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轨迹槽锁芯防止技术开启的原理主审论文
轨迹槽锁芯防止技术开启的原理
(主审论文)
上海欧锁国际贸易有限公司
刘祖山
2014年6月30日
目录
一、目前常见的技术开启原理分析...............................1
(一)拨弹珠开启原理..........................................1
(二)“锡纸”工具开启原理.....................................3
(三)“撞匙”工具开启原理.....................................4
二、平面弹子锁芯发展状况......................................5
三、轨迹槽锁芯的结构特点......................................7
四、轨迹槽锁芯对防止常见技术开启所起的作用....................9
五、对防盗锁芯发展的思考......................................11
参考文献......................................................12
内容摘要
近年来随着“锡纸”工具开锁,“撞匙”工具越来越普遍,使得原本用于防盗的锁芯变得越来越不防盗,如何避免此类问题的发生,从技术开启的原理角度出发,结合锁芯的结构特点,对如何防止技术开启进行研究,尤其是轨迹槽锁芯是如何防止技术开启的。
轨迹槽锁芯通过位置方向的变换改变受力的角度使得技术开启变得非常困难。
随着各种开锁工具的研制,锁芯结构的设计需要不断的更新换代,提高防技术开启的能力。
【关键词】技术开启;防盗锁芯;轨迹槽;锡纸开锁;撞匙
近年来随着“锡纸”工具开锁和“撞匙”工具开锁案件的不断曝光,使得原本用来保护大众财产的防盗锁看起来变得越来越不防盗,即使通过公安部GA/T73-94《机械防盗锁》标准A级、B级的锁芯也变得脆弱不堪,是不是现在的防盗锁厂商偷工减料、降低了产品质量,还是公安部的标准已经过时,跟不上时代的发展。
当然,有这两方面的原因,但最主要的是随着开锁技术的发展,锁芯的发展水平没有跟上。
下面我对目前常见的技术开锁的原理进行剖析,结合锁芯结构特点,分析研究轨迹槽锁芯是如何做到防止目前常见技术开启的,并对目前锁芯设计、加工的一些想法。
一、目前常见的技术开启原理分析
(一)拨弹珠开启原理
图一、开锁工具的使用原理图
要解开弹子锁,必须使得上弹子和下弹子从中间分离线分开,这样才能使锁胆和锁壳相对转动,一般情况下可以先用扭力扳手(TensionWrench)向锁胆施加转动的扭力,然后以针状的开锁器(LockPick)把弹子逐颗向上推,直至全部都与分界线(ShearLine)对齐。
通常锁芯内弹子不会是完全对其成一直线,并且当一个对齐后再拨另一个弹子,原来的弹子会向下落。
但在扭力下只有其中一颗受力销着锁芯,当这颗弹子被推至合适的高度时,锁芯便会稍微转一丁点,直至被另一个弹子销着。
当所有弹子的高度都对其,扭力扳手便可以打开锁。
具体原理见下图。
锁芯初始状态
锁芯使用正确钥匙开启
开启工具4下压密钥弹子,工具3转锁胆
弹子压至分离线
工具3带动锁胆旋转
图二、开锁工具开启步骤
根据开锁的原理我们可以看出主要的问题出现在每次都只有一个弹子最受力,并且每次拨动一个弹子,锁胆都可以转动一丁点,这主要跟锁芯的加工精度和配合间隙有关,我们知道弹珠和弹珠孔之间肯定有一定的间隙,再加上位置误差和不同弹珠的长度不同,会使得弹珠的倾斜度不同,这些综合因素使得每个弹珠的受力是不同的,并且拨动一个弹珠后,受力的位置发生了变化,使得锁胆有极轻微的转动。
当然并不是所有人都可以轻松的去拨弹珠,这需要一定的锻炼和手法的运用,并且目前大多锁芯内部都放置了防拨弹珠,使得用拨珠工具并不是那么轻而易举。
同时,即便有了防拨弹珠,只能是增加拨珠的时间,并不能完全杜绝拨珠的可行性。
图三、防拨弹珠作用图
(二)“锡纸”工具开启原理
“锡纸”工具开锁,主要是利用暗配钥匙原理,其实就是运用一把“软”钥匙。
这把“钥匙”除了顶弹子的部位是锡纸支撑的,其余部分都是硬金属的。
当这把钥匙插进去的时候,下弹子全部被顶到了最高位置,这个时候,下弹子已经全进入了上弹珠孔内。
由于弹珠孔与弹子之间的间隙,锁芯是可以轻微晃动的。
这时进行晃动着转钥匙,那么被拖到最高位的下弹珠就在弹珠孔中来回晃动,同时会挤压摩擦下面的锡纸,下弹珠会一点儿点儿移动。
下弹珠被锡纸托着一点儿点儿移动,因为这时下弹珠插入上方的锁壳内,所以锁芯晃,它也就晃,并随之往下走。
到它完全进入到锁胆内,它不插在上面的锁壳的孔里了。
再晃,这个弹子也就不动了,因为这时它已经完全在锁胆内(弹珠平了),不再受锁壳的挤压力,这时候它也不会落下来,因为它下面已经被锡纸托住了。
不停的晃动,待到所有的弹珠都到了这个程度(所有弹珠都平了),这个锁芯也就开了。
概况的说,用锡纸包裹的钥匙先插进去,把弹子全部托到最高,然后让它们一点儿点儿往下降,直到全部到位,最后开启。
根据“锡纸”开锁工具的原理可以看出,其实这也是利用了锁芯内的各种间隙这一“缺陷”。
然而,根据目前的加工精度,不可能有一家锁芯能够生产出完全滑动配合无间隙的产品。
另一方面,很多时候为了提高钥匙开启的灵活度和转动的灵活度都会对弹子增加一个很小的倒角,但即使这样一个倒角也会大大提高了被技术开启的风险。
(三)、“撞匙”工具开启原理
“撞匙”工具开启是把一种开启弹子锁的小工具插入弹子锁后,配合拍打进行技术开启的一种方法,它使用的工具叫做bumpkey,国内叫做“撞匙”。
在国际社会这种叫做bumping的开启方法能够开启不同防盗等级的弹子锁芯,从几美元到几十美元的锁芯在它面前都失去了作用,曾经一度引起美国、欧洲、香港等地的广泛关注。
目前国内也出现了专门为“撞匙”开启用的钥匙和工具。
是什么原因导致经过专业厂商精心研究制造的锁芯在这种简单的敲打过程中失去了作用?
这还要从“撞匙”开启的原理说起。
大家都玩过台球,当用一个球去撞击另外两个连在一起的球时,被撞的球没有动,另外一个球飞出去了,其实“撞匙”开启就类似这个原理。
要实现“撞匙”开启,首先要有一个撞击密钥弹子的工具,这个工具一般选用对应锁芯的钥匙坯来做,只需要再把对应的匙码位加工到最深就可以了,这样可以确保所有的插销弹珠落到锁胆和锁芯的分离线以下。
这时,将加工好的钥匙坯插入锁芯内(一般会再拔出一个牙花位),当敲击钥匙坯的柄时,插销弹珠会应声弹起,而此时密钥弹珠并未动,当所有插销弹子高出锁芯分离线时,锁芯即被打开。
如此简单的操作,就连没有受过开锁培训的人都可以轻易打开锁芯。
图四、“撞匙”开启原理图
这种开启方法对弹子锁芯来说可以说是致命的,因为这样一个工作原理,是弹子锁芯几乎无法避免的。
并且开锁工具制作起来非常简便,使用起来也不需要多大的技巧。
当然随着锁芯设计师对这种开锁方法的了解,也逐渐想出了一些办法,比如使用较深的牙花,使得“撞匙”工具不易制作,容易断裂;使其中一个弹珠“悬空”只能用较浅的牙花才能起作用。
当然这样的方法在能起到防“撞匙”的同时也牺牲了锁芯的一些其它方面的技术参数。
二、平面弹子锁芯发展状况
随着开锁方法和工具的发展,平面弹子锁芯也不断提高自身的防技术开启方面的能力,这使得平面弹子锁芯逐渐发展成为三大类。
一类是双排甚至三排、四排锁芯,这类锁芯还是以弹子结构为主要特点,不过由一排弹子生成到多排弹子,有的还是珠中珠(大弹珠内套小弹珠),每排弹子都有插销弹子、密钥弹子和弹簧,但受到空间的限制,弹子的级差会随着排数的增加而减少,但总的密钥量还是不断增加的。
这类锁芯在防拨弹珠工具开启方面得到了加强,但在其他两种技术开启方面还是比较困难。
另一类是在单排的基础上增加另一种开启结构,有的是增加了磁性弹珠(图五a),有的是增加了防拨弹珠(图五b),有的是增加了轨迹槽(也叫蛇形槽)(图五c),这些锁芯主要特点是使得防技术开启不再单一,要用技术开启这种锁芯必须选择至少两种以上的开锁工具,使得开启难度大大增加。
当然根据不同的结构,最终开启的难以程度也会不同。
a、磁性弹珠b、防拨弹珠c、轨迹槽
图五、不同的开启结构
最后一类是不再有弹子结构,改成了叶片结构,这类锁芯突破的传统的结构特点,在防技术开启方面有很大的优势,并且叶片锁芯内部一般会有很多的叶片,其密钥量也是非常的高。
但这种锁芯也有其弱点,由于锁芯采用的是无簧叶片结构,叶片锁如受到较强烈的震动、冲击后,叶片易在90度的转动范围内发生自由转动,导致钥匙无法插入。
并且有些叶片锁很薄,珠子直径小于2mm,这样的锁芯用锡箔纸再辅助一些专业工具也能轻易把锁打开。
图六、叶片锁芯
三、轨迹槽锁芯的结构特点
轨迹槽锁芯是在单排弹子锁芯的基础上,增加了一条轨迹槽,通过钥匙上的轨迹槽的槽型变化带动锁胆内摆动弹子的位置变化,从而实现锁壳内的挡片进入锁胆内从而完成了开启动作。
具体说明如下:
如图七轨迹槽锁芯爆炸图所示,在锁胆的内部除了一般锁芯所具备的④密钥弹珠和⑤插销弹珠之外,锁胆中还有一排⑧摆动弹子和一个⑥挡片以及对应的复位弹簧⑦、⑨。
锁闭状态下,插销弹珠会插入到锁胆内,并且挡片会一部分在锁胆内一部分在锁头体内,这时如果去转动锁胆,插销弹珠和挡片会一起受力,阻止锁胆的转动。
当进行
钥匙,
锁胆,
锁头体,
密钥弹珠,
插销弹珠,
挡片,
挡片弹簧,
摆动弹子,
摆动弹簧
图七、轨迹槽锁芯爆炸图
开启时,一般的密钥弹珠和插销弹珠的原理不用多说,当正确的钥匙插入后,密钥弹珠和钥匙牙花的深度对应匹配,使得密钥弹珠一样平齐,正好处于锁胆和锁头体的分界线,使锁胆可以自由转动。
这里重点说明⑧摆动弹子和⑥挡片是如何工作的。
摆动弹子形状是上面有一个槽,下面有一个脚,不同的摆动弹子槽和脚的位置是不一样的,这样就构成了级差。
在钥匙的一边有一个“蛇形”槽,当钥匙插入锁胆时,摆动弹珠的脚会在槽内滑动,而摆动弹子就会随钥匙槽的位置左右摆动,而摆动弹子上面的槽也会左右移动,当钥匙到位后,摆动弹子上方的槽会排成一套直线。
这时,转动钥匙,上方的⑥挡片原本有1mm在锁头体内的槽内(如图八、锁头体内的挡片槽所示)
图八、锁头体内的挡片槽
会受挤压而插入摆动弹珠的槽内,使得挡片全部进入到锁胆内,从而使锁胆能够转动。
摆动弹子和普通的密钥弹珠最大的不同在于密钥弹珠是通过弹珠的长短变化来进行区分的,而摆动弹子是通过位置变化来进行区分的。
密钥弹子的变化和钥匙牙花之间是一个同方向的变化,而摆动弹子把左右位置的变化转变成了上下位置的变化,这样的一个变化会对防技术开启起到至关重要的作用。
四、轨迹槽锁芯对防止常见技术开启所起的作用
根据轨迹槽锁芯的原理,我们可以看到在锁芯的内部有一个方向上的转换,而这一个转换可以把技术开启时所用的力都化解掉,从而起到防止技术开启的作用。
首先,我们还是先看对防止拨弹珠工具方面。
根据拨弹珠工具的原理来看,拨弹珠工具主要是根据弹珠孔和弹珠之间的间隙和加工误差,每次都是一个弹珠最受力,寻找每一个受力的弹珠,然后各个击破。
但在拨动摆动弹子时,这样的方法就很难再起到作用,这时候同样需要寻找最受力的摆动弹珠,而此时,四个摆动弹子一起在拖着挡片,并且摆动弹珠都在同一个水平面上,也就是说他们的受力是均匀的,挡拨动摆动弹珠时,因为转动力的作用,它可能停在任一位置,但无法通过感觉来判断是否停在了对齐槽的位置。
所以用弹珠工具的方法来拨轨迹槽锁芯是非常困难的,很难掌握拨动时的手感。
但同时需要注意的是,在加工摆动弹子孔的时候一定要保证加工的位置度,如果摆动弹子处于不同的水平高度,那么通过拨弹珠工具这种方法还是有可能的。
其次,我们再看防“锡纸”工具开锁。
“锡纸”开锁对弹珠锁芯的开启是一个暗配钥匙的过程,通过“锡纸”钥匙的不停的晃动,使得密钥弹珠向下挤压,直至所有的密钥弹珠都挤压到分界线的位置平齐,锁芯就开启了。
可以说这种开锁方法有很大的针对性,就是针对的是在一个方向上受力的弹子锁芯。
把这种方法用在轨迹槽锁芯上可以说起不到任何作用。
我们同样去想象这样一个工具插到了轨迹槽锁芯内部,当然弹子的那一部分还是能被攻克的,但是对于摆动弹子就无能为力了,因为摆动弹子承受的是一个压力,不论你怎么晃动,摆动弹珠只能一个向下的压力,它不可能左右移动,而摆动弹子只有左右移动时,才能将槽对其,所以这样的开锁工具对于轨迹槽锁芯是起不到作用的。
可以完全避免“锡纸”工具开锁这样的开锁方法。
最后,我们来看对于“撞匙”工具开锁能否起到作用。
前面提到“撞匙”工具开锁对弹子锁芯来说可以说是致命的,并且开启方法极为方便。
一个简单的开锁方法,所对应的开锁原理肯定也是比较简单的。
“撞匙”利用了弹子锁芯的弹珠都在同一方向这一特点,通过同一方向力的传递,使开锁变得非常简单。
而同样的方法用在轨迹槽锁芯上则变得没有可行性,首先,用于“撞匙”的工具就很难制作,不知道如何下手。
这种方法需要撞击弹子,使弹子产生运动,而摆动弹子的运动方向是左右的,我们的敲击是前后的,很难产生这样一个力。
再者,即使能撞击到摆动弹子,他能够左右摆动,也无法使四个弹子能同时对齐凹槽,因为他们所停的位置是一个中间位置,很难把握。
总之,通过原理分析轨迹槽锁芯在常见的三种技术开启方法中有了很大程度上的防护,尤其是对“锡纸”开锁和“撞匙”开锁方法,使其变得不可能。
在实际的生产活动中,我们应该注意保证零件的加工精度,使得拨弹珠开启也会变得异常困难。
当然,随着锁匠的不断研究,一些新的开锁方法可能会把轨迹槽锁芯攻克,而锁具设计师同样会研发出防技术开启更强的锁芯出来。
五、对防盗锁芯发展的思考
防盗锁在国内市场上相对还是比较混乱的,很多公司生产的锁芯都标榜着符合公安部GA/T73-94《机械防盗锁》A级或B级,然而很多却是很容就被打开了。
有些人开始对公安部的标准产生了怀疑,大家对所规定的防技术开启时间A级1分钟、B级5分钟,觉得时间太短了。
于是近几年市面上出现了很多C级或超B级的锁芯,防技术开启时间能达到200多分钟等等。
其实,我觉得这只是一个文字游戏而已,一个锁芯是否能够被技术开启最主要取决于对应的开锁工具是否研究出来。
公安部所指的技术开启时间是在使用对应的开锁工具的前提下提出的。
一些新的结构在没有出来对应的开锁工具之前或许能达到200多分钟,一旦开锁工具研制出来,或许撑不到2分钟。
随着人类的不断探索,各种开锁的方法也会被不断发现。
当然,一个锁芯中集成不同的技术结构可以延长技术开启的时间,是提高防技术开启能力的一个方法,对不同的结构的研究是提高锁芯防技术开启的必经之路。
随着科学技术的发展,很多新材料、电子信息等方面也将会运用到防盗锁芯方面,在这场“矛”与“盾”的较量中没有胜者,只有通过不断的学习、研究,才能走在锁具行业的最前线。
参考文献:
[1]王洋.“锡纸”工具开锁痕迹检验技术的研究[N].湖北警官学院学报.2013(3)。
[2]马元元.两种技术性开启卡巴插芯门锁留痕特此分析[N].中国人民公安大学学报(自然科学版).2013
(2)。
[3]LockBumpingandBumpKeysAccessed:
11/7/2012
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