智能门锁及其锁定及解锁方法 【技术领域】
本发明涉及智能门锁，更具体地说，涉及一种可用于通讯、CATV、电力系统等的户外机箱柜、光缆交接箱、电力箱等场合的门锁的锁体结构、以及其锁定和解锁的方法。
背景技术
随着光纤通信技术的进步，成本大幅度下降，使得光纤通信技术迅速普及推广应用，包括应用到了电视的数据传播系统上，户外光缆交接箱、户外机柜象雨后春笋般地矗立在各个城市的大街小巷，甚至深入乡村。
光缆交接箱最初是从德国科龙(KRONE)通信公司引进的，箱体是用玻璃钢制造的，以后国内许多厂家生产的箱体基本都沿用了科龙的箱体制造标准。
光缆交接箱主要工作环境是在户外，箱体的各个部分都要能够经得住户外春夏秋冬、日晒雨淋等各种苛刻的环境条件，光纤通信对箱体的密闭性能要求也较电缆箱要高的多。由于箱门对密封的要求较高，所以箱门后面都有密封橡胶条(密封圈)，关门时，密封圈压缩变形以保证箱门的密封，因为要克服压缩密封圈产生的阻力把门锁上，门锁闭时的阻力比较大，因此门锁有特殊的结构。目前绝大多是的箱体的门锁都采用凸轮顶杆结构，箱门的外面都有一个较大的塑料圆盘形手柄，以便于关门时可以施出较大的扭力克服锁门阻力，带动凸轮顶杆机构动作，箱内是凸轮顶杆联动将门(除了铰链一边)的三边紧紧压在门框上。
目前箱体上采用的锁芯大都是弹子结构，这种锁心结构对气候的适应性比较差，比如，由于弹子的运动间隙很小，在寒冷的气候条件下常常被冻死不能打开。此外，门锁的管理也很麻烦，每一把锁配备至少一把钥匙，维管人员经常要提着一串钥匙赶赴维护现场，如果钥匙丢失，或者人员变更将钥匙带走都会给管理上带来很多麻烦。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述门锁的可靠性差、管理麻烦等缺陷，提供一种结构合理、可靠性高的智能门锁。
本发明所要解决的另一技术问题在于，针对现有技术的上述门锁的可靠性差的缺陷，提供一种可靠性高的智能门锁的锁定及解锁方法
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种智能门锁，包括旋柄、安装在所述旋柄内的读数头组件和锁芯组件、以及与所述锁芯组件相对设置具有插销孔的锁定片；
所述锁芯组件包括安装在所述旋柄内的底板、与所述读数头连接的电路板、与所述电路板连接的驱动机构、可转动安装在所述底板上的杠杆、由所述驱动机构驱动锁定或松开所述杠杆的锁定插销、安装在所述杠杆的一端的按钮、设置在所述杠杆的另一端的插销、以及带动所述插销复位的弹性复位机构；所述插销的上端与所述锁定片的插销孔配合插锁；所述杠杆上设有与所述锁定插销配合的插孔；所述读数头组件接入钥匙来为所述电路板供电；所述电路板控制所述驱动机构带动所述锁定插销运动锁定或松开所述杠杆；所述按钮从正面伸出所述旋柄，所述按钮在所述锁定插销松开所述杠杆时带动所述杠杆转动，并且由所述杠杆带动所述插销离开所述锁定片的插销孔。
在本发明的智能门锁中，所述插销靠近所述杠杆的一侧壁上，设有供所述杠杆插入拨动所述插销的开槽或开孔；所述弹性复位机构为设置在所述插销的下端的推动所述插销复位的弹簧。
在本发明的智能门锁中，所述驱动机构为电磁铁，所述锁定插销为所述电磁铁的活动铁芯；所述电路板控制所述电磁铁上电或断电，而控制所述活动铁芯离开或进入所述杠杆的插孔。
在本发明的智能门锁中，所述智能门锁还包括用于保持所述插销离开所述插销孔的状态的解锁保持机构。
在本发明的智能门锁中，所述旋柄设置有封闭其内侧端面的盖板；所述解锁保持机构包括在所述盖板的外侧与所述锁定片之间设置的凸轮、通过解锁保持杆轴可转动安装在所述盖板内侧的解锁保持杆、以及挂设在所述解锁保持杆和解锁保持杆轴上的扭簧；所述插销伸出所述盖板和凸轮来与所述锁定片配合；所述凸轮与所述锁定片相对固定，而所述锁芯组件在所述旋柄带动下相对于所述锁定片旋转；所述扭簧推动所述解锁保持杆卡紧所述插销，保持所述插销处于离开所述插销孔的状态；所述凸轮在所述旋柄旋转时带动所述解锁保持杆松开对所述插销的锁定。
在本发明的智能门锁中，所述凸轮设有与所述插销配合的插销槽以及拨销凸轮槽；所述解锁保持杆上设有穿出所述盖板的、与所述拨销凸轮槽配合的回锁拨销；所述盖板上设有与所述回锁拨销配合的腰形孔。
在本发明的智能门锁中，所述插销的上端包括插销头部和插销肩部；所述解锁保持杆的末端设有与所述插销肩部配合卡紧所述插销的插钩。
在本发明的智能门锁中，所述盖板靠近所述锁定片的一侧设置有供所述凸轮卡入安装的中轴；在所述锁定片上设有定位凸柱，在所述凸轮上设有与所述定位凸柱配合的定位孔。
本发明解决其另一技术问题采取的技术方案为，构造一种智能门锁的锁定及解锁方法，包括解锁步骤以及锁定步骤，其中所述解锁步骤包括：
A1：使用带有电源的钥匙插入到门锁的读数头组件中，接入电源，为所述门锁的电路板上电，控制所述门锁的锁芯组件的电磁铁动作，使得所述电磁铁的活动铁芯退出所述锁芯组件中的杠杆上的插孔，解除对所述杠杆的锁定；
A2：推动突出在所述门锁的旋柄外的按钮，由所述按钮带动所述杠杆旋转，而带动在所述杠杆另一端的插销缩回，退出所述门锁的锁定片的插销孔，解除锁定状态，此时正向转动所述旋柄，所述插销与所述插销孔形成错位；
所述锁定步骤包括：
B1：反向转动所述旋柄，直到所述插销重新对准所述插销孔；
B2：在所述插销下端的弹簧推动所述插销重新插入到所述插销孔内，形成锁定；此时，所述电磁铁的活动铁芯复位，插入到所述杠杆的插孔内，锁定所述杠杆，保持锁定状态。
在本发明的智能门锁的锁定及解锁方法的所述步骤A2中，当所述插销退出所述插销孔时，解锁保持机构的解锁保持杆在扭簧的推动下，卡入到所述插销的插销肩部，防止所述插销重新进入所述插销孔；
在所述步骤A2中，在转动所述旋柄时，所述门锁的凸轮推动所述解锁保持杆的回锁拨销，带动所述解锁保持杆离开所述插销的插销肩部，松开对所述插销的卡紧，并且在所述扭簧推动下，所述解锁保持杆具有再次卡入所述插销肩部的趋势。
实施本发明的智能门锁及其锁定及解锁方法，具有以下有益效果：门锁内没有电池，门锁内锁芯组件的运动是由钥匙提供驱动电源，完全避免了电源失效、或者电路板锁死(因为每次开锁都相当于重启动一次)造成的麻烦，可靠性高，同时根本解决了户外箱柜门锁经常维护的管理成本。本锁采用手动解锁的设计，锁内的驱动机构可以选择可靠性很高的电磁铁，并且设计保证了电磁铁的活动铁芯在运动时完全处于无约束状态，从根本上杜绝卡死的现象，使得整锁的解锁和锁定的可靠性极高。而且，门锁采用的杠杆插销机构只要间隙设计合理，不会出现被冻死、卡死的现象。实验证明，在95％以上湿度的情况下，立即送入-40°的冰箱进行冷冻实验，待门锁彻底冷冻之后，从冰箱里拿出后立即可以打开门锁。本发明具有无源免维护的特点、对环境高度适应性的特点以及结构简单可靠性高、低成本的特点。
【附图说明】
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1a是本发明的智能门锁的立体示意图；
图1b是本发明的智能门锁的另一角度的立体示意图；
图1c是本发明的智能门锁的锁定片的安装示意图；
图1d是应用于本发明的智能门锁的钥匙的示意图；
图2是本发明的智能门锁的立体分解图；
图3是本发明的智能门锁的另一角度的立体分解图；
图4a是本发明的智能门锁的锁芯组件的立体示意图；
图4b是本发明的智能门锁的锁芯组件的另一角度的立体示意图；
图5是本发明的智能门锁的省略盖板的立体剖视的示意图；
图6是本发明的智能门锁的立体剖视的示意图；
图7a是本发明的智能门锁的锁定状态的剖视示意图；
图7b是本发明的智能门锁的锁定状态的凸轮一侧的正面示意图；
图7c是本发明的智能门锁的锁定状态的解锁保持杆一侧的正面示意图；
图7d是本发明的智能门锁的锁定状态的凸轮和解锁保持杆叠加的示意图；
图8a是本发明的智能门锁的插销离开插销孔的状态的剖视示意图；
图8b是图8a的状态的凸轮一侧的正面示意图；
图8c是图8a的状态的解锁保持杆一侧的正面示意图；
图8d是图8a的状态的凸轮和解锁保持杆叠加的示意图；
图9a是本发明的智能门锁的旋钮转动一定角度的状态的剖视示意图；
图9b是图9a的状态的凸轮一侧的正面示意图；
图9c是图9a的状态的解锁保持杆一侧的正面示意图；
图9d是图9a的状态的凸轮和解锁保持杆叠加的示意图；
图10是本发明的智能门锁用于箱体上的示意图；
图11是本发明的智能门锁用于箱体上的背面示意图。
【具体实施方式】
本发明的智能门锁可应用于户外用光缆交接箱、户个机柜或者其他的户外箱体中，包括旋柄、安装在旋柄内的读数头组件和锁芯组件、以及与锁芯组件相对设置具有插销孔的锁定片。门锁内侧连接凸轮顶杆机构，通过门锁带动凸轮顶杆机构锁紧上述箱体。本发明的智能门锁从外形和尺寸上完全与目前通信行业已习惯使用的科龙箱体锁具完全吻合，可以直接替换市场上大量使用的光缆交接箱门锁，具有方便更新、替换等特点。当然，该智能门锁也可以用于其它场合中，以替换现有的门锁。
为了保持以及推动锁芯组件的解锁以及恢复锁定，门锁还进一步的包括解锁保持机构。
下面结合图1至图11，对本发明的智能门锁的一个实施例进行描述。该智能门锁的旋柄01可以选用耐候性很好的塑料制作，作为门锁的外壳，同时作为旋转操作的把手。旋柄01的外周缘可以设有波浪状的凹凸，从而增加摩擦，便于旋转操作。
在旋柄01内安装有读数头组件04和锁芯组件02。读数头组件04包括读数头，用于接入钥匙。读数头可以由两个同心圆环和中心电极组成的；对应的，钥匙的插头由外圆环和两个弹性触头组成，以圆周任何方向将钥匙头插入门锁读数头都可以可靠接触。在钥匙内设置有电源，通过电极的接触，引入到电源到锁芯组件02。
锁芯组件02包括底板20、与读数头电连接的电路板27、与电路板27电连接的驱动机构、可转动安装在底板20上的杠杆22、安装在杠杆22的一端的按钮26、设置在杠杆的另一端的插销24、以及锁定或松开杠杆22的锁定插销。锁定片06上设置插销孔61，通过插销24与插销孔61的配合，而起到限制旋柄01旋转或松开旋柄01的作用。
底板20可以通过螺钉、焊接等方式安装在旋柄01内，为其他的组件提供安装的平台。在本实施例中，驱动机构为由电路板27控制的电磁铁21，锁定插销为电磁铁21的活顶铁芯23。可以通过在杠杆22上设置插孔221，电磁铁21的活动铁芯23与该插孔221配合，从而锁定或松开杠杆22。可以理解的，驱动机构也可以为具有直线运动部件的电动驱动的结构。
杠杆22与旋柄01的底面向垂直设置，并且可通过铆钉、销轴等方式转动的安装在底板20的竖直安装部上。在杠杆22的一端装设有按钮26，另一端设置有插销24。按钮26一端伸出旋柄01，另一端与杠杆22连接。可以通过在杠杆22上设置“U”形槽，而在按钮26上设置连杆，连杆设置在“U”形槽内，从而将按钮26与杠杆22连接，便于按钮26推动杠杆22。在插销24靠近杠杆22的侧壁上设置有开槽或开孔，杠杆22可以插入到开槽或开孔内，而由杠杆22拨动插销24运动。为了使得插销24可以复位，在插销24的下端设置有推动插销24复位的弹簧28。可以理解的，弹簧也可以使用其它弹性复位机构，例如扭簧等，用以推动插销24复位。
旋柄01的内侧端面上设置有盖板组件03，封闭旋柄01的内侧端面。盖板组件03包括盖板31以及在盖板中间位置设置的中轴32。插销24伸出盖板31和凸轮05来与锁定片06配合。插销24包括插销头部241以及插销肩部242。插销头部241插入到锁定片06的插销孔61内，以达到锁定状态。而插销肩部242则顶在盖板31内侧，起到定位作用。
本发明的门锁还设有解锁保持机构，从而保持插销24的解锁状态。解锁保持机构包括在盖板03的外侧与锁定片06之间设置的凸轮05、通过解锁保持杆轴35可转动安装在盖板03内侧解锁保持杆34、以及挂设在解锁保持杆34、解锁保持杆轴35和扭簧挂柱36上的扭簧37。
凸轮05与锁定片06相对固定，而锁芯组件02在旋柄01带动下相对于锁定片06旋转。在本实施例中，盖板31靠近锁定片06的一侧设置有中轴32，凸轮05通过卡簧卡设在中轴32上。并且通过中轴32的设置，来保证锁定片06与凸轮05之间的同轴定位。可以理解的，该中轴也可以设置在锁定片06上，而凸轮05同轴安装在锁定片06上。在锁定片06上设有定位凸柱62，在所述凸轮05上设有与所述定位凸柱62配合的定位孔53。通过定位凸柱62与定位孔53的配合，而使得凸轮05和锁定片06相对固定。
在锁定状态时，解锁保持杆34顶在插销肩部242的侧壁，并且在扭簧37的推动下，具有向插销24轴线方向运动的趋势，如图7a-7d所示。
当开锁时，扭簧37推动解锁保持杆34卡紧插销24，保持插销24处于离开插销孔61的状态。在本实施例中，解锁保持杆34的末端设置为插钩341，与插销24的插销肩部242配合，使得解锁保持杆34将插销24垫住，保持插销24处于缩回状态。当然，解锁保持杆34也可以直接卡住插销24的侧壁，使得插销24无法运动，而保持插销24处于缩回状态，如图8a-8d所示。
凸轮05用于在旋柄01旋转时带动解锁保持杆34松开对插销24的锁定。在本实施例中，凸轮05设有与插销24配合的插销槽52以及拨销凸轮槽51。解锁保持杆34上设有穿出盖板03的、与拨销凸轮槽51配合的回锁拨销33；盖板03上设有与回锁拨销33配合的腰形孔。在转动旋柄01时，由拨销凸轮槽51推动回锁拨销33，将解锁保持杆34向外移动，使之离开插销24的插销肩部242，从而插销24可以在其下端的弹簧28的推动向上运动。此时，由于旋柄01转动了一定角度，插销24与插销孔61之间不在一条直线上，插销24无法进入到插销孔61，只能顶住锁定片06，同时，解锁保持杆34也无法回到解锁位置，从而致使做好了重新锁定的准备，如图9a-9d所示。
在本发明的锁定和解锁的方法中，当需要解锁时：首先，将钥匙的插头插入到门锁的读数头接口中，并保持住。钥匙的电源通过读数头传送给门锁的电路板27，使得电路板27上电。在钥匙和电路板27内均可以设置单片机，当上电后，钥匙内的单片机和电路板27内的单片机进行通信，验证钥匙的合法性。当然，也可以通过其它方式来验证，例如不设置单片机，而通过是否提供合适的电源为判断标准。
当钥匙判断合法后，驱动门锁的锁芯组件02的电磁铁21动作，使得电磁铁21的活动铁芯23退出锁芯组件02中的杠杆22上的插孔221，解除对杠杆22的锁定，为手动解锁做好准备。作为进一步的改进，可以在电路板上配置声音装置和指示灯装置等，通过声音、指示灯等方式通知操作者，可以进行手动操作。
然后，操作者用手按下或推动外露在门锁的旋柄01外的按钮26，按钮26带动杠杆22绕杠杆轴25旋转，杠杆22远离按钮26的一端推动插销24下压，使得插销24缩回，退出门锁的锁定片06的插销孔61，解除锁定状态。此时旋柄01可以相对于固定在门上的锁定片06转动，在正向(或者反向)旋动旋柄01，插销24与插销孔61形成错位。并且，在旋转旋柄01的同时，带动与旋柄01固定连接的、锁定箱门的凸轮顶杆机构动作，解除锁紧，从而可以开门。
当插销24被杠杆22压下，退出插销孔61时，为铆接在盖板03上的解锁保持机构让出了位置，解锁保持杆34在扭簧37的推动下，向插销24的中心方向转动，解锁保持杆34末端的插钩341卡入到插销24的插销肩部242，将插销24垫住，保持插销24出于缩回状态，防止插销24重新进入插销孔61。
当旋转旋柄01开锁时，门锁上的凸轮05并不随门锁转动，而是相对旋柄01转动的，并与锁定片06相对固定。凸轮05在相对旋柄01转动的过程中，凸轮05上的拨销凸轮槽51拨动回锁拨销33，将解锁保持杆34向外拨，使之离开锁定插销24的插销肩部242，插销24在弹簧28的推动下向上运动，企图恢复原来的锁定状态，但是由于旋柄01带动锁芯组件02已经转过一定的角度，插销24已经远离锁定片06的插销孔61，插销24只能运动到顶住锁定片06的位置，这使得解锁保持杆34不能再回到解锁位置，而只能顶住插销24的侧壁，只是做好重新锁定的准备。
当关好门后，反向转动旋柄01，直到插销24重新对准插销孔61。此时凸轮05的拨销凸轮槽51位于较宽的位置，给回锁拨销33让出位置，使解锁保持杆34又有向心运动的趋势，但是由于插销24已经上升，插销24的插销肩部242与盖板03之间的位置小于解锁保持杆34的插钩341的厚度，因此，解锁保持杆34无法插入到插销24的插销肩部242，只是做好了下次运动的准备。
当插销24到达插销孔61的位置时，在插销24下端的弹簧28推动下，插销24重新插入到插销孔61内，使得旋柄01处于锁定状态，而无法转动。同时在杠杆22的作用下，按钮26重新伸出旋钮，指示门已经锁好。
在门锁好后，杠杆22的插孔221与电磁铁21的活动铁芯23重新对准，活动铁芯23复位，插入到插孔221内，锁定杠杆22，保持锁定状态。