캘리퍼스

캘리퍼스

캘리퍼스(callipers)는 컴퍼스와 매우 비슷한 도구로 작은 치수를 잴 때 사용한다. 캘리퍼스는 물체의 외경, 내경, 두께 등을 측정하는 기구이다. 캘리퍼스 중에는 몸통에 눈금이 있고 눈금이 있는 아들자를 움직여서 길이를 맞추고 직접 눈금을 읽을 수 있는 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)도 있다.

개요

캘리퍼스는 외경이나 두께 등을 측정할 때에는 외경 캘리퍼스를 사용하여 손으로 톡톡 치거나 조절 나사를 돌려서 안쪽으로 구부러진 끝 부분을 측정할 물체의 밖에 닿도록 조정한 다음, 떼어서 두 끝의 거리를 자로 재어서 외경이나 두께를 측정할 수 있다. 물체의 내경을 측정하는 내경 캘리퍼스인데 끝 부분이 바깥쪽으로 구부러진 점이 외경 캘리퍼스와 다르다. 캘리퍼스는 모두 실제 길이를 알려면 별도의 자가 필요하다. 버니어 캘리퍼스는 길이를 측정하는 장비로 세밀한 길이 단위를 정확하게 측정하는 용도로 사용된다. 일반 막대자, 줄자 등으로 측적하기 힘든 원 형태의 나사, 너트 등의 지름, 안지름 등을 측정하는데 용이하며 두께를 잴 때 편하게 사용할 수 있다. 버니어 캘리퍼스는 현장에서 노기스라고도 부르는데 이는 버니어를 처음 만든 사람인 노니우스(독일)의 이름을 일본식으로 고쳐 부르다보니 노기스가 됐다고 한다. 버니어캘리퍼스는 아날로그방식과 디지털방식 등이 있으며 사용법은 동일하고 눈금을 보는 방식의 차이만 있다.

버니어 캘리퍼스는 일반적인 눈금자로는 1mm 이하 치수는 정확하게 측정하기 어렵지만 버니어 캘리퍼스는 어미자의 최소 눈금인 1mm보다 훨씬 작은 1/20-1/50 mm 정도까지 정확하게 측정할 수 있다. 수동식에서 밀리미터 단위는 어미자의 눈금에서 직접 읽고 최소 눈금 이하는 어미자의 눈금과 그 차이가 일치하는 아들자의 눈금에서 읽어낸다. 보통 1/20 밀리미터(0.05 mm) 단위까지 읽을 수 있다. 요즘은 이것도 디지털 제품이 일반적이라 아들자에 달린 LCD 숫자표시기에 0.01 mm 단위로 표시하는 제품이 나온다. 이건 측정치를 직접 읽을 수 있어서 치수 정확도는 1/50 밀리미터(풀스케일시 최대오차 0.02mm-0.03 mm) 정도가 일반적이다. 이보다 더 정밀한 치수 측정은 일반적으로 마이크로미터를 이용한다. 측정 전에 측정면을 청결하게 할 필요가 있는데 가장 많이 사용하는 건 바로 손가락. 손가락으로 슥 닦아주면 웬만한 칩들은 다 닦인다.

역사

최초의 캘리퍼스는 이탈리아 해안 근처의 그리스 이솔라델질리오에서 발견되었다. 기원전 6세기로 거슬러 올라간다. 나무 조각에는 이미 고정/이동식으로 물리는 부분이 있었다. 드물게 발견되기는 하지만, 캘리퍼스는 그리스와 로마 사람들에 의해 사용되고 있다. 기원후 9세기로 거슬러 올라가면, 중국 신나라 시기에 청동으로 된 캘리퍼스가 분 측정을 위해 사용되었다. 이 기구에는 슬롯과 핀이 포함되어 있었으며 인치와 1/10 인치를 잴 수 있었다. 1/1000 인치까지 읽을 수 있는 현대의 버니어 캘리퍼스는 미국의 조지프 R. 브라운이 1851년에 발명하였다. 이는 일반 기계 제작 기술자에게 알맞은 가격에 판매되는, 정확한 측정 기구로서 최초의 실용적인 도구였다.

종류

내경캘리퍼스   외경캘리퍼스   양용캘리퍼스   디바이더

• 내경캘리퍼스 : 다리가 바깥쪽으로 구부러진 캘리퍼스. 파이프의 안지름이나 물체 표면 사이의 거리를 잴 때 쓰인다.
• 외경캘리퍼스 : 다리가 안쪽으로 구부러진 캘리퍼스. 파이프의 바깥지름이나 두께를 잴 때 쓰인다.
• 양용캘리퍼스 : 외경캘리퍼스와 내경캘리퍼스가 결합된 것이다.
• 디바이더 : 양끝이 바늘 모양으로 되어 있는 디바이더 캘리퍼스(divider calipers)인데, 디바이더 혹은 컴퍼스(compass)라고도 한다. 치수를 도면에 옮기거나 원을 그리거나 선분을 분할하는 등의 작업에 사용할 수 있다.

버니어 캘리퍼스

버니어 캘리퍼스 종류

버니어 캘리퍼스(Vernier Calipers)는 길이나 높이, 너비 등 기계류의 혹은 사람의 신체 부위 치수를 정밀하게 측정하는 자의 일종이다. 공학도와 인류학자(골학 측정용)의 필수품이다. 버니어 캘리퍼스는 외측, 내측, 단차, 깊이 등을 측정할 수 있어 기계 가공 현장에서 가장 많이 보급된 측정 공구 중 하나다. 슬라이드캘리퍼스(slide calipers), 버이어, 노기스로도 부른다. 구조는 주척(어미자)과 부척(아들자)으로 나뉘며 말그대로 가운데에 있는 것이 주척이고 앞뒤로 왔다 갔다 움직이는 것이 부척이다. 계산자와 비슷하게, 고정된 어미자와 움직이는 아들자로 구성되어 아들자를 움직여 움직인 길이를 측정한다. 일반적인 길이 측정뿐 아니라 철판의 두께, 또는 틈 사이의 간격이나 파이프의 직경이나 내경, 파인 구멍의 깊이도 측정할 수 있다. 재질은 스테인리스 재질이 대부분이고 길이는 주로 최대 측정 가능 치수가 150, 200, 300mm 짜리이다. 물론 아날로그가 아닌 수치를 바로 액정에서 보여주는 디지털 버니어 캘리퍼스를 사용하는 방법도 있습니다. 눈금을 읽을 필요도 없이 측정된 수치만 바로 보여주니 명쾌하다. 그래도 아직 아날로그 버니어 캘리퍼스를 많은 고객분들께서 찾고 있다. 디지털 버니어 캘리퍼스와 비교했을 때 아날로그 버니어 캘리퍼스가 내구성 측면에서 더 뛰어나기 때문이다. 작업 환경이 거친 곳에서는 디지털 캘리퍼스로 작업하다 떨어트리면 액정 기판이 손상되어 그 수리비가 거의 새 상품 구매가만큼 발생하게 된다. 초기 구매 시 상품 단가에서도 아날로그보다 디지털 버니어 캘리퍼스가 3배 이상 높다.

구조

읽는법

버니어 캘리퍼스의 눈금 표시 방향에 수직으로 판독한다. 수직이 아니면 어미자와 아들자(버니어)면의 높이 단차로 인해 시차가 생겨 오차가 발생한다. 측정치는 어미자 눈금 + 아들자(버니어)눈금으로 판독한다.

사용시 오차의 요인

• 버니어를 깨끗이 닦은 후에 사용해야 정확한 측정이 가능하다.
• 충격에 조심하고 떨어뜨려서는 안되기 때문에 취급에 유의한다.
• 영점 세팅을 정확하게 맞추고 측정을 시작한다.
• 측정 시 시차 발생이 없도록 눈금면과 수직 상태에서 읽도록 한다.
• 외경 측정시에는 최소치, 내경 측정시는 최대치를 측정값으로 사용한다.
• 버니어켈리퍼스는 아베의 원리에 어긋나기 때문에 가능한 조의 안쪽 깊은 곳에서 측정한다.

참고자료

• 〈캘리퍼스〉, 《위키백과》
• 〈버니어 캘리퍼스〉, 《나무위키》
• 〈캘리퍼스〉, 《네이버 지식백과》
• 〈슬라이드캘리퍼스〉, 《네이버 국어사전》
• 판금기계설계, 〈버니어캘리퍼스 사용법 및 버니어캘리퍼스 읽는 법!/노기스 사용법〉, 《티스토리》, 2020-10-04
• 한국미스미, 〈버니어캘리퍼스(노기스)의 읽는법, 사용법과 검교정〉, 《네이버 블로그》, 2019-06-04

같이 보기

• 도구
• 길이
• 줄자
• 컴파스
• 마이크로미터
• 나사
• 너트
• 기계
• 가공
• 공구

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