组合锁
发明人:1862年,小李纳斯·耶鲁(Linus Yale Jr.)。
寻找正确的组合
组合锁又名密码锁,是一种不需要使用钥匙打开的锁具。通过将其内部部件精确地对准一个确定的位置,就可打开。锁的密码功能由三层或四层重叠的转向轮实现。三到四个相互重叠的按钮、圆环或圆盘固定在一个中心轴上,这些圆环或圆盘可以围着中心轴转动。开锁时手动旋转外部旋钮或转盘,旋钮和转盘旋转到预先设定的代码处停止。
大多数锁通过内部机械结构匹配组合,可以产生超过5万多种密码组合的可能,因此,想偶然一次的机会就能识别出正确的代码是极不可能的。
三位数字密码锁开锁方法:要打开密码锁,必须经过三次将外部转盘或旋钮转动到正确的位置。首先将转盘(旋钮)顺时针旋转三圈在第一个密码数字处停止;然后逆时针旋转,转盘(旋钮)必须通过第一个密码数字后在第二个密码数字处停住;再次顺时针旋转转盘(旋钮)在第三个密码数字上停止。当密码输入正确,组合锁内部所有组合碟片上的缺口对齐成一条线时,锁栓就会松开锁槽,锁即可打开了。
还有一种手动组合锁,不是使用内部转轮,而是按键式的数字密码锁,防盗安全性更高,通常安装在公司办公场所及家庭住宅。只要按照顺序按下三个或四个数字按键,即可松开锁栓或插销,轻松开锁。这种按键式锁的工作原理和以前我们使用的挂锁运行模式相同。
挂锁是一种简单、轻便、可拆卸的锁,多被学生信赖,常见于学校的储物柜和自行车上。学生们喜欢选择这种挂锁或价格更低的密码锁,用于保护衣柜等免遭小偷和调皮者的破坏。实际生活中稍加练习,一个普通人就可以徒手打开一把锁。当锁栓上的凸起对准盘片缺口时,可以听到小小的“滴答”声。当然了,高级密码锁厂家在盘片上设计了假的啮合槽,让破解锁变得极其困难。只有专家才能区分清楚其中的缺口,哪个是真的啮合槽,哪个是假的。
发展史
最早的组合锁是中国人发明的,但历史记录没有提供更多的关于其发展的详细资料。19世纪中期,组合锁在美国得到广泛使用,以确保银行金库的安全。这些锁直接安装在保险库的门里,对窃贼来说是个不小的挑战。西方电影以其丰富多彩的抢劫银行案场景而闻名,在这些场景中,坏人试图闯入金库,偷走赃物,开锁场面紧张刺激。
1873年,詹姆斯·萨金特(James Sargent)发明了堪称完美的时间锁,将许多图谋不轨、蓄意抢劫银行的抢劫犯挡在了门外。时间锁和密码锁搭档使用,直到控制锁的时钟到达设置的时间才能打开密码锁,通常一天开一次。
组合锁材料
一个典型的组合挂锁大约有20个零部件(见图1)。它们通常是由不锈钢或表面经过电镀处理可以防腐、防锈的冷轧钢板制成。
图1 完整构造的组合锁
除了钢之外,还有另外两种材料对组合锁来说是必不可少的,即尼龙和锌合金。尼龙是用来分隔盘片的垫片,使盘片能够独立地转动;锌合金常用于制造各种锁具的零部件。
设计
组合锁分为内外两大部分(见图1)。内部的锁闭机构包括一个拉杆及其支撑杆柱、外加一根中心盘轴组成。中心盘轴与中心旋钮相连,从外部锁面上旋转中心旋钮时,会带动盘片垫和组合盘片一起转动。两个、三个或四个组合盘片是锁闭机构的关键精密元件,而一个有缺口的组合凸轮储存了组合锁能否解开的代码。该凸轮与外部的密码盘相连接,当用户旋转外部转盘或旋钮时,凸轮随着外部转盘的转动而转动。盘片弹簧的拉力可以保持组合盘片拨码时的平衡。
如今的锁具制造商小心翼翼地保护着他们的“组合设置程序”。
密码组合
三个组合盘片和密码盘上有0~39的40个数字相结合随机排列。假设数字可以重复使用,那么会生成6.4万种密码组合;假设数字不能重复使用的话,那么也可以生成59280个密码组合。然而在实际产品中,密码锁内部的结构设计允许锁具有些偏差,比如拨数字12而不是13,仍然可以工作。批量生产的锁因为盘片组合有限,从而导致密码组合也少。
锁梁是锁闭机构的主要元件之一,是当锁打开时一端可从锁壳中分离出来的U形件,锁梁穿过锁洞固定在锁壳上。锁梁的长脚端用销固定,锁梁在销的控制下任意转动。锁梁的短脚头部开有舌槽,舌槽是锁梁闭锁能否牢固的关键部位,精度要求较高。锁栓勾住舌槽即闭锁,锁栓脱离舌槽即可开锁。所以锁梁的功能结构决定了锁梁一部分在锁壳内部,另一部分在锁壳外面。最后把所有的内部零件装入内盒固定保护起来。
锁的外部元件包括外壳、锁梁、后盖和组合密码盘。
制造过程
典型的组合锁大约有20个零部件构成,这20个零部件是在各种机器上加工成形的。经过一系列的手动或自动操作,诸如机器拉伸、切割、冲压、模压成形等。
组合锁经久耐用,零部件无需修理或更换。
制造内部零件
1.拉杆、锁栓和盘轴都是浇铸成型的,将熔化的锌合金液体倒入模具中,继续加热受压直至凝固成型(见图2)。
2.拉杆柱加工虽然不需加热,室温即可,但它需要施加高压才能成型。组合盘片和凸轮是由冷轧平带钢(见图2)制成的,这意味着它们是在不加热的情况下通过巨大的轧辊碾压的。然后把钢放入冲裁模—一个精细的曲奇形切割器,它可以切割出形状合适的零件。
图2 组合锁中的零件以多种方式制造。有些零件,如合金材质的是浇铸成型。其他组成部分,如组合凸轮和组合碟片,均为冷轧工艺。还有一些零件是用机器拉伸或用模压成合适的形状。大部分零件被镀上一层保护膜以防止腐蚀。
3.内部的盘片弹簧是由圆形的不锈钢线材制成,这种不锈钢线材通过弹簧绕线机自动绕线做成传统意义上的螺旋弹簧。
4.锁梁就像组合盘片和组合凸轮一样,是由冷轧板、平带钢通过冲裁模机械剪切或冲裁而成的。内盒是用扁钢带拉伸成杯子状(见图2)。这个过程需要很大的压力,由冲裁模具冲裁成型。
制造外部零件
5.外壳的制造和内盒非常相似,但它是由不锈钢板而不是钢带制成的。后盖也是不锈钢材质的,由冲裁模设备切割而成。
6.经久耐用的锁梁是在螺杆机上用圆棒料制成的,加工成U形,锁环的一头开有V型切口可以抵住锁栓,完成上锁功能。锁梁经历高温加热然后浸入冷水淬火冷却,以增强材质的硬度和刚度,抵抗锯齿和刀具的损伤。
7.锌合金材料浇铸成型后,就是密码盘表面镀铬防腐。这一过程包括在高铬盐浴中加热密码盘,钢材吸收铬,铬在快速冷却时在表面变硬。然后把密码盘涂成黑色,数字涂成白色——这使得数字在黑色的密码盘上更加突出明显。
电镀零件
8.以下几种电镀工艺和抛光工艺可以有效保护组合锁的零部件免受腐蚀。拉杆、盘轴、组合凸轮和密码盘全部镀铬防腐,内盒、锁销和拉杆柱全部镀镉防止生锈。锁梁和锁栓镀铬或者镀镍。外壳是不锈钢的,经过机械抛光到光亮可鉴。
装配锁具
9.锁件装配精密。底板、盘轴、组合凸轮和垫片组成一个子组件,构成组合锁主要锁闭机构的“底座”。外壳和内盒铆接在一起,再在锁梁插入处打两个穿通孔,以便锁梁穿过锁洞固定在外壳上。
10.接着将密码盘、外壳和内盒单元,以及组合凸轮紧固在一起。
11.现在到了最后的装配了,即将以上这些部件与剩余的部件装配在一起。用成型器冲压锁壳的边缘,使其紧紧地包裹住密码盘,边缘折叠整齐,组合锁内外封闭,密封防尘。
标签和包装
12.最后一步是在锁具上张贴无痕标签或铭牌。标签或铭牌上包含了组合锁所有重要的信息,其中就有组合锁的密码组合和锁的序列号等,它是由电脑随机选择的。市场上出售的组合锁一般是采用吸塑包装,即硬纸板上有凸起塑料透明罩的物品包装方式。当然也有单独出售没有任何包装的组合锁。
质量控制
任何锁具在打包之前,大多数制造商都会对锁和解锁顺序进行全面测试。在制造和装配过程中,其他的检查和测量由操作人员在各自的工位上进行。因而,组合锁以其卓越的可靠性和耐用性闻名于世。
未来的锁
玛斯特(Master)锁业发布了一款机械锁,它的刻度盘上只有上、下、左、右四个位置。但是用户可以任意设置密码。此外这些锁在安全方面也有了很大改进,改进的防盗功能可以防止使用插片绕过组合机械达到轻易开锁的目的。玛斯特锁业还开发了一款电子锁,可以让你设置主人密码,为其他用户设置客户密码,并将所有密码备份到在线“云端”。
一般来说,锁的机械公差越小,盗开就越困难。也许有人会问:“组合锁的未来将是以高科技的电子产品为主,还是以改良的机械结构占先?”答案或许是两者相辅相成、相得益彰吧。