中古 東英工業 TOEI INDUSTRY 高感度振動試料型磁力計 VSM-P7-15

■ 計測・計量機器における電磁石の役割

計測および計量機の分野において、電磁石は単に物を引き寄せるだけでなく、力を精密に制御したり、高精度な位置決めを行ったりするためのコアコンポーネントとして極めて重要な役割を果たしています。電気エネルギーを瞬時に磁気エネルギー、そして力学的エネルギーへと変換できる特性は、高精度な測定や迅速な動作が求められる産業用計測・計量機器に最適です。

■ 電磁石の基本的な仕組みと動作原理

電磁石の基本的な仕組みは、鉄心などの強磁性体に導線を巻き付けたコイルに電流を流すことで磁場を発生させるというものです。電流を流すと磁石としての性質を持ち、電流を止めると磁力が消えるという可逆性を備えています。計測・計量機においては、この原理をさらに発展させ、供給する電流の大きさや向きを微細に調整することで、発生する磁力や引き寄せる力を極めて高い精度でコントロールしています。例えば、発生する力と対象物の質量や位置の変化を釣り合わせるフィードバック回路と組み合わせることで、目視では捉えられないほどの微小な変化を電気信号として捉える仕組みが構築されています。

■ 計測・計量機器に使われる電磁石の特徴

計測・計量機に用いられる電磁石の大きな特徴の一つは、応答性の早さと高い制御性にあります。電気信号に対してミリ秒単位で素早く反応するため、高速で流れる生産ライン上の製品を瞬時に計量・選別することが可能です。また、永久磁石とは異なり、電流値を変化させることで磁力の強さを自在に変えられるため、広範囲かつ繊細な測定に対応できます。さらに、非接触で力を伝達できるため、機械的な摩耗や摩擦による誤差が発生しにくく、長期にわたって高い測定精度と再現性を維持できるという耐久性・信頼性の高さも特筆すべき点です。

■ 計測・計量機における代表的な用途

具体的な用途として最も代表的な例が、高精度な電子天びんに搭載されている電磁平衡式の重量測定機構です。この方式では、試料を載せたときに発生する荷重に対して、電磁石が生成する磁力で釣り合いをとります。荷重によって生じた微小な位置ズレをセンサが感知し、元の位置に戻すために必要な電流値を測定することで、試料の重さを算出します。機械的な摩擦の影響を受けないため、非常に微小な質量変化まで精密に測定することができます。

また、粉体や液体を一定量ずつ高速かつ正確に充填する自動計量機においては、電磁ソレノイドがバルブの開閉やフィーダーの振動制御に使われています。瞬時のスイッチング制御により、目的の重量へ極めて正確に到達させることが可能です。

さらに、電磁流量計の内部にも電磁石が組み込まれています。配管内に磁界を作り、そこを導電性の液体が通過する際に発生する起電力を測定することで、液体の流量を非接触で算出します。可動部がないため、流体の詰まりや摩耗が少なく、信頼性の高い計測を実現します。

このほか、材料の不具合を検知する非破壊検査装置では、電磁石を用いて対象物に磁界を加え、漏れ磁束や渦電流の変化を読み取ることで内部の傷や亀裂を検出する用途にも利用されています。磁力の発生と停止、強弱のコントロールが容易である電磁石の特性が、非接触かつ高精度な検査を可能にしています。