Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置及びそれによる溶接方法
【課題】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置及びそれによる溶接方法を提供する。
【解決手段】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置は、チタン（Ｔｉ）チューブの内部にＩ−１２５放射線源を設置した後、レーザービーム（Ｂ）で溶接して超小型密封線源を製作するためのＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置において、前記チタンチューブを固定するための固定ジグ１０と、前記固定ジグ１０を所定角度で回転させるために前記固定ジグの一側面に連結される回転ジグ３０とを含む。超小型密封線源であるＩ−１２５シードの製作時、Ｉ−１２５シードチタンチューブを固定させるための固定ジグ１０と、それを回転させるための回転ジグ３０との適用により、再現性に優れ、熟練した作業者に対する依存度を低減させることができ、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接条件を最適化して安定的な溶接品質の確保が容易である。
【解決手段】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置は、チタン（Ｔｉ）チューブの内部にＩ−１２５放射線源を設置した後、レーザービーム（Ｂ）で溶接して超小型密封線源を製作するためのＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置において、前記チタンチューブを固定するための固定ジグ１０と、前記固定ジグ１０を所定角度で回転させるために前記固定ジグの一側面に連結される回転ジグ３０とを含む。超小型密封線源であるＩ−１２５シードの製作時、Ｉ−１２５シードチタンチューブを固定させるための固定ジグ１０と、それを回転させるための回転ジグ３０との適用により、再現性に優れ、熟練した作業者に対する依存度を低減させることができ、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接条件を最適化して安定的な溶接品質の確保が容易である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置及びそれによる溶接方法に関するものであり、より詳細には、以下の特徴を有するＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置及びそれによる溶接方法に関する。即ち、内部に放射線源が設置された超小型密封線源であるＩ−１２５シードの製作時に、Ｉ−１２５シードチタンチューブを固定させるための固定ジグと、それを回転させるための回転ジグとの適用により、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接時に、Ｉ−１２５シードチタンチューブの位置を手作業によって変更する必要がなく、固定されたＩ−１２５シードチタンチューブ自体の回転なしに照射されるレーザービームによって溶接作業が遂行される。これにより、再現性に優れ、熟練した作業者に対する依存度を低減させることができ、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接条件を最適化して安定的な溶接品質の確保が容易であり、それにより溶接装置の自動化及び溶接システムの構築が容易である。
【背景技術】
【０００２】
最近、人体の疾病を治療するために放射線が医療分野に多様に適用されており、放射線治療は、体外放射線治療と体内放射線治療との二つの方法に大別される。
ここで、体外放射線治療は、患者の外部から人体に向けて放射線を照射して治療する方法であり、体内放射線治療は、患者の人体内部組職に非常に小さな放射線同位元素を植えたり挿入したりすることにより、前立腺癌の治療などに有用に適用される。
【０００３】
このように治療のために患者の内部組職に挿入される超小型密封線源は、患者に永久的に挿入されて癌細胞を除去したり、癌細胞の転移及び拡大を防止したりして治療効果を高めることだけではなく、副作用などの発生確率を画期的に減少させることができる。
【０００４】
このような超小型密封線源は通常、治療を要する患者の人体内部に５０ないし１００個程度挿入され、患者への適用時には患者が多額の費用を負担する。
ここで、超小型密封線源は、その内部にＩ−１２５放射線源が適用されることから、通常はＩ−１２５シードと称されている。このようなＩ−１２５シードは、図１に図示しているように、チタンチューブ（Ｔｉｔａｎｉｕｍ ｔｕｂｅ）の内部にＩ−１２５放射線源が挿入されて設置された後、その上方に設置されたレーザー溶接装置の焦点距離１１１内で照射されるレーザービーム（Ｂ）によって、チタンチューブの両端部が溶接されることにより製作される。
【０００５】
ここで、所定角度で傾斜するように位置したＩ−１２５シードチタンチューブ１００を回転させて、Ｉ−１２５シードチタンチューブ１００の上端の溶融長さ１０１程度溶接することでＩ−１２５シードチタンチューブ１００が密封される。
【０００６】
上述したような溶接方法には、Ｉ−１２５シードチタンチューブ１００を固定及び回転させるために要する正確な定力及び治具の安全性の確保が容易ではないだけでなく、レーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービーム（Ｂ）による不均一な溶融量、及び溶接時にＩ−１２５シードチタンチューブ１００で発生する高熱による不良が発生して、自動生産及び大量生産が難しいという問題点があった。
【０００７】
また、Ｉ−１２５シードを製作するためにＩ−１２５シードチタンチューブ１００の両端部を溶接する場合、溶接装置を通じて照射されるレーザービーム（Ｂ）の正確な焦点距離及び焦点位置の調整が難しいという問題点があった。
【０００８】
一方、上述したような問題点を解決するために、図２に図示しているように、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００の円周方向に沿って回転可能であるとともに垂直方向に移動可能に構成され、中心部にＩ−１２５シードチタンチューブ２００を貫通及び固定させるためのホール（未図示）が貫通形成され、溶接によってＩ−１２５シードチタンチューブ２００に発生する高熱を発散するための冷却ディスク（Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｄｉｓｋ）２２０が設置されている。
【０００９】
このように、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００に設置された冷却ディスク２２０が円周方向に沿って回転するのと同時に上下に移動することで、冷却ディスク２２０とレーザービーム（Ｂ）との間の距離２２１内でレーザーヘッド（未図示）から照射されるレーザービーム（Ｂ）が、冷却ディスク２２０に固定されたＩ−１２５シードチタンチューブ２００の上端を溶融することにより溶接作業が遂行される。
【００１０】
ここで、冷却ディスク２２０及び該冷却ディスク２２０に固定されるＩ−１２５シードチタンチューブ２００を上下方向に移動させる上下回動部（未図示）によって冷却ディスク２２０とレーザービーム（Ｂ）との間の距離２２１が調節された後、レーザービーム（Ｂ）がＩ−１２５シードチタンチューブ２００の上端に照射されて溶接作業が遂行される。
【００１１】
このように冷却ディスク２２０とレーザービーム（Ｂ）との間の距離２２１が調節された後、レーザービーム（Ｂ）によって溶接作業が遂行される時、冷却ディスク２２０と該冷却ディスク２２０に固定されるＩ−１２５シードチタンチューブ２００とが円周方向に沿って回転しながら溶接作業が行なわれる。
【００１２】
図３（ａ）〜図３（ｅ）に図示しているように、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００の上端部が溶接された後、冷却ディスク２２０からＩ−１２５シードチタンチューブ２００が解除及び除去され、下端が上側を向くように回転されてＩ−１２５シードチタンチューブ２００が再び冷却ディスク２２０に結合及び固定された後、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００の内部にシルバーシード（Ｓｉｌｖｅｒ Ｓｅａｄ）からなる放射線源２３０が挿入される。
【００１３】
このように一側が溶接で密封されたＩ−１２５シードチタンチューブ２００に放射線源２３０が挿入された後、図３（ｆ）〜図３（ｈ）に示すように、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００の開放されている他側がレーザー溶接により密封されることで、超小型密封線源であるＩ−１２５シード２５０が製作される。
【００１４】
上述したような方法及び工程によって製作されるＩ−１２５シードチタンチューブ２００は、冷却ディスク２２０とともに円周方向に回転しながら溶接されることで、冷却ディスク２２０にも溶融熱が影響を及ぼすようになっている。そのため、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００の溶融量の均一性を確保しにくいという問題点があった。
【００１５】
また、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００の上端が溶接された後、作業者が手作業でＩ−１２５シードチタンチューブ２００を冷却ディスク２２０から解除及び除去した後、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００の開放された部分が上側を向くように回転させて冷却ディスク２２０に結合及び固定させるなど、Ｉ−１２５シードを製作するための全体工程が手作業からなることにより、作業者の放射線被曝量が増加するだけでなく、生産性が低下する。更に、長期間の溶接によって高熱を発散させるための冷却ディスク２２０の冷却が均一になりにくく、溶融熱によってＩ−１２５シードに変形が発生するだけでなく、長期間の溶接による過度な入熱量によってＩ−１２５シード内部の圧力が増加するなど、溶接不良が発生して製品の不良を招来するという問題点があった。
【００１６】
併せて、全溶接工程が複雑なだけではなく、作業者の熟練度に依存してＩ−１２５シードの品質が決定されるなどの問題点があった。
【特許文献１】特許第３７１６１９８号公報
【特許文献２】特開２０００−３０１３７１号公報
【特許文献３】特開２００１−２６４４９２号公報
【特許文献４】特許第２８４２９６７号公報
【特許文献５】特開２００１−２３６９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、前記の問題点を解決するために案出されたものであり、内部に放射線源が設置された超小型密封線源であるＩ−１２５シードの製作時、Ｉ−１２５シードチタンチューブを固定させるための固定ジグと、それを回転させるための回転ジグとの適用により、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接時にＩ−１２５シードチタンチューブの位置を手作業によって変更する必要がなく、固定されたＩ−１２５シードチタンチューブ自体の回転なしに照射されるレーザービームによって溶接作業が遂行されることで、再現性に優れ、熟練された作業者に対する依存度を低減させることができ、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接条件を最適化して安定的な溶接品質の確保が容易であり、それにより溶接装置の自動化及び溶接システムの構築が容易な、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置及びそれによる溶接方法を提供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記のような目的を達成するために、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置は、チタン（Ｔｉ）チューブの内部にＩ−１２５放射線源を設置した後、レーザービーム（Ｂ）で溶接して超小型密封線源を製作するためのＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置において、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブを固定するための固定ジグと、該固定ジグを所定角度で回転させるために前記固定ジグの一側面に連結される回転ジグと、前記固定ジグの上面及び下面にそれぞれ具備される冷却ディスクとを含むことを特徴とする。
【００１９】
ここで、前記固定ジグの中心部には、Ｉ−１２５シードチタンチューブを挿入して設置するための設置孔が貫通形成されていることが好ましい。
併せて、前記各冷却ディスクの中心部には、Ｉ−１２５シードチタンチューブを挿入するための挿入孔が貫通形成されていることが好ましい。
【００２０】
一方、前記冷却ディスクは、発生する高熱を外部に発散及び放出するため、モリブデン、銅、ステンレス等の熱伝導度が優秀な材質からなることが好ましい。
そして、前記回転ジグの一側に、回転ジグを駆動させて、前記回転ジグに連結された固定ジグを回転させるための駆動部が具備されることが好ましい。
【００２１】
併せて、前記駆動部の一側に、電気的に連結されて駆動部の駆動を制御する制御部が具備されることが好ましい。
一方、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法は、内部にＩ−１２５放射線源が設置されるＩ−１２５シードチタンチューブを固定するために、中心部に設置孔が貫通形成された固定ジグ、該固定ジグを所定角度で回転させるために、前記固定ジグの一側面に連結される回転ジグ、前記固定ジグの上面及び下面にそれぞれ具備され、中心部に挿入孔が貫通形成された冷却ディスク、前記回転ジグの一側に具備される駆動部、及び前記駆動部の一側に具備される制御部を含むＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法において、前記固定ジグの設置孔にＩ−１２５シードチタンチューブを設置する工程、前記固定ジグの上面及び下面に冷却ディスクを設置する工程、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブにレーザービームを照射してＩ−１２５シードチタンチューブの上端を溶接する工程、前記回転ジグの駆動によって固定ジグが１８０゜回転する工程、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブの内部に放射線源を投入する工程、及び前記Ｉ−１２５シードチタンチューブにレーザービームを照射してＩ−１２５シードチタンチューブの下端を溶接する工程を含むことを特徴とする。
【００２２】
ここで、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブへのレーザービーム照射時、レーザービームの最適溶接条件は、ポンピング電圧が２２０［Ｖ］であり、パルス幅が２．３０［ｍｓｅｃ］であり、パルス周波数が５０［Ｈｚ］である。
【発明の効果】
【００２３】
内部に放射線源が設置された超小型密封線源であるＩ−１２５シードの製作時、Ｉ−１２５シードチタンチューブを固定させるための固定ジグと、それを回転させるための回転ジグとの適用により、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接時にＩ−１２５シードチタンチューブの位置を手作業によって変更する必要がなく、固定ジグに固定されたＩ−１２５シードチタンチューブ自体の回転なしに照射されるレーザービームによって溶接作業が遂行されることで、再現性に優れ、熟練された作業者に対する依存度を低減させることができ、溶接作業の安全性を確保するとともに放射線被曝を予防するだけではなく、安全性の確保による生産性の向上及び全体溶接作業を容易にして製造費用を節減させることができ、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接条件を最適化して安定的な溶接品質の確保を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る実施例を、添付した例示図面を参照して詳細に説明する。
図４は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブレーザー溶接装置を概略的に示す正面図である。図５は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を概略的に示した要部断面図である。図６（ａ）〜図６（ｈ）は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置によって溶接される過程を概略的に示した図面である。図７は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法を示した流れ図である。図８は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法によって製作された超小型放射線源を示した断面図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのポンピング電圧の影響を分析した結果を示す表及びグラフである。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス幅の影響を分析した結果を示す表及びグラフである。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス周波数の影響を分析した結果を示す表及びグラフである。図１２は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのポンピング電圧の影響を分析した結果を示したグラフである。図１３は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス周波数の影響を分析した結果を示したグラフである。図１４は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス幅の影響を分析した結果を示したグラフである。図１５は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適レーザー溶接条件によって反復的に溶接を遂行した後、Ｉ−１２５シードチタンチューブの長さを測定した結果を示した表である。
【００２５】
図５に図示しているように、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置１は、レーザービーム（Ｂ）を照射してＩ−１２５シードチタンチューブ３をレーザー溶接するための溶接ツール（未図示）と、固定ジグ（Ｈｏｌｄｉｎｇ Ｊｉｇ）１０と、回転ジグ（Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｊｉｇ）３０とを含む。
【００２６】
前記固定ジグ１０は、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３を固定するためのものであり、その中心部にＩ−１２５シードチタンチューブ３を挿入して設置するための設置孔１１が貫通形成されている。ここで、前記固定ジグ１０の中心部に貫通形成される設置孔１１の直径は、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の外径と対応するように形成されることが好ましい。
【００２７】
ここで、前記固定ジグ１０の中心部に貫通形成される設置孔１１に別途の固定部材がさらに具備され、挿入されて設置されるＩ−１２５シードチタンチューブ３が設置孔１１内で離脱及び解除されないように固定可能に構成されることが好ましい。
【００２８】
一方、前記固定ジグ１０の上面及び下面に冷却ディスク（Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｄｉｓｋ）５０、５０’がそれぞれ具備されるが、前記各冷却ディスク５０、５０’の中心部には、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３を挿入するための挿入孔５１、５１’が貫通形成される。
【００２９】
前記のように、前記固定ジグ１０の上面及び下面に冷却ディスク５０、５０’がそれぞれ具備されることで、レーザー溶接時にＩ−１２５シードチタンチューブ３から発生する高熱を外部に発散及び放出することができる。ここで、前記各冷却ディスク５０、５０’は、発生する高熱を外部に発散及び放出するためにモリブデン材質からなる。
【００３０】
本発明の一実施例では、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３から発生する高熱を外部に発散及び放出するための各冷却ディスク５０、５０’が、モリブデン材質で形成されているが、レーザー溶接時にＩ−１２５シードチタンチューブ３から発生する高熱を外部に発散及び放出することが容易であれば、前記冷却ディスク５０、５０’がタングステンのように融点が高い金属など、その他の多様な材質の金属で形成されてもよい。
【００３１】
ここで、固定ジグ１０と該固定ジグ１０の上面及び下面にそれぞれ具備される冷却ディスク５０、５０’とは、四角板体形状または円板形状に形成されることが好ましいが、これに限定されない。
【００３２】
前記回転ジグ３０は、前記固定ジグ１０の一側部に連結されて固定ジグ１０を所定角度で回転させるためのものであり、その一側に回転ジグ３０を駆動させて前記回転ジグ３０に連結される固定ジグ１０を回転させるための駆動部（未図示）を具備する。
【００３３】
そして、前記回転ジグ３０の一側に連結される駆動部の駆動を制御するための制御部（未図示）が、前記駆動部に電気的に連結されている。
ここで、前記回転ジグ３０と前記固定ジグ１０とにおける各結合部がネジ結合及び歯車結合で構成されることが好ましい。
【００３４】
以下、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法を図６（ａ）ないし図８を参照して説明する。
まず、前記固定ジグ１０の中心部に貫通形成された設置孔１１にＩ−１２５シードチタンチューブ３を設置する（Ｓ１０）。ここで、前記設置孔１１の上部及び下部に露出するＩ−１２５シードチタンチューブ３の長さが同一になるように設置されることが好ましい。
【００３５】
そして、前記固定ジグ１０の設置孔１１に設置されるＩ−１２５シードチタンチューブ３の上部及び下部に冷却ディスク５０、５０’を設置する（Ｓ２０）。すなわち、前記固定ジグ１０の設置孔１１に設置されたＩ−１２５シードチタンチューブ３の上部及び下部、並びに固定ジグ１０の上面及び下面に冷却ディスク５０、５０’をそれぞれ設置する。ここで、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の両端部は、前記各冷却ディスク５０、５０’の中心部に貫通形成された挿入孔５１、５１’に挿入されており、それにより前記各冷却ディスク５０、５０’が固定される。
【００３６】
本発明の一実施例では、前記固定ジグ１０にＩ−１２５シードチタンチューブ３を設置した後、固定ジグ１０上面及び下面に冷却ディスク５０、５０’をそれぞれ設置するが、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の上部または下部に冷却ディスク５０または冷却ディスク５０’を設置した後、前記冷却ディスク５０または冷却ディスク５０’が設置されたＩ−１２５シードチタンチューブ３を固定ジグ１０に設置し、その下部または上部に他の冷却ディスク５０’または冷却ディスク５０を設置して前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の設置を完了することも可能である。
【００３７】
前記のように、前記固定ジグ１０と、その上面及び下面にそれぞれ設置される冷却ディスク５０、５０’にＩ−１２５シードチタンチューブ３を設置した後、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の上端に溶接ツール（未図示）を通じてレーザービーム（Ｂ）を照射してＩ−１２５シードチタンチューブ３の上端を溶接し（Ｓ３０）、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の上端に溶融プール８を形成する。
【００３８】
その次に、図６（ｃ）及び図６（ｄ）に示すように、前記回転ジグ３０を駆動させて固定ジグ１０を１８０゜回転させる（Ｓ４０）。すなわち、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の上端をレーザー溶接した後、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の開放された下端が上部に位置するように回転ジグ３０を駆動させて固定ジグ１０を１８０゜回転させる。
【００３９】
このように回転ジグ３０を駆動させて固定ジグ１０を回転させることで、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の上下位置を変更した後、図６（ｅ）に示すように、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の内部に放射線源５を投入する（Ｓ５０）。
【００４０】
そして、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３にシルバーシード（Ｓｉｌｖｅｒ Ｓｅａｄ）からなる放射線源５を挿入した後、図６（ｆ）ないし図６（ｈ）及び図８に示すように、固定ジグ１０の上部に位置し、開放された状態のＩ−１２５シードチタンチューブ３の下端にレーザービームを照射して溶接することにより（Ｓ６０）、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の下端に溶融プール８’を形成する。
【００４１】
前記のように、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３を固定ジグ１０に設置した後、固定ジグ１０を回転させてＩ−１２５シードチタンチューブ３の両端部を溶接することで、作業者が直接Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の位置を変更するための別途の作業が必要ではなく、正確なレーザー溶接が可能で前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３を円周方向の回転させる必要がないので、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３を円周方向に回転させるためのモーターなどの別途の回動部材を省略することができる。
【００４２】
ここで、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の両端部をレーザー溶接してＩ−１２５シード７を製作する場合、Ｉ−１２５シードチタンチューブ７の溶接条件を最適化して安定的な溶接品質の確保が重要である。
【００４３】
そのために、図９（ａ）ないし図１１（ｂ）に図示しているように、同一出力下でのポンピング電圧（Ｐｕｍｐｉｎｇ Ｖｏｌｔａｇｅ）の影響とパルス幅（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ）の影響及びパルス周波数（Ｐｕｌｓｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の影響とを分析した。
【００４４】
すなわち、溶接ツールで照射されるレーザーの出力を同一に設定して、ポンピング電圧を２５０［Ｖ］に設定した後、パルス幅とパルス周波数との影響を分析し、パルス幅を２．５［ｍｓｅｃ］に設定した後、ポンピング電圧とパルス周波数との影響を分析し、パルス周波数を３０［Ｈｚ］に設定した後、パルス幅とポンピング電圧との影響を分析した。
【００４５】
前記のように、同一出力下でポンピング電圧とパルス幅及びパルス周波数との影響を比較する場合、図１２ないし図１４に図示しているように、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の最適溶接条件は、ポンピング電圧が２２０［Ｖ］であり、パルス幅が２．３０［ｍｓｅｃ］であり、パルス周波数が５０［Ｈｚ］の場合であり、この場合の平均出力は、１７７［Ｗ］になる。
【００４６】
本発明の一実施例では、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の最適溶接条件は、ポンピング電圧が２２０［Ｖ］であり、パルス幅が２．３０［ｍｓｅｃ］であり、パルス周波数が５０［Ｈｚ］の場合であり、この場合の平均出力は１７７［Ｗ］であるが、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の最適溶接条件が、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００４７】
前記のようなＩ−１２５シードチタンチューブ３の最適溶接条件によって反復してレーザー溶接を実施した後、Ｉ−１２５シード７の長さを測定した結果、図１５に図示しているようにＩ−１２５シード７の平均長さは、４．６１７ｍｍ程度であった。
【００４８】
このようにＩ−１２５シードチタンチューブ３の最適溶接条件を設定した後、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３を溶接する場合、長さの偏差が小さくなるので均一な品質のＩ−１２５シード７を製作することができ、それによりＩ−１２５シードチタンチューブ３の量産に有利なだけではなく、自動化に適合する。
【００４９】
本発明は、特定の実施例と関連して図示及び説明したが、特許請求の範囲によって示された発明の思想及び領域から逸脱しない限度内で、多様な改造及び変化が可能だということを当業界で通常の知識を有した者なら誰も易しく理解できるだろう。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上で説明したように、前記のような構成を有する本発明では、内部に放射線源が設置された超小型密封線源であるＩ−１２５シードの製作時、Ｉ−１２５シードチタンチューブを固定させるための固定ジグと、それを回転させるための回転ジグとの適用により、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接時にＩ−１２５シードチタンチューブの位置を手作業によって変更する必要がなく、固定ジグに固定されたＩ−１２５シードチタンチューブ自体の回転なしに照射されるレーザービームによって溶接作業が遂行される。そのため、再現性に優れ、熟練した作業者に対する依存度を低減させることができ、溶接作業の安全性を確保するとともに放射線被曝を予防することができる。更に、安全性の確保による生産性の向上及び溶接作業全体を容易にして、製造費用を節減させることができ、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接条件を最適化して安定的な溶接品質の確保が容易なだけでなく、超小型密封線源であるＩ−１２５シードの単価を節減することができる。よって、治療用線源の商用化が容易になり、前立腺癌治療などの医療分野で医療費負担を減少させるだけではなく、高価な超小型Ｉ−１２５シードの国産化及び大量生産を容易にして、国内癌治療技術を先進化することができ、高付加価値産業に即時に適用が可能である。また、Ｉ−１２５シードの生産性及び品質信頼性を高めることができ、溶接装置の自動化及び溶接システムの構築が容易なだけではなく、線源抵抗溶接基盤技術として、他の線源の生産工程にそのまま適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来技術に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接方法を概略的に示す斜視図である。
【図２】他の従来技術に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を概略的に示す斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｈ）は、図２に図示されるＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置によって溶接される過程を概略的に示す図である。
【図４】本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブレーザー溶接装置を概略的に示す正面図である。
【図５】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を概略的に示す要部断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｈ）は、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置によって溶接される過程を概略的に示す図である。
【図７】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法を示す流れ図である。
【図８】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法によって製作された超小型放射線源を示す断面図である。
【図９】（ａ）は、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのポンピング電圧の影響を分析した結果を示す表であり、（ｂ）は、同一出力下でのポンピング電圧の影響を分析した結果を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス幅の影響を分析した結果を示す表であり、（ｂ）は、同一出力下でのパルス幅の影響を分析した結果を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス周波数の影響を分析した結果を示す表であり、（ｂ）は、同一出力下でのパルス周波数の影響を分析した結果を示すグラフである。
【図１２】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのポンピング電圧の影響を分析した結果を示すグラフである。
【図１３】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス周波数の影響を分析した結果を示すグラフである。
【図１４】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス幅の影響を分析した結果を示すグラフである。
【図１５】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適レーザー溶接条件によって繰り返し溶接を行った後、Ｉ−１２５シードチタンチューブの長さを測定した結果を示す表である。
【符号の説明】
【００５２】
１…Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置、３…Ｉ−１２５シードチタンチューブ、５…放射線源、７…Ｉ−１２５シード、８、８’…溶融プール、１０…固定ジグ、１１…設置孔、３０…回転ジグ、５０、５０’…冷却ディスク、５１、５１’…挿入孔。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置及びそれによる溶接方法に関するものであり、より詳細には、以下の特徴を有するＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置及びそれによる溶接方法に関する。即ち、内部に放射線源が設置された超小型密封線源であるＩ−１２５シードの製作時に、Ｉ−１２５シードチタンチューブを固定させるための固定ジグと、それを回転させるための回転ジグとの適用により、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接時に、Ｉ−１２５シードチタンチューブの位置を手作業によって変更する必要がなく、固定されたＩ−１２５シードチタンチューブ自体の回転なしに照射されるレーザービームによって溶接作業が遂行される。これにより、再現性に優れ、熟練した作業者に対する依存度を低減させることができ、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接条件を最適化して安定的な溶接品質の確保が容易であり、それにより溶接装置の自動化及び溶接システムの構築が容易である。
【背景技術】
【０００２】
最近、人体の疾病を治療するために放射線が医療分野に多様に適用されており、放射線治療は、体外放射線治療と体内放射線治療との二つの方法に大別される。
ここで、体外放射線治療は、患者の外部から人体に向けて放射線を照射して治療する方法であり、体内放射線治療は、患者の人体内部組職に非常に小さな放射線同位元素を植えたり挿入したりすることにより、前立腺癌の治療などに有用に適用される。
【０００３】
このように治療のために患者の内部組職に挿入される超小型密封線源は、患者に永久的に挿入されて癌細胞を除去したり、癌細胞の転移及び拡大を防止したりして治療効果を高めることだけではなく、副作用などの発生確率を画期的に減少させることができる。
【０００４】
このような超小型密封線源は通常、治療を要する患者の人体内部に５０ないし１００個程度挿入され、患者への適用時には患者が多額の費用を負担する。
ここで、超小型密封線源は、その内部にＩ−１２５放射線源が適用されることから、通常はＩ−１２５シードと称されている。このようなＩ−１２５シードは、図１に図示しているように、チタンチューブ（Ｔｉｔａｎｉｕｍ ｔｕｂｅ）の内部にＩ−１２５放射線源が挿入されて設置された後、その上方に設置されたレーザー溶接装置の焦点距離１１１内で照射されるレーザービーム（Ｂ）によって、チタンチューブの両端部が溶接されることにより製作される。
【０００５】
ここで、所定角度で傾斜するように位置したＩ−１２５シードチタンチューブ１００を回転させて、Ｉ−１２５シードチタンチューブ１００の上端の溶融長さ１０１程度溶接することでＩ−１２５シードチタンチューブ１００が密封される。
【０００６】
上述したような溶接方法には、Ｉ−１２５シードチタンチューブ１００を固定及び回転させるために要する正確な定力及び治具の安全性の確保が容易ではないだけでなく、レーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービーム（Ｂ）による不均一な溶融量、及び溶接時にＩ−１２５シードチタンチューブ１００で発生する高熱による不良が発生して、自動生産及び大量生産が難しいという問題点があった。
【０００７】
また、Ｉ−１２５シードを製作するためにＩ−１２５シードチタンチューブ１００の両端部を溶接する場合、溶接装置を通じて照射されるレーザービーム（Ｂ）の正確な焦点距離及び焦点位置の調整が難しいという問題点があった。
【０００８】
一方、上述したような問題点を解決するために、図２に図示しているように、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００の円周方向に沿って回転可能であるとともに垂直方向に移動可能に構成され、中心部にＩ−１２５シードチタンチューブ２００を貫通及び固定させるためのホール（未図示）が貫通形成され、溶接によってＩ−１２５シードチタンチューブ２００に発生する高熱を発散するための冷却ディスク（Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｄｉｓｋ）２２０が設置されている。
【０００９】
このように、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００に設置された冷却ディスク２２０が円周方向に沿って回転するのと同時に上下に移動することで、冷却ディスク２２０とレーザービーム（Ｂ）との間の距離２２１内でレーザーヘッド（未図示）から照射されるレーザービーム（Ｂ）が、冷却ディスク２２０に固定されたＩ−１２５シードチタンチューブ２００の上端を溶融することにより溶接作業が遂行される。
【００１０】
ここで、冷却ディスク２２０及び該冷却ディスク２２０に固定されるＩ−１２５シードチタンチューブ２００を上下方向に移動させる上下回動部（未図示）によって冷却ディスク２２０とレーザービーム（Ｂ）との間の距離２２１が調節された後、レーザービーム（Ｂ）がＩ−１２５シードチタンチューブ２００の上端に照射されて溶接作業が遂行される。
【００１１】
このように冷却ディスク２２０とレーザービーム（Ｂ）との間の距離２２１が調節された後、レーザービーム（Ｂ）によって溶接作業が遂行される時、冷却ディスク２２０と該冷却ディスク２２０に固定されるＩ−１２５シードチタンチューブ２００とが円周方向に沿って回転しながら溶接作業が行なわれる。
【００１２】
図３（ａ）〜図３（ｅ）に図示しているように、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００の上端部が溶接された後、冷却ディスク２２０からＩ−１２５シードチタンチューブ２００が解除及び除去され、下端が上側を向くように回転されてＩ−１２５シードチタンチューブ２００が再び冷却ディスク２２０に結合及び固定された後、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００の内部にシルバーシード（Ｓｉｌｖｅｒ Ｓｅａｄ）からなる放射線源２３０が挿入される。
【００１３】
このように一側が溶接で密封されたＩ−１２５シードチタンチューブ２００に放射線源２３０が挿入された後、図３（ｆ）〜図３（ｈ）に示すように、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００の開放されている他側がレーザー溶接により密封されることで、超小型密封線源であるＩ−１２５シード２５０が製作される。
【００１４】
上述したような方法及び工程によって製作されるＩ−１２５シードチタンチューブ２００は、冷却ディスク２２０とともに円周方向に回転しながら溶接されることで、冷却ディスク２２０にも溶融熱が影響を及ぼすようになっている。そのため、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００の溶融量の均一性を確保しにくいという問題点があった。
【００１５】
また、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００の上端が溶接された後、作業者が手作業でＩ−１２５シードチタンチューブ２００を冷却ディスク２２０から解除及び除去した後、Ｉ−１２５シードチタンチューブ２００の開放された部分が上側を向くように回転させて冷却ディスク２２０に結合及び固定させるなど、Ｉ−１２５シードを製作するための全体工程が手作業からなることにより、作業者の放射線被曝量が増加するだけでなく、生産性が低下する。更に、長期間の溶接によって高熱を発散させるための冷却ディスク２２０の冷却が均一になりにくく、溶融熱によってＩ−１２５シードに変形が発生するだけでなく、長期間の溶接による過度な入熱量によってＩ−１２５シード内部の圧力が増加するなど、溶接不良が発生して製品の不良を招来するという問題点があった。
【００１６】
併せて、全溶接工程が複雑なだけではなく、作業者の熟練度に依存してＩ−１２５シードの品質が決定されるなどの問題点があった。
【特許文献１】特許第３７１６１９８号公報
【特許文献２】特開２０００−３０１３７１号公報
【特許文献３】特開２００１−２６４４９２号公報
【特許文献４】特許第２８４２９６７号公報
【特許文献５】特開２００１−２３６９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、前記の問題点を解決するために案出されたものであり、内部に放射線源が設置された超小型密封線源であるＩ−１２５シードの製作時、Ｉ−１２５シードチタンチューブを固定させるための固定ジグと、それを回転させるための回転ジグとの適用により、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接時にＩ−１２５シードチタンチューブの位置を手作業によって変更する必要がなく、固定されたＩ−１２５シードチタンチューブ自体の回転なしに照射されるレーザービームによって溶接作業が遂行されることで、再現性に優れ、熟練された作業者に対する依存度を低減させることができ、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接条件を最適化して安定的な溶接品質の確保が容易であり、それにより溶接装置の自動化及び溶接システムの構築が容易な、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置及びそれによる溶接方法を提供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記のような目的を達成するために、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置は、チタン（Ｔｉ）チューブの内部にＩ−１２５放射線源を設置した後、レーザービーム（Ｂ）で溶接して超小型密封線源を製作するためのＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置において、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブを固定するための固定ジグと、該固定ジグを所定角度で回転させるために前記固定ジグの一側面に連結される回転ジグと、前記固定ジグの上面及び下面にそれぞれ具備される冷却ディスクとを含むことを特徴とする。
【００１９】
ここで、前記固定ジグの中心部には、Ｉ−１２５シードチタンチューブを挿入して設置するための設置孔が貫通形成されていることが好ましい。
併せて、前記各冷却ディスクの中心部には、Ｉ−１２５シードチタンチューブを挿入するための挿入孔が貫通形成されていることが好ましい。
【００２０】
一方、前記冷却ディスクは、発生する高熱を外部に発散及び放出するため、モリブデン、銅、ステンレス等の熱伝導度が優秀な材質からなることが好ましい。
そして、前記回転ジグの一側に、回転ジグを駆動させて、前記回転ジグに連結された固定ジグを回転させるための駆動部が具備されることが好ましい。
【００２１】
併せて、前記駆動部の一側に、電気的に連結されて駆動部の駆動を制御する制御部が具備されることが好ましい。
一方、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法は、内部にＩ−１２５放射線源が設置されるＩ−１２５シードチタンチューブを固定するために、中心部に設置孔が貫通形成された固定ジグ、該固定ジグを所定角度で回転させるために、前記固定ジグの一側面に連結される回転ジグ、前記固定ジグの上面及び下面にそれぞれ具備され、中心部に挿入孔が貫通形成された冷却ディスク、前記回転ジグの一側に具備される駆動部、及び前記駆動部の一側に具備される制御部を含むＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法において、前記固定ジグの設置孔にＩ−１２５シードチタンチューブを設置する工程、前記固定ジグの上面及び下面に冷却ディスクを設置する工程、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブにレーザービームを照射してＩ−１２５シードチタンチューブの上端を溶接する工程、前記回転ジグの駆動によって固定ジグが１８０゜回転する工程、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブの内部に放射線源を投入する工程、及び前記Ｉ−１２５シードチタンチューブにレーザービームを照射してＩ−１２５シードチタンチューブの下端を溶接する工程を含むことを特徴とする。
【００２２】
ここで、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブへのレーザービーム照射時、レーザービームの最適溶接条件は、ポンピング電圧が２２０［Ｖ］であり、パルス幅が２．３０［ｍｓｅｃ］であり、パルス周波数が５０［Ｈｚ］である。
【発明の効果】
【００２３】
内部に放射線源が設置された超小型密封線源であるＩ−１２５シードの製作時、Ｉ−１２５シードチタンチューブを固定させるための固定ジグと、それを回転させるための回転ジグとの適用により、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接時にＩ−１２５シードチタンチューブの位置を手作業によって変更する必要がなく、固定ジグに固定されたＩ−１２５シードチタンチューブ自体の回転なしに照射されるレーザービームによって溶接作業が遂行されることで、再現性に優れ、熟練された作業者に対する依存度を低減させることができ、溶接作業の安全性を確保するとともに放射線被曝を予防するだけではなく、安全性の確保による生産性の向上及び全体溶接作業を容易にして製造費用を節減させることができ、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接条件を最適化して安定的な溶接品質の確保を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る実施例を、添付した例示図面を参照して詳細に説明する。
図４は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブレーザー溶接装置を概略的に示す正面図である。図５は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を概略的に示した要部断面図である。図６（ａ）〜図６（ｈ）は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置によって溶接される過程を概略的に示した図面である。図７は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法を示した流れ図である。図８は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法によって製作された超小型放射線源を示した断面図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのポンピング電圧の影響を分析した結果を示す表及びグラフである。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス幅の影響を分析した結果を示す表及びグラフである。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス周波数の影響を分析した結果を示す表及びグラフである。図１２は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのポンピング電圧の影響を分析した結果を示したグラフである。図１３は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス周波数の影響を分析した結果を示したグラフである。図１４は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス幅の影響を分析した結果を示したグラフである。図１５は、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適レーザー溶接条件によって反復的に溶接を遂行した後、Ｉ−１２５シードチタンチューブの長さを測定した結果を示した表である。
【００２５】
図５に図示しているように、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置１は、レーザービーム（Ｂ）を照射してＩ−１２５シードチタンチューブ３をレーザー溶接するための溶接ツール（未図示）と、固定ジグ（Ｈｏｌｄｉｎｇ Ｊｉｇ）１０と、回転ジグ（Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｊｉｇ）３０とを含む。
【００２６】
前記固定ジグ１０は、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３を固定するためのものであり、その中心部にＩ−１２５シードチタンチューブ３を挿入して設置するための設置孔１１が貫通形成されている。ここで、前記固定ジグ１０の中心部に貫通形成される設置孔１１の直径は、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の外径と対応するように形成されることが好ましい。
【００２７】
ここで、前記固定ジグ１０の中心部に貫通形成される設置孔１１に別途の固定部材がさらに具備され、挿入されて設置されるＩ−１２５シードチタンチューブ３が設置孔１１内で離脱及び解除されないように固定可能に構成されることが好ましい。
【００２８】
一方、前記固定ジグ１０の上面及び下面に冷却ディスク（Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｄｉｓｋ）５０、５０’がそれぞれ具備されるが、前記各冷却ディスク５０、５０’の中心部には、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３を挿入するための挿入孔５１、５１’が貫通形成される。
【００２９】
前記のように、前記固定ジグ１０の上面及び下面に冷却ディスク５０、５０’がそれぞれ具備されることで、レーザー溶接時にＩ−１２５シードチタンチューブ３から発生する高熱を外部に発散及び放出することができる。ここで、前記各冷却ディスク５０、５０’は、発生する高熱を外部に発散及び放出するためにモリブデン材質からなる。
【００３０】
本発明の一実施例では、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３から発生する高熱を外部に発散及び放出するための各冷却ディスク５０、５０’が、モリブデン材質で形成されているが、レーザー溶接時にＩ−１２５シードチタンチューブ３から発生する高熱を外部に発散及び放出することが容易であれば、前記冷却ディスク５０、５０’がタングステンのように融点が高い金属など、その他の多様な材質の金属で形成されてもよい。
【００３１】
ここで、固定ジグ１０と該固定ジグ１０の上面及び下面にそれぞれ具備される冷却ディスク５０、５０’とは、四角板体形状または円板形状に形成されることが好ましいが、これに限定されない。
【００３２】
前記回転ジグ３０は、前記固定ジグ１０の一側部に連結されて固定ジグ１０を所定角度で回転させるためのものであり、その一側に回転ジグ３０を駆動させて前記回転ジグ３０に連結される固定ジグ１０を回転させるための駆動部（未図示）を具備する。
【００３３】
そして、前記回転ジグ３０の一側に連結される駆動部の駆動を制御するための制御部（未図示）が、前記駆動部に電気的に連結されている。
ここで、前記回転ジグ３０と前記固定ジグ１０とにおける各結合部がネジ結合及び歯車結合で構成されることが好ましい。
【００３４】
以下、本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法を図６（ａ）ないし図８を参照して説明する。
まず、前記固定ジグ１０の中心部に貫通形成された設置孔１１にＩ−１２５シードチタンチューブ３を設置する（Ｓ１０）。ここで、前記設置孔１１の上部及び下部に露出するＩ−１２５シードチタンチューブ３の長さが同一になるように設置されることが好ましい。
【００３５】
そして、前記固定ジグ１０の設置孔１１に設置されるＩ−１２５シードチタンチューブ３の上部及び下部に冷却ディスク５０、５０’を設置する（Ｓ２０）。すなわち、前記固定ジグ１０の設置孔１１に設置されたＩ−１２５シードチタンチューブ３の上部及び下部、並びに固定ジグ１０の上面及び下面に冷却ディスク５０、５０’をそれぞれ設置する。ここで、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の両端部は、前記各冷却ディスク５０、５０’の中心部に貫通形成された挿入孔５１、５１’に挿入されており、それにより前記各冷却ディスク５０、５０’が固定される。
【００３６】
本発明の一実施例では、前記固定ジグ１０にＩ−１２５シードチタンチューブ３を設置した後、固定ジグ１０上面及び下面に冷却ディスク５０、５０’をそれぞれ設置するが、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の上部または下部に冷却ディスク５０または冷却ディスク５０’を設置した後、前記冷却ディスク５０または冷却ディスク５０’が設置されたＩ−１２５シードチタンチューブ３を固定ジグ１０に設置し、その下部または上部に他の冷却ディスク５０’または冷却ディスク５０を設置して前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の設置を完了することも可能である。
【００３７】
前記のように、前記固定ジグ１０と、その上面及び下面にそれぞれ設置される冷却ディスク５０、５０’にＩ−１２５シードチタンチューブ３を設置した後、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の上端に溶接ツール（未図示）を通じてレーザービーム（Ｂ）を照射してＩ−１２５シードチタンチューブ３の上端を溶接し（Ｓ３０）、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の上端に溶融プール８を形成する。
【００３８】
その次に、図６（ｃ）及び図６（ｄ）に示すように、前記回転ジグ３０を駆動させて固定ジグ１０を１８０゜回転させる（Ｓ４０）。すなわち、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の上端をレーザー溶接した後、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の開放された下端が上部に位置するように回転ジグ３０を駆動させて固定ジグ１０を１８０゜回転させる。
【００３９】
このように回転ジグ３０を駆動させて固定ジグ１０を回転させることで、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の上下位置を変更した後、図６（ｅ）に示すように、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の内部に放射線源５を投入する（Ｓ５０）。
【００４０】
そして、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３にシルバーシード（Ｓｉｌｖｅｒ Ｓｅａｄ）からなる放射線源５を挿入した後、図６（ｆ）ないし図６（ｈ）及び図８に示すように、固定ジグ１０の上部に位置し、開放された状態のＩ−１２５シードチタンチューブ３の下端にレーザービームを照射して溶接することにより（Ｓ６０）、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の下端に溶融プール８’を形成する。
【００４１】
前記のように、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３を固定ジグ１０に設置した後、固定ジグ１０を回転させてＩ−１２５シードチタンチューブ３の両端部を溶接することで、作業者が直接Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の位置を変更するための別途の作業が必要ではなく、正確なレーザー溶接が可能で前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３を円周方向の回転させる必要がないので、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３を円周方向に回転させるためのモーターなどの別途の回動部材を省略することができる。
【００４２】
ここで、前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の両端部をレーザー溶接してＩ−１２５シード７を製作する場合、Ｉ−１２５シードチタンチューブ７の溶接条件を最適化して安定的な溶接品質の確保が重要である。
【００４３】
そのために、図９（ａ）ないし図１１（ｂ）に図示しているように、同一出力下でのポンピング電圧（Ｐｕｍｐｉｎｇ Ｖｏｌｔａｇｅ）の影響とパルス幅（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ）の影響及びパルス周波数（Ｐｕｌｓｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の影響とを分析した。
【００４４】
すなわち、溶接ツールで照射されるレーザーの出力を同一に設定して、ポンピング電圧を２５０［Ｖ］に設定した後、パルス幅とパルス周波数との影響を分析し、パルス幅を２．５［ｍｓｅｃ］に設定した後、ポンピング電圧とパルス周波数との影響を分析し、パルス周波数を３０［Ｈｚ］に設定した後、パルス幅とポンピング電圧との影響を分析した。
【００４５】
前記のように、同一出力下でポンピング電圧とパルス幅及びパルス周波数との影響を比較する場合、図１２ないし図１４に図示しているように、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の最適溶接条件は、ポンピング電圧が２２０［Ｖ］であり、パルス幅が２．３０［ｍｓｅｃ］であり、パルス周波数が５０［Ｈｚ］の場合であり、この場合の平均出力は、１７７［Ｗ］になる。
【００４６】
本発明の一実施例では、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の最適溶接条件は、ポンピング電圧が２２０［Ｖ］であり、パルス幅が２．３０［ｍｓｅｃ］であり、パルス周波数が５０［Ｈｚ］の場合であり、この場合の平均出力は１７７［Ｗ］であるが、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３の最適溶接条件が、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００４７】
前記のようなＩ−１２５シードチタンチューブ３の最適溶接条件によって反復してレーザー溶接を実施した後、Ｉ−１２５シード７の長さを測定した結果、図１５に図示しているようにＩ−１２５シード７の平均長さは、４．６１７ｍｍ程度であった。
【００４８】
このようにＩ−１２５シードチタンチューブ３の最適溶接条件を設定した後、Ｉ−１２５シードチタンチューブ３を溶接する場合、長さの偏差が小さくなるので均一な品質のＩ−１２５シード７を製作することができ、それによりＩ−１２５シードチタンチューブ３の量産に有利なだけではなく、自動化に適合する。
【００４９】
本発明は、特定の実施例と関連して図示及び説明したが、特許請求の範囲によって示された発明の思想及び領域から逸脱しない限度内で、多様な改造及び変化が可能だということを当業界で通常の知識を有した者なら誰も易しく理解できるだろう。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上で説明したように、前記のような構成を有する本発明では、内部に放射線源が設置された超小型密封線源であるＩ−１２５シードの製作時、Ｉ−１２５シードチタンチューブを固定させるための固定ジグと、それを回転させるための回転ジグとの適用により、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接時にＩ−１２５シードチタンチューブの位置を手作業によって変更する必要がなく、固定ジグに固定されたＩ−１２５シードチタンチューブ自体の回転なしに照射されるレーザービームによって溶接作業が遂行される。そのため、再現性に優れ、熟練した作業者に対する依存度を低減させることができ、溶接作業の安全性を確保するとともに放射線被曝を予防することができる。更に、安全性の確保による生産性の向上及び溶接作業全体を容易にして、製造費用を節減させることができ、Ｉ−１２５シードチタンチューブの溶接条件を最適化して安定的な溶接品質の確保が容易なだけでなく、超小型密封線源であるＩ−１２５シードの単価を節減することができる。よって、治療用線源の商用化が容易になり、前立腺癌治療などの医療分野で医療費負担を減少させるだけではなく、高価な超小型Ｉ−１２５シードの国産化及び大量生産を容易にして、国内癌治療技術を先進化することができ、高付加価値産業に即時に適用が可能である。また、Ｉ−１２５シードの生産性及び品質信頼性を高めることができ、溶接装置の自動化及び溶接システムの構築が容易なだけではなく、線源抵抗溶接基盤技術として、他の線源の生産工程にそのまま適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来技術に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接方法を概略的に示す斜視図である。
【図２】他の従来技術に係るＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を概略的に示す斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｈ）は、図２に図示されるＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置によって溶接される過程を概略的に示す図である。
【図４】本発明に係るＩ−１２５シードチタンチューブレーザー溶接装置を概略的に示す正面図である。
【図５】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を概略的に示す要部断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｈ）は、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置によって溶接される過程を概略的に示す図である。
【図７】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法を示す流れ図である。
【図８】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法によって製作された超小型放射線源を示す断面図である。
【図９】（ａ）は、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのポンピング電圧の影響を分析した結果を示す表であり、（ｂ）は、同一出力下でのポンピング電圧の影響を分析した結果を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス幅の影響を分析した結果を示す表であり、（ｂ）は、同一出力下でのパルス幅の影響を分析した結果を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス周波数の影響を分析した結果を示す表であり、（ｂ）は、同一出力下でのパルス周波数の影響を分析した結果を示すグラフである。
【図１２】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのポンピング電圧の影響を分析した結果を示すグラフである。
【図１３】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス周波数の影響を分析した結果を示すグラフである。
【図１４】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適焦点位置を導出するための最適レーザー溶接条件中、同一出力下でのパルス幅の影響を分析した結果を示すグラフである。
【図１５】Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置を通じて照射されるレーザービームの最適レーザー溶接条件によって繰り返し溶接を行った後、Ｉ−１２５シードチタンチューブの長さを測定した結果を示す表である。
【符号の説明】
【００５２】
１…Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置、３…Ｉ−１２５シードチタンチューブ、５…放射線源、７…Ｉ−１２５シード、８、８’…溶融プール、１０…固定ジグ、１１…設置孔、３０…回転ジグ、５０、５０’…冷却ディスク、５１、５１’…挿入孔。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタン（Ｔｉ）チューブの内部にＩ−１２５放射線源を設置した後、レーザービーム（Ｂ）で溶接して超小型密封線源を製作するためのＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置において、
Ｉ−１２５シードチタンチューブ（３）を固定するための固定ジグ（１０）と、
該固定ジグ（１０）を所定角度で回転させるために、前記固定ジグ（１０）の一側面に連結される回転ジグ（３０）と、
該固定ジグ（１０）の上面及び下面にそれぞれ具備される冷却ディスク（５０、５０’）とを含むことを特徴とする、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置。
【請求項２】
前記固定ジグ（１０）の中心部には、Ｉ−１２５シードチタンチューブ（３）を挿入して設置するための設置孔（１１）が貫通形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置。
【請求項３】
前記各冷却ディスク（５０、５０’）の中心部には、Ｉ−１２５シードチタンチューブ（３）を挿入するための挿入孔（５１、５１’）が貫通形成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置。
【請求項４】
前記冷却ディスク（５０、５０’）が、発生する高熱を外部に発散及び放出するため、モリブデン材質からなることを特徴とする、請求項３に記載のＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置。
【請求項５】
前記回転ジグ（３０）の一側に、回転ジグ（３０）を駆動させて、該回転ジグ（３０）に連結された固定ジグ（１０）を回転させるための駆動部が具備されることを特徴とする、請求項１に記載のＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置。
【請求項６】
前記駆動部の一側に、電気的に連結されて駆動部の駆動を制御する制御部が具備されることを特徴とする、請求項５に記載のＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置。
【請求項７】
内部にＩ−１２５放射線源（５）が設置されるＩ−１２５シードチタンチューブ（３）を固定するために、中心部に設置孔（１１）が貫通形成された固定ジグ（１０）、
該固定ジグ（１０）を所定角度で回転させるために、前記固定ジグ（１０）の一側面に連結される回転ジグ（３０）、
該固定ジグ（１０）の上面及び下面にそれぞれ具備され、中心部に挿入孔（５１、５１’）が貫通形成された冷却ディスク（５０、５０’）、
前記回転ジグ（３０）の一側に具備される駆動部、及び
前記駆動部の一側に具備される制御部を含むＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法において、
前記固定ジグ（１０）の設置孔（１１）にＩ−１２５シードチタンチューブ（３）を設置する工程（Ｓ１０）、
前記固定ジグ（１０）の上面及び下面に冷却ディスク（５０、５０’）を設置する工程（Ｓ２０）、
前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ（３）にレーザービームを照射してＩ−１２５シードチタンチューブ（３）の上端を溶接する工程（Ｓ３０）、
前記回転ジグ（３０）の駆動によって固定ジグ（１０）が１８０゜回転する工程（Ｓ４０）、
前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ（３）の内部に放射線源（５）を投入する工程（Ｓ５０）、及び
前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ（３）にレーザービームを照射してＩ−１２５シードチタンチューブ（３）の下端を溶接する工程（Ｓ６０）
を含むことを特徴とする、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法。
【請求項１】
チタン（Ｔｉ）チューブの内部にＩ−１２５放射線源を設置した後、レーザービーム（Ｂ）で溶接して超小型密封線源を製作するためのＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置において、
Ｉ−１２５シードチタンチューブ（３）を固定するための固定ジグ（１０）と、
該固定ジグ（１０）を所定角度で回転させるために、前記固定ジグ（１０）の一側面に連結される回転ジグ（３０）と、
該固定ジグ（１０）の上面及び下面にそれぞれ具備される冷却ディスク（５０、５０’）とを含むことを特徴とする、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置。
【請求項２】
前記固定ジグ（１０）の中心部には、Ｉ−１２５シードチタンチューブ（３）を挿入して設置するための設置孔（１１）が貫通形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置。
【請求項３】
前記各冷却ディスク（５０、５０’）の中心部には、Ｉ−１２５シードチタンチューブ（３）を挿入するための挿入孔（５１、５１’）が貫通形成されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置。
【請求項４】
前記冷却ディスク（５０、５０’）が、発生する高熱を外部に発散及び放出するため、モリブデン材質からなることを特徴とする、請求項３に記載のＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置。
【請求項５】
前記回転ジグ（３０）の一側に、回転ジグ（３０）を駆動させて、該回転ジグ（３０）に連結された固定ジグ（１０）を回転させるための駆動部が具備されることを特徴とする、請求項１に記載のＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置。
【請求項６】
前記駆動部の一側に、電気的に連結されて駆動部の駆動を制御する制御部が具備されることを特徴とする、請求項５に記載のＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置。
【請求項７】
内部にＩ−１２５放射線源（５）が設置されるＩ−１２５シードチタンチューブ（３）を固定するために、中心部に設置孔（１１）が貫通形成された固定ジグ（１０）、
該固定ジグ（１０）を所定角度で回転させるために、前記固定ジグ（１０）の一側面に連結される回転ジグ（３０）、
該固定ジグ（１０）の上面及び下面にそれぞれ具備され、中心部に挿入孔（５１、５１’）が貫通形成された冷却ディスク（５０、５０’）、
前記回転ジグ（３０）の一側に具備される駆動部、及び
前記駆動部の一側に具備される制御部を含むＩ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法において、
前記固定ジグ（１０）の設置孔（１１）にＩ−１２５シードチタンチューブ（３）を設置する工程（Ｓ１０）、
前記固定ジグ（１０）の上面及び下面に冷却ディスク（５０、５０’）を設置する工程（Ｓ２０）、
前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ（３）にレーザービームを照射してＩ−１２５シードチタンチューブ（３）の上端を溶接する工程（Ｓ３０）、
前記回転ジグ（３０）の駆動によって固定ジグ（１０）が１８０゜回転する工程（Ｓ４０）、
前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ（３）の内部に放射線源（５）を投入する工程（Ｓ５０）、及び
前記Ｉ−１２５シードチタンチューブ（３）にレーザービームを照射してＩ−１２５シードチタンチューブ（３）の下端を溶接する工程（Ｓ６０）
を含むことを特徴とする、Ｉ−１２５シードチタンチューブのレーザー溶接装置による溶接方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−４４０１４（Ｐ２００８−４４０１４Ａ）
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０９７１３（Ｐ２００７−２０９７１３）
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（５９７０６０６４５）コリア アトミック エナジー リサーチ インスティテュート (22)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【出願人】（５９７０６０６４５）コリア アトミック エナジー リサーチ インスティテュート (22)
【Ｆターム（参考）】
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