用于螺線管替代件的直列電動(dòng)化鎖驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電子機(jī)械鎖，其具有鎖驅(qū)動(dòng)器，所述鎖驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)電信號(hào)在上鎖狀態(tài)和解鎖狀態(tài)之間切換鎖。更加具體地，本發(fā)明涉及提高鎖驅(qū)動(dòng)器的電和機(jī)械效率。本發(fā)明還涉及提高這種鎖的可制造性。
【背景技術(shù)】
[0002]螺線管型電子機(jī)械鎖具有非常廣泛的安裝基礎(chǔ)。螺線管型鎖使用螺線管作為鎖驅(qū)動(dòng)器，以便使得鎖內(nèi)的上鎖元件在上鎖位置和解鎖位置之間運(yùn)動(dòng)。在上鎖位置中，上鎖元件運(yùn)動(dòng)成與鎖部件干涉接合，以便防止碰簧銷收回。在解鎖位置中，上鎖元件運(yùn)動(dòng)到允許碰簧銷自由收回的位置。
[0003]螺線管型鎖驅(qū)動(dòng)器中的螺線管通常由螺線管鎖控制系統(tǒng)提供電力，所述螺線管鎖控制系統(tǒng)具有兩個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作電壓:12或24伏特中的一個(gè)。螺線管鎖控制系統(tǒng)可以是安裝在門上或者附近的局部控制系統(tǒng)，以便向與其相關(guān)的鎖輸送電力；或者螺線管鎖控制系統(tǒng)可以是集中化系統(tǒng)，所述集中化系統(tǒng)響應(yīng)緊急狀況或者因其它原因而按照時(shí)間表獨(dú)立操作多扇門或者協(xié)作使門上鎖或者解鎖。
[0004]螺線管型鎖驅(qū)動(dòng)器的螺線管被彈簧偏壓至預(yù)設(shè)狀態(tài)，所述預(yù)設(shè)狀態(tài)根據(jù)鎖的預(yù)期用途或?yàn)樯湘i狀態(tài)或?yàn)榻怄i狀態(tài)。當(dāng)由螺線管型控制系統(tǒng)向鎖施加電力時(shí)，螺線管抵抗偏壓彈簧力運(yùn)動(dòng)離開其預(yù)設(shè)上鎖或者解鎖狀態(tài)。只要將電力施加到鎖中的鎖驅(qū)動(dòng)器，則螺線管驅(qū)動(dòng)器保持處于其非預(yù)設(shè)狀態(tài)中?？刂葡到y(tǒng)一移除電力，鎖便馬上恢復(fù)到其預(yù)設(shè)狀態(tài)。
[0005]螺線管型鎖驅(qū)動(dòng)器(其中，鎖中的彈簧自動(dòng)使得鎖恢復(fù)成其預(yù)設(shè)狀態(tài))的該特征取決于緊急狀況，以便確保當(dāng)移除所有電力時(shí)鎖全部處于已知上鎖或者解鎖狀態(tài)中。當(dāng)螺線管被彈簧偏壓至上鎖位置時(shí)，鎖被稱作“失電常關(guān)”鎖。當(dāng)螺線管被彈簧偏壓至解鎖位置時(shí)，鎖被稱作“故障保護(hù)”鎖。
[0006]因此，設(shè)置有四種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的螺線管型電子機(jī)械鎖，必須以以下條件庫(kù)存所述四種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的螺線管型電子機(jī)械鎖:兩個(gè)不同的電壓(12和24瓦特)，用于與在螺線管型控制系統(tǒng)中使用的兩種不同標(biāo)準(zhǔn)電壓一起使用；和用于不通電鎖的兩種不同預(yù)設(shè)狀態(tài)。
[0007]在不通電狀態(tài)中，解鎖“故障保護(hù)”螺線管鎖。當(dāng)將電力施加到鎖中的故障保護(hù)螺線管鎖驅(qū)動(dòng)器時(shí)，螺線管中的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，所述磁場(chǎng)使得螺線管桿抵抗彈簧偏壓壓力運(yùn)動(dòng)，以便上鎖鎖機(jī)構(gòu)。為了保持鎖持續(xù)處于上鎖位置中，必須將電力持續(xù)施加到螺線管。當(dāng)從故障保護(hù)螺線管鎖移除電力時(shí)，偏壓彈簧使得螺線管桿和鎖機(jī)構(gòu)恢復(fù)到解鎖或者“保護(hù)”位置，從而允許穿行通過(guò)門。
[0008]故障保護(hù)鎖可以例如應(yīng)用在公共區(qū)域或者建筑物出口的非常用門中。在發(fā)生火災(zāi)的情況中，在緊急情況期間輸送至門的電力中斷，門自動(dòng)解鎖，使得門允許安全穿行通過(guò)。
[0009]“失電常關(guān)”螺線管鎖具有其以相反的方式偏壓的螺線管桿。在不通電狀態(tài)中，其處于上鎖狀態(tài)中。當(dāng)施加電力時(shí)，螺線管線圈使得螺線管桿抵抗彈簧偏壓壓力運(yùn)動(dòng)，以便解鎖鎖機(jī)構(gòu)。在移除電力的情況中，偏壓彈簧使得鎖機(jī)構(gòu)恢復(fù)到其上鎖或者“關(guān)閉”位置。
[0010]失電常關(guān)鎖可以應(yīng)用在例如建筑物內(nèi)部的高安全級(jí)別房間的室內(nèi)門中。這種室內(nèi)門上的鎖通常設(shè)計(jì)成允許不受門上的鎖機(jī)構(gòu)的上鎖或者解鎖狀態(tài)的影響從上鎖的房間疏散。鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成防止從走廊或者公共區(qū)域非授權(quán)地進(jìn)入到保護(hù)區(qū)域，但是卻不能防止人員離開保護(hù)區(qū)域。
[0011]如果因某些原因中斷輸送至門的電力，則螺線管型鎖驅(qū)動(dòng)器自動(dòng)恢復(fù)到其預(yù)設(shè)狀態(tài)并且鎖門。除非使用鑰匙手動(dòng)操作失電常關(guān)鎖，否則即使在有意切斷供應(yīng)至鎖機(jī)構(gòu)的電力的情況下也不能進(jìn)入到保護(hù)區(qū)域。
[0012]與用于鎖的螺線管驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有關(guān)的一個(gè)問(wèn)題是必須制造并且?guī)齑姹４嫠姆N不同類型鎖中的每一種(處于故障保護(hù)和失電常關(guān)狀態(tài)中的12或者24伏特螺線管)，以便滿足消費(fèi)者要求。需要一種能夠替換四種不同類型鎖中的每一種的單個(gè)鎖機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)器。
[0013]相關(guān)問(wèn)題是:四種螺線管型鎖驅(qū)動(dòng)器通常要求在鎖機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)置若干部件和/或內(nèi)部連接件。需要一種模塊化的鎖驅(qū)動(dòng)器，以便簡(jiǎn)化制造并且減少誤差且縮減組裝時(shí)間。
[0014]許多螺線管型鎖驅(qū)動(dòng)器包括各種傳感器，以便檢測(cè)門鎖的狀態(tài)和內(nèi)部鎖部件的位置。傳感器可以用于檢測(cè)何時(shí)旋轉(zhuǎn)門兩側(cè)上的把手、何時(shí)收回或者伸出碰簧銷等。在制造期間安裝以及互連這些傳感器是勞動(dòng)密集且耗時(shí)的操作。有必要與鎖驅(qū)動(dòng)器中的其它改進(jìn)相組合地改進(jìn)這種傳感器的互連以及安裝，以便集成安裝和。
[0015]與這種現(xiàn)有技術(shù)螺線管型鎖驅(qū)動(dòng)器有關(guān)的另一個(gè)問(wèn)題是因需要保持向螺線管持續(xù)供電而造成浪費(fèi)電力。存在如下的多種應(yīng)用，其中，理想的是使用失電常關(guān)鎖，但是這種鎖必須長(zhǎng)期被保持在解鎖狀態(tài)中，諸如在整個(gè)工作日期間。還存在如下的多種應(yīng)用，其中，理想的是使用故障保護(hù)鎖并且鎖必須長(zhǎng)期保持上鎖。
[0016]據(jù)估計(jì)，需要耗費(fèi)相當(dāng)于40%的時(shí)間為螺線管鎖供應(yīng)電力，并且螺線管抵抗螺線管彈簧的偏壓壓力保持處于非預(yù)設(shè)狀態(tài)中。需要一種鎖驅(qū)動(dòng)器，在發(fā)生火災(zāi)或者為了試圖進(jìn)入保護(hù)區(qū)域而故意切斷電力時(shí)，如在沒(méi)有電力時(shí)發(fā)生的那樣，所述鎖驅(qū)動(dòng)器能夠減小將鎖保持處于非預(yù)設(shè)狀態(tài)所需的能耗，而同時(shí)在失電時(shí)仍然使得鎖恢復(fù)到預(yù)設(shè)狀態(tài)。
[0017]相關(guān)問(wèn)題是通過(guò)持續(xù)向螺線管鎖供應(yīng)電力(以將其保持在非預(yù)設(shè)狀態(tài)中)，鎖持續(xù)在螺線管線圈中耗散電力，這導(dǎo)致加熱鎖本體。盡管能夠針對(duì)在連續(xù)操作中產(chǎn)生的熱量來(lái)設(shè)計(jì)鎖和螺線管線圈，但是這種熱量通常認(rèn)為會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。連接到這種鎖的把手可能變熱并且熱量可能影響處于附近的任何電子部件。需要一種鎖機(jī)構(gòu)，所述鎖機(jī)構(gòu)不會(huì)在保持處于預(yù)設(shè)狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生熱量，而且其能夠由12或者24伏特的螺線管型鎖控制系統(tǒng)操作。
[0018]在可持續(xù)獲得電力的場(chǎng)合曾經(jīng)使用螺線管型鎖驅(qū)動(dòng)器。像這樣，低成本已經(jīng)是主要的出發(fā)因素并且未適當(dāng)?shù)乜紤]能耗。需要一種具有低功率鎖驅(qū)動(dòng)器的鎖機(jī)構(gòu)，所述低功率鎖驅(qū)動(dòng)器將在不需要替換其相關(guān)螺線管型鎖控制系統(tǒng)的前提下作為針對(duì)螺線管型鎖的直接插入式替換件，并且將具有當(dāng)移除電力時(shí)恢復(fù)到已知預(yù)設(shè)狀態(tài)的相同特征。特別地，需要一種低功率鎖驅(qū)動(dòng)器，所述低功率鎖驅(qū)動(dòng)器能夠與現(xiàn)有螺線管鎖的安裝基礎(chǔ)組合使用。
[0019]螺線管鎖在施加電力時(shí)從預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)。隨著螺線管鎖運(yùn)動(dòng)，它們將能量存儲(chǔ)在螺線管的偏壓彈簧中。只要向鎖供應(yīng)電力，則鎖保持處于非預(yù)設(shè)狀態(tài)中并且能量保持存儲(chǔ)在偏壓彈簧中。一旦移除電力，則存儲(chǔ)在偏壓彈簧中的能量便驅(qū)動(dòng)鎖機(jī)構(gòu)至其上鎖或者解鎖預(yù)設(shè)狀態(tài)。
[0020]針對(duì)這種類型的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)螺線管鎖驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的任何低功率替換件均必須具有相同的基礎(chǔ)操作，當(dāng)施加電力時(shí)其必須從預(yù)設(shè)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到非預(yù)設(shè)狀態(tài)而當(dāng)移除電力時(shí)其必須恢復(fù)到其預(yù)設(shè)狀態(tài)。
[0021]一種類型的已知低功率鎖驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)使用電動(dòng)機(jī)在上鎖和解鎖狀態(tài)之間驅(qū)動(dòng)上鎖元件。電動(dòng)機(jī)具有這樣的優(yōu)勢(shì)，即，所述電動(dòng)機(jī)能夠在驅(qū)動(dòng)上鎖元件至理想狀態(tài)之后長(zhǎng)期處于不通電狀態(tài)。然而，低功率機(jī)動(dòng)設(shè)計(jì)不能抵抗使得鎖恢復(fù)到預(yù)設(shè)狀態(tài)的偏壓彈簧進(jìn)行操作。如果使用預(yù)設(shè)彈簧，則必須供應(yīng)電力，以便保持電動(dòng)機(jī)抵抗回位彈簧。
[0022]必須由電動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器型的控制系統(tǒng)操作電動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器類型鎖，所述電動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器型控制系統(tǒng)使得鎖在上鎖和解鎖狀態(tài)之間有源運(yùn)動(dòng)。盡管電動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器型鎖在機(jī)械方面與四種螺線管型鎖非常相似，但是電動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器型控制系統(tǒng)存在顯著不同。電動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器型控制系統(tǒng)必須一直向鎖供應(yīng)電力。為了確保鎖處于理想狀態(tài)，鎖控制系統(tǒng)通常必須監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)或相關(guān)上鎖元件的位置。這種針對(duì)電動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器的有源驅(qū)動(dòng)和監(jiān)測(cè)與基于彈簧的螺線管型鎖驅(qū)動(dòng)器的簡(jiǎn)單性形成對(duì)比。
[0023]電動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器型鎖通常應(yīng)用在更昂貴的應(yīng)用中，諸如在使用電子鑰匙的低功率電池供電的鎖應(yīng)用中。電子鑰匙可以是在多種旅館中使用類型的電子開門卡、安裝在門上或者附近的小型鍵盤、檢測(cè)系統(tǒng)附近的無(wú)線射頻識(shí)別或者類似的安全系統(tǒng)、匹配指紋、虹膜、聲音或者人臉等的生物識(shí)別系統(tǒng)等。通常，用于檢測(cè)何時(shí)應(yīng)當(dāng)解鎖的電子設(shè)備位于控制鎖殼體中，所述控制鎖殼體與用于電動(dòng)化鎖的鎖機(jī)構(gòu)的機(jī)械部件的殼體分離開。電動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器中的電動(dòng)機(jī)位于機(jī)械鎖殼體中并且與鎖安裝在一起。所有其它控制電子設(shè)備通常位于控制殼體中，所述控制殼體單獨(dú)安裝在機(jī)械鎖殼體外部并且僅僅通過(guò)從保護(hù)區(qū)域3內(nèi)部可接近的控制電纜組件連接到此。
[0024]在電動(dòng)化鎖驅(qū)動(dòng)器中，電線將鎖機(jī)構(gòu)本體內(nèi)的電動(dòng)機(jī)連接到用于控制電子設(shè)備的殼體。電池位于控制系統(tǒng)殼體中而非鎖殼體中，并且每當(dāng)需要將鎖中的電動(dòng)機(jī)從一個(gè)位置驅(qū)動(dòng)向另一個(gè)位置時(shí)，電動(dòng)化控制系統(tǒng)均向鎖殼體內(nèi)部的電動(dòng)機(jī)提供所有的控制信號(hào)。
[0025]盡管已知在由電池供電的復(fù)雜系統(tǒng)中使用的電動(dòng)化鎖驅(qū)動(dòng)器，但是需要與位于鎖殼體內(nèi)的控制電子設(shè)備集成為一體的電動(dòng)化鎖驅(qū)動(dòng)器，以用于直接替換螺線管鎖。與已知電動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器型鎖不同，適當(dāng)?shù)穆菥€管替換鎖驅(qū)動(dòng)器必須具有位于鎖殼體內(nèi)或者與鎖直接相連的鎖驅(qū)動(dòng)器電子設(shè)備，以便允許直接替換螺線管鎖。
[0026]而且，用于電動(dòng)機(jī)的控制電子設(shè)備必須通過(guò)在沒(méi)有供電的情況中恢復(fù)到已知預(yù)設(shè)狀態(tài)來(lái)模擬螺線管鎖的功能。迄今為止還未獲得低功率電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)控制器以替代螺線管鎖的組合，其中，電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)控制器模仿螺線管功能，并且不旨在用于電池供電而是旨在應(yīng)用于具有更高功率的非電池供電的系統(tǒng)的螺線管系統(tǒng)中。
[0027]用于與電池供電的設(shè)計(jì)一起使用的已知電動(dòng)化鎖有效地使用電池電源，原因在于鎖驅(qū)動(dòng)器電動(dòng)機(jī)不使用電力除非其改變狀態(tài)。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，傳統(tǒng)電動(dòng)化鎖的機(jī)械效率同樣不甚理想。這種減小的機(jī)械效率導(dǎo)致每次在鎖改變狀態(tài)時(shí)因需要克服過(guò)多的摩擦而不理想地?fù)p耗過(guò)多電力。
[0028]更加具體地，傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)軸線沒(méi)有與上鎖元件的運(yùn)動(dòng)或者鎖襯套的旋轉(zhuǎn)軸線軸向?qū)?zhǔn)。這種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)偏離上鎖元件的運(yùn)動(dòng)線。為了使得上鎖元件運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)必須驅(qū)動(dòng)操作桿、偏置彈簧或者其它機(jī)械互連件，而不是直接驅(qū)動(dòng)上鎖滑動(dòng)件。由已知電動(dòng)化鎖驅(qū)動(dòng)器中的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力偏離上鎖元件的理想運(yùn)動(dòng)方向。
[0029]這種偏離要求鎖驅(qū)動(dòng)器電動(dòng)機(jī)和上鎖元件之間的某些類型的互連元件。迄今為止還沒(méi)有意識(shí)到的是這種偏離和互連元件產(chǎn)生了必須克服并且有損性能的顯著摩擦力。
[0030]需要一種在電池供電和螺線管替代應(yīng)用中均具有提高的機(jī)械效率的電動(dòng)化鎖驅(qū)動(dòng)器。更加具體地，需要一種低功率的電動(dòng)化鎖驅(qū)動(dòng)器和/或模仿螺線管型鎖驅(qū)動(dòng)器的電動(dòng)化鎖驅(qū)動(dòng)器，其中，電動(dòng)機(jī)定位成與上鎖元件的運(yùn)動(dòng)和/或鎖襯套的旋轉(zhuǎn)成直線，以便減小所驅(qū)動(dòng)器的機(jī)械無(wú)效。
[0031]現(xiàn)有技術(shù)用于電池供電應(yīng)用的偏移軸線的電動(dòng)化鎖驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)代表第五種類型鎖機(jī)構(gòu)，除了四種螺線管型鎖機(jī)構(gòu)之外還必須制造并且?guī)齑嫠龅谖宸N類型鎖機(jī)構(gòu)。上述五種鎖機(jī)構(gòu)相互之間不能互換，這是因?yàn)槊糠N設(shè)計(jì)均針對(duì)不同的應(yīng)用或者不同類型的鎖控制系統(tǒng)。所有五種類型均可以具有大體相同類型的機(jī)械鎖部件和硬件，其中僅僅電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不同，但是卻必須庫(kù)存所有五種類型。需要一種鎖驅(qū)動(dòng)器，所述鎖驅(qū)動(dòng)器能夠容易地在四種螺線管型中的每一種之間切換，并且優(yōu)選地切換為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器類型，以減小庫(kù)存成本。
[0032]如上所述，每當(dāng)必須上鎖或者解鎖機(jī)構(gòu)時(shí)，已知電動(dòng)化驅(qū)動(dòng)器控制系統(tǒng)必須發(fā)送特定信號(hào)。這種操作具有減小電力供給的優(yōu)勢(shì)，原因在于除了鎖驅(qū)動(dòng)器改變狀態(tài)之外不需要電力。然而，電動(dòng)化鎖驅(qū)動(dòng)器不依