据社团法人电子信息技术产业协会(JEITA)发表的2006年度(2006年4月至2007年3月)《全球电子零部件销售统计》,日本零部件厂商向全世界销售的电子零部件的总销售额为4兆7344亿日元。电子零部件可分为电容器及线圈等被动零部件、开关及连接器等连接零部件、扬声器及电动机等转换零部件、调谐器等其他零部件等种类。开关为连接零部件之一,其销售额为4393亿日元,占整个零部件销售额的9%。
开关属于操作系统,他支持人和电气电子设备之间的交流,与我们的生活关系很密切。要启动电气电子设备,用户就要按下电源开关向机器下达“开始”的指令。而且,根据按下开关时的指尖的触感,能够判断出的确“按下了,已下达指令了”。
阿尔卑斯电气自1948年生产用于切换电视频道的旋转开关以来,开发、生产并销售了各种开关,现在的年产开关达到60亿个(※1)。通过显像管电视收看模拟电视的时代,到如今也变成了用手机收看地面数字广播(1seg播放)的时代,在这种时代的变迁当中,作为相称于每个时代的电器产品功能的、相符于人们需求的零部件,开关也正在变迁(※2)。
此次,介绍开关的作用及种类的同时,还要介绍时代需求和开关之间的关系及阿尔卑斯电气的技术。
阿尔卑斯电气**开发的旋转开关(左)和*新开发的旋转开关(右,箭头)
※1)红盒子的阿尔卑斯
阿尔卑斯电气生产的“S型旋转开关”作为“第2次世界大战刚刚结束后不久,在普通百姓自己组装收音机的时代,**个为民用产品制造的旋转开关”,记载于国立科学博物馆的“产业技术史资料信息中心”的数据库上。当时因其包装,亲切地被人称为“红盒子的阿尔卑斯”。顺便提一下,作为“日本开始电视广播时诞生的开关调谐器”,阿尔卑斯电气的“电视用6频道旋转调谐器”也记载于该中心的数据库。
※2)不是茶色也叫“braun”
显像管(在日本叫“braun管”)指的是阴极射线管(CRT、Cathode RayTube),为德国人卡尔・菲迪南德・布劳恩于1897年发明的显示器。自布劳恩发明显像管以来已过了110多年,在这漫长的岁月当中,显像管电视机一直与电视广播一起倍受人们的爱戴,但是随着技术发展,目前在日本国内生产的CRT显示器和显像管电视机也变得极少,而液晶电视机和高精细度电视机等新的显像管占有多数。在全球范围内,显像管电视机的需求也在缩小。后来,布劳恩还获得了“诺贝尔物理学奖”。
早晨,为了关掉闹钟**就得按下开关;起床后,要开灯就得按下开关;然后,要收看早晨新闻,还要按下电视的电源开关。另外,电话、手机、传真机、电脑、汽车、洗衣机和微波炉的操作面板及游戏机的控制器等在日常生活的所有地方都存在开关。在现代社会,我们的周围有各种各样的电子电气设备。连接这些设备和我们的,就是开关。开关担负着接口的作用,它向设备传达电源的开/闭、调整音量等用户的各种指令,同时还通过咔哒感及旋钮的移动向用户传达操作状况(※3)。
阿尔卑斯电气所开发生产的开关可分为“电路切换用”和“检测功能用”的两大种类。“电路切换用”又可分为切换100V、200V等稍微大容量电流的AC(交流)电源切换用(如电视电源开关)、手机的数字键盘部分及切换音乐播放器的音量等的DC(直流)微小电流电路切换用及微型计算机输入用等种类。后者的“检测功能用”开关为,在设备内部检测物品的位置及有无状态的开关。
阿尔卑斯电气的开关根据用途、形状及操作方法可分为多种种类。
【阿尔卑斯电气的开关种类】
【数码相机及用于数码相机的代表性开关】
* 不能断言,实际销售的所有数码相机都在使用上图的开关类。所介绍的开关之用途并限定于上述一种。
※3)虚拟空间的开关
不能说所有开关都可以用手指去接触。在电脑画面上,显示着很多“开关”。不管其操作系统是Windows还是Mac,就是由很多“按钮(开关)”向计算机传达我们的指令。其中很多开关被立体地表示为实际开关的模样,并且当以光标按下那些按扭时就变成陷入的样子,有时还会发出与真正开关相同的声音。可想而知,“开关”作为与机械之间的界面,其触感及声音对我们的印象有多深。
目前阿尔卑斯电气正在生产并销售约250种(系列)开关,并且年平均开发生产约25种新的开关。开关根据其用途及使用环境正在不断地逐步发展。
以代表数字设备的手机为例,目前,手机机身的薄小型化是理所当然,另外还陆续推出高像素相机功能、收看地面数字广播(1seg播放)及全能浏览器(fullbrowser)功能等新功能。对面向手机的开关来说,*大的难处是安装空间很小。手机的数字键盘部分具有12个数字键。设置了12个数字键,就需要12个开关。即薄又小的手机要求在小空间内设置这些开关。面对这种需求,阿尔卑斯电气开发了“ContactSheet™”, ContactSheet™为在胶粘薄板上排列几个圆型金属弹簧而构成的装置,如果粘贴在电路板上使用就起到开关的作用。一般情况下,在产品的电路板上对一个键扭配置一个开关,但是因为使用了该ContactSheet™,所以节省了一个个排列开关的作业,而且还为手机的薄形化做出了贡献。
Contact Sheet™
而且,手机及便携式音乐播放器的数据保存功能也正在逐步发展,从电话簿及所录音的音乐等“目录”当中选择并决定特定号码或者曲目的情况也在增多。在这种情况下,要求开关具有上下滚动目录菜单及选择、决定的两种功能。对用户来说,与操作别的按键或者好几次按下键盘来使用这种多种功能相比,用一个手指来实施会更加方便、更加舒适。阿尔卑斯电气开发生产很多种类这种组合了多种功能的复合型装置。作为复合型装置,组合编码器和开关而开发了SRBE系列产品。该系列产品通过转动编码器来上下滚动选择画面,而按动开关承担着决定功能。用一个手指实现画面的滚动和选定,这在手机等整机产品所具有的整个功能当中,有可能看起来很微不足道。但是,为了使用户操作起来简单、使人们轻松地使用电气电子设备,阿尔卑斯电气并不轻视这种微不足道的部分,将坚持致力于开发这种零部件。
SRBE系列
对手机等小型数字设备的零部件来说,“轻、薄、短、小”是必要因素。而且作为附加价值,还要下功夫去实现整机设备所具有的功能。例如,阿尔卑斯电气开发了可设在薄型手机的侧面并可实现自动对焦功能的开关。一般情况下开关是从上朝下按动的,但是如果在侧面设置按钮,就等于向内部电路板水平按动(用力)。即,该开关仅以1.22mm的高度、4.0mm的宽度、5.0mm的进深及24.4mm3的体积实现了在没有宽度的侧面以水平方向往内部电路板移动的“横按”及按照自动对焦功能实施调焦距的“半按”及按下快门的“全按”动作。
尺寸相当于50日元硬币中间的圆孔直径(约4毫米) SPEE系列
阿尔卑斯电气日产2000万个即年产60亿个这种开关。开发新的开关是阿尔卑斯电气的技术核心,但是,大量生产同样的产品也是阿尔卑斯电气的重要技术之一。要大量生产同样的产品,模具就是其生命线。大部分开关是由塑料及金属构成的,要让这��材料大量地形成所需求的形状,就需要“浇铸模具”和“冲压模具”。浇铸模具用于树脂成型,即将树脂灌入浇铸模具内来制造开关零部件。对浇铸成形来说,虽然模具的精度也很重要,但是在模具内灌进树脂的压力等多年培养下来的经验起到很重要的作用。冲压模具通过冲压方式将金属板冲孔或者制造折皱等方式制造开关零部件。在阿尔卑斯电气的开关当中,*小的开关为一片2mm程度的产品。小开关的零部件比该开关还小,而且要小的同时还要正确。另外,以日产2000万个开关的速度实施正确的冲孔或者折叠。
阿尔卑斯电气不断地研究大量生产具有与设计同样功能产品的技术。目前,阿尔卑斯电气的冲压技术达到了可以实现亚微米级精度的水平。
【冲压技术:可实现的模具精度】