本申請(qǐng)要求提交于2015年2月6日美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)枮?2/112,936的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的利益。上述申請(qǐng)的整個(gè)教導(dǎo)通過(guò)參考并入此處。

背景技術(shù)：

生物學(xué)樣本的高密度存儲(chǔ)典型地采用將生物學(xué)樣本存儲(chǔ)在各個(gè)樣本存儲(chǔ)管中，為了運(yùn)輸以及存儲(chǔ)效率以及分類，樣本存儲(chǔ)管一起聚集在大的存儲(chǔ)架上。公知的切割密封沖頭(csp)設(shè)備典型地使用在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化中，專門(mén)用于對(duì)使用焊接工藝呈陣列保持在管架中的管進(jìn)行密封，還公知為熱密封。csp設(shè)備通過(guò)將箔密封件布置在管的頂部來(lái)將生物學(xué)樣本密封在管中。典型地，這些設(shè)備輸入包含96個(gè)或者384個(gè)未密封樣本存儲(chǔ)管的架子并且在一次操作中將密封件放置在所有管上。還存在公知為封板機(jī)的設(shè)備，其專門(mén)用于密封類似尺寸的樣本容器，例如，多井板或者微型板。不同于封板機(jī)，csp設(shè)備不僅封閉管，而且從箔的片材切去圈形密封件并且將管向下推入架子中它們的最終位置。當(dāng)相比于將管與箔片材一起焊接的情況，這種單個(gè)密封處理需要單個(gè)地獲得管以用于稍后使用的樣本。

現(xiàn)有的csp設(shè)備一次密封由一個(gè)管架保持的所有樣本存儲(chǔ)管，典型地使用形狀為加熱密封板的工具。切割處理典型地發(fā)生在密封之后，使用由模板以及典型地96個(gè)或者384個(gè)切割模具組成的工具。典型地，使用相同的工具來(lái)進(jìn)一步向下沖壓管，直到它們置于架子中的要求位置。一些現(xiàn)有的csp設(shè)備使用第三工具在密封處理期間施加需要的反作用力。在其他公知設(shè)備中，第三工具用來(lái)向上推動(dòng)管，使得它們從架子的上邊緣凸出。曾經(jīng)，這種設(shè)備是申請(qǐng)人的csp384-rs設(shè)備，其輸入包含384個(gè)樣本存儲(chǔ)管的架子并且使它們經(jīng)受以下處理：第一，將架子運(yùn)送到設(shè)備中，推頂桿向上提升每個(gè)樣本存儲(chǔ)管通過(guò)切割模具并且抵靠箔片材，同時(shí)將加熱密封板壓靠箔片材的另一側(cè)，從而將管與箔片材密封。第二，推頂桿從架子退出，多個(gè)沖頭被驅(qū)動(dòng)通過(guò)切割模具，從箔片材切割出各個(gè)密封段并且將密封的樣本存儲(chǔ)管推回架子。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例是用于密封樣本管的設(shè)備，其包括工具組件，工具組件構(gòu)造為與保持多個(gè)樣本存儲(chǔ)管的架子相接，工具組件包括多個(gè)沖頭以及包含多個(gè)切割孔的沖模板，多個(gè)切割孔中的每個(gè)切割孔接受多個(gè)沖頭中的一個(gè)沖頭。工具組件接收位于沖頭和沖模板之間的箔片材。設(shè)備包括致動(dòng)器，其能夠使工具組件進(jìn)行線性移動(dòng)。工具組件朝向架子的線性移動(dòng)將使沖模板接合抵靠架子并且穿過(guò)沖模板的切割孔沖壓沖頭，從而從箔片材沖壓出多個(gè)密封段并且使每個(gè)密封段壓靠且密封架子中多個(gè)樣本存儲(chǔ)管中每個(gè)的頂端。

在一些實(shí)施例中，多個(gè)沖頭是多個(gè)加熱沖頭。

在一些實(shí)施例中，箔片材包括面向沖模板的聚合物層，其中，使每個(gè)密封段壓靠架子中的多個(gè)樣本存儲(chǔ)管中的每個(gè)的頂端包括：多個(gè)加熱沖頭中的每個(gè)將每個(gè)密封段的聚合物層焊接至每個(gè)樣本存儲(chǔ)管的端部。

在一些實(shí)施例中，工具組件進(jìn)一步包括：安裝構(gòu)件，其保持多個(gè)沖頭；以及箔防護(hù)件，其位于多個(gè)加熱沖頭和沖模板之間，箔防護(hù)件從安裝構(gòu)件懸掛以能夠使箔防護(hù)件朝向安裝構(gòu)件移動(dòng)，其中，工具組件朝向架子的線性移動(dòng)(i)將使沖模板接合至架子，(ii)繼續(xù)移動(dòng)以使箔防護(hù)件朝向箔片材和沖模板移動(dòng)，以及(iii)繼續(xù)移動(dòng)以移動(dòng)多個(gè)沖頭穿過(guò)沖模板的切割孔以從箔片材沖壓出多個(gè)密封段并且使每個(gè)密封段壓靠且密封架子中的多個(gè)樣本存儲(chǔ)管中的每個(gè)的頂端。工具組件抵靠架子的線性移動(dòng)可以在工具組件的繼續(xù)線性移動(dòng)從箔片材沖壓出多個(gè)密封段之前將箔防護(hù)件壓靠箔片材或者將箔防護(hù)件定位成靠近箔片材和沖模板。

箔防護(hù)件能夠利用至少一個(gè)箔防護(hù)彈簧可滑動(dòng)地聯(lián)接至安裝構(gòu)件。當(dāng)箔防護(hù)件移向安裝構(gòu)件時(shí)，至少一個(gè)箔防護(hù)彈簧對(duì)箔防護(hù)件施加箔防護(hù)件回復(fù)力。沖模板利用至少一個(gè)沖模板彈簧可滑動(dòng)地聯(lián)接至安裝構(gòu)件，當(dāng)沖模板移向安裝構(gòu)件時(shí)，至少一個(gè)沖模板彈簧對(duì)沖模板施加沖模板回復(fù)力。在一些實(shí)施例中，在從箔片材沖壓出多個(gè)密封段之后，以及在工具組件離開(kāi)架子的線性移動(dòng)期間，箔防護(hù)件回復(fù)力使箔防護(hù)件以及箔片材移動(dòng)離開(kāi)多個(gè)加熱沖頭，并且沖模板回復(fù)力使沖模板移動(dòng)離開(kāi)箔防護(hù)件，從而能夠使箔片材移動(dòng)。

設(shè)備能夠包括定位在架子下方的底板，其中，架子能夠使多個(gè)樣本存儲(chǔ)管在架子中垂直地滑動(dòng)，并且其中，使密封段壓靠架子中的樣本存儲(chǔ)管的頂端能夠移動(dòng)多個(gè)樣本存儲(chǔ)管的底端使之抵靠底板。

沖模板的多個(gè)切割孔中的每個(gè)能夠構(gòu)造為當(dāng)沖模板接合架子時(shí)圍繞多個(gè)樣本存儲(chǔ)管中的一個(gè)。

在一些實(shí)施例中，多個(gè)加熱沖頭構(gòu)造為當(dāng)加熱沖頭的溫度等于沖模板的溫度時(shí)碰撞沖模板，但是在加熱多個(gè)加熱沖頭使得在沖模板和加熱沖頭之間產(chǎn)生溫差之后穿過(guò)切割孔。多個(gè)加熱沖頭能夠適于傳遞熱至沖模板并且被動(dòng)地維持加熱沖頭的溫度和沖模板的溫度之間的溫差。安裝構(gòu)件能夠進(jìn)一步包括第一溫度傳感器，其感測(cè)多個(gè)加熱沖頭的溫度，沖模板包括第二溫度傳感器，其感測(cè)沖模板的溫度，并且控制加熱沖頭和沖模板之間的緊密熱耦合的定時(shí)以維持溫差從而允許多個(gè)加熱沖頭穿過(guò)多個(gè)切割孔。

在一些實(shí)施例中，設(shè)備包括：散熱片，其適于接收沖模板以及從沖模板吸收熱能量；以及止擋件，其適于接收沖模板，止擋件能夠使工具組件移動(dòng)以將多個(gè)加熱沖頭移動(dòng)成與沖模板進(jìn)行緊密熱耦合以被動(dòng)地加熱沖模板。

本發(fā)明的示例實(shí)施例是密封樣本管的方法，其包括如下步驟：(a)將工具組件定位在架子上方，架子保持多個(gè)樣本存儲(chǔ)管，(b)使工具組件朝向架子移動(dòng)，所述移動(dòng)將工具組件的沖模板接合至架子，(c)將多個(gè)加熱沖頭沖壓穿過(guò)箔片材以及沖模板中的對(duì)應(yīng)切割孔以從箔片材沖壓出多個(gè)密封段，以及(d)利用多個(gè)沖頭，使多個(gè)密封段中的每個(gè)壓靠多個(gè)樣本存儲(chǔ)管中的每個(gè)的頂端，以利用密封段密封每個(gè)樣本存儲(chǔ)管的頂端。

另一示例實(shí)施例是密封樣本管的方法，其包括如下步驟：(a)將工具組件定位在架子上方，架子保持多個(gè)樣本存儲(chǔ)管，(b)使工具組件朝向架子移動(dòng)，所述移動(dòng)將工具組件的沖模板接合至架子，(c)在沖模板接合架子的情況下，朝向定位在沖模板和箔防護(hù)件之間的箔片材移動(dòng)工具組件的箔防護(hù)件，(d)使工具組件的多個(gè)沖頭沖壓穿過(guò)箔片材以及沖模板中的對(duì)應(yīng)切割孔以從箔片材沖壓出多個(gè)密封段，以及(e)利用多個(gè)沖頭，使多個(gè)密封段中的每個(gè)壓靠多個(gè)樣本存儲(chǔ)管中的每個(gè)的頂端，以利用密封段密封每個(gè)樣本存儲(chǔ)管的頂端。

又一示例實(shí)施例是密封樣本管的方法，其包括如下步驟：(a)將工具組件定位在架子上方，架子保持多個(gè)樣本存儲(chǔ)管，(b)使工具組件朝向架子移動(dòng)，所述移動(dòng)將工具組件的沖模板接合至架子，(c)在沖模板接合架子的情況下，朝向定位在沖模板和箔防護(hù)件之間的箔片材移動(dòng)工具組件的箔防護(hù)件，箔片材包括面向沖模板的聚合物層，(d)將多個(gè)加熱沖頭沖壓穿過(guò)箔片材以及沖模板中的對(duì)應(yīng)切割孔以從箔片材沖壓出多個(gè)密封段，以及(e)利用多個(gè)加熱沖頭，使多個(gè)密封段中的每個(gè)的聚合物層壓靠多個(gè)樣本存儲(chǔ)管中的每個(gè)的頂端，以通過(guò)將每個(gè)密封段的聚合物層焊接至每個(gè)樣本存儲(chǔ)管的頂端利用密封段密封每個(gè)樣本存儲(chǔ)管的頂端。該方法能夠包括，在沖模板接合架子的情況下，繼續(xù)朝向架子移動(dòng)工具組件以使多個(gè)沖頭沖壓穿過(guò)箔片材。

在一些實(shí)施例中，繼續(xù)朝向架子移動(dòng)工具組件進(jìn)一步對(duì)沖模板施加沖模板回復(fù)力，沖模板回復(fù)力在工具組件移動(dòng)離開(kāi)架子期間使沖模板移動(dòng)離開(kāi)多個(gè)加熱沖頭。

在一些實(shí)施例中，在沖模板接合架子的情況下，繼續(xù)朝向架子移動(dòng)工具組件將使多個(gè)沖頭沖壓穿過(guò)箔片材并且使工具組件的箔防護(hù)件朝向箔片材移動(dòng)。繼續(xù)朝向架子移動(dòng)工具組件能夠包括對(duì)沖模板施加沖模板回復(fù)力以及對(duì)箔防護(hù)件施加箔防護(hù)件回復(fù)力，以及，在工具組件移動(dòng)離開(kāi)架子期間，箔防護(hù)件回復(fù)力使箔防護(hù)件和箔片材移動(dòng)離開(kāi)多個(gè)沖頭，并且沖模板回復(fù)力使沖模板移動(dòng)離開(kāi)多個(gè)加熱沖頭。

方法能夠包括：加熱多個(gè)加熱沖頭以在沖模板和加熱沖頭之間產(chǎn)生溫差以防止多個(gè)加熱沖頭中的至少一個(gè)與沖模板碰撞；以及從加熱沖頭傳遞熱至沖模板，所述傳遞熱維持加熱沖頭的溫度和沖模板的溫度之間的溫差。在一些實(shí)施例中，方法包括感測(cè)多個(gè)加熱沖頭的溫度，感測(cè)沖模板的溫度。維持加熱沖頭的溫度和沖模板的溫度之間的溫差能夠包括控制多個(gè)加熱沖頭和沖模板之間的緊密熱耦合的持續(xù)時(shí)間，或者其還能夠包括控制沖模板與散熱片接合的持續(xù)時(shí)間以允許多個(gè)加熱沖頭穿過(guò)多個(gè)切割孔。

在一些實(shí)施例中，方法包括提供散熱片，其適于接收沖模板以及從沖模板吸收熱能量，其中，朝向散熱片移動(dòng)工具組件將使工具組件的沖模板接合至散熱片以被動(dòng)地冷卻沖模板，以及提供止擋件，其適于接收沖模板，其中，將移動(dòng)工具組件以抵靠止擋件將使多個(gè)加熱沖頭移動(dòng)成與沖模板進(jìn)行緊密熱耦合以被動(dòng)地加熱沖模板。

附圖說(shuō)明

前述內(nèi)容將顯而易見(jiàn)于本發(fā)明的示例實(shí)施例的以下更多說(shuō)明，正如附圖圖示的，在附圖中，在不同視圖中，相同參考標(biāo)記指代相同部分。附圖不一定按比例繪制，而是重點(diǎn)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。

圖1a是具有樣本存儲(chǔ)管的架子以及箔片材的線軸的切割-沖壓-密封(cps)設(shè)備實(shí)施例的示意圖。

圖1b是圖1a的cps設(shè)備實(shí)施例的示意圖，移除了樣本存儲(chǔ)管的架子以及箔片材的線軸以示出了額外細(xì)節(jié)。

圖2是圖1a的cps設(shè)備實(shí)施例的后視圖。

圖3是定位在cps設(shè)備中的cps工具組件的切面圖。

圖4是圖3的cps工具組件的切面圖。

圖5是cps工具組件實(shí)施例的等軸視圖。

圖6是圖5的cps工具組件實(shí)施例的仰視圖。

圖7a至圖7b是圖5的cps工具組件實(shí)施例的截面。

圖8a至圖8b是cps設(shè)備實(shí)施例的截面，其示出了定位在架子中的多個(gè)樣本存儲(chǔ)管上方的cps工具組件。

圖9a至圖9b是圖8a的cps設(shè)備實(shí)施例的截面，示出了cps工具組件降低以及沖模板接合架子。

圖10a至圖10b是圖8a的cps設(shè)備實(shí)施例的截面，示出了cps工具組件降低并且加熱沖頭接合箔片材。

圖11a至圖11b是圖8a的cps設(shè)備實(shí)施例的截面，示出了cps工具組件降低以及沖頭被驅(qū)動(dòng)穿過(guò)箔片材并且使新切割的密封段接合抵靠樣本存儲(chǔ)管。

圖12a至圖12b是圖8a的cps設(shè)備實(shí)施例的截面，示出了樣本存儲(chǔ)管壓靠架子保持件并且被加熱沖頭密封。

圖13a至圖13b是cps設(shè)備實(shí)施例的截面，示出了cps工具組件接合熱控制組件的兩個(gè)止擋柱，以將加熱沖頭放置成與沖模板進(jìn)行緊密熱耦合。

圖14a至圖14b是cps設(shè)備實(shí)施例的截面，示出了cps工具組件的沖模板接觸熱控制組件的散熱片以降低沖模板的溫度。

圖15是圖14a的cps設(shè)備實(shí)施例的熱控制組件的截面圖，示出了沖模板接觸散熱片。

具體實(shí)施方式

下文是本發(fā)明的示例實(shí)施例的說(shuō)明書(shū)。

實(shí)施例包括一種設(shè)備，其用于從箔片材切割出密封段，將樣本存儲(chǔ)管沖壓至樣本存儲(chǔ)管的架子中它們的最終位置，并且利用密封段密封樣本存儲(chǔ)管。該設(shè)備能夠是電動(dòng)線性致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)工具組件，不需要額外的氣壓，從由卷對(duì)卷箔傳輸系統(tǒng)輸送的箔片材沖壓出密封段并且將密封段焊接至樣本存儲(chǔ)管的頂部。該設(shè)備能夠一次密封、切割以及沖壓8個(gè)管或者根據(jù)用戶自由的96路架子中的8的倍數(shù)的管。密封段典型地由箔組成，例如，氧化鋁–聚丙烯復(fù)合材料，稱為可穿透箔。為了使管架子允許后續(xù)從架子隨意選取，密封段切割成足夠小的件以完全密封住一個(gè)管并且保持沖壓架子中任何選擇的管的可能性。密封段能夠是僅僅大于管外徑的圓片。為了使上述操作發(fā)生，樣本存儲(chǔ)管在它們的原始位置從架子的頂部伸出。作為操作的一部分，管不僅被密封，密封件被切割，而且管還被向下推動(dòng)至架子中它們的最終位置，典型地從架子的頂表面收縮了一點(diǎn)。一旦完成該處理，架子移回到該設(shè)備之外。

本設(shè)備的實(shí)施例將加熱板、切割工具以及沖壓工具結(jié)合為一件式。功能的不同步驟：切割、沖壓、密封由一個(gè)單個(gè)軸線機(jī)械地控制，該單個(gè)軸線向下移動(dòng)該工具以開(kāi)始循環(huán)。第二軸線負(fù)責(zé)將架子移進(jìn)以及移出設(shè)備以及將架子定位在工具下面。第三軸線在此處執(zhí)行卷對(duì)卷箔傳輸。具有溫度調(diào)整的加熱元件能夠用以在期望的沖頭和沖模溫度下執(zhí)行密封處理。

不同于利用現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)，本設(shè)備能夠在整個(gè)溫度范圍內(nèi)控制沖壓工具，并且能夠維持工具組件的重要元件之間限定的或者最小的溫差，使得沖頭還能夠在操作期間用作密封板。在一些實(shí)施例中，工具溫度設(shè)定點(diǎn)將為最小大約176℃以允許良好的熱密封，但是能夠局部地高達(dá)大約210℃以補(bǔ)償整個(gè)工具結(jié)構(gòu)的溫度梯度。沖頭的溫度通過(guò)使用商業(yè)上可獲得的溫度調(diào)整器維持。另一方面，沖模板溫度能夠低至45℃或者高達(dá)70℃。因此，沖頭和沖模板之間的典型溫差是大約130k，但是能夠高達(dá)大約155k。具有63mm的示例長(zhǎng)度，沖壓工具和沖模板之間的這種溫度引發(fā)的尺寸差能夠高達(dá)0.078mm，當(dāng)在室溫時(shí)其通過(guò)制造較短沖壓工具而補(bǔ)償，使得沖壓工具和沖模板的尺寸在它們的操作溫度下一致。各個(gè)沖頭和沖?？卓谥g的約0.025mm的相對(duì)較大的平均切割間隙能夠維持以允許一些變化。沖壓工具和沖模板能夠安裝在中心，使得僅一半溫差起作用。

此外，當(dāng)沖模板利用每個(gè)切割處理加熱并且在切割處理之間冷卻時(shí)，公開(kāi)的實(shí)施例通過(guò)使用軟件中的可變等待狀態(tài)來(lái)維持沖模板溫度。為了啟動(dòng)，通過(guò)將沖模板接近工具，例如使用來(lái)自對(duì)沖頭加熱的廢棄能量以加熱沖模板，將沖模板加熱至標(biāo)稱溫度，從而消除主動(dòng)加熱沖模板的需要。為了增強(qiáng)性能，能夠通過(guò)使沖模板接觸散熱片來(lái)縮短冷卻循環(huán)。使用這些特征，公開(kāi)的實(shí)施例能夠維持比以上提到的溫差更適當(dāng)?shù)臏夭睢?/p>

現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)典型地結(jié)合切割以及沖壓功能，但是由于工具的機(jī)械元件所需的高精度，密封板已經(jīng)是隔離于切割工具的單獨(dú)項(xiàng)目。公開(kāi)的實(shí)施例將所有三個(gè)操作有利地結(jié)合進(jìn)一個(gè)工具以及工具的一個(gè)運(yùn)動(dòng)，即，使用單個(gè)線性致動(dòng)器。

公開(kāi)的實(shí)施例能夠提供一種切割工具，其具有用于沖模板以及沖壓工具的不同尺寸。當(dāng)較冷時(shí)，例如在環(huán)境溫度時(shí)，由于沖頭會(huì)碰撞沖模板因此工具不能夠操作。典型地，工具能夠比沖模板短0.13mm。當(dāng)前公開(kāi)的實(shí)施例通過(guò)對(duì)沖頭加熱直到熱偏轉(zhuǎn)使工具增長(zhǎng)到足以匹配沖模板的尺寸而解決了該問(wèn)題?？刂葡到y(tǒng)能夠觀察沖模板和沖頭之間的溫差以能夠使該處理進(jìn)行。在一些實(shí)施例中，兩個(gè)熱耦合(一個(gè)用于工具而一個(gè)用于沖模板)提供了需要的反饋。

圖1a是具有樣本存儲(chǔ)管的架子以及箔片材的線軸的cps設(shè)備實(shí)施例的示意圖。切割、沖壓、密封(cps)設(shè)備100構(gòu)造為將可穿透的熱密封件布置在架子10中定位的單排樣本存儲(chǔ)管20上。例如，樣本存儲(chǔ)管20能夠是rempstbr96。cps設(shè)備100包括架子橇140、箔線軸130以及連接至工具組件110的線性致動(dòng)器101。架子橇140行進(jìn)在橇軌道141上并且連接至由帶電動(dòng)機(jī)143驅(qū)動(dòng)的帶142。箔線軸130定位在源卷轂103上并且將箔片材131提供給工具組件110。箔片材131在通過(guò)工具組件110之后連接至廢輪轂106。箔片材131通過(guò)廢卷轂106的旋轉(zhuǎn)從箔線軸130被拉動(dòng)，并且在進(jìn)入工具組件110之前被圍繞第一箔引導(dǎo)件104拉動(dòng)，以及在離開(kāi)工具組件110之后被圍繞第二箔引導(dǎo)105拉動(dòng)。第一和第二箔引導(dǎo)件104、105引導(dǎo)箔片材131沿垂直于工具組件110的移動(dòng)的方向通過(guò)工具組件110。

在操作中，在包含樣本操作管20的架子10布置在架子底板11上之后，帶驅(qū)動(dòng)器經(jīng)由架子橇140在工具組件110下方使架子10移動(dòng)。工具組件110的內(nèi)部操作詳細(xì)示出在圖8a至圖12b中，但是首先簡(jiǎn)單介紹。為了開(kāi)始操作，帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)143移動(dòng)工具組件110下方的特定排的樣本操作管20，線性致動(dòng)器101朝向架子10驅(qū)動(dòng)工具組件110。隨著包含箔片材131的段的工具組件110被線性致動(dòng)器110朝向架子10驅(qū)動(dòng)時(shí)，工具組件110接合架子10的頂部并且將箔片材131的段定位成抵靠目標(biāo)排中每個(gè)樣本存儲(chǔ)管的頂部。線性致動(dòng)器101繼續(xù)朝向架子20平移工具組件101，工具組件110對(duì)應(yīng)于目標(biāo)排中的每個(gè)樣本操作管20從箔片材131沖壓出段，下文稱為密封段(示出為圖11b中的1131)。作為工具組件110將箔片材131定位成抵靠或者非?？拷雠艠颖敬鎯?chǔ)管20的結(jié)果，樣本存儲(chǔ)管20定位在架子10中并且具有垂直間距。該間距提供了用于沖壓操作以從箔片材131切割密封段的間隙，并且在相同運(yùn)動(dòng)中，將樣本存儲(chǔ)管20向下沖壓抵靠底板11。最終，工具組件110通過(guò)將每個(gè)密封段壓靠每個(gè)樣本存儲(chǔ)管20而用每個(gè)密封段密封樣本存儲(chǔ)管20。

在一些實(shí)施例中，工具組件110的與箔片材131相鄰或者對(duì)置的側(cè)面能夠包含例如聚乙烯層或者其他聚合物或者密封劑，當(dāng)它們壓靠樣本存儲(chǔ)管20的頂部時(shí)，工具組件110能夠加熱密封段。加熱聚乙烯層將密封段焊接至樣本存儲(chǔ)管20。在操作中，聚丙烯層在接合簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)管20之后被工具組件沖頭(未示出)融化并且被工具組件110壓成與樣本存儲(chǔ)管20的頂部密封接觸。在一些實(shí)施例中，樣本存儲(chǔ)管20的頂部包括聚乙烯，并且在密封操作期間工具組件將箔片材131的聚乙烯層焊接至聚乙烯樣本存儲(chǔ)管20以產(chǎn)生可穿透的熱密封。

圖1b是圖1a的cps設(shè)備實(shí)施例的示意圖，樣本存儲(chǔ)管的架子以及箔片材的線軸被移除以示出了額外細(xì)節(jié)。圖1b示出了架子橇140，其包括定位模板144以在架子橇140的移動(dòng)期間將架子10和底板11精確地定位在工具組件110下方。架子橇140還在架子橇140的任一端包括安全片材145。利用定位在工具組件110下方的架子橇140，安全片材145防止在沖壓處理期間任何不想要的侵入，即手指侵入。當(dāng)架子橇在工具組件下方移動(dòng)時(shí)安全片材145還沿著箔片材131的底部行進(jìn)，從而降低在操作cps設(shè)備100期間外來(lái)物品進(jìn)入或者干擾工具組件110的可能性。為了移動(dòng)架子橇140，架子橇140附接至挺桿146，挺桿146安裝至由帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)143驅(qū)動(dòng)的帶143。帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)143的旋轉(zhuǎn)使挺桿146平移，這又沿著軌道141保持或者拉動(dòng)架子橇140。在工具組件的切割、沖壓、密封操作(還簡(jiǎn)稱為沖壓操作)之后，工具組件110被線性致動(dòng)器101收縮，箔傳輸驅(qū)動(dòng)器107旋轉(zhuǎn)廢卷轂106以使箔片材131在工具組件110中前進(jìn)。需要使箔片材131前進(jìn)以從工具組件110的內(nèi)部移除片材的沖壓段并且存在箔片材131的干凈段用于后續(xù)沖壓操作。第一和第二箔引導(dǎo)件104、105進(jìn)一步通過(guò)將箔片材131水平地引導(dǎo)出工具組件110之外來(lái)防止來(lái)自沖壓箔段的箔段卡在工具組件110的任何內(nèi)部部件上。當(dāng)工具組件110收縮時(shí)，即在其開(kāi)始位置時(shí)，例如，箔片材131能夠被引導(dǎo)件104、105定位以不接觸工具組件101的任何部分，這有助于確保在沖壓操作之后箔片材131適當(dāng)前進(jìn)穿過(guò)工具組件110。

圖2是圖1a的cps設(shè)備實(shí)施例的后視圖。圖2示出了圖1b的cps設(shè)備的后側(cè)。圖2示出的是組件基板291，組件安裝板292沿垂直方位附接至組件基板291并且被多個(gè)角板293支撐。圖1a示出的軌道141和架子橇140系統(tǒng)被固定至組件基板291，并且工具組件110、線性致動(dòng)器101、箔轂103、106以及引導(dǎo)件104、105固定至組件安裝板292。箔傳輸驅(qū)動(dòng)器107通過(guò)箔驅(qū)動(dòng)帶243連接至廢輪轂106，箔驅(qū)動(dòng)帶243能夠使廢卷轂106被箔傳輸驅(qū)動(dòng)器107旋轉(zhuǎn)并且使箔片材131從源卷103繞著第一和第二箔引導(dǎo)件104、105前進(jìn)。此外，源卷轂103利用棘齒機(jī)構(gòu)242固定至組件安裝板292，防止源卷103向后旋轉(zhuǎn)以維持箔片材131上的張力。第一箔轂引導(dǎo)件104經(jīng)由編碼器241連接至組件安裝板292，編碼器241響應(yīng)于箔傳輸驅(qū)動(dòng)器107以及廢卷轂106的旋轉(zhuǎn)精確地測(cè)量箔片材131的前進(jìn)。

圖3是定位在cps設(shè)備中的cps工具組件的切面圖。圖3示出了線性致動(dòng)器101和工具組件110的截面。工具組件101包括工具保持件311、具有多個(gè)沖頭322的工具主體312、沖模板324以及位于沖頭322和沖模板324之間的箔防護(hù)件323。工具保持件311固定至工具組件安裝托架102的下側(cè)并且保持工具主體321。箔片材131穿過(guò)箔防護(hù)件323和沖模板324之間，沖模板324和箔防護(hù)件323可滑動(dòng)地聯(lián)接工具主體311以允許它們一起滑動(dòng)并且在沖頭322將箔片材131壓靠至沖模板324之前定位箔片材。線性致動(dòng)器101包括絲桿312和驅(qū)動(dòng)螺母313。工具組件安裝托架102在一端處固定工具保持件311，并且在另一端連接至驅(qū)動(dòng)螺母313。驅(qū)動(dòng)螺母313沿著絲桿312的線性移動(dòng)使工具組件安裝托架102在安裝至組件安裝托架292的軌道109上垂直滑動(dòng)。

在操作中，線性致動(dòng)器101經(jīng)由工具保持件311朝向沖模板324下方的架子10驅(qū)動(dòng)沖模板324。沖模板324接觸架子。當(dāng)繼續(xù)移動(dòng)安裝托架102時(shí)，箔防護(hù)件323移近沖模板324，從而將箔片材移動(dòng)成緊密靠近箔防護(hù)件323，例如，0.5mm。工具主體311的繼續(xù)移動(dòng)將沖頭322壓靠箔片材131，沖模板324的切割孔(未示出)接受沖頭以從箔片材131沖壓出各密封段(未示出)。

圖4是具有加熱沖頭實(shí)施例的cps工具組件的切面圖。圖4示出了包括工具保持件311的工具組件110，工具保持件311支撐包括多個(gè)加熱沖頭322的工具主體321。工具保持件311還包括：熱隔離罩422，其圍繞多個(gè)加熱沖頭322；以及兩組由引導(dǎo)桿構(gòu)成的套件，其將沖模板324和箔防護(hù)件323可滑動(dòng)地聯(lián)接至工具保持件311。每個(gè)沖模板引導(dǎo)軌道424包括：彈簧444，其在沖模板324和工具主體311之間；以及止擋件(示出為圖5中的止擋件592)，其與工具主體311對(duì)置，在標(biāo)稱上將沖模板324定位在距加熱沖頭322一距離處。彈簧444對(duì)沖模板324施加回復(fù)力以在沖壓操作期間在加熱沖頭322被線性致動(dòng)器101朝向沖模板324按壓之后使沖模板返回至標(biāo)稱位置。類似地，箔防護(hù)件引導(dǎo)軌道423包括彈簧(示出為圖5中的彈簧543)和止擋件(示出為圖5中的止擋件593)，以在標(biāo)稱上將箔引導(dǎo)件323定位成離開(kāi)工具主體311并且對(duì)箔引導(dǎo)件323施加回復(fù)力以在沖壓操作期間在朝向工具主體311平移之后將箔引導(dǎo)件323返回至標(biāo)稱位置。當(dāng)工具組件110關(guān)閉時(shí)，完成沖壓操作，當(dāng)切穿箔片材131時(shí)，沖頭322貫穿箔防護(hù)件323并且最終貫穿沖模板324。沖模板324保持圍繞沖頭322的箔片材131的未切割段，彈簧543將箔引導(dǎo)件移離沖頭322。當(dāng)完成沖壓處理并且工具組件110移離架子20時(shí)，彈簧444通過(guò)將沖模板324移離沖頭而打開(kāi)工具組件110。在對(duì)于彈簧而言存在過(guò)多摩擦或者任何未對(duì)準(zhǔn)從而不能移動(dòng)沖模板以及箔防護(hù)件的情況下，沖模板以及箔防護(hù)件引導(dǎo)件423、424的上端部能夠構(gòu)造為撞擊致動(dòng)器安裝平臺(tái)108的下側(cè)并且利用線性致動(dòng)器101(見(jiàn)圖8a)的力將沖模板以及箔防護(hù)件可靠地返回至它們的開(kāi)始位置。

工具主體311隔離于具有熱罩422的工具保持件321以最小化流向箔防護(hù)件和沖模板引導(dǎo)件424、423的熱量。熱罩422將加熱沖頭322從工具主體311隔離并且降低從加熱沖頭322至沖模板324和箔防護(hù)件323的熱傳遞。這有助于維持沖頭322和沖模板324之間的溫差。能夠改善溫差的另一可選特征是箔防護(hù)件323的鏡面拋光(電磨光或者其他)。該鏡面拋光通過(guò)輻射通過(guò)屏蔽沖模板324降低了熱傳遞。保持沖模板較冷的一個(gè)原因是降低管內(nèi)含物(即，樣本)的潛在熱沖擊。

圖5是cps工具組件實(shí)施例的等軸視圖。圖5示出了包括工具保持件311的工具組件110，其利用螺栓591固定工具主體321，箔防護(hù)件323經(jīng)由引導(dǎo)軌道423可滑動(dòng)地聯(lián)接至工具保持件311，沖模板324經(jīng)由引導(dǎo)軌道424可滑動(dòng)地聯(lián)接至工具保持件311。工具保持件311包括熱傳感器319，其感測(cè)工具主體321的溫度，沖模板包括熱傳感器319，其感測(cè)沖模板324的溫度。例如，熱傳感器能夠是熱電偶、熱敏電阻或者紅外感測(cè)設(shè)備。沖模板324的引導(dǎo)軌道424包括彈簧444和將沖模板324定位在示出的靜止位置的止擋件592。當(dāng)沖模板324朝向工具保持件311平移時(shí)，例如，在沖壓操作期間，沖模板324的彈簧444對(duì)沖模板324提供回復(fù)力。正如示出的，箔防護(hù)件323的引導(dǎo)軌道423還包括彈簧543以及將箔防護(hù)件定位在如圖所示的標(biāo)稱靜止位置的止擋件592。當(dāng)箔防護(hù)件323通過(guò)沖模板324朝向工具保持件311的移動(dòng)偏轉(zhuǎn)時(shí)彈簧543對(duì)箔防護(hù)件323提供回復(fù)力。

圖6是圖5的cps工具組件實(shí)施例的仰視圖。圖6示出了包括工具保持件311的工具組件110，其具有箔防護(hù)件323和沖模板324。沖模板324包括多個(gè)切割孔634，其構(gòu)造為接受對(duì)應(yīng)的多個(gè)沖頭322。正如示出的，沖模板的構(gòu)造允許工具組件110密封定位在架子10中的單排樣本存儲(chǔ)管20。

圖7a至圖8b是圖5的cps工具組件實(shí)施例的截面。圖7a是通過(guò)工具組件110的長(zhǎng)軸線的工具組件110的截面，即，圖6中的視圖“a”。圖7a示出了：熱絕緣罩422，其將工具主體321從工具保持件311隔離；以及多個(gè)沖頭323，其對(duì)準(zhǔn)箔防護(hù)件323中的對(duì)應(yīng)通孔732以及沖模板324的切割孔634。圖7b是工具組件110的截面，對(duì)應(yīng)于圖7a中的視圖“b”。圖7a示出了包含兩個(gè)加熱單元751的工具主體321，其沿著工具主體321的長(zhǎng)度延伸并且將熱能提供至工具主體以及沖頭322。箔防護(hù)件323的引導(dǎo)軌道423使用襯套799可滑動(dòng)地聯(lián)接工具保持件。

圖8a至圖8b是cps設(shè)備實(shí)施例的截面，示出了定位在架子中的多個(gè)樣本存儲(chǔ)管上方的cps工具組件。圖8a示出了具有架子橇140的cps設(shè)備，在cps設(shè)備100密封一排樣本存儲(chǔ)管20之前架子橇140將上述一排樣本存儲(chǔ)管20定位在工具組件110的沖模板324下方。在圖8b中，沖模板324在上述一排樣本存儲(chǔ)管20上方，箔片材131在沖模板324和箔防護(hù)件323之間。這是當(dāng)架子橇140將一排樣本存儲(chǔ)管20輸送至工具組件110以待密封時(shí)的工具組件110的構(gòu)造。

圖9a至圖9b是圖8a的cps設(shè)備實(shí)施例的截面，示出了在沖模板接合架子的情況下通過(guò)線性致動(dòng)器101降低cps工具組件。從圖8a至圖8b示出的cps設(shè)備100的構(gòu)造至圖9a和圖9b示出的構(gòu)造，線性致動(dòng)器101朝向架子驅(qū)動(dòng)工具保持件311并且使沖模板324接合架子10，當(dāng)工具保持件311朝向架子移動(dòng)時(shí)沖模板324的彈簧444對(duì)架子10施加回復(fù)力。在該示出的位置中，沖模板324的切割孔634環(huán)繞目標(biāo)排中的樣本存儲(chǔ)管20的頂部，箔片材定位在目標(biāo)排中的每個(gè)樣本存儲(chǔ)管20的頂表面上方。此外，線性致動(dòng)器101繼續(xù)朝向架子移動(dòng)工具保持件311，這將使箔防護(hù)件323接合至沖模板324。在該位置中，箔防護(hù)件能夠僅在箔防護(hù)件的邊緣、即在加熱沖頭322的路徑之外的區(qū)域中直接壓靠箔片材131，以在箔防護(hù)件上的箔片材在樣本存儲(chǔ)管20的頂部正上方之間留下較小間隙，從而防止每個(gè)樣本存儲(chǔ)管20之間的長(zhǎng)度上的任何較小差異導(dǎo)致箔片材131的不期望的彎折或者使箔片材131與沖模板324分離。

圖10a至圖10b是圖8a的cps設(shè)備實(shí)施例的截面，示出了cps工具組件降低以及加熱沖頭接合箔片材。從圖9a至圖9b示出的cps設(shè)備100的構(gòu)造至圖10a和圖1b示出的構(gòu)造，線性致動(dòng)器101朝向架子驅(qū)動(dòng)工具保持件311直到加熱沖頭323通過(guò)箔防護(hù)件的對(duì)應(yīng)通過(guò)孔732并接觸箔片材131。

圖11a至圖11b是圖8a的cps設(shè)備實(shí)施例的截面，示出了cps工具組件降低以及加熱沖頭被驅(qū)動(dòng)通過(guò)箔片材以及使新切割的密封段接合至樣本存儲(chǔ)管。從圖10a至圖10b示出的cps設(shè)備100的構(gòu)造至圖11a和圖11b示出的構(gòu)造，線性致動(dòng)器101朝向架子驅(qū)動(dòng)工具保持件311，加熱沖頭322被驅(qū)動(dòng)通過(guò)箔片材131，沖模板324的切割孔634從箔片材131切割出密封段1131。在相同運(yùn)動(dòng)中，加熱沖頭322加熱密封段1131，從而熔化在該段的底部的聚乙烯層，并且將加熱的密封段1131壓靠至樣本存儲(chǔ)管20的頂部。

圖12a至圖12b是圖8a的cps設(shè)備實(shí)施例的截面，示出了樣本存儲(chǔ)管被向下推動(dòng)抵靠架子保持件并且被加熱沖頭密封。從圖11a至圖11b示出的cps設(shè)備100的構(gòu)造至圖12a和圖12b示出的構(gòu)造，線性致動(dòng)器101繼續(xù)朝向架子驅(qū)動(dòng)工具保持件311，加熱沖頭322將樣本存儲(chǔ)管20按壓到架子20中直到它們接觸底板11。在樣本存儲(chǔ)管20支撐在加熱沖頭322和底板11之間的情況下，線性致動(dòng)器101的力和來(lái)自加熱沖頭322的熱量將密封段1131焊接至樣本存儲(chǔ)管20的頂部，例如產(chǎn)生熱密封。當(dāng)完成焊接時(shí)，線性致動(dòng)器101l提升工具保持件311離開(kāi)架子，這從沖模板324撤回加熱沖頭322，允許箔防護(hù)件323將沖壓后的箔片材移離加熱沖頭322，并且將工具組件110返回至圖8a至圖8b示出的構(gòu)造，在該點(diǎn)，箔傳輸驅(qū)動(dòng)器107使箔片材131前進(jìn)通過(guò)工具組件110，以將箔片材131的未切割段定位在工具組件110處而用于后續(xù)沖壓操作，并且將不同排的樣本存儲(chǔ)管20移動(dòng)到工具組件110下方以待密封。

圖13a至圖13b是cps設(shè)備實(shí)施例的截面，示出了cps工具組件接合熱控制組件的兩個(gè)止擋柱，以將加熱沖頭放置成與沖模板緊密熱耦合。圖13a示出了沖模板324接觸兩個(gè)止擋柱1382。止擋柱1382是安裝至挺桿146的熱控制組件(圖15示出的)的部分。以這種方式，帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)143將止擋柱1382定位在沖模板324下方，線性致動(dòng)器朝向止擋柱1382驅(qū)動(dòng)工具保持件311直到?jīng)_模板停止并且加熱沖頭322移動(dòng)成與沖模板324緊密熱耦合，更清楚地示出在圖13b中。該位置能夠使加熱沖頭322將熱能傳遞至沖模板323，從而提高沖模板的溫度以維持加熱沖頭322和沖模板324之間的期望溫差。能夠使用溫度傳感器319感測(cè)在工具主體312和沖模板324上的溫差。在圖13b中，加熱沖頭322定位在箔防護(hù)件323的內(nèi)部并且非?？拷?31和沖模板324。加熱沖頭322不接觸箔片材131以避免熔化聚乙烯層。該位置能夠在啟動(dòng)時(shí)用來(lái)初始化cps設(shè)備100，其中，例如，沖模板324能夠處于環(huán)境溫度。

圖14a至圖14b是cps設(shè)備實(shí)施例的截面，示出了cps工具組件的沖模板接觸熱控制組件的散熱片以降低沖模板的溫度。圖14a示出了沖模板324接觸散熱片1383。散熱片是安裝至挺桿146的熱控制組件1381的部分。以這種方式，帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)143將散熱片1383定位在沖模板324下方，線性致動(dòng)器朝向散熱片驅(qū)動(dòng)工具保持件311，直到?jīng)_模板324接觸散熱片，更清楚地示出在圖13b中。該位置能夠使沖模板324將熱能傳遞至散熱片1383，從而降低沖模板的溫度以維持加熱沖頭322和沖模板324之間的期望溫差。使用溫度傳感器319能夠感測(cè)在工具主體312和沖模板324上的溫差。在圖14b中，箔防護(hù)件323定位成靠著沖模板324以輔助降低箔防護(hù)件323的溫度。由于箔防護(hù)件323非?？拷訜釠_頭323，箔防護(hù)件323能夠至少與沖模板324一樣熱，并且冷卻箔防護(hù)件323能夠降低在沖壓操作期間沖模板324被加熱沖頭322加熱的速率。

圖15是圖14a的cps設(shè)備實(shí)施例的熱控制組件的截面圖，示出了沖模板接觸散熱片。圖15示出了安裝至挺桿146的熱控制組件1381。熱控制組件1381包括散熱片1383以及構(gòu)造為接合沖模板324的止擋柱1382。正如示出的，散熱片1383接觸沖模板324，止擋柱1382定位成在挺桿146被帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)143進(jìn)行了小平移之后接合沖模板324。

盡管已經(jīng)特定地示出并且參考其示例實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是，在不超出附隨的權(quán)利要求涵蓋的本發(fā)明的范圍的情況下，在此能夠?qū)π问胶图?xì)節(jié)進(jìn)行各種改變。