じしゃく忍法帳

第21回「マグネットチャック」の巻

一瞬のうちに磁力を断つ術

一瞬のうちに磁力を断つ術

手品でも使われる忍法の陽中陰の術

中国・戦国時代（前４世紀）に生まれた『孫子』は、世界最古にして最高の兵法書といわれ、今日でも経営者などに広く愛読されています。「戦わずして人の兵を屈す」というのが、『孫子』の兵法の眼目です。武力で敵をねじふせるよりも、智力で敵を制することを重視し、そのためには積極的に間（かん）を用いるべしと説いています。

間は日本では古く「志能便（しのび＝忍び）」と呼ばれました。これは「便」すなわち情報の入手に、能（よ）く志す者という意味といわれます。孫子の兵法と忍法は、深いつながりがあります。いつの時代にも、戦争というのは諜報戦なのです。

忍法には陰術と陽術があります。敵陣にひそかに潜入したり、物陰にたくみに隠れたりするのは陰術で、変装して堂々と侵入したりするのは陽術です。しかし、忍法の極意は、陰術と陽術を臨機応変に組み合わせることにあるといわれます。たとえば、まず女性忍者（いわゆる「くノ一」）を送って相手を油断させたり、ケンカや放火、大声を上げるなどで敵の注意をそらしたりするのは、陽中陰の術と呼ばれます。

陽中陰の術とは、今日でいう陽動作戦に似たもので、手品における常套テクニックでもあります。手品師は身振り手振りで観客の目をそらしながら、タネやシカケは観客の見えないところでこっそり行使します。

磁石の応用製品が、しばしば手品のように見えるのも、磁石から発する磁力線の流れが、目に見えないからです。鉄を吸着しない磁石などありません。しかし、鉄を吸着する作用はいわば磁石の陽の術。陽中陰の術を使えば、鉄を吸着する磁石の性質を、一瞬のうちに消し去ることも可能です。工作機械で加工物を固定するときなどに使われるマグネットチャックは、その代表的な応用例です。

金属加工に便利なマグネットチャック

旋盤などの工作機械で、加工物を機械に固定するための部分をチャックといいます。旋盤ではドリルの刃をくわえるような機械式チャックが主に使われます。表面研削盤では、テーブルの上に加工物を固定させ、テーブルごと動かして加工物の表面仕上げなどを行います。日曜大工を趣味とする人ならお分かりいただけると思いますが、電動工具を安全に使いこなすには、材料を作業台にしっかり固定することが大切です。そこでネジ式のクランプが使われたりしますが、加工のたびにクランプを締めたり緩めたりする作業は、かなり面倒なものです。

表面研削盤の加工物は主に鉄製品ですから、電磁石の磁力で加工物をテーブルに吸着・固定する電磁式チャックが考えられます。しかし、電磁石ではなく永久磁石を利用すると、構造がシンプルでローコストかつ信頼性の高いマグネットチャックがつくれます。ただ問題なのは、磁力が強ければ強いほど、テーブルへの固定は確実になるものの、取り外すときにも強い力を必要とすることです。といって、冷蔵庫のドアなどに吸着させるマグネット画鋲のように、ホドホドの磁力ですませるというわけにはいきません。

鉄を吸着するのは磁石の基本的性質です。その性質を利用しておきながら、加工後はその性質が邪魔になるというのは虫がよすぎる話です。しかし、道理を曲げずにこの無理が通ってしまうところが、マグネットチャックの面白さです。

磁力線の経路を継鉄で制御する

平面研削盤などの工作機械で使われているマグネットチャックは、加工物の磁石への吸着をワンタッチでＯＮ／ＯＦＦできる便利な機能をもっています。電磁石でもないのに、これはとても不思議なことです。といって、複雑難解なシカケがあるわけではありません。

マグネットチャックの原理は図1に示すように、実に簡単なものです。そのシカケのポイントは、磁石と継鉄（ヨークといいます）の組み合わせにあります。継鉄とは『広辞苑』にも載っていないぐらい、あまり一般になじみのない用語ですが、磁石の応用を考えるうえで非常に大切なものです。

継鉄は磁石とともに用い、磁気回路の一部となる鉄片のことです。継鉄には軟鉄が用いられます。軟鉄は外部磁界によって一時磁石となります。しかし、磁化の保持力が著しく小さいので、外部磁界を取り去ればただの鉄に戻ってしまいます。これは磁石に吸着しているときは磁石の延長となり、磁石に吸着していないときは単なる鉄となることを意味します。

図1で示したマグネットチャックは、磁極を逆向きにした磁石を、サンドイッチ状に並べたものです。また、これらの磁石と加工物との間には、磁石と同じ間隔で並んだ継鉄板が据えられています。実際に加工物を吸着するのはこの継鉄板です。図1の左は加工時の状態です。磁極のすきまから漏洩する磁力線は、継鉄を経由し、鉄材料からなる加工物の内部を通ることになるので、加工物はしっかりと継鉄板に吸着して固定されます。

マグネットチャックの磁力のＯＮ／ＯＦＦ機能は、この継鉄板をスライドさせることで実現されます。強い磁力で吸着している加工物は、そのままでは取り外せません。しかし、加工が終了したとき、図1の右のように継鉄板をスライドさせると、磁力線の経路が変わり、それまで加工物を通っていた磁力線の流れは断たれてしまいます。つまり、磁力線が継鉄から加工物に至る大回りのルートをとったときは、ＯＮ機能となって加工物が吸着し、継鉄のみの近道をとった場合は、ＯＦＦ機能となって加工物は吸着しません。したがって、しっかり固定していた加工物も、いとも簡単に取り外すことができるのです。

一時磁石となる継鉄こそ陰の主役

永久磁石はその名の通り、加熱その他の人為的な消磁を行わないかぎり、長期間にわたり磁力を保持します。しかし、磁石が鉄を吸着する性質を簡単な実験でなくすことができます。たとえば、馬蹄形磁石のＮ極とＳ極に鉄片を渡すと、外部に露出する磁極がなくなり、鉄を吸着しなくなります。これは電気のプラスとマイナスをショートさせるように、磁極をショートさせると、磁力線は磁石や鉄の内部を還流するようになるからです。逆にいうと還流する磁気回路の一部を切断してできた切断面が、磁石のＮ極・Ｓ極ということになります。

磁石は鉄を吸着するからこそ磁石です。しかし、磁石と継鉄を組み合わせ、磁力線の流れを制御すると、マグネットチャックのような便利な道具もつくれます。しかも、磁石の形状にはかぎりがありますが、継鉄と組み合わせると、継鉄は磁石の延長として磁力線を自由に誘導できます。実は発電機やスピーカなど、磁石応用製品の陰の主役になっているのは継鉄です。

磁石と継鉄の組み合わせは、磁石の応用における陽中陰の術というべきものです。陽中陰の術があるならば、当然ながら陰中陽の術も考えられます。忍法の極意である陰術と陽術の組み合わせをさらに追求すれば、マグネットチャックのようなユニークな発明もひらめくかもしれません。

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