کولیس و انواع آن + اجزای کولیس و روش کار با کولیس ورنیر
کاربرد کولیس:
آیا تا کنون اندیشیده اید که به جز خط کش از چه وسیله هایی می توان برای اندازه گیری استفاده کرد؟ در کارگاه های صنعتی مثل کارگاه تراشکاری، برای اندازه گیری طول ابزاری دقیق تر از خط کش نیاز است که واحد آن دقیق تر از میلی متر باشد. از این رو از وسایلی نظیر کولیس و ریزسنج استفاده می کنند.
کولیس چیست؟
ابزاری برای اندازه گیری طول است که کمینه اندازه گیری آن یک دهم میلی متر می باشد. بنابراین دقت بسیاری در اندازه گیری دارد.
از ۵ جزء تشکیل شده است که عبارتند از:
- شاخک های بلند که برای اندازه گیری ابعاد خارجی جسم به کار می روند.
- شاخک های کوتاه که برای اندازه گیری ابعاد داخلی جسم به کار می روند.
- عمق سنج
- درجه بندی اصلی با دقت میلی متر
- درجه بندی ورنیه
انواع کولیس
امروزه انواع مختلفی نیز در بازار موجود می باشد. برخی از انواع آن عبارتند از:
کولیس ورنیر:
این نوع معروفترین نوع این دستگاه است. در بیشتر کارگاه‌ها و آزمایشگاه‌ها از کولیس ورنیر استفاده می‌شود. شکلی که در بالا دیدید، یک ورنیر به همراه نام اجزای آن است. مخترع این، ریاضی‌دانی به نام کولیس ورنیر بوده است. وی مقیاس ورنیر را ابداع کرد که در این نوع هم استفاده می‌شود.
کولیس ورنیر برای اندازه‌گیری قطر داخلی یا خارجی اجسام بسیار مناسب است زیرا دهانه‌های آن به راحتی ثابت می‌مانند. بیشتر کولیس‌های ورنیر تا ۳۰ سانتی‌متر را با دقت دو صدم میلیمتر اندازه‌گیری می‌کنند. . این کولیس‌ها قابلیت اندازه‌گیری قطر داخلی، قطر خارجی، عمق و گام را دارند.
کولیس عقربه‌ای:
شکل کولیس عقربه‌ای را در زیر می‌بینید. بسیار شبیه به کولیس ورنیر است با این تفاوت که به جای درجه‌بندی خطی، یک عقربه برای نمایش طول دارد. عقربه با استفاده از یک چرخ دنده و یک سطح دندانه‌دار کار می‌کند. انواع کولیس عقربه‌ای می‌توانند بین ۱۵ سانتی‌متر تا ۳۰ سانتی‌متر را با دقت بین دو صدم میلیمتر تا یک هزارم میلیمتر اندازه‌گیری کنند.
کولیس دیجیتال:
این آخرین فناوری به کار رفته در ساخت کولیس است. کولیس دیجیتال شبیه به کولیس عقربه‌ای است با این تفاوت که به جای عقربه یک صفحه نمایشگر دارد و طول بر روی آن نمایش داده می‌شود. کمترین دقت این نوع کولیس‌ها در حد یک صدم میلیمتر است و معمولاً از سایر انواع کولیس دقیق‌تر هستند.
علاوه بر این، می‌توانند طول را در واحدهای مختلف (متر، اینچ، فوت، …) نمایش دهند. یک دکمه صفر هم دارند که در هر نقطه‌ای می‌توان عدد نمایشگر را صفر کرد. برخی از کولیس‌های دیجیتال به کامپیوتر هم متصل می‌شوند تا بتوان اطلاعات را مستقیم به یک فایل اکسل انتقال داد.
کولیس جنی یا پرگاری:
این نوع کولیس برای خط انداختن بر روی چوب یا فلز مورد استفاده قرار می‌گیرد و قابلیت اندازه‌گیری ندارد. با استفاده از این کولیس می‌توان فواصل را مقایسه کرد یا اینکه بخشی از فلز را برای برش مشخص نمود.
کولیس فنردار:
این نوع کولیس همانند کولیس پرگاری است ولی برای خط انداختن از آن استفاده نمی‌شود. با این نوع کولیس می‌توان اندازه‌گیری انجام داد ولی باید از یک خط‌کش دیگر استفاده نمود یعنی اینکه خود کولیس درجه‌بندی ندارد.
این نوع کولیس می‌تواند بین ۷ سانتی‌متر تا ۳۰ سانتی‌متر را اندازه‌گیری کند. هر چند امروزه از این نوع کولیس کمتر استفاده می‌شود ولی در صورت داشتن مهارت، به خوبی می‌توان از آن بهره برد.
آموزش کار
کولیس‌های عقربه‌ای و دیجیتال همانند ورنیر هستند. پس اگر کار با کولیس ورنیر را فرا بگیرید، با سایر انواع این ابزار اندازه گیری نیز هم می‌توانید کار کنید. همان طور که گفته شد، ورنیر چهار عمل می‌تواند انجام دهد:
اندازه‌گیری قطر داخلی، اندازه‌گیری قطر خارجی، اندازه‌گیری عمق و گام.
اندازه‌گیری قطر خارجی
اول از همه باید جسمی را که می‌خواهید اندازه بگیرید خوب پاک و تمیز کنید. سپس شاخک‌های آن را از هم باز کنید و جسم را در بین شاخک‌های بلند قرار دهید و سپس دهانه را ببندید تا دو شاخک بلند به دو سر جسم تماس پیدا کنند. به نظر ساده می‌آید ولی اگر کمی کج باشد، اندازه‌گیری دقیق نخواهد بود. خود کولیس باید کاملا افقی و در یک راستا باشد و نسبت به جسمی که مورد اندازه‌گیری قرار می‌گیرد عمود بایستد.
اندازه‌گیری قطر داخلی
اول از همه باید جسمی را که می‌خواهید اندازه بگیرید خوب پاک و تمیز کنید. سپس شاخک‌های کولیس را از هم باز کنید و جسم را در بین شاخک‌های کوتاه قرار دهید و سپس دهانه را ببندید تا دو شاخک کوتاه به دو سر جسم تماس پیدا کنند.
به نظر ساده می‌آید ولی اگر کمی کج باشد، اندازه‌گیری دقیق نخواهد بود. خود ابزار اندازه گیری باید کاملا افقی و در یک راستا باشد و نسبت به جسمی که مورد اندازه‌گیری قرار می‌گیرد عمود بایستد. اندازه‌گیری قطر داخلی کمی دشوارتر از اندازه‌گیری قطر خارجی است و باید دقت بیشتری داشت.
اندازه‌گیری عمق
در انتهای دستگاه زبانه‌ای وجود دارد که با باز کردن شاخک‌ها، طول آن بیشتر می‌شود. از این زبانه برای اندازه‌گیری عمق استفاده می‌شود. ابتدا دهانه را باز کنید تا زبانه به قدر کافی بیرون بیاید، سپس زبانه را درون جایی که می‌خواهید عمق آن را اندازه بگیرید فرو ببرید و سپس دهانه را ببندید تا لبه انتهایی بر روی لبه عمق شما قرار بگیرد.
اندازه‌گیری گام
اندازه‌گیری گام زمانی به کار می‌رود که بخشی از یک جسم بالاتر است و می‌توان بالای کولیس را به آنجا تکیه داد. ابتدا جسم را خوب تمیز کنید و سپس بالای کولیس را به برآمدگی جسم تکیه دهید. سپس دهانه را ببندید تا شاخک پایینی متحرک به پایین جسم برخورد کند.
در تمامی مراحل فراموش نکنید که پیچ بالای درجه‌بندی ورنیر را ابتدا شل کرده تا بتوان دهانه را باز کرد. در صورتی که می‌خواهید پس از اندازه‌گیری دهانه تکان نخورد باید آن را محکم ببندید.
خواندن کولیس
پس از اینکه هر کدام از مراحل بالا را انجام دادید، نوبت به خواندن طول اندازه‌گیری شده می‌رسد. خواندن سه مرحله دارد:
۱-ابتدا به درجه‌بندی اصلی نگاه کنید. تعداد خطوط را تا قبل از رسیدن به صفر درجه‌بندی ورنیه بشمرید. شمارش را از صفر آغاز کنید. در شکل زیر، تا قبل از رسیدن به درجه‌بندی ورنیر سیزده خط وجود دارد که بیانگر ۱۳ میلیمتر است.
۲- به درجه‌بندی ورنیر نگاه کنید. تعداد خطوط درجه‌بندی ورنیر را تا زمانی که یکی از خطوط درجه‌بندی ورنیر دقیقا مقابل یکی از خطوط درجه‌بندی اصلی قرار می‌گیرد، بشمرید. شمارش را از صفر آغاز نمایید. در شکل زیر، خط ۲۱ام درجه‌بندی ورنیر دقیقا مقابل یکی از خطوط درجه‌بندی اصلی قرار گرفته است.
۳- تعداد خطوط شمرده شده روی درجه‌بندی ورنیر را در دقت آن ضرب کنید. اگر دقت آن دو صدم باشد:
داریم: 
سپس عدد به دست آمده را با تعداد خطوط شمرده شده روی درجه‌بندی اصلی جمع کنید.
برای شکل زیر داریم 
. پس اندازه نهایی برابر با ۱۳ و ۴۲ صدم میلیمتر است.
محاسبه دقت کولیس
مسأله اصلی در اندازه‌گیری طول اینست که شما نمی‌توانید میلیمتر را به فواصل ریزتر تقسیم کنید. به عنوان مثال اگر یک میلیمتر را به ده قسمت تقسیم نمایید، خطوط دیگر قابل تفکیک نیستند. پس مشکل اصلی اینست که نمی‌توانیم فواصل کمتر از میلیمتر را بخوانیم. در مقیاس ورنیر، این مسأله به خوبی حل شده است.
مقیاس ورنیر به گونه‌ای طراحی می‌شود که یک دهم میلیمتر برابر با حرکت مقیاس به اندازه‌ای باشد که یک اولین خط مقیاس ورنیر به موازات یک درجه از خط‌کش اصلی قرار بگیرید. اگر مقیاس ورنیر را کمی دیگر حرکت دهیم تا دومین خط آن با یکی از درجات خط‌کش همراستا شود، پس دو دهم میلیمتر به جلو رفته‌ایم.
به همین دلیل است که تعداد خطوط تا قبل از رسیدن به صفر ورنیر را می‌شماریم. این تعداد خط بیانگر میلیمتر است. فاصله صفر ورنیر تا اخرین خط هم نشان‌دهنده مقداری کمتر از یک میلیمتر می‌باشد.
بنابراین اگر مقیاس ورنیر به ۱۰ قسمت مساوی تقسیم شده باشد، دقت کولیس یک دهم میلیمتر است. اگر مقیاس ورنیر به ۵۰ قسمت مساوی تقسیم شده باشد، دقت کولیس 
میلیمتر یا همان دو صدم میلیمتر می‌شود.
ریزسنج چیست؟
یکی دیگر از ابزارهایی که برای اندازه گیری دقیق به کار می رود، ریزسنج یا میکرومتر است. اغلب دقت اندازه گیری آن یک صدم میلی متر است. بنابراین دقت آن بیش از کولیس می باشد.
اجزای اصلی این ابزار عبارتند از:
- استوانه مدرج ثابت
- استوانه مدرج چرخان
- پیچ
- قفل
- فک ثابت
- فک متحرک
قطعه مورد نظر برای اندازه گیری بایستی میان فک متحرک و ثابت قرار بگیرد. فک متحرک به کمک استوانه مدرج چرخان قابل تنظیم است.
اساس کار ریزسنج همانند کولیس است با این تفاوت که حرکت طولی را به حرکت دورانی تبدیل کرده است. به شکل زیر نگاه کنید. بر روی استوانه مدرج ثابت، فواصل بر حسب میلیمتر است. خطوط بالایی هم نیم میلیمتر را نشان می‌دهند. هر بار چرخش استوانه مدرج چرخان، به اندازه نیم میلیمتر دهانه را باز یا بسته می‌کند. اگر استوانه چرخان به ۵۰ قسمت تقسیم شده باشد، آنگاه هر قسمت آن یک صدم میلیمتر را نشان می‌دهد.
بنابراین برای خواندن ریزسنج، ابتدا میلیمتر و نیم میلیمتر را از استوانه ثابت می‌خوانیم. سپس از صفر استوانه چرخان، تعداد خطوط را می‌شماریم تا به خطی برسیم که با محور استوانه ثابت همراستا شده است. تعداد خطوط شمرده شده را در دقت ریزسنج ضرب می‌کنیم و با عدد خوانده شده از استوانه ثابت جمع می‌نماییم.
