กุญแจสายยู

กุญแจสายยูสมัยใหม่ทั่วไปพร้อมลูกกุญแจ

ประตูปิดล็อกด้วยกุญแจสายยู

กุญแจสายยู (อังกฤษ: Padlock) หรือ แม่กุญแจ เป็นตัวล็อกแบบพกพา ประกอบด้วยห่วงกุญแจ (shackle) ที่สามารถคล้องผ่านช่องเปิด (เช่น ข้อโซ่ หรือห่วงรับสายยู) เพื่อป้องกันการใช้งาน, การโจรกรรม, การทำลายทรัพย์สิน หรืออันตรายต่าง ๆ

การเรียกชื่อและนิรุกติศาสตร์

คำว่า padlock ในภาษาอังกฤษเริ่มปรากฏการใช้ในช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 15 โดยเชื่อว่าคำอุปสรรค pad- อาจมีความเกี่ยวข้องกับรากศัพท์ภาษาละตินว่า ped ซึ่งอาจหมายถึงความสามารถในการพกพาหรือการเคลื่อนที่ของกุญแจประเภทนี้ คำนี้ถูกนำมาประสมกับคำนามว่า lock ซึ่งมาจากภาษาอังกฤษโบราณว่า loc และมีความเกี่ยวข้องกับคำในภาษาเยอรมันว่า loch ที่แปลว่า "รู" หรือ "ช่อง"

ประวัติศาสตร์

มีหลักฐานการค้นพบกุญแจสายยูย้อนไปถึงยุคโรมันในช่วง 500 ปีก่อนคริสตกาล ถึง ค.ศ. 300 (ประมาณ พ.ศ. 43–843) กุญแจประเภทนี้เป็นที่รู้จักในหมู่พ่อค้าที่เดินทางตามเส้นทางการค้าโบราณไปยังเอเชียและจีน

ในยุโรปมีการใช้งานกุญแจสายยูมาตั้งแต่ช่วงกลางของวัฒนธรรมลาแตน (La Tène culture) ก่อนจะแพร่หลายไปยังโลกโรมัน รวมถึงวัฒนธรรมเชอวอร์สค์ (Przeworsk) และวัฒนธรรมเชียร์เนียคอฟ (Chernyakhov) กุญแจสายยูของโรมันจะมีแท่งเหล็กดัดยาวติดกับตัวเรือน พร้อมด้วยชิ้นส่วนที่สั้นกว่าซึ่งสามารถเสียบเข้าไปในตัวเรือนได้ ส่วนกุญแจในวัฒนธรรมเชอวอร์สค์และเชียร์เนียคอฟจะมีปลอกติดกับตัวเรือนและใช้แท่งเหล็กดัดยาวเสียบผ่านทั้งตัวเรือนและปลอก

สำหรับในประเทศจีน กุญแจสายยูเริ่มมีการใช้งานตั้งแต่ช่วงปลายราชวงศ์ฮั่นตะวันออก (พ.ศ. 568–763) โดยหงเซิน ยั่น ผู้อำนวยการพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (ไต้หวัน) ระบุว่า กุญแจสายยูจีนในยุคแรกส่วนใหญ่เป็น "กุญแจแบบใช้ดอกไขที่มีกลไกสปริงแยก (splitting springs) และบางส่วนเป็นกุญแจรหัสตัวอักษรแบบไม่ใช้ดอกไข" กุญแจเหล่านี้ทำจากสำริด, ทองเหลือง, เงิน และวัสดุอื่น ๆ โดยสำริดเป็นวัสดุที่นิยมใช้มากที่สุดในยุคแรก

มีการค้นพบกุญแจสายยูที่มีกลไกเขี้ยวสปริงในเมืองยอร์ก ประเทศอังกฤษ ณ นิคมไวกิ้งจอร์วิก ซึ่งมีอายุย้อนไปถึงปี พ.ศ. 1393

กุญแจแบบ "สม็อกเฮาส์" (Smokehouse locks) ที่ออกแบบในประเทศอังกฤษ ทำจากแผ่นเหล็กดัดและใช้กลไกคานและสันกั้น (lever and ward) แบบง่าย ๆ ซึ่งป้องกันการงัดแงะได้น้อยมาก ในช่วงเวลาเดียวกันในแถบพื้นที่สลาฟของยุโรป มีการใช้งานกุญแจแบบ "ดอกไขสกรู" (screw key) ซึ่งเปิดโดยการหมุนดอกกุญแจที่เป็นเกลียวเข้าไปในรูไข เพื่อดึงสลักล็อกให้เปิดออกสู้กับแรงสปริงที่แข็งแรง อย่างไรก็ตาม กุญแจแบบสกรูเสื่อมความนิยมลงเมื่อมีการพัฒนากุญแจที่มีรูปแบบรหัสที่หลากหลายกว่า และวิธีการผลิตที่ทันสมัยขึ้นได้ทำให้กุญแจแบบสม็อกเฮาส์สิ้นสุดยุคสมัยลงในช่วงปี พ.ศ. 2453

ในช่วงกลางคริสต์ศตวรรษที่ 19 กุญแจสไตล์ "สแกนดิเนเวีย" หรือ "กุญแจพอลเฮม" (Polhem locks) ซึ่งประดิษฐ์โดย คริสโตเฟอร์ พอลเฮม นักประดิษฐ์ชาวสวีเดน ได้กลายเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยกว่ากุญแจแบบสม็อกเฮาส์และแบบสกรู ตัวกุญแจทำจากเหล็กหล่อ ภายในบรรจุแผ่นจานหมุนซ้อนกัน แผ่นจานแต่ละแผ่นมีช่องตัดตรงกลางเพื่อให้ดอกกุญแจผ่านได้และมีร่องที่ขอบจาน เมื่อล็อกอยู่ แผ่นจานจะขวางส่วนตัดของห่วงกุญแจไว้ เมื่อหมุนดอกกุญแจ แผ่นจานแต่ละแผ่นจะหมุนจนกระทั่งร่องที่ขอบจานตรงกับตำแหน่งของห่วงกุญแจพอดี ทำให้สามารถดึงห่วงออกจากตัวกุญแจได้ ต่อมาบริษัท McWilliams ได้รับสิทธิบัตรสำหรับกุญแจชนิดนี้ในปี พ.ศ. 2414 และการออกแบบนี้ประสบความสำเร็จอย่างมากจนบริษัท JHW Climax & Co. ในรัฐนิวเจอร์ซีย์ ผลิตต่อเนื่องมาจนถึงทศวรรษ 2490

ในยุคเดียวกับกุญแจสแกนดิเนเวีย คือกุญแจแบบ "รูปหัวใจหล่อ" (cast heart locks) ซึ่งเรียกตามรูปทรงของมัน กุญแจชนิดนี้แข็งแรงกว่าแบบสม็อกเฮาส์และทนต่อการกัดกร่อนได้ดีกว่าแบบสแกนดิเนเวีย ตัวกุญแจหล่อจากทองเหลืองหรือสำริดโดยใช้แบบทราย และใช้กลไกคานที่ปลอดภัยกว่า ลักษณะเด่นคือมีฝาปิดรูไขกุญแจแบบสปริงที่เรียกว่า "ดรอป" (drop) เพื่อป้องกันฝุ่นและแมลง และมีส่วนปลายแหลมด้านล่างสำหรับล่ามโซ่เพื่อป้องกันกุญแจหาย กุญแจรูปหัวใจเป็นที่นิยมอย่างมากในกิจการรถไฟ เนื่องจากมีราคาประหยัดและทำงานได้ดีในสภาพแวดล้อมที่สกปรก ชื้น หรือหนาวจัดจนเป็นน้ำแข็ง

ราวทศวรรษ 2410 ผู้ผลิตกุญแจพบว่าสามารถนำกลไกแบบกุญแจรูปหัวใจมาบรรจุในตัวเรือนเหล็กหรือทองเหลืองที่ประหยัดกว่าแทนการหล่อขึ้นรูปทั้งชิ้น ตัวเรือนเหล่านี้ปั๊มจากแผ่นโลหะ บรรจุกลไกคาน แล้วยึดเข้าด้วยกันด้วยหมุดย้ำ แม้จะบอบบางกว่าแบบหล่อแต่ได้รับความนิยมเพราะราคาถูกกว่า ในปี พ.ศ. 2451 บริษัท Adams & Westlake ได้จดสิทธิบัตรกุญแจปั๊มยึดหมุดย้ำสำหรับรถไฟ ซึ่งประหยัดจนทำให้บริษัทรถไฟหลายแห่งเปลี่ยนมาใช้แทนกุญแจรูปหัวใจแบบเดิม

ในปี พ.ศ. 2420 บริษัท เยลแอนด์ทาวน์ (Yale & Towne) ได้รับสิทธิบัตรกุญแจสายยูที่บรรจุกลไกคานและมีห่วงกุญแจแบบเหวี่ยงออก (swing away) การออกแบบนี้โดดเด่นเพราะกลไกคานถูกประกอบเป็น "ตลับ" (cartridge) ที่สามารถเสียบเข้าไปในตัวเรือนทองเหลืองหล่อได้ ทำให้กุญแจประเภทนี้สามารถเปลี่ยนรหัส (rekeyable) และซ่อมบำรุงได้ ต่อมาในอีก 20 ปีให้หลัง ลินัส เยล จูเนียร์ ได้พัฒนากุญแจสไตล์ตลับที่ใช้กลไกพินทัมเบลอร์ (pin tumbler) อันโด่งดังและเปลี่ยนห่วงกุญแจเป็นแบบเลื่อนออกแทนแบบเหวี่ยง

แม้ว่าการตัดแต่งขึ้นรูปโลหะ (Machining) จะมีมาตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 19 แต่ยังไม่คุ้มทุนจนกระทั่งต้นศตวรรษที่ 20 เมื่อระบบไฟฟ้าแพร่หลาย กุญแจสายยูรุ่นแรก ๆ (ประมาณ พ.ศ. 2448) ที่ทำจากการกัดก้อนโลหะหล่อหรือโลหะรีดเริ่มมีลักษณะคล้ายกับกุญแจสมัยใหม่ในปัจจุบัน บริษัท Corbin และ Eagle เป็นผู้ผลิตรายแรก ๆ ที่ใช้การกัดก้อนโลหะทึบและบรรจุกลไกพินทัมเบลอร์รุ่นใหม่เข้าไป กุญแจสไตล์นี้มีความแข็งแรงและผลิตง่าย กุญแจแบบตัวเรือนกัดกลึงส่วนใหญ่ถูกออกแบบมาให้ถอดประกอบได้เพื่อให้ช่างกุญแจปรับเปลี่ยนรหัสได้ง่าย กระบวนการกัดกลึงยังทำให้สามารถทำส่วน "ครอบห่วง" (shroud) เพื่อป้องกันห่วงกุญแจจากการถูกตัดหรือเลื่อยได้อีกด้วย

ในช่วงต้นทศวรรษ 2460 แฮร์รี่ โซเรฟ ได้ก่อตั้งบริษัท มาสเตอร์ล็อก (Master Lock) พร้อมกับเปิดตัวกุญแจแบบ "แผ่นเหล็กซ้อน" (laminated padlock) เป็นครั้งแรก โดยการนำแผ่นเหล็กที่ปั๊มขึ้นรูปมาวางซ้อนกันและเจาะรูตรงกลางเพื่อวางกลไกล็อก จากนั้นจึงยึดทั้งแผ่นเหล็กและชิ้นส่วนภายในเข้าด้วยกันด้วยหมุดย้ำ กุญแจชนิดนี้ได้รับความนิยมเนื่องจากราคาประหยัดและทนทานต่อแรงกระแทกได้ดีเยี่ยม ซึ่งปัจจุบันผู้ผลิตหลายรายยังคงเลียนแบบการออกแบบที่ประสบความสำเร็จนี้อยู่

• 
  กุญแจสายยูทองเหลืองสำหรับตู้รถไฟของ Central Pacific Railroad of Cal. ปี พ.ศ. 2427
• 
  กุญแจสายยูแบบเก่าในกาฐมาณฑุ
• 
  กุญแจสายยูยุคไวกิ้งที่ค้นพบในเบอร์กา
• 
  กุญแจสายยูสไตล์โบราณที่ประตูด้านหน้าของมหาวิหารเซนต์ปีเตอร์
• 
  กุญแจสายยูทำมือสไตล์ออตโตมันในประเทศตุรกี
• 
  กุญแจสายยูโรมันโบราณจากเมืองปอมเปอี จัดแสดงที่พิพิธภัณฑ์โบราณคดีแห่งชาติ เมืองเนเปิลส์

ส่วนประกอบ

ภาพตัดแสดงส่วนประกอบภายในของกุญแจสายยู

กุญแจสายยูประกอบด้วยส่วนสำคัญสามส่วน ได้แก่ ตัวเรือน (body), ห่วงกุญแจ (shackle), และกลไกการล็อก โดยทั่วไปห่วงกุญแจจะมีลักษณะเป็นห่วงโลหะรูปตัวยู (มีหน้าตัดทั้งแบบกลมและแบบเหลี่ยม) สำหรับคล้องผ่านสิ่งที่ต้องการรักษาความปลอดภัย (เช่น ข้อโซ่ หรือหูช้าง) โดยปกติแล้วเมื่ออยู่ในตำแหน่งปลดล็อก ห่วงกุญแจจะสามารถเหวี่ยงออก (พบได้บ่อยในกุญแจรุ่นเก่า) หรือเลื่อนออกจากตัวเรือนได้ นอกจากนี้ยังมีการออกแบบอื่น ๆ ที่พบได้ไม่บ่อยนัก เช่น ห่วงแบบตรง, แบบวงกลม หรือแบบสายเคเบิลที่ยืดหยุ่นได้ รวมถึงห่วงแบบแยกส่วนที่ต้องนำมาประกบกันเพื่อล็อก

กลไกการล็อกของกุญแจสายยูแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ กลไกแบบรวม (Integrated) และกลไกแบบแยกส่วน (Modular) :

• กลไกการล็อกแบบรวม: เป็นกลไกที่ฟันรหัสกุญแจ (tumblers) ทำหน้าที่ยึดกับห่วงกุญแจโดยตรง ตัวอย่างเช่น กลไกจานหมุน (ที่พบในกุญแจสไตล์สแกนดิเนเวีย ซึ่งแผ่นจานจะหมุนตามดอกกุญแจเข้าไปในร่องของห่วงเพื่อล็อกไม่ให้ขยับ) หรือกลไกคาน (lever tumblers) ซึ่งสลักที่ยึดห่วงจะเลื่อนเข้าไปในร่องรหัสเมื่อหมุนดอกกุญแจที่ถูกต้อง กุญแจประเภทนี้มักถูกออกแบบมาไม่ให้ถอดแยกชิ้นส่วนได้ มักเป็นกุญแจรุ่นเก่าและมักต้องใช้ดอกกุญแจทุกครั้งเมื่อต้องการล็อก
• กลไกการล็อกแบบแยกส่วน: เป็นกลไกสมัยใหม่ที่ไม่ใช้ฟันรหัสกุญแจในการยึดกับห่วงโดยตรง แต่จะใช้ "แกนกุญแจ" (plug) ภายใน "ไส้กุญแจ" (cylinder) ที่เมื่อไขด้วยดอกกุญแจที่ถูกต้องแล้ว จะไปสั่งให้กลไกที่เรียกว่า "ตัวล็อก" (locking dog) เช่น ลูกปืนเหล็ก ถอยออกจากร่องที่ตัดไว้บนห่วงกุญแจ กุญแจแบบแยกส่วนนี้มักจะสามารถถอดออกมาเพื่อเปลี่ยนรหัสหรือซ่อมบำรุงได้ ไส้กุญแจแบบแยกส่วนมักใช้กลไกแบบพิน (pin), แบบแผ่นรหัส (wafer) หรือแบบจานรหัส (disc tumblers) และโดยทั่วไปจะเป็นระบบล็อกอัตโนมัติ (นั่นคือสามารถกดล็อกได้ทันทีโดยไม่ต้องใช้ดอกกุญแจ)

ประเภท

แบบรหัสหมุน

บทความหลัก: กุญแจรหัส

กุญแจสายยูแบบรหัสหมุน

กุญแจรหัส (Combination locks) เป็นกุญแจที่ไม่ต้องใช้ดอกไข แต่จะเปิดออกได้เมื่อหมุนวงล้อรหัสให้เรียงตัวกันอย่างถูกต้องตามรหัสผ่านที่ตั้งไว้

ในปี พ.ศ. 2474 จอห์น ไอ. ดับเบิลยู. คาร์ลสัน (John I. W. Carlson) ได้ประดิษฐ์กุญแจสายยูที่สามารถเปิดได้ทั้งสองระบบ คือมีรหัสหมุนอยู่ที่ด้านหนึ่งและมีรูสำหรับไขด้วยดอกกุญแจอยู่อีกด้านหนึ่ง (ได้รับสิทธิบัตรในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2477)

แบบอิเล็กทรอนิกส์

กุญแจสายยูแบบอิเล็กทรอนิกส์ชนิดพาสซีฟและดอกกุญแจ

กุญแจสายยูอิเล็กทรอนิกส์แบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ แบบ "แอกทีฟ" (Active) และแบบ "พาสซีฟ" (Passive)

• กุญแจอิเล็กทรอนิกส์แบบแอกทีฟ: แบ่งย่อยเป็นแบบชาร์จไฟได้และแบบใช้แบตเตอรี่ที่เปลี่ยนได้ กุญแจประเภทนี้ไม่ได้ใช้ "ดอกกุญแจ" ในความหมายเดิมอีกต่อไป แต่จะปลดล็อกผ่านระบบบลูทูท (Bluetooth) ในโทรศัพท์มือถือ, ระบบการสื่อสารสนามใกล้ (NFC) หรือการสแกนลายนิ้วมือ

• กุญแจอิเล็กทรอนิกส์แบบพาสซีฟ: แตกต่างจากแบบแอกทีฟตรงที่ตัวแม่กุญแจเองไม่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้า ทำให้สามารถนำไปใช้งานในสภาพแวดล้อมที่กว้างขวางและหลากหลายกว่า โดยจะปลดล็อกด้วยดอกกุญแจอิเล็กทรอนิกส์ที่ต้องผ่านการเขียนโปรแกรมรหัสไว้ก่อน

แบบสายเคเบิลเหล็ก

กุญแจสายยูแบบสายเคเบิลเหล็ก

กุญแจสายยูที่มีห่วงเป็นสายเคเบิลที่ยืดหยุ่นได้ถูกผลิตขึ้นเพื่อใช้ล็อกสิ่งของที่มีขนาดใหญ่หรือมีรูปทรงไม่สมมาตร เช่น จักรยาน, ประตูรั้ว หรือแม้แต่ซิปบนกระเป๋าเป้และกระเป๋าเดินทาง นอกจากนี้ยังมีกุญแจสายเคเบิลชนิดพิเศษที่มาพร้อมไส้กุญแจความปลอดภัยสูงเพื่อใช้ยึดดอกกุญแจไว้ไม่ให้ถูกดึงออก มักใช้ในบริษัทเจ้าของตู้จำหน่ายสินค้าอัตโนมัติ เพื่อป้องกันการแอบนำดอกกุญแจออกไปทำสำเนาหรือนำไปใช้งานโดยไม่ได้รับอนุญาตนอกเวลาทำการ

ความต้านทาน

กุญแจสายยูความปลอดภัยสูงแบบสองไส้กุญแจ (Dual-barrel)

การวัดเชิงปริมาณของความเค้นดึงสูงสุด (Tensile strength) ของกุญแจสายยู รวมถึงความต้านทานต่อการงัดแงะและการลักลอบเปิดโดยมิชอบ สามารถกำหนดได้ด้วยการทดสอบที่พัฒนาโดยองค์กรมาตรฐานต่าง ๆ เช่น ASTM (สหรัฐอเมริกา), Sold Secure (สหราชอาณาจักร), CEN (ยุโรป) และ TNO (เนเธอร์แลนด์)

สัญลักษณ์

ภาพกุญแจสายยูที่ปิดล็อกอยู่ (หรือบางครั้งใช้แม่กุญแจของจริง) มักถูกใช้เป็นสัญลักษณ์เพื่อแสดงว่าสิ่งนั้นมีความปลอดภัยหรือเข้าถึงไม่ได้

ตัวอย่างที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายคือบนเวิลด์ไวด์เว็บ ซึ่งข้อมูลในการทำธุรกรรมที่ปลอดภัยจะถูกเข้ารหัสลับโดยใช้วิทยาการรหัสลับแบบกุญแจสาธารณะ โดยเว็บเบราว์เซอร์ส่วนใหญ่จะแสดงไอคอนรูปกุญแจสายยูที่ล็อกอยู่ขณะใช้งานโพรโทคอล HTTPS

กุญแจแห่งรัก (Love locks) คือการนำกุญแจสายยูไปคล้องไว้กับสิ่งติดตั้งต่าง ๆ เช่น สะพาน, รั้ว หรืออนุสาวรีย์ โดยคู่รักเพื่อเป็นสัญลักษณ์ประกาศว่าความรักของพวกเขานั้นยืนยงถาวร ประเพณีนี้อาจมีต้นกำเนิดมาจากประเทศเซอร์เบีย อย่างไรก็ตาม ในสถานที่ท่องเที่ยวที่มีชื่อเสียงบางแห่ง ปริมาณมหาศาลของกุญแจเหล่านี้กลับถูกเจ้าหน้าที่ท้องถิ่นมองว่าเป็นสิ่งที่สร้างความเดือดร้อนรำคาญและอาจส่งผลต่อโครงสร้างได้

• 
  ไอคอนกุญแจสายยู
• 
  กุญแจแห่งรักยามค่ำคืนบนสะพานบุชเชอร์ส (Butchers' Bridge) ในเมืองลูบลิยานา ประเทศสโลวีเนีย
• 
  ภาพวาดชายหนุ่มที่พยายามหาดอกกุญแจที่ถูกต้องเพื่อไขกุญแจสายยูบนเข็มขัดพรหมจรรย์ของสตรี