CN105888406A - 具有弹性形变特性的电复位安全电子锁及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种具有弹性形变特性的电复位安全电子锁及其控制方法，利用卡板通过弹性体连接轴承，使得在防非法开锁时，卡板被锁舌向上推动，仅仅会使得弹性体的长度或弯曲度发生变化，而不会引起轴承状态的变化，从而无需对电控组件供电；而一旦出现系统故障时，通过控制系统对电磁铁瞬间的通电，将轴承提升到高位后，再利用机械方式开锁时，充分利用了弹性体能通过自身弯曲方向发生变化的形变而使得卡板所受到弹性体的作用力由向下的拉力转变为向上的支撑力的功能，使得电子锁能通过机械方式开启。依靠该种特性构成的安全电子锁及其控制方法，能大大降低对供电系统的压力，特别适用在对电子锁安全性要求比较高，而供电又无法有效保障的场所，具有极大的推广价值。

Description

具有弹性形变特性的电复位安全电子锁及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子锁，具体涉及一种具有弹性形变特性的电复位安全电子锁及其控制方法。

背景技术

随着信息技术的发展，工业柜锁中需要使用到电子锁对门禁系统进行控制管理；而传统上的电子锁，机械钥匙能随时开启，安全性不高；如中国申请专利号CN201520298878.8，授权公告日2015.12.23，实用新型名称为“一种电子柜锁”，就采用的此类方案实施的；而随着用户对门禁安全性要求的提升，需要一种正常状态下，机械钥匙不能随意开启的电子锁，称之为“安全电子锁”，如中国申请专利号CN201520939025.8，授权公告日2016.04.20，实用新型名称为“一种电子锁”，其主要结构为利用一种具有自保持功能的电控构造对机柜电子锁进行有效控制管理，从而达到日常状态下机械钥匙无法开启的功能。

以上专利文献虽然公开了该实施方案，但在防止钥匙非法开锁时，电磁铁会持续通电工作，对电量消耗较大，对于能保持有效供电的场所能够使用，而某些无法提供有效供电的场所，如采用有限电量的蓄电池供电的场所，则无法接受该实施方案。故是否有一种能满足上述防非法开锁功能的前提下，又能在防非法开锁时无需对电磁铁进行供电，不会额外消耗电量的安全电子锁，这个问题摆在了研究者面前。

发明内容

为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种具有弹性形变特性的电复位安全电子锁及其控制方法，使其解决现有锁具中所存在的上述技术问题。其目的是通过以下方案实现。

一种具有弹性形变特性的电复位安全电子锁，包括：锁体、手柄、转轴、安装于手柄上的机械组件，以及安装于锁体内并与机械组件配合控制手柄闭合于锁体内的电控组件，手柄一端铰接有转轴，并通过转轴活动安装于锁体一端；其特点在于所述电控组件包括由导电线圈、永磁体及可上/下活动的轴承构成的步进式电机或自保持式电磁铁，还包括卡板、连接卡板与轴承的弹性体，所述电磁铁还包括一端连接轴承的弹簧；所述导电线圈通电或正向通电时，轴承被驱动于高位，导电线圈断电时，轴承相对于导电线圈保持伸出或缩回状态；所述弹性体随轴承与卡板位置的变化，其自身长度、或弯曲度、还或者弯曲方向发生变化；随弹性体弯曲方向发生变化，弹性体与卡板之间作用力的方向发生变化；所述机械组件包括安装于手柄上另一端的锁芯、或者旋钮、还或者按钮，以及位于其后端并受其控制而上/下活动的锁舌；手柄闭合于锁体内时，锁舌上端与卡板下端相配合卡扣，此时锁舌上升会推动卡板向上运动；锁舌向上运动并带动弹性体状态变化时，并不会引起轴承伸出或缩回的状态发生变化；锁舌位于低位，而卡板通过弹性体与轴承的配合作用而保持高位时，锁舌与卡板相脱离，锁舌与卡板解除卡扣状态，手柄即从锁体内旋转开启。

进一步的，所述弹性体为弹簧丝，或者弹簧片，还或者由弹簧丝与弹簧片共同构成的组合体；所述弹性体随轴承与卡板位置的变化，其自身长度、或弯曲度发生变化，指的是随轴承与卡板相对位置变化，从而造成弹性体被拉伸、或者被压缩、或者弯曲度减小、或者弯曲度增大，此过程中轴承通过弹性体施加给卡板的作用力方向不发生变化；所述随弹性体弯曲方向发生变化，弹性体与卡板之间作用力的方向发生变化，指的是随轴承与卡板相对位置变化，而弹性体弯曲方向发生变化时，轴承通过弹性体施加给卡板的作用力由向下的推力转变为向上的支撑力，或者是由向上的支撑力转变为向下的推力。

进一步的，所述电子锁还包括安装于锁体内的复位舌及复位弹簧，复位弹簧一端与复位舌连接，复位舌下端与手柄外壁或锁舌相配合，在手柄闭合于锁体内时，复位舌下端落于手柄外壁或锁舌上，复位弹簧处于压缩或拉伸，复位舌上的凸起脱离与轴承或卡板的接触，并不影响轴承或卡板的运动；而当手柄从锁体中脱离时，复位舌下端与手柄外壁或锁舌脱离接触，复位弹簧推动复位舌向下运动，复位舌上的凸起带动处于高位的轴承或卡板向下运动。

进一步的，所述卡板下端有一卡扣槽，锁舌上端有与之配合的凸起挂钩；手柄闭合于锁体内时，卡板下端落于锁舌上端后，凸起挂钩卡进卡扣槽内使卡板无法意外脱离，轻按下手柄后，凸起挂钩与卡扣槽脱离卡扣。

进一步的，还包括安装于锁体内的感应开关；手柄中的锁芯、或者按钮、还或者旋钮状态发生变化，或者轴承位置发生变化，还或者锁舌位置发生变化时，感应开关被触发。

进一步的，还包括位于锁体或电子盒内的，用于控制安全电子锁正常运行的控制电路板。

本发明的一种具有弹性形变特性的电复位安全电子锁及其控制方法，利用卡板通过弹性体连接轴承，使得在防非法开锁时，卡板被锁舌向上推动，仅仅会使得弹性体的长度或弯曲度发生变化，而不会引起轴承状态的变化，从而无需对电控组件供电；而一旦出现系统故障时，通过控制系统对电磁铁瞬间的通电，将轴承提升到高位后，再利用机械方式开锁时，充分利用了弹性体能通过自身弯曲方向发生变化的形变而使得卡板所受到弹性体的作用力由向下的拉力转变为向上的支撑力的功能，使得电子锁能通过机械方式开启。依靠该种特性构成的安全电子锁及其控制方法，能大大降低对供电系统的压力，特别适用在对电子锁安全性要求比较高，而供电又无法有效保障的场所，具有极大的推广价值。

附图说明

图1是本发明中一种具有弹性形变特性的电复位安全电子锁的爆炸结构示意图；

图2是本发明图1中电子锁处于闭合状态时的内部构造示意图；

图3是本发明图2中电子锁电磁铁、卡板、弹性体及锁舌的位置示意图；

图4是本发明图2中电子锁自动开锁时电磁铁、卡板、弹性体及锁舌的位置示意图；

图5是本发明图2中电子锁自动开锁失败时电磁铁、卡板、弹性体及锁舌的位置示意图；

图6是本发明图2中电子锁防非法开锁时电磁铁、卡板、弹性体及锁舌的位置示意图；

图7是本发明图2中电子锁异常状态下采用钥匙开锁时电磁铁、卡板、弹性体及锁舌的位置示意图；

图8是本发明图2中电子锁手柄开启后依靠复位舌对卡板复位的内部构造示意图。

图中序号的名称为：101、锁体，102、电子盒，103、磁铁固定架，104、转轴，201、手柄，202、锁芯，203、锁舌，204、凹槽，205、凸起挂钩，207、钥匙,301、导电线圈，302、轴承，303、永磁体，304、弹簧，305、弹性体，306、卡板，307、卡板下端，308、卡扣槽，401、感应开关，402、触杆，501、复位舌，502、凸起，503、复位弹簧。

具体实施方法

以下将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术任由在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下描述中，“向上”与“向下”运动、“触发”与“解除触发”、“正向通电”与“反向通电”只是相对而言，可以理解到，在不改变该电子锁的控制方法的基本原理的基础上，“向上”运动也可以变为“向下”运动，“触发”也可以变为“未触发”或“解除触发”，对于导电线圈的“正向通电”也可以变为“反向通电”，该状态及方式都只是相对而言，对电子锁的控制方法并未发生实际的改变。在此应属于本发明的保护范围。

为方便对本发明内容进行理解，以下采用一种工业场合所使用的电子锁具进行描述。可以理解，本发明的一种电子锁及其控制方法不仅仅只限用于该类工业锁具上，在更多应用电子锁的场合也可满足该需求。对此不应作为对本发明的限制，而都应属于本发明的保护范围。

实施例一：一种具有弹性形变特性的电复位安全电子锁。

如图1所示，为一种工业场合所使用的锁具构造的爆炸示意图；该锁具具备锁体，以及一端通过转轴与锁体活动连接的手柄，手柄另一端的锁芯孔中安装有锁芯，锁芯后端还安装有可向上活动的锁舌，锁舌上端有凹槽，可通过钥匙使锁芯转动，从而带动锁舌向上运动；锁体背部还安装有电子盒，复位舌及复位弹簧安装于电子盒内；同时，由导电线圈、电磁铁框架、永磁体、轴承、弹簧共同构成的电磁铁通过磁铁固定架固定于电子盒内，卡板通过弹性体与轴承连接，卡板下端与锁舌上端的凹槽配合，控制手柄闭合于锁体内，卡板下端还有卡扣槽，锁舌上端有与之配合的凸起挂钩；手柄闭合于锁体内时，卡板下端落于锁舌上端后，凸起挂钩卡进卡扣槽内使卡板无法意外脱离，轻按下手柄后，凸起挂钩与卡扣槽脱离卡扣；带有触杆的微动开关焊接在控制电路板上，控制电路板安装于电子盒与锁体之间。

可以理解，该方案中，采用了钥匙使锁芯转动，从而带动卡板向上运动的方式；所采用的钥匙可以为机械钥匙，也可以为电子钥匙，对此不作限制。而还可以用按钮或旋钮来替代锁芯；采用按下按钮或旋转旋钮从而带动卡板向上运动的方式。对此，都应视为本发明的保护范围。

可以理解，该方案中，采用了由导电线圈、电磁铁框架、位于电磁铁框架内的永磁体、轴承，以及位于电磁铁框架与轴承之间的弹簧共同构成的具有自保持功能的电磁铁；为便于说明，定义对该电磁铁的导电线圈正向通电时轴承伸出，反向通电时轴承缩回。而具有此类功能的电磁铁还有其他构成方式，如轴承中包含有永磁体，弹簧位于轴承后端，利用轴承中的永磁体和电磁铁框架内的永磁体的作用，也能够实现该功能。而且，利用步进电机带动其轴承，也可以实现自保持式电磁铁的相应功能。该电磁铁的构造及特性，及步进电机的应用，都能实现本发明中所希望达到的断电下轴承保持自身状态，通电后轴承伸出或缩回；对此，都应视为本发明的保护范围。

可以理解，该图中所采用的弹性体，可以为弹簧丝，或者弹簧片，还或者由弹簧丝与弹簧片共同构成的组合体；而该弹性体具备可被拉伸、或者被压缩、或者弯曲度减小、或者弯曲度增大的特性；而且弹性体随弯曲度减小最终发生弯曲方向转变时，其对卡板的作用力方向将发生转变。具有此类特性的弹性体构造较多，对此，都应该视为本发明的保护范围。

如图2所示，为图1中电子锁处于闭合状态时的内部构造图。为便于能更好的理解，该图中将原本固定于锁体后端的电子盒及用于固定电磁铁和卡板的磁铁固定架单独分离显示；可以看到，闭锁时，手柄闭合于锁体内，卡板下端落于锁舌上端的凹槽内，卡住卡板使手柄无法向外旋转开启，卡板上的卡扣槽与锁舌上的凸起挂钩相互卡扣，使卡板不会因震动或晃动而造成意外与锁舌脱离。卡板通过弹性体与电磁铁轴承相连；电磁铁轴承相对导电线圈向下伸出，轴承上套接的弹性体向上支撑卡板；为便于理解，假定以导电线圈上端为基准，导电线圈总高度为10mm，则轴承伸出时轴承下端与导电线圈上端距离为16mm，轴承向上缩回时轴承下端与导电线圈上端距离为12mm；而弹性体套接轴承上的位置距离轴承下端1mm，闭锁时，弹性体连接卡板的位置距离导电线圈上端为13mm。为能更好的理解，如图3所示，则为该构造中电磁铁、卡板、弹性体及锁舌的位置示意图。

如图4所示，为图1中电子锁自动开锁时电磁铁、卡板、弹性体及锁舌的位置示意图。可以理解，轻按下手柄后，可使得锁舌上的凸起挂钩与卡板上的卡扣槽脱离接触；此时，若导电线圈短时的正向通电后，轴承将被导电线圈产生的磁吸力吸引而向上缩回4mm，位于轴承上的弹簧将受到压缩；轴承带动弹性体共同向上运动4mm，而弹性体推动卡板同时向上运动4mm，从而使卡板下端与锁舌脱离卡扣状态；此时若导电线圈断电，则轴承能通过永磁体克服处于压缩状态的弹簧的向下推力而保持缩回状态；从而通过弹性体使卡板也能保持于高位。此时手柄即可从锁体中脱离。

而在电子锁自动开锁时，若并未按下手柄，则电磁铁导电线圈短时正向通电后，轴承将被导电线圈产生的磁吸力吸引而向上缩回4mm，位于轴承上的弹簧将受到压缩，轴承带动弹性体共同向上运动4mm；而此时因锁舌上的凸起挂钩与卡板上的卡扣槽并未脱离卡扣，弹性体无法带动卡板共同向上运动，从而使得弹性体的弯曲方向发生转变，此时，电磁铁、卡板、弹性体及锁舌的位置示意图则如图5中所示；此时即使再按下手柄使卡扣槽与凸起挂钩脱离卡扣，将仍然无法使卡板解除对锁舌的控制，开锁失败；此时，需要对电磁铁导电线圈进行短时反向供电，通过导电线圈产生与永磁体相反的磁力，使得轴承在处于被压缩的弹簧的作用下向下伸出，弹性体随轴承向下运动而再次发生弯曲方向的转变，电子锁恢复到最初的闭合状态，重新重复自动开锁过程。

而当电子锁处于锁闭状态下时，遇到采用机械钥匙非法开锁时电磁铁、卡板、弹性体及锁舌的位置示意图，如图6所示；通过机械钥匙转动锁芯带动锁舌向上运动4mm，从而使卡板也随之向上运动4mm，弹性体连接卡板的位置距离导电线圈上端为9mm，而轴承仍然保持伸出状态，弹性体将被拉伸，弹性体弯曲角度变大，从而使卡板受到弹性体向下的作用力；此过程中，卡板始终对锁舌进行控制，使手柄无法从锁体中脱离；而随通过机械钥匙反向旋转锁芯带动锁舌向下运动时，卡板受弹性体的作用力而随之向下运动，仍然保持对锁舌的控制，使手柄无法从锁体中脱离，从而有效的防止了非法开锁的动作；整个过程中，导电线圈无需供电即能依靠电磁铁自身保持轴承的伸出状态，从而实现了防止非法开锁而无需对电磁铁供电的功能。

而若电子锁出现异常情况时，则需要电子锁控制电路板能在第一时间对电磁铁导电线圈提供短时的正向供电，使得轴承能被缩回，而因此时并未按下手柄使锁舌上凸起挂钩与卡板上的卡扣槽解除卡扣状态，卡板仍然处于低位，此时弹性体连接卡板的位置距离导电线圈上端仍然为13mm，而弹性体套接轴承上的位置距离导电线圈上端为11mm；可以理解，此时弹性体弯曲方向由最初的由中间部位向两边向上弯曲2mm，转变为由中间部位向两边向下弯曲2mm，弯曲方向发生了根本性转变；而随着弹性体弯曲方向发生转变，使得弹性体对卡板保持向上的支撑力，或保持向下的推力；相关电磁铁、卡板及弹性体的位置图则可参考图5中所示；此时即使轻按手柄，使得锁舌上凸起挂钩与卡板上的卡扣槽脱离卡扣，卡板也不能在弹性体的作用下向上运动，仍然卡住锁舌使手柄无法从锁体中脱离。

此状态下，需要开锁时，则需采用钥匙旋转锁芯，带动锁舌向上运动，使卡板随之一并向上运动，此过程中弹性体受卡板的推动而发生整体弯曲度变小或长度缩短的变化，弹性体对卡板施加向下的作用力；当卡板向上运动4mm过程中，也迫使弹性体随着弯曲度逐步变小，并最终导致弯曲方向发生质变，弹性体而由向下弯曲2mm转变为向上弯曲2mm；弹性体对卡板的作用力转变为向上的支撑力；图7即为在异常状态下，采用钥匙开锁时电磁铁、卡板、弹性体及锁舌的位置示意图；此时，若轻按下手柄使得锁舌的凸起挂钩与卡板上的卡扣槽脱离卡扣，并通过反向旋转锁芯使得锁舌向下运动时，则卡板受弹性体的作用，将不会随锁舌下降，从而卡板最终失去对锁舌的控制，手柄即可从锁体中脱离，锁体即可在供电异常状态下仍然能通过机械钥匙开启。

而手柄开启后，需要关闭电子锁时，则需要对电磁铁导电线圈进行短时的反向供电，通过导电线圈产生与永磁体相反的磁力，使得轴承在处于被压缩的弹簧的作用下向下伸出，从而通过弹性体带动卡板向下运动，该电子锁内部构造图如图8所示；此时，只需将手柄轻推入锁体，手柄将使卡板略向上运动，而此时轴承仍然处于伸出状态，使得弹性体被拉伸，此时卡板受到弹性体向下的作用力；当手柄完全闭合进锁体时，卡板受弹性体向下的作用力，最终落于锁舌上端的凹槽内，卡住锁舌，从而使手柄无法向外旋转开启；松开手柄后，卡板上的卡扣槽与锁舌上的凸起挂钩相互卡扣，则电子锁恢复到如图2所示的状态中。

另外，可以看到图2中，电子锁还包含有复位舌和复位弹簧；锁体闭合时，复位舌下端落于手柄外表面或锁舌上并被推动向上，使得复位弹簧处于压缩，而复位舌上端的凸起则与卡板脱离接触并不影响卡板的向上运动；微动开关的触杆位于复位舌凸起的上端，并处于释放状态。复位舌可随锁舌向上运动，复位舌顶部的凸起则能推动微动开关的触杆使微动开关触发。

可以理解，此处采用复位舌上端的凸起与微动开关触杆的配合，作为检测锁舌被推动过程，该检测锁舌被触发的过程还可以采用卡板被向上推起而触发卡板，或者轴承向上时触发微动开关等。而还可以用其他器件替代微动开关进行相应检测，如磁感应开关，或者为轻触开关，或者为压敏开关，还或者为光感应开关；而检测该触发方式还可以是检测锁芯旋转或者旋钮旋转的过程；对此，都应视为本发明的保护范围。

而手柄从锁体中脱离后，复位舌下端与锁体或锁舌脱离接触，复位舌受复位弹簧的推动而向下运动，位于复位舌上的凸起则将推动位于高位的卡板向下运动4mm；则在电子锁异常状态下，需要闭锁时，则可直接将手柄推入锁体，即可实现闭锁。通过复位结构的有效运用，则能在电子锁异常状态下也能保证电子锁能作为机械锁使用的特性。当然，也可以采用复位舌推动轴承的方式对电子锁进行复位，然而该方式下，电子锁出现电控故障开锁后，再次闭锁，将无法通过机械方式开启。

实施例二：一种具有弹性形变特性的电复位安全电子锁的控制方法，其特征在于包括以下五种操作控制模式：

一、安全电子锁正常通电状态下通电开锁的操作控制模式：

（1）需要开锁时，轻按下手柄，卡板下端的卡扣槽与锁舌上的凸起挂钩脱离卡扣；

（2）对导电线圈进行短时的供电或正向供电后，使轴承被驱动于高位，该过程中，弹性体弯曲方向不变，并通过弹性体带动卡板向上运动；卡板上升并与锁舌脱离，手柄即从锁体中旋转开启；

二、安全电子锁正常通电状态下通电开锁失败的操作控制模式：

（1）开锁时，并未按要求轻按下手柄，卡板下端的卡扣槽与锁舌上的凸起挂钩仍然保持卡扣状态；

（2）对导电线圈进行短时的正向供电后，使轴承被驱动于高位，此时因卡板仍然与锁舌上的凸起挂钩保持卡扣，连接卡板与轴承的弹性体弯曲方向发生变化，卡板无法被弹性体带动向上运动，卡板仍然控制锁舌使手柄无法从锁体中脱离，通电开锁失败；

（3）对导电线圈进行短时的反向供电后，使轴承被驱动于低位，此时卡板仍然保持与锁舌上的凸起挂钩的卡扣，连接卡板与轴承的弹性体弯曲方向再次发生变化，安全电子锁恢复到初始锁闭状态；

三、安全电子锁正常通电状态下防非法开锁的操作控制模式：

（1）正常通电状态下，采用机械方式使得锁舌向上运动时，锁舌推动卡板向上运动，弹性体弯曲方向保持不变而被拉伸，轴承保持于低位状态不发生变化，卡板受弹性体向下的作用力，卡板保持卡住锁舌；

（2）反向旋转钥匙，或者反向旋转旋钮，还或者松开按钮后，锁舌随之向下运动时，轴承仍然保持于低位状态不发生变化，弹性体弯曲方向保持不变并对卡板施加向下的作用力，卡板跟随锁舌一起下降，仍然保持卡住锁舌；

（4）锁舌恢复到初始位置过程中，卡板一直保持卡住锁舌，从而控制手柄闭合于锁体内，达到防非法开锁的目的；

四、电子锁遇到异常时通过机械方式开锁的操作控制模式：

（1）当电子锁控制系统出现异常的瞬间，向导电线圈进行短时的供电或正向供电，轴承被驱动于高位；此时卡板上的卡扣槽仍然与锁舌上的凸起挂钩保持相互卡扣，因轴承位置变化而导致弹性体的弯曲方向发生改变；

（2）采用钥匙插入锁芯旋转、或者旋转旋钮、还或者按动按钮，带动锁舌向上运动时，锁舌使得卡板向上运动，弹性体随卡板上升而发生变化，此时弹性体对卡板产生向下的拉力；随锁舌推动卡板向上升到最高点的过程中，因卡板与轴承之间的相对位置发生变化，弹性体的弯曲方向再次发生改变，弹性体对卡板产生向上的支撑力；

（3）轻按下手柄，使得卡板下端的卡扣槽与锁舌上的凸起挂钩脱离卡扣；

（4）反向旋转钥匙，或者反向旋转旋钮，还或者松开按钮后，锁舌随之向下运动时，卡板受位于高位的轴承及弹性体的支撑并不随锁舌向下运动；

（5）锁舌继续下降并与卡板脱离，手柄即从锁体中旋转开启；

五、电子锁正常时手柄开启后需要闭合锁体的操作控制模式：

（1）手柄开启后，向导电线圈进行短时的反向供电，轴承被驱动于低位；在轴承的带动下，弹性体带动卡板向下运动；

（2）将手柄推入锁体中，卡板被手柄略向上推起后，在弹性体的作用下，最终落下卡住锁舌；松开手柄，锁舌上的凸起挂钩与卡板上的卡扣槽相互卡扣，完成整个锁体闭合过程。

可以理解，以上方案描述中，电磁铁轴承始终位于导电线圈下方，而弹性体与轴承连接处也同样位于导电线圈下方，电磁铁安装方向朝下；在实际应用中，还可以采用电磁铁安装方案朝上，轴承位于导电线圈上方，弹性体与轴承连接处也同样位于导电线圈上方，则对电磁铁的控制方式需要进行反向；如电子锁在闭锁状态时，轴承则需要处于缩回状态，弹性体弯曲方向不变；而需要开锁时或需要进行电复位时，则需要对导电线圈进行短时的反向供电，使轴承能被弹簧推动向上运动，并最终保持于高位。当然，也可以采用一种贯穿导电线圈的二段式轴承，轴承的另一端伸出于导电线圈的上端，并与弹性体连接，则对电磁铁的供电控制也需要进行反向，相关描述参见前文，在此不再复述。对此，都应视为本发明的保护范围。

此安全电子锁有效的采用“电复位技术”以及“具备弹性形变功能的弹性体”多种技术，具备电子锁所要求的以下四种功能：1、电子锁能自动开锁，2、机械方式只能在系统异常时方可开锁，3、防非法开锁时无需对电控部件供电，4、电控系统异常后能作为机械锁使用；而此方案则能大大降低电子锁对供电系统的要求，在工业机柜场所应用范围广阔，具备极高的推广价值。

本发明的一种具有弹性形变特性的电复位安全电子锁及其控制方法，其结构合理，有效利用了具有自保持功能的电磁铁的特性，以及弹性形变材料的特性，合理的利用电复位的控制方式，从而使得该类型电子锁具有现有电子锁所不具备的便捷、安全、可靠的性能，能满足市场对电子锁的技术要求，具有较高的推广价值。

然而，以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所做出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有弹性形变特性的电复位安全电子锁，包括：锁体、手柄、转轴、安装于手柄上的机械组件，以及安装于锁体内并与机械组件配合控制手柄闭合于锁体内的电控组件，手柄一端铰接有转轴，并通过转轴活动安装于锁体一端；其特征在于所述电控组件包括由导电线圈、永磁体及可上/下活动的轴承构成的步进式电机或自保持式电磁铁，还包括卡板、连接卡板与轴承的弹性体，所述电磁铁还包括一端连接轴承的弹簧；所述导电线圈通电或正向通电时，轴承被驱动于高位，导电线圈断电时，轴承相对于导电线圈保持伸出或缩回状态；所述弹性体随轴承与卡板位置的变化，其自身长度、或弯曲度、还或者弯曲方向发生变化；随弹性体弯曲方向发生变化，弹性体与卡板之间作用力的方向发生变化；所述机械组件包括安装于手柄上另一端的锁芯、或者旋钮、还或者按钮，以及位于其后端并受其控制而上/下活动的锁舌；手柄闭合于锁体内时，锁舌上端与卡板下端相配合卡扣，此时锁舌上升会推动卡板向上运动；锁舌向上运动并带动弹性体状态变化时，并不会引起轴承伸出或缩回的状态发生变化；锁舌位于低位，而卡板通过弹性体与轴承的配合作用而保持高位时，锁舌与卡板相脱离，锁舌与卡板解除卡扣状态，手柄即从锁体内旋转开启。

2.如权利要求1所述具有弹性形变特性的电复位安全电子锁，其特征在于，所述弹性体为弹簧丝，或者弹簧片，还或者由弹簧丝与弹簧片共同构成的组合体；所述弹性体随轴承与卡板位置的变化，其自身长度、或弯曲度发生变化，指的是随轴承与卡板相对位置变化，从而造成弹性体被拉伸、或者被压缩、或者弯曲度减小、或者弯曲度增大，此过程中轴承通过弹性体施加给卡板的作用力方向不发生变化；所述随弹性体弯曲方向发生变化，弹性体与卡板之间作用力的方向发生变化，指的是随轴承与卡板相对位置变化，而弹性体弯曲方向发生变化时，轴承通过弹性体施加给卡板的作用力由向下的推力转变为向上的支撑力，或者是由向上的支撑力转变为向下的推力。

3.如权利要求2所述具有弹性形变特性的电复位安全电子锁，其特征在于，所述电子锁还包括安装于锁体内的复位舌及复位弹簧，复位弹簧一端与复位舌连接，复位舌下端与手柄外壁或锁舌相配合，在手柄闭合于锁体内时，复位舌下端落于手柄外壁或锁舌上，复位弹簧处于压缩或拉伸，复位舌上的凸起脱离与轴承或卡板的接触，并不影响轴承或卡板的运动；而当手柄从锁体中脱离时，复位舌下端与手柄外壁或锁舌脱离接触，复位弹簧推动复位舌向下运动，复位舌上的凸起带动处于高位的轴承或卡板向下运动。

4.如权利要求2或3所述具有弹性形变特性的电复位安全电子锁，其特征在于，所述卡板下端有一卡扣槽，锁舌上端有与之配合的凸起挂钩；手柄闭合于锁体内时，卡板下端落于锁舌上端后，凸起挂钩卡进卡扣槽内使卡板无法意外脱离，轻按下手柄后，凸起挂钩与卡扣槽脱离卡扣。

5.如权利要求2或3所述具有弹性形变特性的电复位安全电子锁，还包括安装于锁体内的感应开关；其特征在于，手柄中的锁芯、或者按钮、还或者旋钮状态发生变化，或者轴承位置发生变化，还或者锁舌位置发生变化时，感应开关被触发。

6.如权利要求5所述具有弹性形变特性的电复位安全电子锁，其特征在于，所述感应开关为微动开关，或者为磁感应开关，或者为轻触开关，或者为压敏开关，还或者为光感应开关；所述锁舌位置发生变化时，感应开关被触发，指的是锁舌向上运动时，推动卡板或（和）复位舌向上运动时，卡板或复位舌的运动造成所述感应开关的状态变化。

7.如权利要求6所述具有弹性形变特性的电复位安全电子锁，其特征在于，所述感应开关为微动开关时，该微动开关带有触杆；所述轴承或复位舌的运动造成所述感应开关的状态变化，指的是锁舌向上运动时，推动卡板或复位舌向上运动，卡板或复位舌触碰触杆，感应开关被触发；或者是锁舌向上运动时，推动卡板或复位舌向上运动，卡板或复位舌与触杆脱离接触，感应开关被释放，而锁舌向下运动时，卡板被弹性体带动向下运动或复位舌被复位弹簧带动向下运动，卡板或复位舌触碰触杆，感应开关被触发。

8.如权利要求2或3所述具有弹性形变特性的电复位安全电子锁，其特征在于，还包括位于锁体或电子盒内的，用于控制安全电子锁正常运行的控制电路板。

9.一种如权利要求4所述具有弹性形变特性的电复位安全电子锁的控制方法，其特征在于包括以下五种操作控制模式：

一、安全电子锁正常通电状态下通电开锁的操作控制模式：

（1）需要开锁时，轻按下手柄，卡板下端的卡扣槽与锁舌上的凸起挂钩脱离卡扣；

（2）对导电线圈进行短时的供电或正向供电后，使轴承被驱动于高位，该过程中，弹性体弯曲方向不变，并通过弹性体带动卡板向上运动；卡板上升并与锁舌脱离，手柄即从锁体中旋转开启；

二、安全电子锁正常通电状态下通电开锁失败的操作控制模式：

（1）开锁时，并未按要求轻按下手柄，卡板下端的卡扣槽与锁舌上的凸起挂钩仍然保持卡扣状态；

（2）对导电线圈进行短时的正向供电后，使轴承被驱动于高位，此时因卡板仍然与锁舌上的凸起挂钩保持卡扣，连接卡板与轴承的弹性体弯曲方向发生变化，卡板无法被弹性体带动向上运动，卡板仍然控制锁舌使手柄无法从锁体中脱离，通电开锁失败；

（3）对导电线圈进行短时的反向供电后，使轴承被驱动于低位，此时卡板仍然保持与锁舌上的凸起挂钩的卡扣，连接卡板与轴承的弹性体弯曲方向再次发生变化，安全电子锁恢复到初始锁闭状态；

三、安全电子锁正常通电状态下防非法开锁的操作控制模式：

（1）正常通电状态下，采用机械方式使得锁舌向上运动时，锁舌推动卡板向上运动，弹性体弯曲方向保持不变而被拉伸，轴承保持于低位状态不发生变化，卡板受弹性体向下的作用力，卡板保持卡住锁舌；

（2）反向旋转钥匙，或者反向旋转旋钮，还或者松开按钮后，锁舌随之向下运动时，轴承仍然保持于低位状态不发生变化，弹性体弯曲方向保持不变并对卡板施加向下的作用力，卡板跟随锁舌一起下降，仍然保持卡住锁舌；

（4）锁舌恢复到初始位置过程中，卡板一直保持卡住锁舌，从而控制手柄闭合于锁体内，达到防非法开锁的目的；

四、电子锁遇到异常时通过机械方式开锁的操作控制模式：

（1）当电子锁控制系统出现异常的瞬间，向导电线圈进行短时的供电或正向供电，轴承被驱动于高位；此时卡板上的卡扣槽仍然与锁舌上的凸起挂钩保持相互卡扣，因轴承位置变化而导致弹性体的弯曲方向发生改变；

（2）采用钥匙插入锁芯旋转、或者旋转旋钮、还或者按动按钮，带动锁舌向上运动时，锁舌使得卡板向上运动，弹性体随卡板上升而发生变化，此时弹性体对卡板产生向下的拉力；随锁舌推动卡板向上升到最高点的过程中，因卡板与轴承之间的相对位置发生变化，弹性体的弯曲方向再次发生改变，弹性体对卡板产生向上的支撑力；

（3）轻按下手柄，使得卡板下端的卡扣槽与锁舌上的凸起挂钩脱离卡扣；

（4）反向旋转钥匙，或者反向旋转旋钮，还或者松开按钮后，锁舌随之向下运动时，卡板受位于高位的轴承及弹性体的支撑并不随锁舌向下运动；

（5）锁舌继续下降并与卡板脱离，手柄即从锁体中旋转开启；

五、电子锁正常时手柄开启后需要闭合锁体的操作控制模式：

（1）手柄开启后，向导电线圈进行短时的反向供电，轴承被驱动于低位；在轴承的带动下，弹性体带动卡板向下运动；

（2）将手柄推入锁体中，卡板被手柄略向上推起后，在弹性体的作用下，最终落下卡住锁舌；松开手柄，锁舌上的凸起挂钩与卡板上的卡扣槽相互卡扣，完成整个锁体闭合过程。

10.一种如权利要求4所述具有弹性形变特性的电复位安全电子锁的控制方法，其特征在于所述安全电子锁包含复位舌及复位弹簧时，手柄开启后，复位舌受复位弹簧的推动而向下运动，复位舌上的凸起带动卡板或轴承向下运动。