คาลิเปอร์

คาลิเปอร์ (อังกฤษ: Caliper) หรือก้ามปู เป็นเครื่องมือวัดสำหรับใช้วัดความกว้างระหว่างสองด้านของวัตถุ เช่น ความหนาของแผ่นเหล็ก ความกว้างของนอตสกรู ฯลฯ ในอดีตพัฒนามาจากคีมที่มีด้านหนึ่งสำหรับหนีบวัตถุ อีกด้านเป็นมาตรวัด คาลิเปอร์มีใช้มากในวงการออกแบบวิศวกรรมตลอดจนการวัดอย่างอื่น

คาลิเปอร์มีได้หลายรูปแบบตามหลักการทำงานและการนำไปใช้งาน เช่น แวร์นีเยคาลิปเปอร์ (หรือ เวอร์เนียร์คาลิปเปอร์) ไมโครมิเตอร์ คาลิเปอร์แบบเข็ม คาลิเปอร์แบบดิจิทัล ฯลฯ

ประวัติ

คาลิเปอร์สมัยแรก ๆ ถูกค้นพบในซากเรือกรีกโบราณ ใกล้เกาะจิลิโอ (Giglio) นอกฝั่งประเทศอิตาลี ซึ่งมีอายุราว 1 ศตวรรษก่อนพุทธศักราช คาลิเปอร์สมัยนั้นเป็นเพียงคีมทำด้วยไม้ธรรมดาเท่านั้น ต่อมาคาลิเปอร์ได้แพร่หลายไปยังชาวโรมัน ในฐานะเครื่องมือเพื่อความสะดวกในการวัดอีกด้วย ต่อมาในปี พ.ศ. 552 สมัยราชวงศ์ซิน ชาวจีนโบราณได้คิดค้นคาลิเปอร์ทำด้วยสำริดขึ้น บนคาลิเปอร์ดังกล่าวจารึกว่า ทำขึ้นในวันกุ้ยอิ้ว (癸酉) ซึ่งเป็นวันแรมหนึ่งค่ำ เดือนเจียง ปีที่หนึ่ง ยุคสื่อเจี้ยนกั๋ว (始建国) คาลิเปอร์ที่ชาวจีนสร้างนี้เป็นต้นแบบของคาลิเปอร์ที่ใช้ในปัจจุบัน ซึ่งปรับปรุงโดยโจเซฟ บราวน์ (Joseph Brown) ชาวอเมริกัน ในปี พ.ศ. 2394 มีใช้แพร่หลายในหมู่ช่างกล

คาลิเปอร์แบบต่าง ๆ

คาลิเปอร์ภายใน

คาลิเปอร์ภายใน ใช้สำหรับวัดความกว้างยาวภายในของวัตถุ มักมีสปริงเป็นตัวช่วยให้ขาทั้งสองของคาลิเปอร์ถ่างออกจากกันได้สะดวก จากภาพ คาลิเปอร์อันบนใช้การถ่างด้วยมือให้ตรงกับขนาดของวัตถุ ส่วนอันล่างใช้สกรูเป็นตัวช่วยต้านไม่ให้คาลิเปอร์ที่มีสปริงอยู่แล้วดีดกว้างเกินกว่าขนาดวัตถุ

คาลิเปอร์ภายนอก

คาลิเปอร์ภายนอก ใช้สำหรับวัดขนาดวัตถุจากภายนอก ตัวคาลิเปอร์ทำจากเหล็กที่มีคาร์บอนเป็นส่วนผสมสูง

คาลิเปอร์แบ่งส่วน หรือวงเวียน

คาลิเปอร์แบ่งส่วน (divider caliper) หรือคาลิเปอร์วงเวียน นิยมใช้ในการกำหนดตำแหน่งต่าง ๆ ในงานช่างโลหะ ปลายของคาลิเปอร์นิยมทำให้แหลมและแข็ง สามารถใช้กำหนดจุดตำแหน่งและวาดวงกลมบนแผ่นโลหะเพื่อเตรียมตัดเป็นรูปโค้งหรือวงกลมต่อไปตามต้องการ นอกจากนี้ยังนิยมใช้ในการวัดระยะทางระหว่างจุดสองจุดบนแผนที่หรือกราฟคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (EMG) อีกด้วย

คาลิเปอร์ขางอ

คาลิเปอร์ขางอ (Oddleg caliper) หรือคาลิเปอร์กะเทย (hermarphrodite calipers) เป็นคาลิเปอร์ที่มีลักษณะทั่วไปคล้าย ๆ กับคาลิเปอร์แบ่งส่วน แตกต่างกันตรงที่ขาหนึ่งของคาลิเปอร์จะหักงอไป ซึ่งขาที่หักนั้นใช้สำหรับทาบบนขอบชิ้นงานที่ต้องการวัด ส่วนอีกขาหนึ่งใช้วัดระยะจากจุดอ้างอิง จากภาพ คาลิเปอร์อันบนมีขาส่วนงอขนาดเล็กมาก ส่วนคาลิเปอร์อันล่างมีขางอใหญ่ ทำให้ต้องมีขาตรงที่เปลี่ยนใหม่ได้เมื่อสึกหรอ

แวร์นีเยคาลิเปอร์ หรือเวอร์เนียร์คาลิเปอร์

ส่วนประกอบของเวอร์เนียร์:
1. ก้ามปูวัดภายนอก ใช้วัดขนาดภายนอกของวัตถุ เช่น ความหนาของหนังสือ
2. ก้ามปูวัดภายใน ใชวัดขนาดภายในของวัตถุ
3. ขาวัดความลึก ใช้หยั่งวัดความลึกในท่อหรือรูเปิด
4. ไม้บรรทัดหลัก (เมตริก)
5. ไม้บรรทัดหลัก (อังกฤษ)
6. ไม้บรรทัดย่อย/ไม้บรรทัดเวอร์เนียร์ (เมตริก)
7. ไม้บรรทัดย่อย (อังกฤษ)
8. สลักยึด กดสลักนี้จนกระทั่งขยับเวอร์เนียร์ไม่ได้ แล้วยกออกมาอ่านจะทำได้สะดวกขึ้น

แวร์นีเยคาลิเปอร์ หรือเวอร์เนียร์คาลิเปอร์ (Vernier caliper) หรือเวอร์เนียร์ เป็นคาลิเปอร์ชนิดที่ดัดแปลงจากคาลิเปอร์ทั้งสามชนิดที่กล่าวมาแล้ว คือ เป็นก้ามปูที่ข้างหนึ่งติดไม้บรรทัดยาว อีกข้างติดไม้บรรทัดอันเล็กที่เลื่อนได้ ไม้บรรทัดทั้งสองมีขีดวัดที่เยื้องกันตามที่กำหนด การวัดใช้วิธีถ่างเวอร์เนียร์ออกแล้วปรับให้ตรงกับขนาดสิ่งที่ต้องการวัด ลงสลักยึด แล้วจึงอ่านค่า โดยดูว่า เส้นบนไม้บรรทัดรองเส้นใดตรงกับเส้นที่อยู่บนไม้บรรทัดหลัก ให้ถือเส้นนั้นเป็นทศนิยมตัวท้ายสุดที่จะนำมาต่อกับค่าที่วัดได้จากไม้บรรทัดหลัก

เวอร์เนียร์ที่มีจำหน่ายตามท้องตลาดมักจะมีทั้งมาตราเมตริกและมาตราอังกฤษไว้ด้วยกันเพื่อความสะดวก ในทางอุตสาหกรรมเวอร์เนียร์มักกำหนดความละเอียดไว้ที่ 0.01 mm หรือหนึ่งในพันนิ้ว

เวอร์เนียร์คาลิเปอร์แบบเข็ม

คาลิเปอร์แบบเข็ม (dial caliper)พัฒนามาจากเวอร์เนียร์ โดยเปลี่ยนแปลงจากไม้บรรทัดสองอันเลื่อนได้ เป็นเฟืองตรง (pinion) และเฟืองสะพาน (rack) เมื่อขยับคาลิเปอร์ เฟืองสะพานซึ่งเป็นแท่งตรงมีเขี้ยวจะเลื่อน ส่งผลให้เฟืองตรงที่ขัดอยู่หมุนกลไกที่อยู่บนหน้าปัด โดยมากมักกำหนดให้ครบรอบถ้าเลื่อนเฟืองสะพานไปได้หนึ่งนิ้ว หนึ่งในสิบนิ้ว หรือหนึ่งมิลลิเมตร จากความจริงดังกล่าวทำให้เมื่อจะอ่านคาลิเปอร์หน้าปัด จะต้องนำค่าที่อยู่บนไม้บรรทัดหลักมารวมกับค่าที่เข็มชี้บนหน้าปัดด้วย

คาลิเปอร์แบบดิจิทัล

คาลิเปอร์แบบดิจิทัล (digital caliper) เป็นคาลิเปอร์ที่ดัดแปลงจากเวอร์เนียร์ โดยให้ไม้บรรทัดหลักมีแถบขนาดเล็กมากจารึกไว้ตามช่วงความยาวต่าง ๆ ซึ่งจะถูกอ่านโดยตัวเข้ารหัสเชิงเส้น (linear encoder) ซึ่งจะอ่านค่าออกมาเป็นความยาว คาลิเปอร์แบบดิจิทัลมีข้อดีคือ ใช้งานง่ายเพียงวัดและอ่านค่า รวมไปถึงเปลี่ยนหน่วยได้ด้วย คาลิเปอร์แบบดิจิทัลบางรุ่นสามารถต่อเข้ากับเครื่องบันทึกหรือคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลได้ ส่วนข้อเสียที่เห็นได้ชัดคือ คาลิเปอร์แบบดิจิทัลต้องใช้เซลล์ไฟฟ้าที่มีอายุยาวนานมาก เช่น เซลล์เงิน แทนที่จะใช้เซลล์อัลคาไลน์ เพราะตัวคาลิเปอร์เองยังคงกินไฟแม้จะได้กดปุ่มปิดแล้วก็ตาม ในคาลิเปอร์บางรุ่นไฟฟ้าที่ใช้อาจมากถึง 20 ไมโครแอมแปร์

คาลิเปอร์ดิจัทัลโดยทั่วไปมีความยาว 150 mm ทำจากเหล็กกล้าไร้สนิม มีความละเอียด 0.01 mm และความแม่น 0.02 mm คาลิเปอร์บางอันอาจทำให้ยาวได้ถึง 8 นิ้ว หรือ 12 นิ้ว แต่ก็ทำให้ความแม่นลดลงไปที่ 0.001 นิ้ว (0.03 mm)

ไมโครมิเตอร์

ไมโครมิเตอร์เป็นคาลิเปอร์ชนิดหนึ่งที่ดัดแปลงจากปากกา โดยต่อส่วนที่เคลื่อนที่ของปากกาเข้ากับสกรูเปลี่ยนระยะ (differential screw) ซึ่งช่วยทำให้สามารถขยายระยะที่ปากกาหมุนให้อ่านออกเป็นความยาวได้ละเอียดดียิ่งขึ้น

ประมวลภาพ

• คาลิเปอร์ภายใน
• คาลิเปอร์ภายนอก
• คาลิเปอร์วงเวียน
• คาลิเปอร์ขางอ
• คาลิเปอร์แบบเข็ม
• คาลิเปอร์แบบดิจิทัล

ดูเพิ่ม

• (rack and pinion)

หมายเหตุ

1. จีนกลางเรียก กุ๋ยโหย่ว
2. จีนกลางเรียกว่า เจิงเยวฺ่ (正月) แปลว่า เดือนอ้าย
3. แปลว่า ก่อร่างสร้างแผ่นดิน หรือ ก่อตั้งประเทศ
4. ความแม่น (accuracy) หมายถึงความสามารถของเครื่องวัดในการบอกค่าได้ตรงกับค่ามาตรฐานที่เป็นที่ยอมรับ

อ้างอิง

1. Mensun Bound: The Giglio wreck: a wreck of the Archaic period (c. 600 BC) off the Tuscany island of Giglio, Hellenic Institute of Marine Archaeology, Athens 1991, pp. 27 and 31 (Fig. 65)
2. Roger B. Ulrich: Roman woodworking, Yale University Press, New Haven, Conn., 2007, , p.52f.
3. "hand tool." Encyclopædia Britannica from . [Accessed July 29, 2008]
4. Christopher Cullen and Vivienne Lo (2004). Medieval Chinese Medicine: The Dunhuang Medical Manuscripts. Taylor & Francis. p. 98. ISBN .
5. Joseph Wickham Roe, English and American tool builders (1916) p. 203
6. http://www.mackinmfg.com/ 2015-06-08 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน shows a picture of the calipers but does not support the RAM claim.
7. (PDF). คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 2010-05-25. สืบค้นเมื่อ 2014-11-15.
8. Caliper Battery Life
9. Buying Button Cells for Digital Calipers
10. . คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2010-04-04. สืบค้นเมื่อ 2014-11-15.
11. . คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2007-07-26. สืบค้นเมื่อ 2014-11-15.