CN212127467U - 自致动的机械偏置的容器约束设备 - Google Patents

Abstract

用于自致动的机械偏置的容器约束设备的***。***不需要计算机辅助的控制或定时，也不需要任何外部电源，除了当容器被***到约束装置内时被施加的力。***依赖于包括机械偏置的枢转杠杆的组件，每个枢转杠杆具有水平元件和垂直元件。当***的容器的基部与多个枢转杠杆的水平元件的上表面接触时，所有致动都发生，水平元件被定位在适于充当用于***的管的引导件的通道的基部处。杠杆在该提升的位置中被机械装置(诸如弹簧)偏置。当***的容器向下挤压水平构件时，垂直元件的顶部部分向内朝向容器的外部被枢转。容器的这种进一步推进引起枢转杠杆恢复完全接合的夹持位置，并且将杠杆的垂直元件(和其上的柔性摩擦垫)带到完全直立位置。

Description

自致动的机械偏置的容器约束设备

相关申请的交叉参考

本申请要求2018年10月29日提交的美国临时申请No.62/752,042的申请日的权益，其公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及促进容器的加盖和开盖的***和方法。具体地，本专利申请涉及物理地固定容器以便允许通过旋转被紧固和从容器移除的容器盖的移除和/或更换。

背景技术

样品容器在实验室环境中被用于存储和运输要被测试的样品。取决于需要被存储或运输的样品的特性或量，样品容器呈现多种尺寸。行业标准也会规定要被用于运输具体样品的容器的类型。多种尺寸的样品容器可以被递送到实验室以用于样品测试。容器通常用旋上的容器盖来密封。因此，测试样品通常是耗时的且劳动密集的过程，需要盖的移除、样品样本从容器的提取和盖的重新安装。

用于加盖和开盖实验室样品容器的许多自动化***在本领域中是已知的。这些***通常使用夹持容器主体和容器盖中的任一个或两个的旋转组件。夹持机构必须能够用足够的力夹紧要被旋转的元件(即盖或容器主体中的一个)，以允许有效量的扭矩被施加，从而牢固地固定盖或从容器有效地移除盖。该机构还必须能够分离以在加盖/开盖程序已经完成之后释放或弹出元件。

这些加盖/开盖***会需要在加盖和开盖操作期间夹牢或约束样品容器主体，以便当在加盖/开盖过程期间扭矩被耦接器组件施加于盖时阻止容器旋转。现有技术夹持***已经采用响应于一些外部机械致动(电动、气动、液压等) 而接合/分离容器的机械***。这种类型的夹持***允许样品容器在扭矩被施加于相关联的盖时被约束，以及被释放以允许容器从夹持***的不受阻碍的***、弹出和移除。然而，这些***需要电动、气动或液压子***、以及与加盖/开盖***同步或适于感测加盖器/开盖器耦接器组件的位置或接近并对加盖器/开盖器耦接器组件的位置或接近作出响应的相关联的控制***。这会将额外的复杂性和成本引入到自动化加盖/开盖***。

因此，存在对于适合于与自动化加盖/开盖***一起使用的机械可靠的自致动样品容器约束***和方法的需要。

发明内容

本文中描述了用于自致动的机械偏置的容器约束装置的***和方法。该***不需要计算机辅助的控制或定时，也不需要任何外部电源，除了当容器被***到约束装置内时被施加的力。该***依赖于包括一个或更多个机械偏置的枢转杠杆的组件，每个枢转杠杆具有水平元件或臂和垂直元件或臂，每个枢转杠杆从枢转轴线延伸。“水平”和“垂直”在本文中被用来描述杠杆臂相对于彼此而非相对于另一表面的取向。垂直杠杆臂从枢转轴线向上延伸，而水平臂从枢转轴线近似横向地延伸。换言之，杠杆臂相对于枢转轴线近似正交于彼此。普通技术人员将会意识到，元件或臂的相对角度可以小于或大于九十度，只要臂和其相对取向用来与被用来从容器移除盖和将盖固定到容器的机构或其他手段(即手动操作)协作来固定和释放容器。(一个或多个) 杠杆被设置在外壳中的通道的基部处。

所述***包括具有块状物的组件，所述块状物具有近端和远端以及适于接收加盖的容器的通道。当***的容器的基部与一个或更多个枢转杠杆的水平元件的上表面接触时，所有致动都发生，所述水平元件被定位在适于充当用于***的管的引导件的通道的基部处。(一个或多个)杠杆在该枢转的提升的位置中被机械装置(诸如弹簧)偏置。当***的管向下挤压水平构件时，垂直构件的顶部部分向内朝向容器的外部被枢转。位于每个垂直元件的内表面上的摩擦垫与容器的外部接触，由此夹持它。该夹持动作以足够的摩擦保持容器，从而允许旋盖的移除或附接。在仅存在一个杠杆的实施例中，摩擦垫被设置在与其上设置摩擦垫的垂直杠杆臂相对的通道的表面上。

本实用新型的进一步实施例包括支撑通道和枢转杠杆的机械偏置的平台。该基部被偏置并且被定位为允许通道和枢转杠杆组件逆着偏置平台的力被向下平移，并且平移通过容器约束装置的主体。容器、通道和杠杆组件的这种进一步推进引起枢转杠杆恢复完全接合的夹持位置，并且将杠杆的垂直元件(和其上的柔性摩擦垫)带到完全直立位置。在该位置中，摩擦垫将最大静摩擦力施加于容器的外部。在又一实施例中，外壳中的通道接收套筒，并且当机械偏置的平台响应于由容器施加于被设置在通道的底部处的(一个或多个)杠杆的向下的力而远离外壳的底部促动时，套筒在通道中被向下推进。

在一个实施例中，用于机械地约束被配置为接受盖的容器的设备包括组件，所述组件包括在其中具有通道的外壳或块状物。在一个实施例中，所述通道具有被设置在其中的可移动套筒。所述通道从所述块状物中的其近端接收所述容器。所述通道具有一长度使得接收所述盖的所述容器的部分不进入所述通道。所述设备还包括至少一个杠杆，所述至少一个杠杆邻近所述块状物中的所述通道的远端被定位。所述至少一个杠杆被枢转地附接到所述块状物。所述杠杆具有相对于所述通道基本上径向延伸的第一部分和相对于所述通道基本上轴向延伸的第二部分。所述杠杆的第一和第二部分相对于由所述杠杆到所述块状物的所述枢转附接限定的轴线旋转。

在一个实施例中，所述设备还包括第一机械偏置，所述第一机械偏置被连接到可移动下板，使得所述可移动下板用第一偏置力邻近所述块状物的所述远端被偏置至静止。在相同或不同的实施例中，所述设备还包括第二机械偏置，所述第二机械偏置适于用第二偏置力定位所述至少一个杠杆，所述第二偏置力引起所述至少一个杠杆的基本径向部分向内且向上延伸到所述通道内，并且至少一个杠杆的基本轴向部分相对于通道轴线向上且向外延伸。在所述设备包括两种机械偏置的特征的实施例中，第一偏置力超过第二偏置力。响应于被施加在所述通道中的容器上或被所述通道中的容器施加的超过所述第二机械偏置的第二偏置力的向下的力，第二机械偏置被克服，并且杠杆在所述杠杆的所述基本径向部分和基本轴向部分的近端处枢转，使得所述基本径向部分的远端响应于被施加在由所述通道接收的所述容器上的所述向下的力而被向下促动，并且所述基本轴向部分的所述远端朝向所述通道中的所述容器促动，并且进一步地其中，当所述向下的力超过所述第一偏置力时，所述可移动下板从与所述块状物的接触被推进，从而允许所述容器被进一步推进到所述通道内，由此进一步更低地推进所述杠杆的基本径向部分的远端并且进一步向内推进所述杠杆的基本轴向部分的远端，使得所述轴向部分的远端以静摩擦力(Fs)接触所述容器。

在一个实施例中，第一和第二机械偏置由弹簧来提供。容器的一个示例是样品管。此类容器通常是螺纹的以接收旋盖。在又一实施例中，所述设备具有两个杠杆，其中第一杠杆在所述通道的一侧上被枢转地附接到块状物，并且第二杠杆在所述通道的相对侧上被枢转地附接到所述块状物。每个杠杆还包括锚固件。所述第二机械偏置被连接到彼此。所述设备还具有被耦接到所述可移动下板的一个或更多个引导销，每个引导销被设置在所述块状物中形成的引导通道中。

在所述通道在其中具有可移动套筒的实施例中，所述套筒具有凸缘，所述凸缘具有延伸越过接收所述套筒的所述块状物中的开口的周边的外周边。所述套筒可在所述块状物中移动，并且所述凸缘防止所述套筒被推进越过所述块状物的所述近端。当所述向下的力超过所述第二机械偏置时，所述套筒进一步推进到所述块状物的所述开口内，因为当所述下板由于超过所述第一机械偏置的所述向下的力而从与所述块状物的接触被促动时，所述套筒与所述可移动下板一起推进。所述第一机械偏置被进一步连接到所述块状物。所述至少一个杠杆进一步包括锚固件，所述第二机械偏置被附接到所述锚固件。所述杠杆的所述基本轴向部分具有被附加到其的摩擦垫，并且其中所述摩擦垫被推进成以所述静摩擦力(Fs)与所述容器接触。

本文中还描述了一种用于使用所述设备机械地约束容器的方法。所述容器的开盖端被***到在其中具有通道的所述套筒的所述近端内。所述容器以等于或大于所述第一偏置力的力被促动到所述通道内，以便使所述容器的开盖端与所述杠杆的基本径向部分的远端接触，由此引起所述杠杆枢转。所述向下的力还迫使所述杠杆的基本轴向部分的面向内的表面与所述容器的所述开盖端接触。

附图说明

本实用新型的特征、方面和益处将通过以下说明、所附权利要求和附图变得更好理解，在附图中：

图1A是根据本公开的一个实施例的加盖器/开盖器***的透视图。

图1B是图1A的加盖器/开盖器***的透视图，其描绘了驱动器机构部件。

图2A是图1B的加盖器/开盖器***的驱动器机构的侧视图。

图2B是图1B的加盖器/开盖器***的驱动器机构的局部剖视侧视图。

图2C是图1B的加盖器/开盖器***的驱动器机构的局部剖视俯视图。

图3A是图1B的加盖器/开盖器***的弹出器的仰视图。

图3B是图1B的加盖器/开盖器***的弹出器的俯视图。

图3C是图1B的加盖器/开盖器***的弹出器的侧视图。

图3D是图1B的加盖器/开盖器***的弹出器的透视图。

图4是图1B的加盖器/开盖器***的驱动器机构的局部剖视仰视图。

图5A是被安装在图1B的驱动器机构上的耦接器组件位置传感器、弹出器传感器和叶轮传感器的透视图。

图5B是示出图5A的耦接器组件位置传感器的局部剖视透视图。

图5C是示出图5A的弹出器传感器的局部剖视透视图。

图5D是示出图5A的叶轮传感器的局部剖视透视图。

图6A是图1B的加盖器/开盖器***的耦接器组件的侧视图。

图6B是图1B的加盖器/开盖器***的耦接器组件的主视图。

图6C是图1B的加盖器/开盖器***的耦接器组件的俯视图。

图6D是图1B的加盖器/开盖器***的耦接器组件的仰视图。

图7A是固定到盖的耦接器组件的透视图。

图7B是耦接器组件的剖视图，其图示了嵌入在盖脊状物中的夹持构件。

图7C是示例盖和容器的透视图。

图7D是图7A的盖的俯视图。

图8A是图5A的耦接器的剖视图。

图8B是图5A的耦接器和图7A的盖和容器的剖视图。

图9是自致动的机械偏置的容器约束装置的透视图。

图10是单轴机器人臂上的图9的容器约束装置的透视图。

图11A是图9的容器约束装置的主视图。

图11B是图9的容器约束装置的后视图。

图11C是图9的容器约束装置的右视图。

图11D是图9的容器约束装置的左视图。

图11E是图9的容器约束装置的俯视图。

图11F是图9的容器约束装置的仰视图。

图12A是图9的容器约束装置的前剖视图，其描绘了卸载/未致动状态。

图12B是图9的容器约束装置的前剖视图，其描绘了部分装载/未致动/ 未压下状态。

图12C是图9的容器约束装置的前剖视图，其描绘了装载/未致动/未压下状态。

图12D是图9的容器约束装置的前剖视图，其描绘了装载/致动/未压下状态。

图12E是图9的容器约束装置的前剖视图，其描绘了装载/致动/压下状态。

图13A是处于接收容器的状态的图9的容器约束装置的杠杆、销和平台的顶部局部剖视图。

图13B是处于完全接受容器的图9的容器约束装置的杠杆、销、平台的顶部局部剖视图。

图14A是单杠杆容器约束装置的前剖视图，其描绘了卸载/未致动状态。

图14B是单杠杆容器约束装置的前剖视图，其描绘了部分装载/未致动/ 未压下状态。

图14C是单杠杆容器约束装置的前剖视图，其描绘了装载/未致动/未压下状态。

图14D是单杠杆容器约束装置的前剖视图，其描绘了装载/致动/未压下状态。

图14E是单杠杆容器约束装置的前剖视图，其描绘了装载/致动/压下状态。

图15A是处于接收容器的状态的单杠杆容器约束装置的杠杆、销和平台的顶部局部剖视图。

图15B是处于完全接受容器的容器约束装置的杠杆、销、平台的顶部局部剖视图。

图16是单杠杆容器约束装置的仰视图。

具体实施方式

本公开的机械偏置的容器约束装置适于配合自动化容器加盖器/开盖器***来使用。为了提供用于描述容器约束装置的适当背景，将提供示例性加盖器/开盖器***的描述。技术人员将理解并意识到，本实用新型可以配合多种机械加盖器/开盖器(无论是自动化的还是手动操作的)来使用。本实用新型也能够用来当盖被手动地移除时保持容器。

自动化加盖器/开盖器***

一个这种***(受让给荷兰德拉赫滕的BD Kiestra B.V.的美国临时专利申请62/659,915的主题)提供了通过经由旋转螺纹轴被联结到耦接器组件的单个双向马达驱动的机构。耦接器组件被配置为经由机械偏置的花键(spline) 与盖接合。该***采用叶轮和弹出器，其两者被同心地定位在螺纹轴周围。叶轮沿着轴根据轴的旋转平移，以便当元件被接合在耦接器组件中时允许弹出器的缩回，或引起弹出器延伸到耦接器组件内，由此分离盖。

如在图1A和图1B中示出的，马达102通过变速器104被耦接到驱动器组件106，并且驱动器组件106邻近耦接器组件108。驱动器组件106包括弹出器110、叶轮112、耦接器组件传感器114、弹出器传感器116、叶轮传感器 118、叶轮对齐轴120和螺纹驱动轴122。

图2A和图2B分别示出了驱动器机构106的局部侧视图和局部剖视侧视图。如在图3B中图示的，叶轮112的最外表面204必须被定尺寸为以便在它与框架202的内壁208之间产生间隙206。这在图2C中被进一步图示，其提供了驱动器机构106的顶剖视图。如图所示，叶轮112的最外半径210小于框架202的内半径212。这在叶轮112和内壁208之间产生了间隙206，所述间隙206允许叶轮112沿着螺纹轴122根据轴的旋转(由变速器104驱动) 平移，不受叶轮对齐轴120妨碍。

图3A、图3B、图3C和图3D提供了弹出器110的仰视图、俯视图、侧视图和透视图。弹出器110被示为具有从弹出器的底表面延伸的三个细长弹出杆302。还存在中心的无螺纹通道304。

如在图4中图示的，螺纹轴122的最外半径402小于无螺纹通道304的内半径404。这确保了在无螺纹通道304与螺纹轴122的最外表面之间产生间隙。该间隙允许弹出器110沿着螺纹轴122的纵向轴线平移，而不受该轴妨碍。图4还示出了叶轮对齐轴120与弹出器110之间的尺寸关系。弹出器110 的外半径必须受限于确保弹出器110与叶轮对齐轴120之间的间隙406的尺寸，由此使得弹出器110能够沿着螺纹轴122的纵向轴线平移，而不影响或否则不接触叶轮对齐轴120。

如在图5A中图示的，驱动器机构106包括三个传感器：(i)耦接器组件传感器114、(ii)弹出器传感器116和(iii)叶轮传感器118。在本实用新型的具体实施例中，耦接器组件传感器114是被安装在框架202上的光学叉形传感器。如在图5A中图示的，该传感器被定位为经由铣削的窗口502感测耦接器组件108的旋转。参考图5B，通过当它们在耦接器组件传感器114的叉形件506之间经过时检测耦接器组件116的上部中的径向等距空隙504来感测旋转。在本实用新型的具体实施例中，弹出器传感器116是感应接近传感器。如在图5C中图示的，传感器116被安装通过框架202，并且被定位为感测弹出器110何时沿着螺纹轴122的纵向轴线被平移并且被带到耦接器组件 108的紧密接近(位置110’)。在图5A中示出了在铣削的窗口508内被安装在框架202上的第三传感器(叶轮传感器118)。在本实用新型的具体实施例中，叶轮传感器118是与在针对耦接器组件传感器114指定的相同类型的光学叉形传感器。如在图5D中图示的，叶轮传感器118被定位在驱动器机构内，使得当叶轮112处于其沿着螺纹轴122的最上位置时，叶片510中断叉形件 512之间的光学信号。每个传感器的输出经由接口被传输到加盖器/开盖器控制***(未图示)。信息被控制器***处理并用来管理加盖器/开盖器的操作。

图6A和图6B分别提供了耦接器组件108的侧视图和主视图，所述耦接器组件108被示出为连接到螺纹轴122。如图所示，三个指状物602从耦接器组件的底部突出，并且被等距地定位在具有直径

的圆形内部区段604周围。耦接器组件108还被示出为具有三个圆形通道606(参见图6C和图6D)。这些通道被定位并且被设置尺寸为允许弹出器110的三个弹出杆302自由经过。在本实用新型的优选实施例中，三个指状物602中的每一个具有渐缩的梯形横截面，并且在棱柱形的四边形顶端608处终止。在每个指状物602内的腔室610内部容纳的是接合花键612。如在图6C中图示的，在本实用新型的具体实施例中，接合花键612具有圆形横截面。然而，这是依据接合花键旨在与之匹配的元件的具体表面特征的设计选择，并且各种横截面形状可以被使用。

一种类型的示例性元件是在图7A和图8B中图示的内部螺纹盖702。这种类型的盖类似于通常在实验室样品容器(诸如由美国新泽西州富兰克林湖市的美国BD公司(BectonDickinson and Company)制造的8ml Phoenix Broth 产品)上采用的那些。盖702被旋到螺纹容器704上。如在图7A和图7B中示出的，盖702的侧面表面被纵向通道706包围，每个纵向通道具有基本上圆形横截面708。

图8A提供了接合盖704的耦接器组件108的剖视图。接合花键612的基部被示出为由指状物602的棱柱形的四边形顶端608内的垂直唇部802保持。接合花键612的顶部被圆形弹簧804偏置，迫使花键的上部向内并抵靠腔室 610的壁806。图8B是耦接器组件108的剖视图，但是其中盖702被完全***在指状物602之间。如图所示，接合花键612与纵向通道706牢固地匹配。圆形弹簧804已经被花键612的上部向外变形，花键612的上部由于盖702 的***而被推离腔室610的壁806。接合花键612与纵向通道706之间的匹配提供了使得当螺纹轴122沿顺时针或逆时针方向被旋转时显著的扭矩能够被耦接器组件108施加于盖702的牢固接口。

如在图8B中图示的，盖702在***到耦接器组件108内后被牢固地配合在指状物602之间。为了确保这种牢固配合和因而产生的接合花键的匹配，耦接器组件108必须被设计具有盖特异性直径

(参见图6D)。

自致动的机械偏置的容器约束装置

图9提供了容器约束装置900的示例性实施例的透视图。容器套筒902 被示出为被定位在外部框架或块状物904内，所述容器套筒902包括中心容器接受腔。垂直弹簧906被示出为在上弹簧锚固件908与下弹簧锚固件910 之间延伸。还描绘了沿着外部框架904的与垂直弹簧906相对的侧面安置的垂直弹簧912的部分。垂直弹簧912在上弹簧锚固件914与下弹簧锚固件916 (未在该视图中描绘)之间延伸。引导销918和920被示出为被紧固到平台 922并且向上延伸到容器约束装置900的外部框架内。夹持组件924的基部被示出为被紧固到平台922并且位于引导销918和920之间。此外，加盖的实验室样品容器704被图示为被完全***并压入到容器约束装置900内。安装凸缘926被示出为被附连到外部框架904的后壁。该安装凸缘不是本实用新型所必要的，而是被提供为容器约束装置能够以允许容器套筒902和平台922 在容器约束装置的操作期间相对于外部框架904被垂直平移的方式被安装的手段的示例。图10提供了经由凸缘926被安装在单轴机器人臂1002上的容器约束装置900的透视图。

图11A、图11B、图11C、图11D、图11E和图11F分别提供了容器约束装置900的主视图、后视图、右视图、左视图、俯视图和仰视图。水平弹簧锚固件1102和1104被示出为分别被附加到枢转安装的杠杆1108和1110(图 12A)的底部，其两者位于夹持组件924内。水平弹簧1106被示出为在水平弹簧锚固件之间延伸。

图12A-E提供了容器约束装置900的剖视图。具体地，图12A描绘了在任何容器的***或装载之前的容器约束装置。垂直弹簧906和912用来用上紧力2F_v偏置平台922抵靠外部框架904的下表面。引导销918和920被示出为分别被完全***在引导通道1202和1204内。水平弹簧1106被示出为用力 F_h向内偏置水平弹簧锚固件1102和1104。该向内偏置力必须大到足以引起枢转安装的杠杆1108和1110分别围绕销1207和1208枢转，并且小于将会在***到容器约束装置内和随后的加盖或开盖期间被自动化***施加在容器上的标称向下力F_Inom。偏置的枢转将杠杆置于适合于接受容器的装载的位置中。每个杠杆具有下水平元件和上垂直元件。在装载位置中，每个杠杆的下水平元件被旋转使得每个的顶端以提升的姿势被放置在容器套筒902的中心腔 1206内。因此，这种旋转将上垂直元件置于每个的顶端被向外移动远离腔1206 的中心的位置中。每个上垂直元件的内表面被构型为符合要被约束的容器的类型的主体的径向横截面形状(在该实施例中为圆形横截面)，并且柔性摩擦垫(1210、1212)被附连为符合每个内表面的面。这些垫可以由橡胶、合成聚合物材料、或将用来在抵靠容器的外部被接合时提供累积静摩擦力F_s的其他合适材料构成。这些垫具有合适的尺寸以提供目标累积静摩擦力。

图12B示出了当它将容器***到容器套筒902的中心腔1206内时夹持容器704的耦接器组件108。当容器被向下移动到中心腔1206内时，标称***力F_Inom被耦接器组件108施加。在***过程的此时，容器还未接合枢转安装的杠杆1108和1110。垂直弹簧906和912保持处于其初始的静止位置。水平弹簧1106维持水平弹簧锚固件1102和1104上的向内力F_h，并且相关联的枢转安装的杠杆(1108、1110)保持处于适合于接受容器的装载的位置。在图12C中，已经使容器与枢转安装的杠杆(1108、1110)中的每一个的下水平元件的提升的顶端接触。容器还未在它开始压下杠杆的水平元件的提升的顶端的程度上被推进到中心腔内。如在图12A中，垂直弹簧906和912保持处于其初始的静止位置。水平弹簧1106维持水平弹簧锚固件1102和1104上的向内力F_h，并且相关联的枢转安装的杠杆(1108、1110)保持处于适合于接受容器的装载的位置。

图12D提供容器704被耦接器组件108进一步推进到容器902内的图示。在此时，力F_Inom被完全施加在杠杆的水平元件的提升的顶端上。当杠杆的水平元件的提升的顶端被向下促动并且致使杠杆的上垂直元件中的每一个的顶部部分向内朝向中心腔1206时，比被施加在水平弹簧锚固件1102和1104和相关联的枢转安装的杠杆(1108、1110)上的力F_h更大的该力(F_Inom)引起水平弹簧1106延伸或伸展。该向内运动引起柔性摩擦垫(1210、1212)接合并夹持容器704的外部。

如果需要额外的夹持力，耦接器组件108能够用力F_Imax被进一步向下推进，其中F_Imax大于或等于F_Inom并且大于2Fv(被垂直弹簧906和912施加在平台922上的累积偏置力)。如在图12E中示出的，当垂直弹簧906和912延伸或伸展并且平台922向下移动时，额外的向下力F_Imax引起容器套筒902向下平移到外部框架904内。注意，在图12A-D中描绘了引导销918和920在通道1202和1204中远离完全***位置的推进。耦接器组件108的这种进一步推进还引起枢转杠杆1108和1110恢复完全接合的夹持位置，延伸水平弹簧 1106并且将杠杆的上垂直元件(以及柔性摩擦垫1210和1212)带到更直立的位置(在图12E中被图示为基本上垂直位置)。在这些位置中，摩擦垫将静摩擦力F_s施加在容器704的外部上。

当容器704被摩擦垫1210和1212完全接合时，耦接器组件108能够沿顺时针方向(1214)被旋转以给容器加盖，或以逆时针方向(1216)被旋转以给容器开盖。如之前讨论的，耦接组件108内的接合花键612与容器盖上的纵向通道706之间的匹配提供了使得显著的扭矩能够被耦接器组件108施加于盖702的牢固接口。要沿顺时针方向(T_Cmax)或逆时针方向(T_Dmax)被施加的最大扭矩应当小于抵靠容器704的外部施加的静摩擦力(F_s)，以避免容器主体的滑动。

允许容器套筒902被向下平移到外部框架904内的***的能力提供了其他优点。例如，自动化加盖/开盖***(诸如上面描述的***)将垂直运动平移到正被紧固或松开的容器/盖。如果正被加盖/开盖的容器的垂直位置被保持静止，则自动化***将会遍及加盖/开盖过程连续地调整其位置。这可能会需要自动化***内的增加水平的机械和控制***复杂性；其两者是不期望的。由本实用新型提供的垂直容器位置缓冲允许此类复杂性被避免。

图13A提供了处于准备好接收容器的状态的容器约束装置900的杠杆 1108、1110、枢转销1206和平台922的顶部局部剖视图。在该状态(还在图 12A-C中描绘)下，水平弹簧1106将枢转杠杆(1108、1110)偏置到每个杠杆的下水平元件围绕其相应的枢转销被旋转的位置，使得每个杠杆1108、1110 的水平臂的顶端以提升的姿势被维持在容器套筒902的中心腔1206内。该力还引起相应杠杆1108、1110的上垂直臂处于每个的顶部远离腔1206的中心向上且向外指向的位置。柔性摩擦垫(1210、1212)也被向外枢转，提供了用于当它被***到容器套筒902(例如参见图12A)内时接受容器的加宽孔口 (A_w)。

图13B提供了处于夹持容器的状态的容器约束装置900的杠杆1108、 1110、枢转销1206和平台922的顶部局部剖视图。如图所示，当容器704被完全***到约束装置900内时，枢转杠杆1108和1110恢复完全接合的夹持位置，并且水平弹簧1106响应于被施加在杠杆1108、1110上的向下力而被伸展。这将相应杠杆1108和1110的上垂直臂置于更直立的位置(即垂直臂的顶部部分的位置已经被推进到通道内)，并且将摩擦垫1210和1212定位得牢固地抵靠容器704的外部。将摩擦垫的内壁的顶部分开的距离从A_w被降至A_g，其中 A_g接近用于在加盖/开盖期间固定容器的容器704的外径。杠杆1108和1110 具有在其间限定间隙1302的双水平元件，如能够在图13A中看见的。如在图 13A中图示的，杠杆1108的双水平元件与杠杆1110的双水平元件交错。

图14A-E提供了根据本实用新型的容器约束装置的替代实施例的剖视图。具体地，图14A描绘了在任何容器的***或装置之前的单杠杆容器约束装置。不像之前描述的实施例，该具体实施例仅采用一个枢转L形杠杆和静止夹持器壁来有效地约束容器。该实施例被图示为具有作为用于平台922的偏置元件的垂直弹簧906和912。该实施例还被图示为具有作为用于单个杠杆 1404的偏置元件的弹簧1106。然而，本文中考虑了具有不同或没有单独偏置元件的替代性实施例。例如，考虑了没有被施加于平台922的偏置并且具有杠杆1404所固有的偏置的实施例。杠杆14所固有的偏置的示例可以例如是被施加于枢轴或销1406的偏置，这种偏置由被施加于容器1206的向下力克服。

如在图14A中示出的，垂直弹簧906和912用来用上紧力2F_v偏置平台 922抵靠外部框架904的下表面。引导销918和920被示出为分别被完全***在引导通道1202和1204内。水平弹簧1106被示出为用力F_h向内朝向固定的水平弹簧销1402偏置水平弹簧锚固件1104。该向内偏置力必须大到足以引起枢转安装的杠杆1404围绕销1406枢转，并且小于将会在***到容器约束装置内和随后的加盖或开盖期间被自动化(或手动)***施加在容器上的标称向下力F_Inom。偏置的枢转将该杠杆1404置于适合于接受容器704的装载的位置中。杠杆1404具有双下水平元件和上垂直元件。例如，在图15A中图示了杠杆1404的双水平元件。在装载位置中，杠杆1404被旋转使得每个水平元件(从该视图仅看见前元件)的顶端以提升的姿势被放置在容器套筒902的中心腔1406内。因此，这种旋转将杠杆1404的上垂直元件置于顶端被向外移动远离腔1406的中心的位置中。上垂直元件的内表面被构型为符合要被约束的容器的类型的主体的径向横截面形状(在该实施例中为圆形横截面)，并且柔性摩擦垫(1408)被附连为符合每个内表面的面。该垫可以由橡胶、合成聚合物材料、或将会用来在抵靠容器的外部被接合时提供累积静摩擦力F_s的其他合适材料构成。垫必须具有合适的尺寸以提供目标累积静摩擦力。

固定壁1410被定位在中心腔1206内，与枢转安装的杠杆1404的垂直元件相对。固定壁1410的内表面被构型为符合要被约束的容器的类型的主体的径向横截面形状(在该实施例中为圆形横截面)，并且在成分和功能上类似于垫1408的柔性摩擦垫(1412)被附连为符合壁的内表面的面。

图14B示出了当它将容器***到容器套筒902的中心腔1406内时夹持容器704的耦接器组件108。当容器被向下移动到中心腔1406内时，标称***力F_Inom被耦接器组件108施加。在***过程的此时，容器还未接合枢转安装的杠杆1404。垂直弹簧906和912保持处于其初始的静止位置。水平弹簧1106 维持水平弹簧锚固件1104与固定的水平弹簧销1402之间的向内力F_h，由此引起枢转安装的杠杆1404保持处于适合于接受容器的装载的位置。在图14C 中，已经使容器与枢转安装的杠杆1404的每个下水平元件的提升的顶端接触。容器还未被推进到中心腔内当它开始压下杠杆的水平元件的提升的顶端的位置处。如在图14A中，垂直弹簧906和912保持处于其初始的静止位置。水平弹簧1106维持向内力F_h，并且枢转安装的杠杆1404保持处于适合于接受容器的装载的位置。

图14D提供容器704被耦接器组件108进一步推进到容器902内的图示。在此时，力F_Inom被完全施加在杠杆的水平元件的提升的顶端上。当杠杆的水平元件的提升的顶端被向下推动并且杠杆的上垂直元件的顶部部分被向内带到朝向腔1206的中心时，比被施加在水平弹簧锚固件1102和1104和相关联的枢转安装的杠杆(1108、1110)上的力F_h更大的该力(F_Inom)引起水平弹簧1106延伸或伸展。该向内运动引起柔性摩擦垫(1408、1412)接合并夹持容器704的外部。

如果需要额外的夹持力，耦接器组件108能够通过力F_Imax被进一步向下推进，其中F_Imax大于或等于F_Inom并且大于2Fv(被垂直弹簧906和912施加在平台922上的累积偏置力)。如在图14E中示出的，当垂直弹簧906和912 延伸或伸展并且平台922向下移动时，额外的向下力F_Imax引起容器套筒902 向下平移到外部框架904内。注意，在图14A-D中描绘了引导销918和920 在通道1202和1204中远离完全***位置的推进。耦接器组件108的这种进一步推进还引起枢转杠杆1404恢复完全接合的夹持位置，延伸水平弹簧1106 并且将杠杆的上垂直元件(以及柔性摩擦垫1408)带到更直立的位置(在图 14E中被图示为基本上垂直位置)。在该位置中，摩擦垫1408和1412(固定垫)将静摩擦力F_sf施加在容器704的外部上。

当容器704被摩擦垫1408和1412完全接合时，耦接器组件108能够沿顺时针方向(1214)被旋转以给容器加盖，或以逆时针方向(1216)被旋转以给容器开盖。如之前讨论的，耦接组件108内的接合花键612与容器盖上的纵向通道706之间的匹配提供了使得显著的扭矩能够被耦接器组件108施加于盖702的牢固接口。要沿顺时针方向(T_Cmax)或逆时针方向(T_Dmax)被施加的最大扭矩应当小于抵靠容器704的外部施加的静摩擦力(F_sf)，以避免容器主体的滑动。

允许容器套筒902被向下平移到外部框架904内的单杠杆实施例的能力提供了与在上面针对多杠杆实施例描述的那些相同的优点。例如，自动化加盖/开盖***(诸如上面描述的***)将垂直运动平移到正被紧固或松开的容器/盖。如果正被加盖/开盖的容器的垂直位置被保持静止，则自动化***将会遍及加盖/开盖过程连续地调整其位置。这可能会需要自动化***内的增加水平的机械和控制***复杂性；这两者均是不期望的。由本实用新型提供的垂直容器位置缓冲允许此类复杂性被避免。

图15A提供了处于准备好接收容器的状态的单杠杆容器约束装置的杠杆 1404、枢转销1406、固定壁1410和平台922的顶部局部剖视图。在该状态(还在图14A-C中描绘)下，水平弹簧1106将枢转杠杆1404偏置到下水平元件围绕枢转销1406被旋转的位置，使得每个水平元件的顶端以提升的姿势被维持在容器套筒902的中心腔1206内。该力还引起杠杆1404的上垂直臂处于顶部远离腔1206的中心向上且向外指向的位置。柔性摩擦垫1408也被向外枢转，提供了用于当它被***到容器套筒902(例如参见图14A)内时接受容器的加宽孔口(A_wf)。

图15B提供了处于夹持容器的状态的单杠杆容器约束装置的杠杆1404、枢转销1406、固定壁1410和平台922的顶部局部剖视图。如图所示，当容器 704被完全***到约束装置内时，枢转杠杆1404恢复完全接合的夹持位置，并且水平弹簧1106响应于被施加在杠杆上的向下力而被伸展。这将杠杆的上垂直臂置于更直立的位置(即垂直臂的顶部部分的位置已经被推进到通道内)，并且将摩擦垫1408定位得牢固地抵靠容器704的外部。将杠杆安装的摩擦垫的内壁的顶部和被安装在固定壁1410上的摩擦垫(1412)的内表面分开的距离从A_wf被降至A_gf，其中A_gf接近用于在加盖/开盖期间固定容器的容器704的外径。

图16提供了本文中描述的设备的单杠杆实施例的仰视图。杠杆1404的一部分通过平台922中的矩形空隙是可见的。水平弹簧1106被示出为向内朝向固定的水平弹簧销1402偏置水平弹簧锚固件1104。

虽然本文的实用新型已经参考特定实施例进行了描述，但是应该理解的是这些实施例仅仅是本实用新型的原理和应用的说明。因此，应该理解的是在不背离如所附的权利要求所限定的本实用新型的精神和范围的情况下可以对示意性实施例进行多种修改并且可以设计其他布置。

Claims (16)

1.一种自致动的机械偏置的容器约束设备，所述设备用于机械地约束被配置为接受盖的容器，其特征在于，所述设备包含：

组件，所述组件包含块状物，所述块状物具有近端和远端以及在其中从所述近端到所述远端的通道，所述通道适于从所述块状物中的所述近端接收所述容器，所述通道具有一长度使得接收所述盖的所述容器的部分不进入所述通道；

至少一个杠杆，所述至少一个杠杆邻近所述块状物中的所述通道的远端被定位，其中所述至少一个杠杆被枢转地附接到所述块状物，并且其中所述杠杆具有相对于所述通道基本径向延伸的第一部分和相对于所述通道基本轴向延伸的第二部分，并且其中所述杠杆的所述第一部分和第二部分相对于由所述杠杆到所述块状物的所述枢转附接限定的轴线旋转，其中所述至少一个杠杆用第一偏置力被机械地偏置，使得所述至少一个杠杆的所述基本径向部分向内并且向上延伸到所述通道内，并且所述至少一个杠杆的所述基本轴向部分相对于通道轴线向上并且向外延伸；

其中，响应于被所述通道中的所述容器施加的超过所述至少一个杠杆的所述第一偏置力的向下力，所述杠杆在所述杠杆的所述基本径向部分和基本轴向部分的近端处枢转，使得所述基本径向部分的远端响应于被施加在由所述通道接收的所述容器上的所述向下力而被向下促动，并且所述基本轴向部分的所述远端被朝向所述通道中的所述容器促动，使得所述轴向部分的所述远端以静摩擦力接触所述容器。

2.根据权利要求1所述的自致动的机械偏置的容器约束设备，其特征在于，所述通道具有与所述至少一个杠杆的所述轴向部分相对的固定壁部分，其中所述固定壁部分和所述至少一个杠杆的所述轴向部分每个均具有被设置在其上的柔性摩擦垫。

3.根据权利要求2所述的自致动的机械偏置的容器约束设备，其特征在于，所述柔性摩擦垫被构型为符合被所述通道接收的所述容器的轮廓。

4.根据权利要求1所述的自致动的机械偏置的容器约束设备，其特征在于，所述设备包含多个杠杆。

5.根据权利要求4所述的自致动的机械偏置的容器约束设备，其特征在于，所述设备包含两个杠杆，其中第一杠杆在所述通道的一侧上被枢转地附接到所述块状物，并且第二杠杆在所述通道的相对侧上被枢转地附接到所述块状物。

6.根据权利要求5所述的自致动的机械偏置的容器约束设备，其特征在于，所述设备进一步包含机械偏置的下板，其中所述机械偏置的下板用第二偏置力邻近所述块状物的所述远端被偏置为静止。

7.根据权利要求6所述的自致动的机械偏置的容器约束设备，其特征在于，所述第二偏置力超过所述第一偏置力，使得当被施加在所述至少两个杠杆上的所述容器的所述向下力允许所述容器被进一步推进到所述通道内时，所述机械偏置的下板从与所述块状物的接触被推进，由此进一步更低地推进所述至少两个杠杆的所述基本径向部分的所述远端并且进一步向内推进所述至少两个杠杆的所述基本轴向部分的所述远端。

8.根据权利要求7所述的自致动的机械偏置的容器约束设备，其特征在于，进一步包含一个或更多个弹簧，所述一个或更多个弹簧为所述两个杠杆或所述机械偏置的下板、或所述两个杠杆和所述机械偏置的下板两者提供所述机械偏置。

9.根据权利要求1所述的自致动的机械偏置的容器约束设备，其特征在于，加盖的所述容器是样品管。

10.根据权利要求9所述的自致动的机械偏置的容器约束设备，其特征在于，所述容器是螺纹的以接收旋盖。

11.根据权利要求7所述的自致动的机械偏置的容器约束设备，其特征在于，进一步包含被耦接到所述机械偏置的下板的一个或更多个引导销，每个引导销被设置在所述块状物中形成的引导通道中。

12.根据权利要求1所述的自致动的机械偏置的容器约束设备，其特征在于，进一步包含被设置在所述通道中的套筒，其中所述套筒具有凸缘，所述凸缘具有延伸越过所述通道的周边的外周边，其中所述套筒可在所述通道中移动，并且其中所述凸缘防止所述套筒被推进越过所述块状物的所述近端。

13.根据权利要求8所述的自致动的机械偏置的容器约束设备，其特征在于，为所述两个杠杆提供机械偏置的所述弹簧被进一步连接到所述块状物。

14.根据权利要求13所述的自致动的机械偏置的容器约束设备，其特征在于，所述两个杠杆每个均进一步包含锚固件，为所述两个杠杆提供所述机械偏置的所述弹簧被附接到所述锚固件。

15.根据权利要求5所述的自致动的机械偏置的容器约束设备，其特征在于，所述两个杠杆的所述基本轴向部分每个均具有被附加到其的摩擦垫，并且其中所述摩擦垫被推进成以所述静摩擦力与所述容器接触。

16.根据权利要求6所述的自致动的机械偏置的容器约束设备，其特征在于，当所述向下力超过所述下板的机械偏置时，套筒进一步推进到所述块状物的开口内，因为当所述机械偏置的下板由于超过被施加于所述机械偏置的下板的所述偏置力的所述向下力而从与所述块状物的接触被促动时，所述套筒与所述机械偏置的下板一起推进。

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