KR100487422B1 - Ｉｒ－192 치료용 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방사선원 어셈블리 제조용 압착기에 관한 것으로, 방사능 누출방지에 우수하고 방사선원의 내구성이 향상된 방사선원 어셈블리를 제조할 수 있도록 위하여; 방사선원이 내장되는 캡슐과, 이송케이블 및 커넥터로 구성되는 방사선원 어셈블리를 밀봉결합하기 위한 장치에 있어서: 베어링에 의해 지지되는 중공형의 주축과, 주축을 구동하는 감속기와 모터를 포함하는 구동수단과, 나사식으로 조절되어 반지름방향 내외로 동시에 움직이면서 압착력을 제공하도록 구비되는 3개의 압착롤러가 등간격으로 장착되며 상기 주축의 일측에 장착되어 회전시 방사선원어셈블리의 이송케이블과 캡슐의 중첩부위를 롤링압착하는 롤링압착수단을 포함하는 롤링압착유닛을 포함하도록 구성함으로써; 압착되는 부위의 외주면 전체에 고르게 단계별로 증가하는 압착력이 작용하도록 하여, 제작되는 방사선원 어셈블리가 밀봉결합에 대한 건전성을 갖게 되어, 방사선원 어셈블리가 방사능 누출방지에 효과적이며, 내장되는 방사선원의 내구성 향상에 바람직하며, 조립작업을 더욱 용이하게 함으로써 더욱 향상된 생산성을 얻을 수 있는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기를 제공한다.

Description

Ｉｒ－192 치료용 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기{ROLLING PRESS MACHINE SEALING Ir-192 RADIOACTIVE SOURCE ASSEMBLIES FOR MEDICAL USE}

본 발명은 방사선원 어셈블리 제조용 압착기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방사선원이 장입되는 캡슐, 이송케이블 및 커넥터로 구성되는 근접방사선치료에 사용되는 치료용 방사선원 어셈블리를 제조함에 있어서 방사선원이 장입된 캡슐과 이송케이블과의 결합시 밀봉성을 향상시켜 방사능 누출을 방지하고 방사선원의 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 치료용 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기에 관한 것이다.

근래 방사성 동위원소의 이용범위와 이용기술이 급속도로 발전하고 있으며, 일반적으로 방사성 동위원소에서 방출되는 방사선에 대해 거부감을 갖는 경향이 있음에도 불구하고 방사성 동위원소는 미량이면서도 강력한 투과력을 갖는 방사선을 방출하여 산업용, 의료용, 연구용으로 유용하게 이용될 수 있다는 고유특성을 갖고 있어서 이용량이 점차 증가하고 있다.

실제로, 방사성 동위원소는 비파괴검사, 방사성 동위원소 게이지, 산업용 방사선 추적자, 체내투여진단 및 치료, 체외이용진단, 방사선멸균, 방사선식품조사, 방사선 유전공학연구 등 여러분야에 다양한 형태로 이용되면서 산업발전과 생산성향상, 공해방지, 산업안전, 의료기술발전과 복지구현, 식량증산과 식품보전, 기초과학발전 등 인간의 삶을 풍요롭고 편리하게 만드는데 매우 큰 기여를 하고 있는 것이 사실이다.

이상에서 설명한 다양한 방사성 동위원소의 이용분야 중에서도 의료용으로 사용되는 방사선 동위원소는 인체가 그 적용대상이라는 점에서 취급 및 이용에 특히 주의가 요구되는 가운데 사용되고 있다.

최근에 고선량률을 이용한 원격치료체계에 바탕을 둔 근접방사선치료법이 임상에서 사용되고 있으며, 암치료에 그 사용이 두드러진 것을 볼 수 있다. 근접방사선치료방식은 방사선원을 내장한 방사선원어셈블리를 치료장치에 장착한 후 암 조직 사이에 방사선원이 위치하도록 하여 치료하는 방법으로서 종양주위의 정상조직의 손상을 최소화하면서 종양부위에 다량의 방사선을 조사하여 치료효과를 높일 수 있어 점차적으로 시술범위가 넓어지고 있다. 이러한 치료장치에는 Co-60, Cs-137 및 Ir-192 방사선원이 사용되고 있으며, 그 중에서도 중성자 자기차폐효과 및 감마선 자기흡수효과를 최소화시킴으로써 높은 비방사능(specific activity)을 가지면서도 방사선에너지가 비교적 낮아 치료효과 및 취급안전성이 우수한 Ir-192 방사선원이 내장되는 치료용 방사선원 어셈블리가 많이 사용되고 있다.

상기 치료용 방사선원 어셈블리는, 도 1에 도시한 바와 같이, 원통형의 천연 이리듐 금속표적을 연구용원자로에서 중성자 조사하여 제작되는 Ir-192 방사선원(1)과, 이 Ir-192 방사선원(1)을 내장하게 되는 캡슐(3)과, 이 캡슐(3)에 일단부가 삽입되도록 장착되어 캡슐내부를 외부와 차단하는 이송케이블(5)과, 이 이송케이블(5)의 타단부에 원격치료장치에 연결할 목적으로 장착되는 커넥터(7)로 구성된다.

상기한 바와 같은 치료용 방사선원 어셈블리(10)는, 예를 들어 혈관이나 담관 등 좁은 관에 적용되기 위해, 직경이 3mm 인 캡슐(3)과, 이 캡슐(3)에 직경이 1.5mm이고 길이가 1.5mm 인 Ir-192 방사선원(1)을 사용하여 제작된다. 이와 같이, 취급하는 방사선원의 크기가 작아서 정밀도가 요구되고, 더구나 방사능이 높아서 차폐창이 설치된 콘크리트 핫셀(HOT CELL)에서 작업자의 차폐창을 통한 원격 기기조작으로 조립해야 함에 따라 많은 어려움이 따른다.

종래에도, 치료용 방사선원 어셈블리의 제작함에 있어서, 정밀도와 공정의 정확성을 향상, 작업자의 방사선 피폭 방지 및 작업시간 단축 등의 문제점을 해결하기 위하여, 자동화된 다양한 생산장치를 사용하여 중성자 조사된 원통형 Ir-192 방사선원의 분류하고, 캡슐을 가공하며, 방사선원 어셈블리의 조립 및 용접하고, 방사능을 측정하는 등의 제조과정을 수행되어 왔다.

제조과정을 좀 더 상세하게 설명하면, 우선 핫셀 밖에서 캡슐(3), 이송케이블(5) 및 커넥터(7)가 각각 가공되고, 핫셀 내부에서 일측에 개구부를 구비한 캡슐(3)에 중성자 조사된 원통형 Ir-192 방사선원(1)을 장입하여 조립하고, 이송케이블(5)의 일단부를 캡슐(3)의 개구부를 통해 삽입하여 조립하며, 이어서 캡슐(3)과 이송케이블(5)의 밀봉결합을 위해 중첩부위를 용접하는 과정으로 치료용 방사선원 어셈블리(10)를 제조하였다.

그러나, 이상의 제조과정에서 이송케이블(5)과 캡슐(3)을 결합하는 것은 용접열에 의해 재료가 물성변화를 일으켜 용접되는 연결접촉부위의 약화를 초래하는 문제점이 있었으며, 이는 밀봉결합의 건전성 확보를 통해 방사선원 어셈블리의 방사능 누출을 방지하고 방사선원의 내구성을 향상시킨다는 측면에서 결정적으로 장애요인이 되고 있는 실정이다.

한편, 치료용이 아닌, 도 2에 도시한 바와 같은, 비파괴검사용으로 사용되는 방사선원 어셈블리(110)를 제작하는 경우에는, 특허출원 제1999-33983호의 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같은 압착기가 제공되어, 방사선원이 내장되는 캡슐(103)과 이송케이블(일명: 피그테일)(105)의 밀봉결합을 위해, 종래에 사용되던 용접 방식을 탈피하여 두 부재간의 중첩부위를 2점 또는 3점 압착방식으로 압착하여 밀봉결합하는 기술이 도입된 바 있다. 참고로, 도 2의 미설명 부호 방사선원어셈블리를 구성하는 107은 커넥터이다.

그러나, 이상과 같은 압착방식으로 밀봉결합하는 기술이 치료용 방사선원 어셈블리와 같이 매우 소형의 방사선원 어셈블리의 제조에는 지금까지 적용된 적이 없는 실정이며, 산업용 방사선원 어셈블리에 적용되는 경우에도 부과되는 압착하중의 분포를 전체적으로 균일하게 적용하는데 한계가 있어서 방사선원 어셈블리가 요구되는 정밀도의 직진성을 유지하지 못하는 문제점이 있었던 실정이다.

이상과 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로서,

본 발명의 목적은 방사선원이 장입되는 캡슐과 이송케이블의 밀봉결합을 위해 용접방식을 사용하지 않고 압착방식으로 밀봉결합하되, 압착력이 압착되는 부위의 외주면 전체에 고르게 작용하도록 하여, 제작되는 방사선원 어셈블리가 방사능 누출 방지와 방사선원의 내구성을 향상 측면에서 바람직한 밀봉결합의 건전성을 갖도록 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기를 제공하는 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은,

방사선원이 내장되는 캡슐과, 이송케이블 및 커넥터로 구성되는 방사선원 어셈블리를 밀봉결합하기 위한 장치에 있어서:

베어링에 의해 지지되는 중공형의 주축과, 주축을 구동하는 감속기와 모터를 포함하는 구동수단과, 나사식으로 조절되어 반지름방향 내외로 동시에 움직이면서 압착력을 제공하도록 구비되는 3개의 압착롤러가 등간격으로 장착되며 상기 주축의 일측에 장착되어 회전시 방사선원어셈블리의 이송케이블과 캡슐의 중첩부위를 롤링압착하는 롤링압착수단을 포함하는 롤링압착유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기를 제공한다.

한편, 장치의 몸체가 되는 베드;

상기 주축의 타측에 위치하도록 상기 롤링압착유닛에 장착되어 중공형의 주축의 내부를 통해 이송케이블을 장전시키는 이송케이블공급유닛;

상기 롤링압착수단의 축 중심과 동일 축상에 축 중심이 위치하는 가운데 서로 마주보도록 장착되는 콜릿 척과, 캡슐을 고정하기 위해 상기 콜릿 척의 중심에 끼워지는 콜릿과, 콜릿 척의 후방에 장착되어 콜릿 척을 전·후진시킴으로써 캡슐을 고정 또는 풀림되도록 하는 고정용 실린더를 포함하는 캡슐고정수단과,

가이드봉을 포함하는 이송받침대와, 상기 가이드봉에 구속된 상태로 이송받침대 위에 장착되며 상기 캡슐고정수단이 고정되는 이송대와, 이 이송대를 이송받침대 위에서 베드 면에 대하여 수평으로 전·후진시키는 수평이송실린더를 포함하는 이송수단, 및

상기 캡슐고정수단의 경사를 조절하기 위해 상기 캡슐고정수단과 연동되도록 상기 이송대에 장착되는 경사조절수단을 포함하며, 상기 롤링압착수단 전방의 베드 상에 위치하는 캡슐고정유닛;

상기 롤링압착수단의 압착롤러를 단계적으로 조절하기 위해, 단부에 공구팁이 형성된 조절축과, 압착력 제공을 위하여 조절축에 회전력을 제공하는 조절축회전수단, 상기 조절축을 상·하로 이송시키기 위한 조절축이송용 실린더를 포함하며, 상기 롤링압착수단의 직하부에 상기 조절축이 수직으로 위치하도록 상기 베드에 장착되는 롤링압착수단 조절유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기를 제공한다.

그리고, 상기 베드는 수평을 기준으로 소정의 각도범위 내에서 경사를 구비하는 것을 특징으로 한다. 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 4는 도 3의 롤링압착기를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 롤링압착기의 롤링압착수단을 개략적으로 도시한 도시한 정면도이다. 도 6은 도 3의 롤링압착기를 확대 도시한 도면으로서, 도 6a는 도 3의 A부분의 확대도이고, 도 6b는 도 3의 B부분의 확대도이며, 도 6c는 C부분의 확대도이다. 그리고, 도 7은 본 발명에 따른 롤링압착수단 조절유닛의 다른 일 실시예를 개략적으로 도시한 측면도이다.

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기(100)는, 크게 몸체가 되는 베드(20)와, 캡슐(3)을 고정하는 캡슐고정유닛(30)과, 이송케이블(5)을 공급하기 위한 이송케이블공급유닛(40)과, 캡슐(3)과 이송케이블(5)을 중첩시킨 상태에서 중첩부위를 롤링압착하는 롤링압착유닛(50) 및 이 롤링압착유닛(50)에 제공되는 압착력을 단계적으로 조절하기 위한 롤링압착수단 조절유닛(60)으로 구성된다.

상기 베드(20)는 본 발명의 실시예를 구성하는 나머지 모든 구성요소가 장착되는 직사각형의 플레이트형으로 구비되며, 이동이 가능하도록 다수의 바퀴(21)가 장착된 프레임(23)에 놓인다. 또한, 후술하는 롤링압착수단 조절유닛(60)의 조절축(63)이 통과할 수 있도록 하기 위한 관통공(25)이 구비되어 있다.

상기 롤링압착유닛(50)은 주축(51)과, 구동수단, 롤링압착수단(59)으로 구성되며, 이들을 유기적으로 결합하고 지지하기 위해 하우징(52)을 매개로 조립되어 상기 베드(20)의 일측에 장착된다. 즉, 하우징(52)에 중공형의 주축(51)이 베어링에 의해 지지되도록 설치되고, 주축(51)을 구동하기 위한 감속기(도시 안됨)와 구동모터(55)를 포함하는 구동수단이 주축(51)과 연동되도록 하우징(52)에 장착된다. 그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 나사식으로 조절되어 반지름방향 내외로 동시에 움직이면서 작동시 캡슐(3)의 외주면에 접촉하여 압착력을 제공하도록 하는 3개의 압착롤러(70)가 중심부에 120°간격으로 위치하도록 장착된 롤링압착수단(59)이 상기 주축(51)의 일측, 즉 후술하는 캡슐고정유닛(30)의 콜릿 척(31)과 마주보는 측에 장착된다.

상기 롤링압착수단(59)은 선반(Lathe)과 같은 공작기계에서 작업물의 고정을 위해 사용되는 연동척(Union chuck)과 유사한 구조로 구성되는 것으로서, 도 5 및 도 6a에 도시한 바와 같이, 조임볼트(56)를 조작함으로써 동시에 반지름방향 내외측으로 움직이는 3개의 조오(jaw)(57)가 구비되어 있으며, 상기 조오(jaw)(57)의 중심측 정면에 각각 압착롤러(70)가 주축(51)과 평행을 이루도록 장착된다. 즉, 각 조오(57)의 중심부에서 전방으로 돌출하며 압착롤러를 회전가능한 상태로 고정하는 롤러고정축이 각 조오의 중심부에 고정된다. 더불어, 상기 조임볼트(56)가 정지시에 항상 수직하방을 향하도록 제어하기 위한 위치감지센서(58)를 구비한다.

상기 이송케이블공급유닛(40)은 상기 롤링압착유닛(50)의 하우징(52)의 후방, 즉 주축(51)을 기준으로 롤링압착수단(59)의 반대편 위치에 결합되며, 도 6a에 도시한 바와 같이, 중공형인 상기 주축(51)의 내부를 통해 상기 롤링압착수단(59)의 압착롤러(70) 직전의 위치까지 연장되는 직경이 좁은 케이블공급안내관(41)을 포함한다. 이 케이블공급안내관(41)을 통해 이송케이블(5)의 일단부를 롤링압착수단(59)의 중심을 통해 후술하는 콜릿 척(31)에 고정되는 방사선원(1)을 내장한 캡슐(3)에 삽입되도록 공급할 수 있게 된다.

상기 캡슐고정유닛(30)은 도 6b에 도시한 바와 같이, 캡슐(3)을 고정하기 위한 캡슐고정수단과, 캡슐고정수단을 상기 롤링압착수단(59)을 향해 전·후진 이송시키기 위한 이송수단과, 상기 캡슐고정수단과 연동되도록 결합되는 가운데 상기 이송수단에 고정되어 상기 캡슐고정수단(35)의 경사를 조절하는 경사조절수단(39)으로 구성되며, 상기 롤링압착유닛(50)의 롤링압착수단(59) 전방에 상기 콜릿 척(31)이 상기 롤링압착수단(59)과 동일 축상에서 마주보게 위치하도록 상기 베드(20) 위에 장착된다.

상기 이송수단은 상기 주축(51)과 평행한 방향으로 장착되는 하나 이상의 가이드봉(36)을 포함하며 직접 상기 베드(20)에 결합되는 이송받침대(37)와, 상기 가이드봉(36)에 구속된 상태로 이송받침대(37) 위에 장착되며 상기 캡슐고정수단이 장착되는 이송대(75)와, 이 이송대(75)를 상기 이송받침대(37) 위에서 가이드봉(36)에 안내되는 가운데 상기 베드 면과 평행하게 전·후진시키기 위해 상기 이송받침대(37) 후방에 장착되는 수평이송실린더(77)로 구성된다. 여기서, 상기 이송대(75)에서 콜릿 척(31)이 장착되는 부분은 전,후방과 상방으로 개방되어 있고 저면과 양측면이 캡슐고정수단을 감싸는 형상으로 구비되며, 더불어 후술하는 상기 캡슐고정수단의 콜릿 척(31)의 중심축이 상기 베드(20)와 평행을 이루는 각도에서부터 평면과 수직을 이루는 각도까지 선회가능하도록 장착하기 위한 측면관통구(79)가 상기 양측면에 각각 구비된다.

상기 캡슐고정수단(35)은 상기 롤링압착수단(59)의 축 중심과 동일 축상에 축 중심이 위치하는 가운데 롤링압착수단(59)과 서로 마주보도록 상기 이송수단의 이송대(75)에 장착되는 콜릿 척(31)과, 캡슐(3)을 고정하기 위해 상기 콜릿 척(31)의 중심에 끼워지는 콜릿(32)과, 콜릿 척(31)의 후방에 위치하도록 상기 이송대(75)의 장착되어 콜릿 척(31)을 전·후진시킴으로써 콜릿(32)이 캡슐(3)을 고정 또는 풀림되도록 하는 고정용 실린더(33)로 구성된다. 부연하면, 상기 콜릿 척(31)은 상기 이송대(75)에 선회가능하도록 고정되기 위해, 도 4 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 자체의 양측면에서 각각 연장되는 선회축(34)(34')을 구비하고 있으며, 이 선회축(34)(34')이 상기 이송대(75)의 양측면에 각각 형성된 측면관통구(79)에 베어링(도시 안됨)을 매개로 고정된다.

상기 경사조절수단(39)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 이송수단을 구성하는 이송대(75)의 일측방에 장착되는 것으로서, 모터 또는 로터리실린더와 같은 회전용 액츄에이터가 사용될 수 있으며, 출력축이 상기 콜릿 척(31)의 일측 선회축(34')과 연동되는 상태로 상기 이송대(75)의 측면에 고정된다. 여기서, 정밀한 위치제어가 요구되는 경우에는 경사조절수단(39)으로 로터리실린더를 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 캡슐고정수단(35)에서, 상기 콜릿 척(31)과 이 콜릿 척(31)을 전·후진 시키기 위한 고정용 실린더(33)의 결합은, 콜릿 척(31)의 경사에 따라 결합 또는 분리상태로 전환가능한 구조로 되어 있다. 즉, 콜릿 척(31)의 중심축이 베드 면에 대하여 평행인 상태에서는 콜릿 척(31)과 고정용 실린더(33)가 결합상태를 유지하게 됨으로써 연동이 가능하게 되고, 콜릿 척(31)이 상기 경사조절수단(39)에 의해 선회됨으로써 베드 면에 대하여 경사를 갖는 경우에는 고정용 실린더(33)와 콜릿 척(31)이 서로 분리상태에 놓이게 되어 연동이 불가능한 구조로 구성된다.

상기 롤링압착수단 조절유닛(60)은, 도 6c에 도시한 바와 같이, 단부에 상기 롤링압착수단(59)의 압착롤러(70)를 조절하기 위한 공구팁(61)이 형성된 조절축(63)과, 압착력 제공을 위하여 조절축(63)에 회전력을 제공하는 조절축회전수단, 상기 조절축(63)을 상·하로 이송시키기 위한 조절축이송용 실린더(67)로 구성된다. 여기서, 상기 조절축(63)은 상기 베드(20)에 구비된 관통공(25)을 통해 일부분이 베드(20)의 상부로 돌출하는 가운데 상기 롤링압착수단(59)에 구비된 조임볼트(56)의 직하부에 수직으로 위치하도록 브라켓(69)에 의해 상기 베드(20)의 하부에서 고정되고, 그 상단에는 롤링압착수단(59)에 구비되는 조임볼트(56)의 공구홈(62)에 대응하는 형상의 공구팁(61)이 형성된다. 또한, 상기 조절축회전수단은 감속기(도시 안됨)와 구동모터(85)로 구성되며 상기 조절축(63)을 회전시킬 수 있도록 상기 브라켓(69)에 고정되고, 브라켓(69)의 하부에는 조절축이송용 실린더(67)가 상기 조절축(63)의 하단과 결합되도록 장착되어 상승시 조절축 상단의 공구팁(61)이 조임볼트(56)의 공구홈(62)과 맞물리도록 한다.

롤링압착수단 조절유닛의 다른 일 실시예로서, 도 7에 도시한 바와 같이, 베드(20)에 고정되는 브라켓(69')에 회전가능하도록 장착되는 중공형의 외축(91)과, 이 외축(91)의 내부에 축방향으로는 서로 연동하지 않고 회전시에만 연동하도록 장착되며 단부에 공구팁(61')이 형성되는 내축(93)을 포함하여 조절축(63')이 구성되고, 상기 외축(91)의 저면에 결합되는 외주면에 기어가 형성된 중공형의 원판기어(95)와, 이 원판기어(95)의 외주면에 형성된 기어와 맞물리는 렉기어가 형성된 피스톤로드(96)를 구비한 회전용 실린더(97)를 포함하여 조절축회전수단을 구성하고, 상기 원판기어(95)의 저면중심에 장착되어 상기 조절축(63')의 내축(93)을 상하로 이송하는 조절축이송용 실린더(67')를 포함하여 롤링압착수단 조절유닛(60')을 구성할 수 있다. 이 경우에는 구동모터(85)를 이용하는 롤링압착수단 조절유닛(60)에 비해 회전각도제어가 용이하고 큰 토크를 롤링압착수단(59)의 조임볼트(56)에 전달할 수 있는 장점을 갖는 반면, 실린더(97)의 행정(stroke)에 길이적 한계가 있음에 따라, 큰 회전양을 요구하는 경우에는 적용이 어렵다는 상대적 단점이 있다.

이하, 이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기를 사용하여 치료용 방사선원 어셈블리를 제조하는 과정에 관하여 설명한다.

도 8 내지 도 11은 본 발명에 따른 롤링압착기의 작업단계별 상태를 도시한 도면으로서, 도 8은 캡슐고정유닛의 콜릿 척이 상방을 향한 상태에서 캡슐을 장입하는 단계의 상태도이고, 도 9는 콜릿 척이 베드면과 수평을 이루도록 회전하고 이송케이블공급유닛에 의해 이송케이블의 일단부를 캡슐에 삽입시킨 단계의 상태도이며, 도 10은 이송수단의 수평이송실린더가 이송대를 이동시켜 콜릿 척에 고정된 캡슐의 일부분이 압착롤러들의 중심부 위치까지 전진한 단계의 상태도이고, 도 11는 롤링압착단계 후 캡슐고정수단의 고정용 실린더가 작동하여 캡슐에 작용하는 고정력이 해제되고 수평이송실린더가 후퇴한 단계를 도시한 상태도이다.

본 발명에 따른 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기는 10 Ci 이상의 높은 방사능을 띄는 Ir-192 방사선원을 취급해야 함에 따라 방사능 차폐시설인 핫셀에 설치하여 사용하게 되며, 방사능으로 인해 작업자의 직접적인 접근이 불가능함에 따라 핫셀내에서는 원격조작기구가 작업자를 대신하여 작업을 보조하게 되며, 작업자는 핫셀 내부를 관찰할 수 있는 차폐창을 통해 외부에서 본 발명에 따른 롤링압착기와 원격조작기구를 제어하여, 도 1에 도시한 바와 같은, 치료용 방사선원 어셈블리를 제조하게 된다.

치료용 방사선원 어셈블리(10)의 조립작업은 Ir-192 방사선원(1), 캡슐(3), 이송케이블(5) 및 커넥터(7)로 구성되는 모든 부품이 핫셀 내에 준비된 상태에서 시작된다.

우선, 본 발명에 따른 롤링압착기(100)의 캡슐고정유닛(30)의 캡슐고정수단에 포함되는 콜릿 척(31)이, 도 8에 도시한 바와 같이, 수직 상방을 향하도록 경사조절수단(39)을 작동하여 회전시키다. 이 상태에서 산업용 로봇이 캡슐(3)을 콜릿 척(31)의 중심부에 위치하는 콜릿(32)의 개구부에 캡슐(3)의 일부분이 삽입되도록 끼우게 되고, 이어서 Ir-192 방사선원(1)을 역시 산업용 로봇을 이용하여 캡슐(3) 내부에 삽입한다.

캡슐(3)과 방사선원(1)이 공급되고 나면, 상기 경사조절수단(39)을 반대방향으로 작동시켜 상기 콜릿 척(31)을 그 중심축이, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 베드(20) 면과 평행을 유지하도록 회전시키게 되며, 이 상태에서 콜릿 척(31)과 고정용 실린더(33)가 연동가능한 상태에 놓이게 되며, 이 때 고정용 실린더(33)가 작동하여 콜릿(32)에 위치하는 캡슐(3)을 확고부동하게 고정시킨다.

이상의 작업과정이 진행되는 동안 원격조작기구를 사용하여 준비된 이송케이블(5)을 미리 상기 이송케이블공급유닛(40)에 장전해 두게 되고, 상기한 바와 같이 고정용 실린더(33)의 작도에 의해 캡슐(3)이 고정되고 나면, 이송케이블공급유닛 (40)이 작동하여, 도 10에 도시한 바와 같이, 장전된 이송케이블(5)을 케이블공급안내관(41)을 통해 롤링압착수단(59)의 중심부를 통과하여 콜릿 척(31)에 고정되어 있는 방사선원(1)이 내장된 캡슐(3)의 개구부에 삽입되도록 공급한다.

캡슐(3)에 이송케이블(5)의 일단부가 삽입되면, 도 10에 도시한 바와 같이, 캡슐고정유닛(30)의 수평이송실린더(77)가 작동하여 상기 이송대(75)를 롤링압착수단(39)을 향해 이동시켜, 콜릿 척(31)에 고정된 캡슐(3)의 일 부분, 즉 캡슐(3)과 이송케이블(5)이 중첩되는 부분이 상기 롤링압착수단(59)에 구비되는 3개의 압착롤러(70) 중심위치에서 정지하도록 한다.

이어서, 롤링압착수단 조절유닛(60)이 작동하게 되는데, 도 6c에 도시한 바와 같은 롤링압착수단 조절유닛의 경우를 예로 들어 설명하면, 롤링압착수단 조절유닛(60)의 조절축(63)을 조절축이송용 실린더(67)의 작동으로 상승시켜 조절축(63)의 단부에 형성된 공구팁(61)이 롤링압착수단(59)의 조임볼트(56)에 형성된 공구홈(62)에 끼워지도록 하고, 구동모터(85)와 감속기(도시 안됨)로 구성되는 조절축회전수단이 작동하여 조절축(63)을 미리 정해진 각도 만큼 회전시킴으로써, 상기 롤링압착수단(59)의 조임볼트(56)를 회전시키고, 따라서 각각 압착롤러(70)가 장착된 상기 3개의 조오(57)를 축 중심을 향해 이동하게 되어, 3개의 압착롤러(70)가 그 중심부에 위치하는 상기 캡슐(3)의 외주면을 3개의 지점에서 압착하도록 한다.

조절축(63)에 의한 압착롤러의 압착이 끝나면, 조절축이송용 실린더가 조절축을 하강시켜 공구홈(62)과 맞물려 있던 공구팁(61)을 분리시키고, 이 상태에서 롤링압착유닛(50)의 주축(51)을 구동수단을 통해 회전시켜 이송케이블의 일단부가 내부에 삽입된 상태로 캡슐고정유닛(30)에 확고하게 고정된 캡슐의 외주면을 압착롤러(70)가 롤링압착함으로써 외주면 전체를 고르게 압착하도록 한다.

압착작업이 이 끝나면, 조절축(63)이 다시 상승하여 롤링압착수단(59)의 조임볼트(56)를 미리 정해진 각도 만큼 더 회전시켜 압착롤러(70)에 부가적인 압착력을 제공하고, 이어서 조절축(63)을 하강시키고 주축(51)을 회전시켜 캡슐의 외주면을 다시 롤링압착하도록 한다. 즉, 한번의 공정에서 압착작업을 완료하는 것이 아니라 롤링압착수단 조절유닛(60)을 사용하여 압착롤러(70)를 통해 캡슐(3)에 가해지는 압착력을 단계적으로 조절하여 압착작업시 캡슐(3)을 부분적으로 급격하게 소성변형 시킴에 따른 파손이나 불량을 사전에 예방할 수 있게 된다. 부연하면, 상기한 바와 같은 단계적인 작업과정을 2 내지 3회 반복하는 것이 바람직하다.

한편, 상기한 바와 같이 회전감지센서(58)가 구비되어 있음에 따라, 상기 롤링압착수단(59)은 구비된 조임볼트(56)가 조절축(63)의 직상방에 일치하는 위치에서 정지하게 되어 후속되는 조절축(63)을 이용한 롤링압착수단(59)의 조절작업이 용이하게 이루어진다.

압착롤러(70)를 이용한 캡슐의 압착이 완료되면, 캡슐고정유닛(30)의 고정용 실린더(33)가 작동하여 캡슐(3)을 고정하고 있는 콜릿 척(31)의 고정력을 해제하고, 수평이송용 실린더(77)가 작동하여 캡슐고정수단이 장착된 이송대(75)를 후진하여, 도 11에 도시한 바와 같이, 원위치로 복귀시킨다. 이어서, 조절축(63)이 상승하여 조임볼트를 역회전시켜 압착롤러(70)가 반경방향으로 이동시킴으로써, 캡슐에 작용하는 외력이 모두 해제되도록 하고, 이 때 이송케이블공급유닛이 작동하여캡슐(3)과 결합된 이송케이블(5)을 탈거함으로써, 하나의 치료용 방사선원 어셈블리를 제조하는 작업을 종료하게 된다.

도 7에 도시한 바와 같은, 롤링압착수단 조절유닛(60')을 사용하는 경우에는, 조절축(63')를 구성하는 내축(93)을 을 조절축이송용 실린더(67')의 작동으로 상승시켜 내축(93)의 단부에 형성된 공구팁(61')이 롤링압착수단(59)의 조임볼트(56)에 형성된 공구홈(62)에 끼워지도록 하고, 원판기어(95)와 회전용 실린더(97)로 구성되는 조절축회전수단이 작동하여 내축(93)과 외축(91)으로 구성된 조절축(63')을 미리 정해진 각도 만큼 회전시킴으로써, 도 6c에 도시한 바와 같은 롤링압착수단 조절유닛(60)을 사용하는 경우와 동일하게, 상기 롤링압착수단(59)의 조임볼트(56)를 회전시키고, 따라서 각각 압착롤러(70)가 장착된 상기 3개의 조오(57)를 축 중심을 향해 이동하게 되어, 3개의 압착롤러(70)가 그 중심부에 위치하는 상기 캡슐(3)의 외주면을 3개의 지점에서 압착하도록 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 방사선원 어셈블리 롤링압착기는 또한 캡슐(3)과 이송케이블(5)을 압착하기 이전에, 이송케이블(5)과 커넥터(7)를 결합하기 위한 용도로 사용하는 것도 가능하다. 즉, 상기 콜릿 척(31)에 고정되는 콜릿을 커넥터를 고정할 수 있도록 형성된 콜릿으로 교체하여 장착하기만 하면, 이상에 설명한 바와 같은 캡슐과 이송케이블의 결합을 위한 작업방법을 동일하게 적용하여 롤링압착함으로써 더욱 결합이 더욱 견고해지도록 조립할 수 있다.

더불어, 치료용 방사선원 어셈블리를 제조하기 위한 용도 뿐만아니라 비파괴검사용과 같은 산업용 방사선원 어셈블리를 제조하기 위한 용도로도 사용이 가능한 것이다.

이상과 같은 본 발명에 따른 방사선원 어셈블리 롤링압착기를 제공함으로써, 캡슐과 이송케이블을 밀봉결합함에 있어서, 압착되는 부위의 외주면 전체에 고르게 단계별로 증가하는 압착력이 작용하도록 하여, 제작되는 방사선원 어셈블리가 밀봉결합에 대한 건전성을 갖게 되어, 방사선원 어셈블리가 방사능 누출방지에 효과적이며, 내장되는 방사선원의 내구성 향상에 바람직하며, 조립작업을 더욱 용이하게 함으로써 더욱 향상된 생산성을 얻을 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 방사선원 어셈블리 롤링압착기는, 상기한 바와 같이 커넥터와 이송케이블의 조립에도 사용가능 할 뿐만아니라, 비파괴검사용 방사선원 어셈블리의 조립에도 사용이 가능한 장점을 갖는다.

이상에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변경, 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 치료용 방사선원 어셈블리의 일 예를 도시한 종단면도,

도 2는 비파괴검사용 방사선원 어셈블리의 일예를 도시한 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기를 개략적으로 도시한 측면도,

도 4는 도 3의 롤링압착기를 개략적으로 도시한 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 롤링압착기의 롤링압착수단을 개략적으로 도시한 도시한 정면도,

도 6은 도 3의 롤링압착기를 확대 도시한 도면으로서,

도 6a는 도 3의 A부분의 확대도,

도 6b는 도 3의 B부분의 확대도,

도 6c는 C부분의 확대도,

도 7은 본 발명에 따른 롤링압착수단 조절유닛의 다른 일 실시예를 개략적으로 도시한 측면도,

도 8 내지 도 11은 본 발명에 따른 롤링압착기의 작업단계별 상태를 도시한 도면으로서,

도 8은 캡슐고정유닛의 콜릿 척이 상방을 향한 상태에서 캡슐을 장입하는 단계의 상태도,

도 9는 콜릿 척이 베드면과 수평을 이루도록 회전하고 이송케이블공급유닛에 의해 이송케이블의 일단부를 캡슐에 삽입시킨 단계의 상태도,

도 10은 이송수단의 수평이송실린더가 이송대를 이동시켜 콜릿 척에 고정된 캡슐의 일부분이 압착롤러들의 중심부 위치까지 전진한 단계의 상태도,

도 11는 롤링압착단계 후 캡슐고정수단의 고정용 실린더가 작동하여 캡슐에 작용하는 고정력이 해제되고 수평이송실린더가 후퇴한 단계를 도시한 상태도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: Ir-192 방사선원 3: 캡슐

5: 이송케이블 7: 커넥터

10: 방사선원 어셈블리 20: 베드

21: 바퀴 23: 프레임

25: 관통공 30: 캡슐고정유닛

31: 콜릿축 32: 콜릿

33: 고정용 실린더 34, 34': 선회축

36: 가이드 봉 37: 이송받침대

39: 경사조절수단 40: 이송케이블공급유닛

41: 케이블공급안내관 50: 롤링압착유닛

51: 주축 52: 하우징

55: 구동모터 56: 조임볼트

57: 조오(jaw) 58: 위치감지센서

59: 롤링압착수단 60: 롤링압착수단 조절유닛

61, 61': 공구팁 62: 조임홈

63, 63': 조절축 67, 67': 조절축이송용 실린더

69, 69': 브라켓 70: 압착롤러

75: 이송대 77: 수평이송용 실린더

79: 측면관통구 85: 구동모터

91: 외축 93: 내축

95: 원판기어 97: 회전용 실린더

Claims (15)

1. 방사선원이 내장되는 캡슐과, 이송케이블 및 커넥터로 구성되는 방사선원 어셈블리를 밀봉결합하기 위한 장치에 있어서:

   베어링에 의해 지지되는 중공형의 주축과, 주축을 구동하는 감속기와 모터를 포함하는 구동수단과, 나사식으로 조절되어 반지름방향 내외로 동시에 움직이면서 압착력을 제공하도록 구비되는 3개의 압착롤러가 등간격으로 장착되며 상기 주축의 일측에 장착되어 회전시 방사선원어셈블리의 이송케이블과 캡슐의 중첩부위를 롤링압착하는 롤링압착수단을 포함하는 롤링압착유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 롤링압착수단은 3개의 압착롤러와, 중심측 전방이 상기 압착롤러를 장착한 상태에서 반지름방향 내외로 동시에 움직이는 120°간격으로 배열되는 3개의 조오(jaw)와, 상기 3개의 조오를 나사식으로 조절하기 위한 공구홈을 구비한 조임볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 롤링압착수단의 압착롤러를 단계적으로 조절하기 위해, 단부에 공구팁이 형성된 조절축과, 압착력 제공을 위하여 조절축에 회전력을 제공하는 조절축회전수단, 상기 조절축을 상·하로 이송시키기 위한 조절축이송용 실린더를 포함하며, 상기 롤링압착수단의 직하부에 상기 조절축이 수직으로 위치하도록 배열되는 롤링압착수단 조절유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 조절축회전수단은 구동모터와 감속기로 구성되어, 상기 조절축과 연동되도록 장착되는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 조절축회전수단은 상기 조절축의 저면에 결합되는 외주부에 기어가 형성된 원판기어와, 이 원판기어에 형된 기어와 미ㅈ물리도록 랙기어가 가공된 피스톤로드를 구비하는 회전용 실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기.
6. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 롤링압착수단의 축 중심과 동일 축상에 축 중심이 위치하는 가운데 서로 마주보도록 장착되는 콜릿 척과, 캡슐을 고정하기 위해 상기 콜릿 척의 중심에 끼워지는 콜릿과, 콜릿 척의 후방에 장착되어 콜릿 척을 전·후진시킴으로써 캡슐을 고정 또는 풀림되도록 하는 고정용 실린더를 포함하는 캡슐고정수단과,

   가이드봉을 포함하는 이송받침대와, 상기 가이드봉에 구속된 상태로 이송받침대 위에 장착되며 상기 캡슐고정수단이 고정되는 이송대와, 이 이송대를 이송받침대 위에서 수평으로 전·후진시키는 수평이송실린더를 포함하는 이송수단, 및

   상기 캡슐고정수단의 경사를 조절하기 위해 상기 캡슐고정수단과 연동되도록 상기 이송대에 장착되는 경사조절수단을 포함하는 캡슐고정유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 롤링압착유닛의 주축의 타측에 위치하도록 상기 롤링압착유닛에 장착되어 중공형의 주축의 내부를 통해 이송케이블을 장전시키는 이송케이블공급유닛 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 롤링압착유닛, 상기 캡슐고정유닛 및 상기 롤링압착수단 조절유닛은 수평을 기준으로 소정의 경사를 구비하도록 설치되는 하나의 베드 위에 장착되며, 상기 베드는 상기 롤링압착수단 조절유닛의 조절축이 통과할 수 있도록 하는 관통구를 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기
9. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 조임볼트의 정지위치를 제어하기 위한 위치감지센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기.
10. 방사선원이 내장되는 캡슐과, 이송케이블 및 커넥터로 구성되는 방사선원 어셈블리를 밀봉결합하기 위한 장치에 있어서:

    장치의 몸체가 되는 베드;

    베어링에 의해 지지되는 중공형의 주축과, 주축을 구동하는 감속기와 모터를 포함하는 구동수단과, 나사식으로 조절되어 반지름방향 내외로 동시에 움직이면서 압착력을 제공하도록 구비되는 3개의 압착롤러가 등간격으로 장착되며 상기 주축의 일측에 장착되어 회전시 방사선원어셈블리의 이송케이블과 캡슐의 중첩부위를 롤링압착하는 롤링압착수단을 포함하며, 상기 베드 위에 고정되는 롤링압착유닛;

    상기 주축의 타측에 위치하도록 상기 롤링압착유닛에 장착되어 중공형의 주축의 내부를 통해 이송케이블을 장전시키는 이송케이블공급유닛;

    상기 롤링압착수단의 축 중심과 동일 축상에 축 중심이 위치하는 가운데 서로 마주보도록 장착되는 콜릿 척과, 캡슐을 고정하기 위해 상기 콜릿 척의 중심에 끼워지는 콜릿과, 콜릿 척의 후방에 장착되어 콜릿 척을 전·후진시킴으로써 캡슐을 고정 또는 풀림되도록 하는 고정용 실린더를 포함하는 캡슐고정수단과,

    가이드봉을 포함하는 이송받침대와, 상기 가이드봉에 구속된 상태로 이송받침대 위에 장착되며 상기 캡슐고정수단이 고정되는 이송대와, 이 이송대를 이송받침대 위에서 베드 면에 대하여 수평으로 전·후진시키는 수평이송실린더를 포함하는 이송수단, 및

    상기 캡슐고정수단의 경사를 조절하기 위해 상기 캡슐고정수단과 연동되도록 상기 이송대에 장착되는 경사조절수단을 포함하며, 상기 롤링압착수단 전방의 베드 상에 위치하는 캡슐고정유닛;

    상기 롤링압착수단의 압착롤러를 단계적으로 조절하기 위해 단부에 공구팁이 형성된 조절축과, 압착력 제공을 위하여 조절축에 회전력을 제공하는 조절축회전수단, 상기 조절축을 상·하로 이송시키기 위한 조절축이송용 실린더를 포함하며, 상기 롤링압착수단의 직하부에 상기 조절축이 수직으로 위치하도록 상기 베드에 장착되는 롤링압착수단 조절유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 롤링압착수단은 3개의 압착롤러와, 중심측 전방이 상기 압착롤러를 장착한 상태에서 반지름방향 내외로 동시에 움직이는 120°간격으로 배열되는 3개의 조오(jaw)와, 상기 3개의 조오를 나사식으로 조절하기 위한 공구홈을 구비한 조임볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기.
12. 제 10항에 있어서,

    상기 베드는 수평을 기준으로 소정의 경사를 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기.
13. 제 10항에 있어서,

    상기 조절축회전수단은 구동모터와 감속기로 구성되어, 상기 조절축과 연동되도록 장착되는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기.
14. 제 10항에 있어서,

    상기 조절축회전수단은 상기 조절축의 저면에 결합되는 외주부에 기어가 형성된 원판기어와, 이 원판기어에 형된 기어와 미ㅈ물리도록 랙기어가 가공된 피스톤로드를 구비하는 회전용 실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기.
15. 제 11항에 있어서,

    상기 조임볼트의 정지위치를 제어하기 위한 위치감지센서를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 방사선원 어셈블리 밀봉용 롤링압착기.