CN102182357A - 一种智能nc伺服电子锁具 - Google Patents

Abstract

一种智能NC伺服电子锁具，属于电子锁锁具领域，尤其是一种具有高度智能化、自动化的电子锁具。本发明的一种智能NC伺服电子锁具，包括主锁体和感应供电发射组件，主锁体安装在门上，主锁体内部设置有主锁舌组件、副锁舌组件、多锁点连杆、齿轮组、变速箱、供电装置和电路板，电路板与变速箱、供电装置分别连接，其特征在于所述的齿轮组由主齿轮与副齿轮啮合组成，主齿轮、副齿轮由齿轮轴固定在主锁体的外壳上，主齿轮为锥斜齿轮，其正面边缘有锥斜齿，与变速箱的小斜齿啮合，主齿轮背面边缘处有直齿，与副齿轮啮合；本发明的一种智能NC伺服电子锁具，结构简单可靠、自动化控制程度高。

Description

一种智能NC伺服电子锁具

技术领域

本发明属于电子锁锁具领域，尤其是一种具有高度智能化、自动化的电子锁具。

背景技术

目前用电子信息或生物识别信息作为开启门锁钥匙的电子锁多以机械结构为主。锁具信息识别部分较为先进，但是机械及电子驱动部份相对落后，依靠输出驱动马达控制一个机械离合器，以实现对人力的分离或将人力传递至锁头，令锁头伸出或缩回等方式开门，其锁止装置完全由人力通过机械装置实现，智能程度较低；市场上也有一些锁头由马达驱动的产品，但是只有少数锁头，且锁头运动时的力矩较小，无法达到防盗锁的要求。而且这些锁具的电子控制与信息识别部份均安装在面板部位，控制锁止的马达马达用导线连接至面板，而面板安装于室外门体表面，被人破坏后可通过直接在马达连线上加电，便可打开门锁，安全性较低，只能用于酒店、办公室等安防要求较低的场所。

还有些电子锁，因其机电部分不稳定或用电池供电等原因，需要保留机械钥匙孔，当锁具出现问题时，可用机械钥匙来打开房门，这类电子锁继承了机械锁的全部缺陷，可被人用技术开启、互开率高、容易被破坏等，并且客户需要同时携带电子和机械钥匙，使用相当不便。

目前传统电子锁的控制部份较为简单，多数使用行程开关作为传感器来实现对锁具运动的控制，锁具进行复杂的运动时，需在锁具内安装多个触点开关，以此来控制锁具的各个动作，无法通过数控方式让锁舌等运动机构在整个行程内任意停下和启动，当任意锁舌卡住时，控制系统也不能判断卡住锁舌具体的位置信息。而且控制系统出现动作错误或失效时，电子锁就不能正常开启。据统计，电子锁有一半以上故障是出现在控制部分，传统的控制系统是锁具故障的主要原因。

发明内容

本发明所要解决的就是现有电子锁智能程度低、安全性能差、使用不便以及故障率高的问题，提供一种多锁点、自动化程度高、安全可靠的智能NC伺服电子锁具。

本发明的一种智能NC伺服电子锁具，包括主锁体和感应供电发射组件，主锁体安装在门上，主锁体内部设置有主锁舌组件、副锁舌组件、多锁点连杆、齿轮组、变速箱、供电装置和电路板，电路板与变速箱、供电装置分别连接，其特征在于所述的齿轮组由主齿轮与副齿轮啮合组成，主齿轮、副齿轮由齿轮轴固定在主锁体的外壳上，主齿轮为锥斜齿轮，其正面边缘有锥斜齿，与变速箱的小斜齿啮合，主齿轮背面边缘处有直齿，与副齿轮啮合；主齿轮正面与背面上设置凸起的圆柱形凸轮，正面的凸轮与主锁舌组件的主锁舌固定板上的凸轮孔扣接，正面的凸轮与凸轮孔内壁接触，推动主锁舌固定板移动，背面的凸轮能与供电装置的接收头连杆靠接或分离，推动接收头连杆转动；副齿轮为直齿轮，其正面上设置有凸起的圆柱形凸轮，该凸轮能与副锁舌组件的副舌连杆靠接或分离，推动副舌连杆转动。

锁具所需动能都由马达提供，开、关锁时，完全依靠马达的动力输出，通过齿轮组带动主、副锁舌与多锁点连杆运动，无需人力扭动即可完成开、关锁的动作。

所述的主锁舌组件包括主锁头、主锁舌固定板，主锁头固定在主锁舌固定板一侧，主锁舌固定板另一侧设置凸轮孔，凸轮孔与主齿轮正面的凸轮扣接；凸轮孔上方设置有导向槽，导向槽内设置导向钉，导向钉固定在主锁体的外壳上；主锁舌固定板上设置多锁点连杆钉，通过多锁点连杆钉与多锁点连杆连接。

所述的副锁舌组件由副锁头、副锁舌杆、拉板以及副舌连杆组成，副锁头通过副锁舌杆与拉板连接，拉板上设置有滑槽，滑槽内设置连杆钉；副舌连杆呈三角形，能与副齿轮上的凸轮靠接，凸轮随副齿轮转动，推动副舌连杆转动或与副舌连杆分离；副舌连杆的一个角与连杆钉固定连接，副舌连杆另一个角上固定一个支点转套，支点转套套在支点钉外，支点钉固定在主锁体外壳上，副舌连杆绕支点钉转动；副锁舌杆上设置有弹性附件。

所述的多锁点连杆为L型，其竖直段上设置有倾斜的滑槽与竖直的导向槽，导向槽为两个，分别设置在竖直段上、下两端，滑槽设置在两导向槽之间，导向槽内设置连杆转套，连杆转套套在锁壳固定钉外，锁壳固定钉固定在主锁体外壳上；滑槽套入多锁点连杆钉内。

主锁舌固定板左右水平移动时，通过多锁点连杆钉与多锁点连杆上的滑槽发生连杆作用，将多锁点连杆钉的水平运动力矩变为垂直方向的运动力矩，实现多锁点连杆做上下垂直移动，用于为门体内的多锁点提供动力，达到开启、关闭多锁点。

所述的供电装置采用无线感应方式供电，包括感应供电发射组件、供电接收头、接收头连接杆、接收头连杆和充电电池，感应供电发射组件安装在门框上，通过电线与智能无线感应电源盒连接，感应供电发射头设置在感应供电发射组件上；供电接收头设置在主锁头下方通过导线与电路板连接，充电电池与电路板连接，感应供电发射头与供电接收头位置相对应；接收头连接杆一端固定在供电接收头上，另一端与接收头连杆连接，接收头连接杆上设置弹性附件；接收头连杆呈圆弧阶梯状，设置在主齿轮下方，能与主齿轮背面的凸轮靠接，凸轮随主齿轮转动，推动接收头连杆转动或与接收头连杆分离；接收头连杆通过接收头连杆钉固定在主锁体外壳上，并以接收头连杆钉为轴转动。

感应供电发射头与供电接收头均为无线感应装置，感应供电发射头将电源和数码控制信息转换为无线信号传递至供电接收头，通过电路板转换为电能供给锁具使用，并通过微处理控制器对充电电池充电，感应供电发射头与供电接收头之间无需连接或触碰，即可提供锁具使用所需的电能和对锁具进行通讯或控制。

所述的变速箱内设置有马达、齿轮和霍尔传感器，马达与电路板连接，变速箱内的齿轮上安装有磁钢，霍尔传感器安装在变速箱内，其位置与磁钢相对应，霍尔传感器通过电路板与微处理控制器相连，变速箱最后一级齿轮为小斜齿轮，小斜齿轮与锥斜齿轮相互啮合。

所述的电子锁具还设置有微处理控制器与霍尔传感器，微处理控制器与霍尔传感器相连，马达通过马达驱动电路与微处理控制器连接，霍尔传感器为四个，一个设置在变速箱内，其余三个设置在与副锁舌组件、副齿轮及供电接收头下方的主锁体侧壁相对应电路板上。

马达运动时霍尔传感器采集关门信号、马达转速信号、副齿轮、副锁舌组件的位置信号传至微处理控制器中，建立起数字NC闭环伺服控制环路，由微处理控制器按NC伺服控制程序输出可变的PWM电压控制马达运动，实现精确控制齿轮组转动角度和锁舌的运动距离，并可实时检测到锁具的运动阻力、运动卡死、副锁舌位置、门是否关闭，并按相应程序进行相应处理和自行复位。

所述的多锁点连杆为两个，分别安装在主锁体的上下两侧，并固定于主锁舌固定板的正、反两侧。

所述的主齿轮、副齿轮、导向钉、连杆钉、连杆转套以及多锁点连杆钉上均设置有轴承，通过轴承减小摩擦、阻力，使得锁具各部分转动、滑动更加顺畅。

本发明的一种智能NC伺服电子锁具，结构简单可靠、自动化控制程度高、实现多锁点锁止并达到防盗锁标准、无机械钥匙和其它开启入口、具有防破坏及防盗报警。本锁具所有运动装置只用一个马达来驱动，采用NC伺服原理控制锁具的每个动作，可根据不同的门体和使用场所来任意设置锁舌的工作状态和运动量，以适应不同的使用环境。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明主锁舌组件示意图。

图3为本发明副锁舌组件示意图。

图4为本发明多锁点连杆示意图。

图5为本发明接收头连杆示意图。

图6为本发明锁止状态示意图。

图7为本发明主锁头、多锁点连杆缩回状态示意图。

图8为本发明供电接收头缩回状态示意图。

图9为本发明开启状态示意图。

其中，主齿轮1，副齿轮2，凸轮3，主锁头4，主锁舌固定板5，凸轮孔6，导向槽7，导向钉8，副锁头9，副锁舌杆10，拉板11，副舌连杆12，滑槽13，连杆钉14，支点钉15，弹簧16，多锁点连杆17，连杆转套18，多锁点连杆钉19，感应供电发射头20，供电接收头21，接收头连接杆22，接收头连杆23，马达24，变速箱25，小斜齿轮26，电路板27，霍尔传感器28，接收头连杆钉29。

具体实施方式

实施例1：一种智能NC伺服电子锁具，包括主锁体和感应供电发射组件，主锁体安装在门上，主锁体内部设置有主锁舌组件、副锁舌组件、多锁点连杆17、齿轮组、变速箱25、供电装置和电路板27，电路板27与变速箱25、供电装置分别连接。齿轮组由主齿轮1与副齿轮2啮合组成，主齿轮1、副齿轮2由齿轮轴固定在主锁体的外壳上，主齿轮1为锥斜齿轮，其正面边缘有锥斜齿，与变速箱25的小斜齿啮合，主齿轮1背面边缘处有直齿，与副齿轮2啮合；主齿轮1正面与背面上设置凸起的圆柱形凸轮3，正面的凸轮3与主锁舌组件的主锁舌固定板5上的凸轮孔6扣接，正面的凸轮3与凸轮孔6内壁接触，推动主锁舌固定板5移动，背面的凸轮3能与供电装置的接收头连杆23靠接，推动接收头连杆23转动；副齿轮2为直齿轮，其正面上设置有凸起的圆柱形凸轮3，该凸轮3能与副锁舌组件的副舌连杆12靠接，推动副舌连杆12转动。主锁舌组件包括主锁头4、主锁舌固定板5，三个不锈钢的主锁头4固定在主锁舌固定板5一侧，主锁舌固定板5另一侧设置凸轮孔6，凸轮孔6与主齿轮1正面的凸轮3扣接；凸轮孔6上方设置有导向槽7，导向槽7内设置导向钉8，导向钉8固定在主锁体的外壳上；主锁舌固定板5上设置多锁点连杆钉19，通过多锁点连杆钉19与多锁点连杆17连接。副锁舌组件由副锁头9、副锁舌杆10、拉板11以及副舌连杆12组成，副锁头9通过副锁舌杆10与拉板11连接，拉板11上设置有滑槽13，滑槽13内设置连杆钉14；副舌连杆12呈三角形，与副齿轮2上的凸轮3靠接，凸轮3随副齿轮2转动，推动副舌连杆12转动或与副舌连杆12分离；副舌连杆12的一个角与连杆钉14固定连接，副舌连杆12另一个角上固定一个支点转套，支点转套套在支点钉15外，支点钉15固定在主锁体外壳上，副舌连杆12绕支点钉15转动；副锁舌杆10上设置有弹簧16。多锁点连杆17为两个，呈L型，分别安装在主锁体的上下两侧，并固定于主锁舌固定板5的正、反两侧，其竖直段上设置有倾斜的滑槽13与竖直的导向槽7，导向槽7为两个，分别设置在竖直段上、下两端，滑槽13设置在两导向槽7之间，导向槽7内设置连杆转套18，连杆转套18套在锁壳固定钉外，锁壳固定钉固定在主锁体外壳上；滑槽13套入多锁点连杆钉19内。供电装置采用无线感应方式供电，包括感应供电发射组件、供电接收头21、接收头连接杆22、接收头连杆23和充电电池，感应供电发射组件安装在门框上，通过电线与智能无线感应电源盒连接，感应供电发射头20设置在感应供电发射组件上；供电接收头21设置在主锁头4下方通过导线与电路板27连接，充电电池与电路板27连接，感应供电发射头20与供电接收头21位置相对应；接收头连接杆22一端固定在供电接收头21上，另一端与接收头连杆23连接，接收头连接杆22上设置弹簧16；接收头连杆23呈圆弧阶梯状，设置在主齿轮1下方，与主齿轮1背面的凸轮3靠接，凸轮3随主齿轮1转动，推动接收头连杆23转动或与接收头连杆23分离；接收头连杆23通过接收头连杆钉29固定在主锁体外壳上，并以接收头连杆钉29为轴转动。变速箱25内设置有马达24、齿轮和霍尔传感器28，马达24与电路板27连接，变速箱25内的齿轮上安装有磁钢，霍尔传感器28安装在变速箱25内，其位置与磁钢相对应，霍尔传感器28通过电路板27与微处理控制器相连，变速箱25最后一级齿轮为小斜齿轮26，小斜齿轮26与锥斜齿轮相互啮合。电子锁具还设置有微处理控制器与霍尔传感器28，微处理控制器与霍尔传感器28相连，马达24通过马达24驱动电路与微处理控制器连接，霍尔传感器28为四个，一个设置在变速箱25内，其余三个设置在与副锁舌组件、副齿轮2及供电接收头21下方的主锁体侧壁相对应电路板27上。主齿轮1、副齿轮2、导向钉8、连杆钉14、连杆转套18以及多锁点连杆钉19上均设置有轴承，通过轴承减小摩擦、阻力，使得锁具各部分转动、滑动更加顺畅。

当执行开门程序时，微处理控制器控制电路向马达24加反向PWM电压，马达24反向转动，经变速箱25变速后驱动主齿轮1顺时针转动，带动副齿轮2逆时针转动，此时主齿轮1正面的凸轮3旋转到一定角度后和主锁舌固定板5上的凸轮孔6的右侧内壁相接触，从而拉动主锁舌固定板5连同主锁头4向右运动，主锁舌固定板5上的多锁点连杆钉19随之运动，并与滑槽13内壁接触后推动多锁点连杆17向锁体内收缩。

此时主齿轮1继续顺时针转动，当主齿轮1背面的凸轮3与接收头连杆23接触时，凸轮3将推动接收头连杆23以接收头连杆钉29为支点逆时针转动，接收头连杆23转动时带动接收头连接杆22向左转动，使得供电接收头21回缩，随着主齿轮1继续转动，供电接收头21将完全缩回主锁体内。

主齿轮1继续顺时针转动，带动副齿轮2逆时针转动，当副齿轮2上的凸轮3与副舌连杆12的三角形边缘接触后，将推动副舌连杆12以支点钉15为轴顺时针转动，通过连杆钉14带动拉板11、副锁舌杆10、副锁头9向右运动，将副锁头9拉回，当副锁头9回缩到位时，马达24执行刹车程序，完成开锁过程。

在以上过程中，安装在变速箱25中的霍尔传感器28可以检测马达24的转速信号，配合机械原点通过程序实时计算齿轮组的角度，从而建立起锁具的数控二维座标系，实现在行程内对锁具进行任意控制，并能感知锁具是否按要求运动，因马达24惯性过大运动超过所需的运动值时，伺服控制程序能计算出来，并通过控制马达24反转来达到所需的位值，通过反复闭环伺服控制，达到所需的运动位置，锁舌运动受阻或卡死、伺服控制程序也能计算出来，并转相应程序处理，霍尔传感器28检测副齿轮2凸轮3位置信号作为锁具机械原点信号，每次开门都进行机械原点的校准，消除运动中出现的累计误差，提高控制精度。

完成开锁过程后，通过推、拉门方式将门打开，当霍尔传感器28检测到主锁体已经离开门框范围，微处理控制器控制马达24正转，令主齿轮1逆时针转动，并带动副齿轮2顺时针转动，副齿轮2上的凸轮3离开副舌连杆12，在弹簧16的作用下，副锁头9与副锁舌杆1010向左运动，当副锁头9伸出主锁体时，马达24执行刹车程序，此时锁具处于等待关门状态。

执行关门操作时，副锁头9在关门力的作用下暂时缩回锁体并压缩副舌弹簧16，当门关上后，副锁头9在弹簧16的弹力下弹出，霍尔传感器28检测到门已关闭信号，且副锁头9正常伸出后，微处理控制器控制电路向马达24加正向PWM电压，马达24正转，主齿轮1逆时针转动，其背面的凸轮3与接收头连杆23分离，在弹簧16的弹力作用下，供电接收头21弹出主锁体；马达24继续带动主齿轮1转动，主齿轮1正面的凸轮3转动至与主锁舌固定板5凸轮孔6左侧内壁接触，推动主锁舌固定板5向左运动；主锁舌固定板5上的多锁点连杆钉19随之向左滑动，并推动多锁点连杆17伸出主锁体，直至主锁头4和多锁点连杆17完全伸出后，在微处理控制器控制下，马达24执行刹车程序，关门操作即完成，此时的锁具处于上锁状态。

Claims (9)

1.一种智能NC伺服电子锁具，包括主锁体和感应供电发射组件，主锁体安装在门上，主锁体内部设置有主锁舌组件、副锁舌组件、多锁点连杆（17）、齿轮组、变速箱（25)、供电装置和电路板（27），电路板（27）与变速箱（25)、供电装置分别连接，其特征在于所述的齿轮组由主齿轮（1）与副齿轮（2）啮合组成，主齿轮（1）、副齿轮（2）由齿轮轴固定在主锁体的外壳上，主齿轮（1）为锥斜齿轮，其正面边缘有锥斜齿，与变速箱（25)的小斜齿啮合，主齿轮（1）背面边缘处有直齿，与副齿轮（2）啮合；主齿轮（1）正面与背面上设置凸起的圆柱形凸轮（3），正面的凸轮（3）与主锁舌组件的主锁舌固定板（5）上的凸轮孔（6）扣接，正面的凸轮（3）与凸轮孔（6）内壁接触，推动主锁舌固定板（5）移动，背面的凸轮（3）能与供电装置的接收头连杆（23）靠接，推动接收头连杆（23）转动；副齿轮（2）为直齿轮，其正面上设置有凸起的圆柱形凸轮（3），该凸轮（3）与副锁舌组件的副舌连杆（12）靠接，推动副舌连杆（12）转动。

2.如权利要求1所述的一种智能NC伺服电子锁具，其特征在于所述的主锁舌组件包括主锁头（4）、主锁舌固定板（5），主锁头（4）固定在主锁舌固定板（5）一侧，主锁舌固定板（5）另一侧设置凸轮孔（6），凸轮孔（6）与主齿轮（1）正面的凸轮（3）扣接；凸轮孔（6）上方设置有导向槽（7），导向槽（7）内设置导向钉（8），导向钉（8）固定在主锁体的外壳上；主锁舌固定板（5）上设置多锁点连杆钉（19），通过多锁点连杆钉（19）与多锁点连杆（17）连接。

3.如权利要求1所述的一种智能NC伺服电子锁具，其特征在于所述的副锁舌组件由副锁头（9）、副锁舌杆（10）、拉板（11）以及副舌连杆（12）组成，副锁头（9）通过副锁舌杆（10）与拉板（11）连接，拉板（11）上设置有滑槽（13），滑槽（13）内设置连杆钉（14）；副舌连杆（12）呈三角形，与能副齿轮（2）上的凸轮（3）靠接，凸轮（3）随副齿轮（2）转动，推动副舌连杆（12）转动或与副舌连杆（12）分离；副舌连杆（12）的一个角与连杆钉（14）固定连接，副舌连杆（12）另一个角上固定一个支点转套，支点转套套在支点钉（15）外，支点钉（15）固定在主锁体外壳上，副舌连杆（12）绕支点钉（15）转动；副锁舌杆（10）上设置有弹性附件。

4.如权利要求1所述的一种智能NC伺服电子锁具，其特征在于所述的多锁点连杆（17）为L型，其竖直段上设置有倾斜的滑槽（13）与竖直的导向槽（7），导向槽（7）为两个，分别设置在竖直段上、下两端，滑槽（13）设置在两导向槽（7）之间，导向槽（7）内设置连杆转套（18），连杆转套（18）套在锁壳固定钉外，锁壳固定钉固定在主锁体外壳上；滑槽（13）套入多锁点连杆钉（19）内。

5.如权利要求1所述的一种智能NC伺服电子锁具，其特征在于所述的供电装置采用无线感应方式供电，包括感应供电发射组件、供电接收头（21）、接收头连接杆（22）、接收头连杆（23）和充电电池，感应供电发射组件安装在门框上，通过电线与智能无线感应电源盒连接，感应供电发射头（20）设置在感应供电发射组件上；供电接收头（21）设置在主锁头（4）下方通过导线与电路板（27）连接，充电电池与电路板（27）连接，感应供电发射头（20）与供电接收头（21）位置相对应；接收头连接杆（22）一端固定在供电接收头（21）上，另一端与接收头连杆（23）连接，接收头连接杆上设置弹性附件；接收头连杆（23）呈圆弧阶梯状，设置在主齿轮（1）下方，与主齿轮（1）背面的凸轮（3）靠接，凸轮（3）随主齿轮（1）转动，推动接收头连杆（23）转动或与接收头连杆（23）分离；接收头连杆（23）通过接收头连杆钉（29）固定在主锁体外壳上，并以接收头连杆钉（29）为轴转动。

6.如权利要求1所述的一种智能NC伺服电子锁具，其特征在于所述的变速箱（25)内设置有马达（24）、齿轮和霍尔传感器（28），马达（24）与电路板（27）连接，变速箱（25)内的齿轮上安装有磁钢，霍尔传感器（28）安装在变速箱（25)内，其位置与磁钢相对应，霍尔传感器（28）通过电路板（27）与微处理控制器相连，变速箱（25)最后一级齿轮为小斜齿轮（26），小斜齿轮（26）与锥斜齿轮相互啮合。

7.如权利要求1所述的一种智能NC伺服电子锁具，其特征在于所述的电子锁具还设置有微处理控制器与霍尔传感器（28），微处理控制器与霍尔传感器（28）相连，马达（24）通过马达（24）驱动电路与微处理控制器连接，霍尔传感器（28）为四个，一个设置在变速箱（25)内，其余三个设置在与副锁舌组件、副齿轮（2）及供电接收头（21）下方的主锁体侧壁相对应电路板（27）上。

8.如权利要求1所述的一种智能NC伺服电子锁具，其特征在于所述的多锁点连杆（17）为两个，分别安装在主锁体的上下两侧，并固定于主锁舌固定板（5）的正、反两侧。

9.如权利要求1、2、3、或4所述的一种智能NC伺服电子锁具，其特征在于所述的主齿轮（1）、副齿轮（2）、导向钉（8）、连杆钉（14）、连杆转套（18）以及多锁点连杆钉（19）上均设置有轴承。

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