封管机的制作方法

本申请要求提交于2015年2月6日美国临时申请号为62/112,936的美国临时申请的利益。上述申请的整个教导通过参考并入此处。

背景技术：

生物学样本的高密度存储典型地采用将生物学样本存储在各个样本存储管中，为了运输以及存储效率以及分类，样本存储管一起聚集在大的存储架上。公知的切割密封冲头(csp)设备典型地使用在实验室自动化中，专门用于对使用焊接工艺呈阵列保持在管架中的管进行密封，还公知为热密封。csp设备通过将箔密封件布置在管的顶部来将生物学样本密封在管中。典型地，这些设备输入包含96个或者384个未密封样本存储管的架子并且在一次操作中将密封件放置在所有管上。还存在公知为封板机的设备，其专门用于密封类似尺寸的样本容器，例如，多井板或者微型板。不同于封板机，csp设备不仅封闭管，而且从箔的片材切去圈形密封件并且将管向下推入架子中它们的最终位置。当相比于将管与箔片材一起焊接的情况，这种单个密封处理需要单个地获得管以用于稍后使用的样本。

现有的csp设备一次密封由一个管架保持的所有样本存储管，典型地使用形状为加热密封板的工具。切割处理典型地发生在密封之后，使用由模板以及典型地96个或者384个切割模具组成的工具。典型地，使用相同的工具来进一步向下冲压管，直到它们置于架子中的要求位置。一些现有的csp设备使用第三工具在密封处理期间施加需要的反作用力。在其他公知设备中，第三工具用来向上推动管，使得它们从架子的上边缘凸出。曾经，这种设备是申请人的csp384-rs设备，其输入包含384个样本存储管的架子并且使它们经受以下处理：第一，将架子运送到设备中，推顶杆向上提升每个样本存储管通过切割模具并且抵靠箔片材，同时将加热密封板压靠箔片材的另一侧，从而将管与箔片材密封。第二，推顶杆从架子退出，多个冲头被驱动通过切割模具，从箔片材切割出各个密封段并且将密封的样本存储管推回架子。

技术实现要素：

本发明的一个示例实施例是用于密封样本管的设备，其包括工具组件，工具组件构造为与保持多个样本存储管的架子相接，工具组件包括多个冲头以及包含多个切割孔的冲模板，多个切割孔中的每个切割孔接受多个冲头中的一个冲头。工具组件接收位于冲头和冲模板之间的箔片材。设备包括致动器，其能够使工具组件进行线性移动。工具组件朝向架子的线性移动将使冲模板接合抵靠架子并且穿过冲模板的切割孔冲压冲头，从而从箔片材冲压出多个密封段并且使每个密封段压靠且密封架子中多个样本存储管中每个的顶端。

在一些实施例中，多个冲头是多个加热冲头。

在一些实施例中，箔片材包括面向冲模板的聚合物层，其中，使每个密封段压靠架子中的多个样本存储管中的每个的顶端包括：多个加热冲头中的每个将每个密封段的聚合物层焊接至每个样本存储管的端部。

在一些实施例中，工具组件进一步包括：安装构件，其保持多个冲头；以及箔防护件，其位于多个加热冲头和冲模板之间，箔防护件从安装构件悬挂以能够使箔防护件朝向安装构件移动，其中，工具组件朝向架子的线性移动(i)将使冲模板接合至架子，(ii)继续移动以使箔防护件朝向箔片材和冲模板移动，以及(iii)继续移动以移动多个冲头穿过冲模板的切割孔以从箔片材冲压出多个密封段并且使每个密封段压靠且密封架子中的多个样本存储管中的每个的顶端。工具组件抵靠架子的线性移动可以在工具组件的继续线性移动从箔片材冲压出多个密封段之前将箔防护件压靠箔片材或者将箔防护件定位成靠近箔片材和冲模板。

箔防护件能够利用至少一个箔防护弹簧可滑动地联接至安装构件。当箔防护件移向安装构件时，至少一个箔防护弹簧对箔防护件施加箔防护件回复力。冲模板利用至少一个冲模板弹簧可滑动地联接至安装构件，当冲模板移向安装构件时，至少一个冲模板弹簧对冲模板施加冲模板回复力。在一些实施例中，在从箔片材冲压出多个密封段之后，以及在工具组件离开架子的线性移动期间，箔防护件回复力使箔防护件以及箔片材移动离开多个加热冲头，并且冲模板回复力使冲模板移动离开箔防护件，从而能够使箔片材移动。

设备能够包括定位在架子下方的底板，其中，架子能够使多个样本存储管在架子中垂直地滑动，并且其中，使密封段压靠架子中的样本存储管的顶端能够移动多个样本存储管的底端使之抵靠底板。

冲模板的多个切割孔中的每个能够构造为当冲模板接合架子时围绕多个样本存储管中的一个。

在一些实施例中，多个加热冲头构造为当加热冲头的温度等于冲模板的温度时碰撞冲模板，但是在加热多个加热冲头使得在冲模板和加热冲头之间产生温差之后穿过切割孔。多个加热冲头能够适于传递热至冲模板并且被动地维持加热冲头的温度和冲模板的温度之间的温差。安装构件能够进一步包括第一温度传感器，其感测多个加热冲头的温度，冲模板包括第二温度传感器，其感测冲模板的温度，并且控制加热冲头和冲模板之间的紧密热耦合的定时以维持温差从而允许多个加热冲头穿过多个切割孔。

在一些实施例中，设备包括：散热片，其适于接收冲模板以及从冲模板吸收热能量；以及止挡件，其适于接收冲模板，止挡件能够使工具组件移动以将多个加热冲头移动成与冲模板进行紧密热耦合以被动地加热冲模板。

本发明的示例实施例是密封样本管的方法，其包括如下步骤：(a)将工具组件定位在架子上方，架子保持多个样本存储管，(b)使工具组件朝向架子移动，所述移动将工具组件的冲模板接合至架子，(c)将多个加热冲头冲压穿过箔片材以及冲模板中的对应切割孔以从箔片材冲压出多个密封段，以及(d)利用多个冲头，使多个密封段中的每个压靠多个样本存储管中的每个的顶端，以利用密封段密封每个样本存储管的顶端。

另一示例实施例是密封样本管的方法，其包括如下步骤：(a)将工具组件定位在架子上方，架子保持多个样本存储管，(b)使工具组件朝向架子移动，所述移动将工具组件的冲模板接合至架子，(c)在冲模板接合架子的情况下，朝向定位在冲模板和箔防护件之间的箔片材移动工具组件的箔防护件，(d)使工具组件的多个冲头冲压穿过箔片材以及冲模板中的对应切割孔以从箔片材冲压出多个密封段，以及(e)利用多个冲头，使多个密封段中的每个压靠多个样本存储管中的每个的顶端，以利用密封段密封每个样本存储管的顶端。

又一示例实施例是密封样本管的方法，其包括如下步骤：(a)将工具组件定位在架子上方，架子保持多个样本存储管，(b)使工具组件朝向架子移动，所述移动将工具组件的冲模板接合至架子，(c)在冲模板接合架子的情况下，朝向定位在冲模板和箔防护件之间的箔片材移动工具组件的箔防护件，箔片材包括面向冲模板的聚合物层，(d)将多个加热冲头冲压穿过箔片材以及冲模板中的对应切割孔以从箔片材冲压出多个密封段，以及(e)利用多个加热冲头，使多个密封段中的每个的聚合物层压靠多个样本存储管中的每个的顶端，以通过将每个密封段的聚合物层焊接至每个样本存储管的顶端利用密封段密封每个样本存储管的顶端。该方法能够包括，在冲模板接合架子的情况下，继续朝向架子移动工具组件以使多个冲头冲压穿过箔片材。

在一些实施例中，继续朝向架子移动工具组件进一步对冲模板施加冲模板回复力，冲模板回复力在工具组件移动离开架子期间使冲模板移动离开多个加热冲头。

在一些实施例中，在冲模板接合架子的情况下，继续朝向架子移动工具组件将使多个冲头冲压穿过箔片材并且使工具组件的箔防护件朝向箔片材移动。继续朝向架子移动工具组件能够包括对冲模板施加冲模板回复力以及对箔防护件施加箔防护件回复力，以及，在工具组件移动离开架子期间，箔防护件回复力使箔防护件和箔片材移动离开多个冲头，并且冲模板回复力使冲模板移动离开多个加热冲头。

方法能够包括：加热多个加热冲头以在冲模板和加热冲头之间产生温差以防止多个加热冲头中的至少一个与冲模板碰撞；以及从加热冲头传递热至冲模板，所述传递热维持加热冲头的温度和冲模板的温度之间的温差。在一些实施例中，方法包括感测多个加热冲头的温度，感测冲模板的温度。维持加热冲头的温度和冲模板的温度之间的温差能够包括控制多个加热冲头和冲模板之间的紧密热耦合的持续时间，或者其还能够包括控制冲模板与散热片接合的持续时间以允许多个加热冲头穿过多个切割孔。

在一些实施例中，方法包括提供散热片，其适于接收冲模板以及从冲模板吸收热能量，其中，朝向散热片移动工具组件将使工具组件的冲模板接合至散热片以被动地冷却冲模板，以及提供止挡件，其适于接收冲模板，其中，将移动工具组件以抵靠止挡件将使多个加热冲头移动成与冲模板进行紧密热耦合以被动地加热冲模板。

附图说明

前述内容将显而易见于本发明的示例实施例的以下更多说明，正如附图图示的，在附图中，在不同视图中，相同参考标记指代相同部分。附图不一定按比例绘制，而是重点说明本发明的实施例。

图1a是具有样本存储管的架子以及箔片材的线轴的切割-冲压-密封(cps)设备实施例的示意图。

图1b是图1a的cps设备实施例的示意图，移除了样本存储管的架子以及箔片材的线轴以示出了额外细节。

图2是图1a的cps设备实施例的后视图。

图3是定位在cps设备中的cps工具组件的切面图。

图4是图3的cps工具组件的切面图。

图5是cps工具组件实施例的等轴视图。

图6是图5的cps工具组件实施例的仰视图。

图7a至图7b是图5的cps工具组件实施例的截面。

图8a至图8b是cps设备实施例的截面，其示出了定位在架子中的多个样本存储管上方的cps工具组件。

图9a至图9b是图8a的cps设备实施例的截面，示出了cps工具组件降低以及冲模板接合架子。

图10a至图10b是图8a的cps设备实施例的截面，示出了cps工具组件降低并且加热冲头接合箔片材。

图11a至图11b是图8a的cps设备实施例的截面，示出了cps工具组件降低以及冲头被驱动穿过箔片材并且使新切割的密封段接合抵靠样本存储管。

图12a至图12b是图8a的cps设备实施例的截面，示出了样本存储管压靠架子保持件并且被加热冲头密封。

图13a至图13b是cps设备实施例的截面，示出了cps工具组件接合热控制组件的两个止挡柱，以将加热冲头放置成与冲模板进行紧密热耦合。

图14a至图14b是cps设备实施例的截面，示出了cps工具组件的冲模板接触热控制组件的散热片以降低冲模板的温度。

图15是图14a的cps设备实施例的热控制组件的截面图，示出了冲模板接触散热片。

具体实施方式

下文是本发明的示例实施例的说明书。

实施例包括一种设备，其用于从箔片材切割出密封段，将样本存储管冲压至样本存储管的架子中它们的最终位置，并且利用密封段密封样本存储管。该设备能够是电动线性致动器驱动工具组件，不需要额外的气压，从由卷对卷箔传输系统输送的箔片材冲压出密封段并且将密封段焊接至样本存储管的顶部。该设备能够一次密封、切割以及冲压8个管或者根据用户自由的96路架子中的8的倍数的管。密封段典型地由箔组成，例如，氧化铝–聚丙烯复合材料，称为可穿透箔。为了使管架子允许后续从架子随意选取，密封段切割成足够小的件以完全密封住一个管并且保持冲压架子中任何选择的管的可能性。密封段能够是仅仅大于管外径的圆片。为了使上述操作发生，样本存储管在它们的原始位置从架子的顶部伸出。作为操作的一部分，管不仅被密封，密封件被切割，而且管还被向下推动至架子中它们的最终位置，典型地从架子的顶表面收缩了一点。一旦完成该处理，架子移回到该设备之外。

本设备的实施例将加热板、切割工具以及冲压工具结合为一件式。功能的不同步骤：切割、冲压、密封由一个单个轴线机械地控制，该单个轴线向下移动该工具以开始循环。第二轴线负责将架子移进以及移出设备以及将架子定位在工具下面。第三轴线在此处执行卷对卷箔传输。具有温度调整的加热元件能够用以在期望的冲头和冲模温度下执行密封处理。

不同于利用现有技术设计，本设备能够在整个温度范围内控制冲压工具，并且能够维持工具组件的重要元件之间限定的或者最小的温差，使得冲头还能够在操作期间用作密封板。在一些实施例中，工具温度设定点将为最小大约176℃以允许良好的热密封，但是能够局部地高达大约210℃以补偿整个工具结构的温度梯度。冲头的温度通过使用商业上可获得的温度调整器维持。另一方面，冲模板温度能够低至45℃或者高达70℃。因此，冲头和冲模板之间的典型温差是大约130k，但是能够高达大约155k。具有63mm的示例长度，冲压工具和冲模板之间的这种温度引发的尺寸差能够高达0.078mm，当在室温时其通过制造较短冲压工具而补偿，使得冲压工具和冲模板的尺寸在它们的操作温度下一致。各个冲头和冲模孔口之间的约0.025mm的相对较大的平均切割间隙能够维持以允许一些变化。冲压工具和冲模板能够安装在中心，使得仅一半温差起作用。

此外，当冲模板利用每个切割处理加热并且在切割处理之间冷却时，公开的实施例通过使用软件中的可变等待状态来维持冲模板温度。为了启动，通过将冲模板接近工具，例如使用来自对冲头加热的废弃能量以加热冲模板，将冲模板加热至标称温度，从而消除主动加热冲模板的需要。为了增强性能，能够通过使冲模板接触散热片来缩短冷却循环。使用这些特征，公开的实施例能够维持比以上提到的温差更适当的温差。

现有技术设计典型地结合切割以及冲压功能，但是由于工具的机械元件所需的高精度，密封板已经是隔离于切割工具的单独项目。公开的实施例将所有三个操作有利地结合进一个工具以及工具的一个运动，即，使用单个线性致动器。

公开的实施例能够提供一种切割工具，其具有用于冲模板以及冲压工具的不同尺寸。当较冷时，例如在环境温度时，由于冲头会碰撞冲模板因此工具不能够操作。典型地，工具能够比冲模板短0.13mm。当前公开的实施例通过对冲头加热直到热偏转使工具增长到足以匹配冲模板的尺寸而解决了该问题。控制系统能够观察冲模板和冲头之间的温差以能够使该处理进行。在一些实施例中，两个热耦合(一个用于工具而一个用于冲模板)提供了需要的反馈。

图1a是具有样本存储管的架子以及箔片材的线轴的cps设备实施例的示意图。切割、冲压、密封(cps)设备100构造为将可穿透的热密封件布置在架子10中定位的单排样本存储管20上。例如，样本存储管20能够是rempstbr96。cps设备100包括架子橇140、箔线轴130以及连接至工具组件110的线性致动器101。架子橇140行进在橇轨道141上并且连接至由带电动机143驱动的带142。箔线轴130定位在源卷毂103上并且将箔片材131提供给工具组件110。箔片材131在通过工具组件110之后连接至废轮毂106。箔片材131通过废卷毂106的旋转从箔线轴130被拉动，并且在进入工具组件110之前被围绕第一箔引导件104拉动，以及在离开工具组件110之后被围绕第二箔引导105拉动。第一和第二箔引导件104、105引导箔片材131沿垂直于工具组件110的移动的方向通过工具组件110。

在操作中，在包含样本操作管20的架子10布置在架子底板11上之后，带驱动器经由架子橇140在工具组件110下方使架子10移动。工具组件110的内部操作详细示出在图8a至图12b中，但是首先简单介绍。为了开始操作，带驱动电动机143移动工具组件110下方的特定排的样本操作管20，线性致动器101朝向架子10驱动工具组件110。随着包含箔片材131的段的工具组件110被线性致动器110朝向架子10驱动时，工具组件110接合架子10的顶部并且将箔片材131的段定位成抵靠目标排中每个样本存储管的顶部。线性致动器101继续朝向架子20平移工具组件101，工具组件110对应于目标排中的每个样本操作管20从箔片材131冲压出段，下文称为密封段(示出为图11b中的1131)。作为工具组件110将箔片材131定位成抵靠或者非常靠近所述排样本存储管20的结果，样本存储管20定位在架子10中并且具有垂直间距。该间距提供了用于冲压操作以从箔片材131切割密封段的间隙，并且在相同运动中，将样本存储管20向下冲压抵靠底板11。最终，工具组件110通过将每个密封段压靠每个样本存储管20而用每个密封段密封样本存储管20。

在一些实施例中，工具组件110的与箔片材131相邻或者对置的侧面能够包含例如聚乙烯层或者其他聚合物或者密封剂，当它们压靠样本存储管20的顶部时，工具组件110能够加热密封段。加热聚乙烯层将密封段焊接至样本存储管20。在操作中，聚丙烯层在接合简单的存储管20之后被工具组件冲头(未示出)融化并且被工具组件110压成与样本存储管20的顶部密封接触。在一些实施例中，样本存储管20的顶部包括聚乙烯，并且在密封操作期间工具组件将箔片材131的聚乙烯层焊接至聚乙烯样本存储管20以产生可穿透的热密封。

图1b是图1a的cps设备实施例的示意图，样本存储管的架子以及箔片材的线轴被移除以示出了额外细节。图1b示出了架子橇140，其包括定位模板144以在架子橇140的移动期间将架子10和底板11精确地定位在工具组件110下方。架子橇140还在架子橇140的任一端包括安全片材145。利用定位在工具组件110下方的架子橇140，安全片材145防止在冲压处理期间任何不想要的侵入，即手指侵入。当架子橇在工具组件下方移动时安全片材145还沿着箔片材131的底部行进，从而降低在操作cps设备100期间外来物品进入或者干扰工具组件110的可能性。为了移动架子橇140，架子橇140附接至挺杆146，挺杆146安装至由带驱动电动机143驱动的带143。带驱动电动机143的旋转使挺杆146平移，这又沿着轨道141保持或者拉动架子橇140。在工具组件的切割、冲压、密封操作(还简称为冲压操作)之后，工具组件110被线性致动器101收缩，箔传输驱动器107旋转废卷毂106以使箔片材131在工具组件110中前进。需要使箔片材131前进以从工具组件110的内部移除片材的冲压段并且存在箔片材131的干净段用于后续冲压操作。第一和第二箔引导件104、105进一步通过将箔片材131水平地引导出工具组件110之外来防止来自冲压箔段的箔段卡在工具组件110的任何内部部件上。当工具组件110收缩时，即在其开始位置时，例如，箔片材131能够被引导件104、105定位以不接触工具组件101的任何部分，这有助于确保在冲压操作之后箔片材131适当前进穿过工具组件110。

图2是图1a的cps设备实施例的后视图。图2示出了图1b的cps设备的后侧。图2示出的是组件基板291，组件安装板292沿垂直方位附接至组件基板291并且被多个角板293支撑。图1a示出的轨道141和架子橇140系统被固定至组件基板291，并且工具组件110、线性致动器101、箔毂103、106以及引导件104、105固定至组件安装板292。箔传输驱动器107通过箔驱动带243连接至废轮毂106，箔驱动带243能够使废卷毂106被箔传输驱动器107旋转并且使箔片材131从源卷103绕着第一和第二箔引导件104、105前进。此外，源卷毂103利用棘齿机构242固定至组件安装板292，防止源卷103向后旋转以维持箔片材131上的张力。第一箔毂引导件104经由编码器241连接至组件安装板292，编码器241响应于箔传输驱动器107以及废卷毂106的旋转精确地测量箔片材131的前进。

图3是定位在cps设备中的cps工具组件的切面图。图3示出了线性致动器101和工具组件110的截面。工具组件101包括工具保持件311、具有多个冲头322的工具主体312、冲模板324以及位于冲头322和冲模板324之间的箔防护件323。工具保持件311固定至工具组件安装托架102的下侧并且保持工具主体321。箔片材131穿过箔防护件323和冲模板324之间，冲模板324和箔防护件323可滑动地联接工具主体311以允许它们一起滑动并且在冲头322将箔片材131压靠至冲模板324之前定位箔片材。线性致动器101包括丝杆312和驱动螺母313。工具组件安装托架102在一端处固定工具保持件311，并且在另一端连接至驱动螺母313。驱动螺母313沿着丝杆312的线性移动使工具组件安装托架102在安装至组件安装托架292的轨道109上垂直滑动。

在操作中，线性致动器101经由工具保持件311朝向冲模板324下方的架子10驱动冲模板324。冲模板324接触架子。当继续移动安装托架102时，箔防护件323移近冲模板324，从而将箔片材移动成紧密靠近箔防护件323，例如，0.5mm。工具主体311的继续移动将冲头322压靠箔片材131，冲模板324的切割孔(未示出)接受冲头以从箔片材131冲压出各密封段(未示出)。

图4是具有加热冲头实施例的cps工具组件的切面图。图4示出了包括工具保持件311的工具组件110，工具保持件311支撑包括多个加热冲头322的工具主体321。工具保持件311还包括：热隔离罩422，其围绕多个加热冲头322；以及两组由引导杆构成的套件，其将冲模板324和箔防护件323可滑动地联接至工具保持件311。每个冲模板引导轨道424包括：弹簧444，其在冲模板324和工具主体311之间；以及止挡件(示出为图5中的止挡件592)，其与工具主体311对置，在标称上将冲模板324定位在距加热冲头322一距离处。弹簧444对冲模板324施加回复力以在冲压操作期间在加热冲头322被线性致动器101朝向冲模板324按压之后使冲模板返回至标称位置。类似地，箔防护件引导轨道423包括弹簧(示出为图5中的弹簧543)和止挡件(示出为图5中的止挡件593)，以在标称上将箔引导件323定位成离开工具主体311并且对箔引导件323施加回复力以在冲压操作期间在朝向工具主体311平移之后将箔引导件323返回至标称位置。当工具组件110关闭时，完成冲压操作，当切穿箔片材131时，冲头322贯穿箔防护件323并且最终贯穿冲模板324。冲模板324保持围绕冲头322的箔片材131的未切割段，弹簧543将箔引导件移离冲头322。当完成冲压处理并且工具组件110移离架子20时，弹簧444通过将冲模板324移离冲头而打开工具组件110。在对于弹簧而言存在过多摩擦或者任何未对准从而不能移动冲模板以及箔防护件的情况下，冲模板以及箔防护件引导件423、424的上端部能够构造为撞击致动器安装平台108的下侧并且利用线性致动器101(见图8a)的力将冲模板以及箔防护件可靠地返回至它们的开始位置。

工具主体311隔离于具有热罩422的工具保持件321以最小化流向箔防护件和冲模板引导件424、423的热量。热罩422将加热冲头322从工具主体311隔离并且降低从加热冲头322至冲模板324和箔防护件323的热传递。这有助于维持冲头322和冲模板324之间的温差。能够改善温差的另一可选特征是箔防护件323的镜面抛光(电磨光或者其他)。该镜面抛光通过辐射通过屏蔽冲模板324降低了热传递。保持冲模板较冷的一个原因是降低管内含物(即，样本)的潜在热冲击。

图5是cps工具组件实施例的等轴视图。图5示出了包括工具保持件311的工具组件110，其利用螺栓591固定工具主体321，箔防护件323经由引导轨道423可滑动地联接至工具保持件311，冲模板324经由引导轨道424可滑动地联接至工具保持件311。工具保持件311包括热传感器319，其感测工具主体321的温度，冲模板包括热传感器319，其感测冲模板324的温度。例如，热传感器能够是热电偶、热敏电阻或者红外感测设备。冲模板324的引导轨道424包括弹簧444和将冲模板324定位在示出的静止位置的止挡件592。当冲模板324朝向工具保持件311平移时，例如，在冲压操作期间，冲模板324的弹簧444对冲模板324提供回复力。正如示出的，箔防护件323的引导轨道423还包括弹簧543以及将箔防护件定位在如图所示的标称静止位置的止挡件592。当箔防护件323通过冲模板324朝向工具保持件311的移动偏转时弹簧543对箔防护件323提供回复力。

图6是图5的cps工具组件实施例的仰视图。图6示出了包括工具保持件311的工具组件110，其具有箔防护件323和冲模板324。冲模板324包括多个切割孔634，其构造为接受对应的多个冲头322。正如示出的，冲模板的构造允许工具组件110密封定位在架子10中的单排样本存储管20。

图7a至图8b是图5的cps工具组件实施例的截面。图7a是通过工具组件110的长轴线的工具组件110的截面，即，图6中的视图“a”。图7a示出了：热绝缘罩422，其将工具主体321从工具保持件311隔离；以及多个冲头323，其对准箔防护件323中的对应通孔732以及冲模板324的切割孔634。图7b是工具组件110的截面，对应于图7a中的视图“b”。图7a示出了包含两个加热单元751的工具主体321，其沿着工具主体321的长度延伸并且将热能提供至工具主体以及冲头322。箔防护件323的引导轨道423使用衬套799可滑动地联接工具保持件。

图8a至图8b是cps设备实施例的截面，示出了定位在架子中的多个样本存储管上方的cps工具组件。图8a示出了具有架子橇140的cps设备，在cps设备100密封一排样本存储管20之前架子橇140将上述一排样本存储管20定位在工具组件110的冲模板324下方。在图8b中，冲模板324在上述一排样本存储管20上方，箔片材131在冲模板324和箔防护件323之间。这是当架子橇140将一排样本存储管20输送至工具组件110以待密封时的工具组件110的构造。

图9a至图9b是图8a的cps设备实施例的截面，示出了在冲模板接合架子的情况下通过线性致动器101降低cps工具组件。从图8a至图8b示出的cps设备100的构造至图9a和图9b示出的构造，线性致动器101朝向架子驱动工具保持件311并且使冲模板324接合架子10，当工具保持件311朝向架子移动时冲模板324的弹簧444对架子10施加回复力。在该示出的位置中，冲模板324的切割孔634环绕目标排中的样本存储管20的顶部，箔片材定位在目标排中的每个样本存储管20的顶表面上方。此外，线性致动器101继续朝向架子移动工具保持件311，这将使箔防护件323接合至冲模板324。在该位置中，箔防护件能够仅在箔防护件的边缘、即在加热冲头322的路径之外的区域中直接压靠箔片材131，以在箔防护件上的箔片材在样本存储管20的顶部正上方之间留下较小间隙，从而防止每个样本存储管20之间的长度上的任何较小差异导致箔片材131的不期望的弯折或者使箔片材131与冲模板324分离。

图10a至图10b是图8a的cps设备实施例的截面，示出了cps工具组件降低以及加热冲头接合箔片材。从图9a至图9b示出的cps设备100的构造至图10a和图1b示出的构造，线性致动器101朝向架子驱动工具保持件311直到加热冲头323通过箔防护件的对应通过孔732并接触箔片材131。

图11a至图11b是图8a的cps设备实施例的截面，示出了cps工具组件降低以及加热冲头被驱动通过箔片材以及使新切割的密封段接合至样本存储管。从图10a至图10b示出的cps设备100的构造至图11a和图11b示出的构造，线性致动器101朝向架子驱动工具保持件311，加热冲头322被驱动通过箔片材131，冲模板324的切割孔634从箔片材131切割出密封段1131。在相同运动中，加热冲头322加热密封段1131，从而熔化在该段的底部的聚乙烯层，并且将加热的密封段1131压靠至样本存储管20的顶部。

图12a至图12b是图8a的cps设备实施例的截面，示出了样本存储管被向下推动抵靠架子保持件并且被加热冲头密封。从图11a至图11b示出的cps设备100的构造至图12a和图12b示出的构造，线性致动器101继续朝向架子驱动工具保持件311，加热冲头322将样本存储管20按压到架子20中直到它们接触底板11。在样本存储管20支撑在加热冲头322和底板11之间的情况下，线性致动器101的力和来自加热冲头322的热量将密封段1131焊接至样本存储管20的顶部，例如产生热密封。当完成焊接时，线性致动器101l提升工具保持件311离开架子，这从冲模板324撤回加热冲头322，允许箔防护件323将冲压后的箔片材移离加热冲头322，并且将工具组件110返回至图8a至图8b示出的构造，在该点，箔传输驱动器107使箔片材131前进通过工具组件110，以将箔片材131的未切割段定位在工具组件110处而用于后续冲压操作，并且将不同排的样本存储管20移动到工具组件110下方以待密封。

图13a至图13b是cps设备实施例的截面，示出了cps工具组件接合热控制组件的两个止挡柱，以将加热冲头放置成与冲模板紧密热耦合。图13a示出了冲模板324接触两个止挡柱1382。止挡柱1382是安装至挺杆146的热控制组件(图15示出的)的部分。以这种方式，带驱动电动机143将止挡柱1382定位在冲模板324下方，线性致动器朝向止挡柱1382驱动工具保持件311直到冲模板停止并且加热冲头322移动成与冲模板324紧密热耦合，更清楚地示出在图13b中。该位置能够使加热冲头322将热能传递至冲模板323，从而提高冲模板的温度以维持加热冲头322和冲模板324之间的期望温差。能够使用温度传感器319感测在工具主体312和冲模板324上的温差。在图13b中，加热冲头322定位在箔防护件323的内部并且非常靠近箔片材131和冲模板324。加热冲头322不接触箔片材131以避免熔化聚乙烯层。该位置能够在启动时用来初始化cps设备100，其中，例如，冲模板324能够处于环境温度。

图14a至图14b是cps设备实施例的截面，示出了cps工具组件的冲模板接触热控制组件的散热片以降低冲模板的温度。图14a示出了冲模板324接触散热片1383。散热片是安装至挺杆146的热控制组件1381的部分。以这种方式，带驱动电动机143将散热片1383定位在冲模板324下方，线性致动器朝向散热片驱动工具保持件311，直到冲模板324接触散热片，更清楚地示出在图13b中。该位置能够使冲模板324将热能传递至散热片1383，从而降低冲模板的温度以维持加热冲头322和冲模板324之间的期望温差。使用温度传感器319能够感测在工具主体312和冲模板324上的温差。在图14b中，箔防护件323定位成靠着冲模板324以辅助降低箔防护件323的温度。由于箔防护件323非常靠近加热冲头323，箔防护件323能够至少与冲模板324一样热，并且冷却箔防护件323能够降低在冲压操作期间冲模板324被加热冲头322加热的速率。

图15是图14a的cps设备实施例的热控制组件的截面图，示出了冲模板接触散热片。图15示出了安装至挺杆146的热控制组件1381。热控制组件1381包括散热片1383以及构造为接合冲模板324的止挡柱1382。正如示出的，散热片1383接触冲模板324，止挡柱1382定位成在挺杆146被带驱动电动机143进行了小平移之后接合冲模板324。

尽管已经特定地示出并且参考其示例实施例描述了本发明，但是，本领域的技术人员将理解的是，在不超出附随的权利要求涵盖的本发明的范围的情况下，在此能够对形式和细节进行各种改变。