に高温度である。タレットを
タングステン合金ではなくて、タングステンそのもので構成することもできるが
、タングステンは、もろくて、加工しにくく、したがって、タングステンでタレ
ットを形成すると数多くの問題が生じる。さらに、エルコナイトは、加熱しにく
く、冷却されやすいという好ましい特性を有する。

【００４８】 タレット５０は、図６で示すテーブルプレート７０の上方に回転可能に配置さ
れる。この図から明らかなように、テーブルプレート７０の中央領域の上方には
タレット５０が回転するが、インデックスモータのシャフトがテーブルプレート
７０を貫通して、かつタレット５０を駆動するために固定されるように、この中
央領域が刳り貫かれている。さらに、タレット５０が上方を回転するテーブルプ
レートの一部は、スライドプレート７２を収容する凹部として形成されている。
スライドプレートは、良好な対摩耗特性および良好な滑動特性を有し、好適な実
施形態においては、アルミ青銅で形成されている。スライドプレートおよびその
上に配置されたテーブルプレート７０の一部は、外周のほとんどの周囲において
連続的であるが、一部において切り欠き領域７４を有する。次に、この切り欠き
領域の目的について説明する。

【００４９】 一連の顎部５２の各々は、プレート５４内の凹部５８内に収容されたブロック
５６を有する。図４および図５で最もよく示されているように、２組の顎部５２
がプレート５４の第１の直径方向の端部に配置されており、別の２組の顎部が第
１の直径とは垂直をなす方向の端部に配置されている。各ブロック５６は、凹部
５８内を、直径方向に沿ってプレートの中心に対して近づいたり遠ざかったりす
る方向に移動できるように、ガイドピン６０上に取り付けられている。ブロック
５６は、プレートの直径に対して平行にブロックを貫通して延びる２つのボルト
６２により所定位置に固定され、プレート内に形成された孔と係合している。ボ
ルト６２の周囲のばねは、ブロックがボルトのヘッド部と接触するまで、ブロッ
クを外側方向へ付勢するために、凹部５８およびブロック５６の間に配置される
。

【００５０】 凹部５８に面するブロック５６の端部、およびブロック５６に面する凹部５８
の端部は、互いに間隔を空け、ブロック５６の端部および凹部５８の端部の間の
間隔には、管が落ち込むための領域が形成される。管が落ち込むための領域の大
きさを調整するために、（この領域の大きさを小さくするために）ばね６４に対
してボルト６２を締め付けるか、（この領域の大きさを広げるために）ばねがブ
ロックを外側方向へ押し広げるようにボルトを緩めたりする。

【００５１】 タレット５０をセットアップするとき、顎部５２の幅を設定するために、ボル
ト６２を締め付ける。厚みが既知のゲージ部材を顎部に挿入して、ゲージに接触
するまで顎部を締め付けることにより、顎部５２の幅を設定することができる。
しかしながら、この手法は不便で、しかも不正確な手法である。顎部の間隔を、
確実に、正確に設定するためには、設定位置を超えてボルト６２を締め付けられ
ないようにするために、設定ねじ６６を凹部５８内に設ける。ただし、顎部の幅
を狭くするために、ブロック５６がこの点を超えて凹部５８内にさらにスライド
できるように、ばね６４およびガイドピン６０を配置する。

【００５２】 ブロック５６および凹部５８の両方の端部は、半円筒形溝６８が形成されてい
る。溝６８の半径は、管の半径よりもほんの少しだけ小さい。ボルト６２をでき
るだけ締め付けた場合、ブロック５６および凹部５８の端部の間の距離は、管の
厚みより狭い、およそ０．５ｍｍに設定される。しかし、管は、半円筒形溝６８
の間に容易に収まることができ、実際には、溝６８および管の側壁の間には実質
的なゆとり（あそび）がある。

【００５３】 タレット５０が回転すると、顎部５２に固定された管は、まず、溶接ステーシ
ョン８０へ搬送される。溶接ステーション８０は、脱出部４０から１８０°離れ
た位置に配置されており、さらに９０°回転したところに、放出ステーション９
０が配置されている。

【００５４】 脱出部４０から９０°離れた位置にはステーションがないことに留意されたい
。しかし、プロセスが必要とするならば、管を溶接する準備のために有用な選択
的なステップを実行するために、ここに別のステーションを設けることができる
。例えば、管の端部からすべての屑を取り除くために、空気の吹き付けステップ
を行うことができる。

【００５５】 溶接ステーション８０は、センサ８２、溶接ユニット８２、空気式クランプシ
リンダ８６を有する。溶接ユニット８４は、プラズマ放電溶接トーチを有する。
このとき不活性ガスとしてアルゴンガスが用いられる。溶接トーチに対する電流
源およびアルゴンガスは、溶接装置の供給電源で形成される。溶接ユニットのヘ
ッド部は、確実に、管の上側端部に適正に位置合わせされるように、その位置は
３次元すべての方向で調整することができる。

【００５６】 センサ部８２は、タレット５０の顎部５２における管の有無を検知する。光学
式検知システムを用いて、センサ５２からの信号は制御ユニットに送られる。セ
ンサが管を検知した場合、溶接ユニット８４は、管の上側端部を閉じるように溶
接する。管が検知されなかった場合、溶接装置は作動しない。当然ながら、必要
に応じて、センサ８２は前の（空の）ステーションに配置することもできる。

【００５７】 空気式クランプシリンダ８６は、タレット５０の顎部を閉じるように機能する
。一連の顎部５２が溶接ステーション８０に配置された場合に、空気式クランプ
シリンダ８６のピストンを、タレットの中心に向かって水平方向に移動するよう
に作動させることができる。ピストンがこのように移動した場合、ピストンは、
ブロック５６を凹部５８内に押しつけるように付勢する。こうして、管は、ブロ
ック５６内の溝６８および凹部５８内の溝６８の間に把持され、管は、確実に、
溶接に適した正確な位置に配置される。同様に、うまく溶接する上で必要とされ
るように、確実に、管および顎部を十分に接触させることができる。空気式クラ
ンプシリンダ８６は、制御ユニットにより制御される。

【００５８】 理解されることであるが、ブロックが凹部内に極めて短い距離だけ移動した後
に、ブロックおよび凹部の面が接触するので、ブロックは限定的に移動する。そ
の結果、管が溶接するために保持されている間、管が顎部により潰されたり、損
傷を与えられることは極めて稀となる。

【００５９】 さらに４分の１回転すると、放出ステーション９０がある。このステーション
は、テーブルプレート７０の一部、および切り欠き領域７４を有するスライドプ
レート７２の付近に配置される。タレット５０が回転すると、溶接された管また
は容器は、切り欠き領域７４の上方に配置される。通常、この容器は、顎部５２
内にゆるく固定されているだけなので、重力の影響により、顎部５２から落下し
、切り欠き領域７４を貫通して、搬出シュート９２を下って収集貯蔵部（図示せ
ず）に入る。

【００６０】 時折、容器が切り欠き領域７４の上方にあって、重力の作用により、容器が落
下しないことがある。そのために、空気式垂直シリンダ９４を有する放出ユニッ
トが設けられ、このとき、空気式シリンダのピストンは、ばねを用いて、最上部
位置に向かって付勢される。放出ブロック９６は、ピストンの下側端部に固定さ
れる。空気がシリンダに供給されると、ピストンは下方向に押され、放出ブロッ
ク９６の下側表面が容器の上側端部と接触する。こうして、容器は、顎部５２か
ら離れて下方向へ搬出シュート９２内に押し出され、確実に、容器を信頼性よく
放出することができる。シリンダ９４内への空気の供給は、制御ユニットにより
制御される。

【００６１】 さらに、これらの図では図示していないが、溶接装置は、プラスチック製の保
護ケージにより全体が包囲されている。保護ケージは、（溶接噴射、保持用指部
、または移動部分間の同様のものであるかによらず、）オペレータによる損傷の
可能性を低減するためのものである。さらに、保護ケージにより、溶接装置付近
に過剰にアルゴンを集めて、溶接処理を改善することができる。加えて、保護ケ
ージは、外部の空気の流れから溶接領域を保護し、溶接装置付近に浮揚する汚染
物質の量を低減する。

【００６２】 保護ケージには、（例えば、ホッパ２０に管を充填するとき、）必要に応じて
、溶接装置にアクセスできるようなドアが設けられている。このドアはスイッチ
を有し、このスイッチは、ドアが閉じているかどうかを示す信号を制御ユニット
に送信する。この溶接装置を自動的に作動させるためには、このドアを閉じる必
要がある。

【００６３】 チューブ自動溶接装置は、以下のように作動する。

【００６４】 管は、振動ホッパ２０のボウル２２内に配置され、出口シュート２４から下方
へ重力供給ライン３０内に搬送される。管は、垂直方向に積み重ねられ、このと
き、最下位置にある管は、脱出部４０のプレート４２上に載置される。管を受容
するために、一連の顎部５２が重力供給ライン３０の漏斗部３２の底部の下方に
位置合わせされるように、タレット５０が配置され、その位置で静止するように
固定される。顎部５２のブロック５６は、ばね６４により外側方向に付勢され、
ブロック５６および凹部内の溝６８の間隔は、管の断面積よりも若干大きい。こ
うすることにより、管が顎部５２に入りやすくなる。

【００６５】 脱出部４０の弾性部４４は、積み重ねられた管の最下位位置より１つ上方にあ
る管を、供給ライン３０の側部に対して付勢する。脱出部４０のプレート４２が
移動すると、積み重ねられた管の最下位に配置された管は、漏斗部３２を介して
顎部５２内に落下する。このように解放された管は、管の下側端部がタレット５
０の下方にあるスライドプレート７２と接触するまで、重力の作用により、ブロ
ック５６および凹部５８内の溝６８の間の間隙内に落ち込む。管の長さは、タレ
ットの厚みより多少大きく、管の上側端部は、タレットから盛り上がって直立す
る。

【００６６】 脱出部４０のプレート４２が元の位置に戻り、弾性部４４が保持していた管を
解放し、プレート４２に載置するために落下させる。

【００６７】 その後、タレットが９０°だけ回転する。管は顎部５２とともに搬送され、そ
の下側端部はスライドプレート７２上を滑動する。管は十分に軽いので、管の下
側部分がスライドプレート７２上を滑動する際に損傷を受けることは避けられる
。脱出部から９０°の位置にはステーションが配置されていないので、このプロ
セスのこの段階においては、管に対して何も処理されない。一方、タレット５０
が静止している間に、脱出部４０が再び作動して、一連の第２の顎部に管が落と
し込まれる。

【００６８】 タレット５０はさらに９０°回転する。第１の管は、溶接ステーション８０に
搬送され、センサが管の有無を検知する。第２の管は、空のステーションに移動
する。

【００６９】 管が存在するという信号が制御ユニットに送信された後、制御ユニットは溶接
を行うために溶接ユニット８４を準備する。溶接ステーション８０において、第
１の管を顎部５２内の所定位置にしっかりと固定するために、制御ユニットが空
気式シリンダ８６を起動して、管がこのように固定されている間に、その上側端
部が閉じるように溶接される。溶接された後、空気式シリンダ８６の圧力が解除
され、ばねにより、顎部５２が元の位置に復帰する。当然のことながら、（第１
の管が溶接ステーション８０に達する前の段階において生じるように、）顎部５
２に管が存在しない場合、センサ８２がこの影響による信号を制御ユニットに送
信するために、溶接装置は作動しない。

【００７０】 理解されることであるが、管の上側端部を溶接する間、確実に、管を溶接装置
の下方に維持しておくためには、タレット５０を静止した状態で固定することが
重要となる。この静止した期間において、脱出部４０は再び作動して、一連の第
３の顎部５２に管を落とし込む。

【００７１】 タレットが再び９０°だけ回転する。一端部が閉じるように溶接された第１の
管は、放出ステーション９０に搬送され、ここで自重により、または放出ブロッ
ク９６により軽く叩かれた後、管が搬送シュート９２内に落下する。第２の管は
、溶接ステーション８０に搬送され、ここでその存在が検出されて、空気式シリ
ンダ８６により顎部５２が閉じ、第２の管の端部が閉じるように溶接される。第
３の管は、顎部５２とともに搬送されるが、何も処理されない。脱出部４０は、
再び作動して、溶接プロセス中、タレット５０が静止した状態にあるとき、一連
の第４の顎部５２に管を落とし込む。

【００７２】 タレットが再び９０°だけ回転する。これにより、第２の管を放出ステーショ
ン９０に、第３の管を溶接ステーション８０に、さらに第４の管を空のステーシ
ョンに搬送する。脱出部４０は、再び停止して、現在では空の状態にある一連の
最初の顎部４２に管を落とし込む。

【００７３】 このプロセスを反復すると、すべての管は、一連の顎部５２に落とし込まれ、
管の一端部が閉じるように溶接される溶接ステーションを通り、放出が行われる
放出ステーション９０に至るまで搬送される。こうして、この装置は、チタニウ
ム製の管のすべての一端部を閉じるように、連続的かつ自動的に溶接を行う。

【００７４】 溶接を完了するのに要する時間は、このサイクルにおいて極めて重要であって
、溶接をいかに迅速に行うことができるかを左右する。現在のところ、溶接を完
了するための時間はおよそ３秒であって、タレットが９０°回転するのに要する
時間はおよそ２秒である。９０°回転する毎に溶接された管が放出ステーション
９０に搬送され、１時間当たり、およそ６００個の溶接された管または容器が生
産される。

【００７５】 理解されることであるが、溶接ユニット８４は、各サイクルにおいて作動する
が、一連の顎部５２のそれぞれは、４回毎にしか、溶接すべき管を保持しない。
したがって、溶接すべき管を保持する部分が常に同じである場合に要求される耐
熱性に比べて、タレット５０を構成する材料には、あまり高い耐熱性が要求され
ない。したがって、タレットを、とりわけ、タングステンそのものではなくて、
タングステン合金で構成することができる。

【００７６】 このプロセスにより溶接されたチタニウム製の管または容器は、収集貯蔵部に
受容される。これらの管に対して目視検査を行い、許容可能なものに対して、放
射性ヨウ素を塗布した銀製ロッドまたは樹脂製ボールなどの適当な放射性同位体
が充填される。その後、カプセルの他方の端部が閉じるように溶接される。現在
のところ、検査、挿入、および溶接ステップは、手動にて行われる。ただし、理
解されることであるが、これらのステップが手動で行われる場合であっても、一
方の端部を自動的に閉じるように溶接することは、カプセルの生産に要する作業
量と時間を相当に低減する。加えて、自動化されたプロセスは、手動で容器を溶
接した場合よりも、より安定した製造物を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、チューブ自動溶接装置の好適な実施形態の全体的な斜視
図である。

【図２】 図２は、供給ラインおよび脱出部の拡大斜視図である。

【図３】 図３は、脱出部の斜視図である。

【図４】 図４は、タレットの斜視図である。

【図５】 図５は、タレットの拡大分解斜視図である。

【図６】 図６は、テーブルプレートおよびスライドプレートの斜視図であ
る。

【図７】 図７は、小線源照射術用カプセルまたはシードの断面図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年１２月５日（２０００．１２．５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ケビン・ヘル アメリカ合衆国600084イリノイ州アーリン トン・ハイツ、ノース・リッジ・アベニュ ー3350番、ニーコメド・アメルシャム・パ ブリック・リミテッド・カンパニー (72)発明者 ロバート・ホールグレン アメリカ合衆国600084イリノイ州アーリン トン・ハイツ、ノース・リッジ・アベニュ ー3350番、ニーコメド・アメルシャム・パ ブリック・リミテッド・カンパニー (72)発明者 ジョン・クルーワー アメリカ合衆国600084イリノイ州アーリン トン・ハイツ、ノース・リッジ・アベニュ ー3350番、ニーコメド・アメルシャム・パ ブリック・リミテッド・カンパニー Ｆターム(参考） 4C082 AA10 AC03 AE05

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 小線源照射術用のカプセルとして用いるのに適した開口端部
   を有する複数の管のそれぞれの閉じた一方の端部を溶接するための自動化された
   方法であって、 各管をホルダ内に充填するステップと、 ホルダ内の管を溶接ステーションに搬送するステップと、 管の閉じた一方の端部を溶接するステップと、 ホルダから溶接された管を解放するステップとを反復して行うことを特徴とす
   る方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法であって、 開口端部を有する複数の管は、供給部から連続的な流れとして供給されること
   を特徴とする方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の方法であって、 供給部は、ホルダに対して特定の方向に沿って、管を供給することを特徴とす
   る方法。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の方法であって、 供給部内で管の方向を揃えるために、管を動揺させるステップを有することを
   特徴とする方法。
5. 【請求項５】 請求項２ないし４のいずれか１に記載の方法であって、 供給部内において、１つの管の端部を、その上方にある別の管の端部に対して
   配列するステップと、 規制部材を、最下位位置から１つだけ上方に配置される管の側壁に対して付勢
   して、管が下方に移動することを阻止するステップと、 最下位位置にある管を供給部からホルダへ個別に解放するステップとを有する
   ことを特徴とする方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１に記載の方法であって、 ホルダは、管を受容し、管の一方の端部が溶接される溶接ステーションに管を
   搬送して、溶接された管を解放し、 ホルダは、閉じたループ内を移動することを特徴とする方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の方法であって、 複数のホルダが設けられたことを特徴とする方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の方法であって、 ホルダは、溶接ステーションを介して順に移動し、 複数のホルダのそれぞれは、他のホルダが溶接ステーションを介して移動する
   間に、後続の溶接動作が行われるまでに冷却されることを特徴とする方法。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれか１に記載の方法であって、 ホルダは、回転可能な部材の形態を有するホルダ支持部の周辺部に取り付けら
   れたことを特徴とする方法。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし９のいずれか１に記載の方法であって、 ホルダは、管を受容し、解放するときには開いた状態となり、少なくとも管を
    溶接する間はしっかりと固定するように閉じた状態となることを特徴とする方法
    。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の方法であって、 ホルダが溶接ステーションにあるとき、ホルダを開いた状態から閉じた状態に
    移動させるステップを有することを特徴とする方法。
12. 【請求項１２】 請求項１０または１１に記載の方法であって、 ホルダは、開いた状態となるように付勢された一対の顎部の形態を有し、選択
    的に閉じることができることを特徴とする方法。
13. 【請求項１３】 請求項１０ないし１２のいずれか１に記載の方法であって
    、 ホルダは、ホルダ支持部内に滑動可能に取り付けられたブロックの形態を有し
    、 ブロックは、ブロックおよびホルダ支持部の間に保持された弾性手段により外
    側方向に付勢されることを特徴とする方法。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の方法であって、 ブロックは、ブロックを貫通し、かつホルダ支持部内に係合するボルトにより
    、ホルダ支持部上に保持され、 ブロックは、弾性手段により外側方向に付勢され、 ボルトは、弾性的付勢力に対抗して、ブロックをホルダ支持部上に保持して、
    ボルトを締め付けるか、弛めることにより変化させることができるホルダの開い
    た状態を実現することを特徴とする方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の方法であって、 一連のねじは、凹部内に設けられ、所定のポイントを位置決めし、 ボルトは、所定のポイントを超えて締め付けられないことを特徴とする方法。
16. 【請求項１６】 小線源照射術用のカプセルとして用いるのに適した開口端
    部を有する複数の管のそれぞれの閉じた一方の端部を溶接するための自動化され
    た方法であって、 個別の管を、開いた状態にあるホルダに供給するステップと、 開いた状態にあるホルダを溶接ステーションへ搬送するステップと、 ホルダを閉じて、溶接ステーションに設けたホルダアクチュエータを用いて、
    管をしっかりと把持するステップと、 管の一方の端部を閉じるように溶接するステップとを反復して行うことを特徴
    とする方法。
17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の方法であって、 ホルダを搬送している間、管をスライドプレート上で滑動させるステップを有
    することを特徴とする方法。
18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の方法であって、 溶接された管を、スライドプレートが切り欠き領域を有する解放位置まで搬送
    するステップと、 管を、切り欠き領域を通して落下させるステップとを有することを特徴とする
    方法。
19. 【請求項１９】 小線源照射術用のカプセルとして用いるのに適した開口端
    部を有する複数の管のそれぞれの閉じた一方の端部を溶接するための自動化され
    た方法であって、 ホルダ支持部上に取り付けられたホルダ内に管を受容するステップと、 溶接処理において、管の一方の端部を閉じるように溶接される溶接ステーショ
    ンを超えて、管を搬送するステップと、 溶接された管を解放するステップとを有し、 ホルダは、ホルダ支持部上の凹部内に滑動可能に取り付けられたブロックの形
    態を有し、 ホルダは、ブロックを貫通し、かつホルダ支持部内に係合するボルトにより、
    ホルダ支持部上に保持され、 ブロックは、ブロックおよびホルダ支持部の間で作動する弾性手段により外側
    方向に付勢され、 ボルトは、弾性的付勢力に対抗して、ブロックをホルダ支持部上に保持して、
    ブロックの開いた状態を実現し、 ブロックの開いた状態は、ボルトを締め付けるか、弛めることにより変化させ
    ることができ、 一連のねじは、凹部内に設けられ、所定のポイントを位置決めし、 ボルトは、所定のポイントを超えて締め付けられないことを特徴とする方法。
20. 【請求項２０】 請求項１ないし１９のいずれか１に記載の方法であって、 各ホルダは、エルコナイト（Elkonite）で構成されていることを特徴とする方
    法。
21. 【請求項２１】 請求項１ないし２０のいずれか１に記載の方法であって、 ホルダ支持部は、エルコナイト（Elkonite）で構成されていることを特徴とす
    る方法。
22. 【請求項２２】 請求項１ないし２１のいずれか１に記載の方法を実現する
    ための装置。
23. 【請求項２３】 図１ないし図６を参照して実質的に開示された小線源照射
    術用のカプセルとして用いられる管の閉じた端部を溶接するための方法。
24. 【請求項２４】 図１ないし図６を参照して実質的に開示された小線源照射
    術用のカプセルとして用いられる管の閉じた端部を溶接するための装置。