(57)【特許請求の範囲】
【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、
供給部（３０）内に複数の管を上下に配置するステップと、
最下位位置から１つ上の管の側壁に対して規制部材（４４）を付勢するステップと、
最下位位置にある管を供給部（３０）から、回転可能な部材（５０）の周辺部に取り付けられたホルダ（５２）へ個別に解放するステップと、
ホルダ内の管を溶接ステーション（８０）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（５２）から溶接された管を解放するステップと
を含む方法。
【請求項２】
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含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記回転可能な部材（５０）の周辺部に複数のホルダ（５２）が設けられている、請求項１又は請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記ホルダ（５２）が溶接ステーション（８０）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、請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記ホルダ（５２）が、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、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記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、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記ホルダは、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、請求項５又は請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記ホルダは、ホルダ支持部（５４）の凹部（５８）に滑動可能に取り付けられたブロック（５６）の形態を有し、該ブロックは、該ブロックとホルダ支持部の間に保持された弾性手段（６４）により外側方向に付勢される、請求項５乃至請求項７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記ブロックは、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（６２）により、ホルダ支持部上に保持され、ブロックは、前記弾性手段（６４）により外側方向に付勢され、前記ボルトは、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、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
一連のねじ（６６）が前記凹部（５８）内に設けられて所定のポイントを位置決めし、該ポイントを超えて前記ボルトを締め付けることができない、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
さらに、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、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記ホルダを搬送している間、管をスライドプレート（７２）上で滑動させるステップを有する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
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含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
さらに、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反復して行い、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、一連のねじが凹部内に設けられて所定のポイントを位置決めし、該ポイントを超えて前記ボルトを締め付けることができない、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
各ホルダは、エルコナイト（Elkonite）で構成されている、請求項１乃至請求項１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記ホルダ支持部は、エルコナイト（Elkonite）で構成されている、請求項１乃至請求項１５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
小線源照射術用のカプセルとして用いるのに適した管の閉じた端部を溶接するための、請求項１乃至請求項１６のいずれか１項記載の自動化された方法を実現するための装置であって、
（ｉ）充填位置に配置された供給ライン（３０）であって、供給部（３０）内に複数の管を順次配置する手段と、最下位位置から１つ上の管の側壁に付勢するための規制部材（４４）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手段とを備える供給ライン（３０）、
（ｉｉ）回転可能な部材（５０）の周辺部に取り付けられ、前記供給ラインと位置合わせされた管ホルダ（５２）、及び
（ｉｉｉ）前記充填位置とは別の位置にある溶接ステーション（８０）
を含む装置。
【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２２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３０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４０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５０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９０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５０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５２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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図５】
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【図６】
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