کولیس وسیله‌ای است که فاصلهٔ بین دو طرف یک شئ را اندازه می‌گیرد. برای این منظور کولیس را بین دو نقطۀ مطلوب قرار می‌دهیم و دو نقطه به وسیلهٔ دو فک مشخص می‌شود. سپس کولیس را بر می‌داریم حدفاصل دو ... به وسیلۀ یک ابزار اندازه‌گیری هم چون خط کش قرائت می‌شود. این وسیله کاربردهای بسیار وسیعی همچون در مهندسی مکانیک، فلزکاری، پزشکی و ... دارد.
وقتی با خط‌کش یا متر چیزی را اندازه‌گیری می‌کنید، حداکثر دقتی که برای شما اهمیت دارد، در حد میلی‌متر است. ولی گاهی لازم است این دقت را بالاتر برد. به‌عنوان مثال در نقشه‌کشی حرفه‌ای یا ماشین‌کاری CNC بعضی‌اوقات لازم است تا فاصله‌ها، قطر، عمق و ضخامت اشیا تا حد میکرومتر اندازه‌گیری شود. در این مواقع از ابزاری به نام « کولیس » استفاده می‌کنند. برای این که از صحت عملکرد کولیس مطمئن باشید، باید در مراقبت از این ابزار دقت بالایی به خرج دهید تا ضربه‌ای به آن وارد نشود. این ابزار به‌شدت نسبت به ضربه حساس است.
تاریخچۀ کولیس:
در سال ۱۳۶۳ میلادی یک نفر فرانسوی به نام پیرورنیه وسیله‌ای برای اندازه‌گیری طراحی کرد که براساس اختلاف بین دو تقسیم بندی کار می‌کرد کولیس‌های اولیه در لا به لای لاشه‌های باقی‌مانده از کشتی در نزدیکی سواحل ایتالیا یافت شده است. تاریخچۀ کشتی به شش قرن قبل از میلاد مسیح بر می‌گردد. قسمت‌های چوبی فک‌های متحرک و ثابت را نشان می‌داد. با این که استفاده از دسته‌ای از کولیس‌ها به ندرت وجود دارد، هنوز هم در روم و یونان از آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در زمان سلسلۀ هان (۲۰۲ قبل از میلاد تا ۲۲۰ بعد از میلاد) چینی‌ها از کولیس‌های کشویی که آن‌ها را از برنز ساخته و روز، ماه و سال (بر اساس تاریخ و سال چینی) تولید آن را بر رویش حک می‌کردند، استفاده می‌نمودند. کولیس ورنیه‌های جدید که تا هزارم اینچ را قرائت می‌کنند، توسط فردی آمریکایی به نام جوزف. ر. براون (Joseph R. Brown) در سال ۱۸۵۱ اختراع شده‌اند. کمپانی ای به نام Brown and Sharpe برای تولید وسایل با دقت زیاد در ایالات متحده افتتاح شد. این وسیله اولین ابزار برای اندازه‌گیری دقیق بود که می‌توانست با قیمت ماشین آلات معمولی به فروش رود.
تشریح ساختمان کولیس:
کولیس از دو قسمت ثابت و متحرک تشکیل شده است؛ که قسمت ثابت آن یک خط کش مدرج منتهی به فک ثابت و متحرک آن شامل کشویی است که فک متحرک و همچنین ورنیه روی آن قرار دارد. برای کم کردن لقی و همچنین محکم کردن فک متحرک در محل دلخواه از ضامنی که روی کشو نصب شده است استفاده می گردد. در بعضی از کولیس ها جهت ثابت کردن فک متحرک، از یک پیچ محکم کننده استفاده می شود. در پاره ای از کولیس ها به قسمت متحرک، زبانه ای جهت اندازه گیری عمق، متصل شده است.
|
انواع کولیس: ۱- کولیس داخلی (Inside calipers) این نوع از کولیس برای اندازه‌گیری ابعاد داخلی اشیا به کار می‌رود. کولیس بالایی در شکل به صورت دستی تنظیم می‌شود. ابتدا به آرامی به آن ضربه می‌زنیم تا به داخل شی برود سپس پیچ آن را باز نموده تا پایه‌های آن کاملاً گیر دار شده و ابعاد را مطالعه می‌کنیم. کولیس پایینی در شکل به وسیلۀ پیچ قابل تنظیم است که بدون تکان دادن وسیله از محل اندازه‌گیری قابل قرائت می‌باشد. ۲- کولیس خارجی (Outside calipers) این دسته از کولیس‌ها برای اندازه‌گیری ابعاد خارجی به کار می‌روند. به کارگیری این وسیله قابلیت تکرار پذیری و نیز دقت بالایی دارد. در اندازه‌گیری ابعاد بزرگ همچون قطر یک لوله بزرگ بسیار مفید می‌باشد.
۳- کولیس ورنیه تقسیمات روی کشو کولیس را ورنیه می گویند. به وسیلۀ ورنیه امکان خواندن کسری از تقسیمات اصلی خط کش امکان پذیرمی گردد. بدیهی است که دقت وسایل اندازه گیر مجهز به ورنیه ارتباط مستقیم با نحوۀ تقسیم بندی ورنیۀ آن ها دارد.
کولیس ورنیه، کولیس‌های دیجیتال و کولیس‌های عقربه‌ای ابعاد را به طور مستقیم و با دقت بالا اندازه‌گیری می‌کنند. این کولیس‌ها متشکل از یک خط کش با فک ثابت و یک فک دیگر که در طول خط کش لغزانده می‌شود، می‌باشند. فاصلهٔ بین جک‌ها به سه روش خوانده می‌شود.
ساده ترین روش این است که محل نشان گر قرائت گردد. هنگامی که نشان گر بین دو نشانه گذاری است، کاربر می‌تواند آن را درج کرده و از این روش دقت بیشتری را اعمال نموده است.
روش دیگر این است که شئ مورد نظر را بین دو فک قرار می‌دهیم و سپس از روی خط کش اصلی عدد نشان داده شده را می‌خوانیم (بر حسب میلی‌متر) و سپس از روی ورنیه هر خطی که بر روی خط خط کش اصلی منطبق است را خوانده و در دقت آن ضرب می‌کنیم و با عدد خوانده شده از روی خط کش اصلی جمع می‌کنیم. کولیس‌های ورنیه، دیجیتال و عقربه‌ای می‌توانند ابعاد داخلی و خارجی را اندازه بگیرند و برای اندازه‌گیری هر کدام از فک مخصوص استفاده کنند.
مقیاس ورنیه‌ها بر حسب سیستم متریک یا مقیاس‌های کوچکتر و نیز بر حسب اینچ که در قسمت بالای آن است، می‌باشد. کولیس‌های به کار گرفته شده در صنعت تا ۰٫۰۱ میلی‌متر و یا ۰٫۰۰۱ اینچ دقت دارند و در ابعادی موجودند که می‌توان از آن‌ها برای اندازه‌گیری تا ۱۸۲۹ میلی‌متر و یا ۷۲ اینچ استفاده کرد.
۴- کولیس عقربه ای به جای استفاده از کولیس ورنیه‌ها که قرائت آن‌ها نیاز به روش خاص داشت که نیاز به یادگیری دارد، می‌توان از کولیس‌های عقربه‌ای که در آن‌ها برای قرائت کسری از میلی‌متر کافی است که عدد روی عقربه را قرائت کرد، استفاده نمود. در این وسیله یک چرخ دندۀ دقیق و کوچک موجود است که بدون نیاز به قرائت مقیاس در ورنیه به همان اندازه دقیق را نشان می‌دهد. نشانگر هر یک اینچ و یا هر میلی‌متر و یا یک دهم اینچ می‌چرخد. اندازه قرائت شده از روی عقربه بایستی به آن چه که از روی خط کش قرائت می‌شود، اضافه شود. به وسیله یک پیچ می‌توان آن چه که بر روی خط کش نمایش داده می‌شود را قفل کرد. منظور این است که از حرکت عقربه جلوگیری نمود تا در قرائت اشتباهی به وجود نیاید.
۵- کولیس رقمی (دیجیتال)
این کولیس‌ها از آن جایی که یک عدد واحد را بر روی نمایشگر نمایش می‌دهند و دیگر محتاج به قرائت از روی خط کش نمی‌باشد، نسبت به کولیس‌های عقربه‌ای بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. برخی از این نوع کولیس‌ها قابلیت تبدیل واحد به سانتی‌متر، میلی‌متر و اینچ را دارند. می‌توان با آن‌ها برخی اندازه‌گیری‌های دیفرانسیلی را انجام داد. کولیس‌های دیجیتال می‌توانند اندازه‌ها را در حافظهٔ خود نگه دارند. از این قابلیت می‌توان در جاهایی که کار کردن دشوار است و امکان دیدن عدد روی مانیتور نیست استفاده می‌شود. کولیس‌ها با طول معمولی، ۶ اینچ یا ۱۵۰ میلی‌متر از فولاد ضد زنگ ساخته می‌شوند که دارای دقت نسبی ۰٫۰۰۱ اینچ و ۰٫۰۲ میلی‌متر می‌باشند. تکنولو‍‍ژی مشابه در ساخت کولیس‌ها با طول بلند تر(۸ اینچ و ۱۲ اینچ) به کار گرفته شده که دقت آن‌ها برای کولیس‌های ۱۰۰ تا ۲۰۰ میلی‌متر، ۰٫۰۰۱ اینچ یا ۰٫۰۳ میلی‌متر و برای ۲۰۰ تا۳۰۰ میلی‌متر، ۰٫۰۰۱۵ اینچ یا ۰٫۰۴ میلی‌متر است. بسیاری از کولیس‌های ساخت چین که قیمت آن‌ها گران نیست، با دقت خوبی از لحاظ منطقی کار می‌کنند. یک مشکل این کولیس‌ها این است که هنگامی که در حالت خاموش قرار می‌گیرند، همچنان از باتری و قدرت آن استفاده می‌نمایند. یعنی در واقع آن‌ها چیزی را نمایش نمی‌دهند اما هم چنان جریان تا زمانی که تمام شود در آن‌ها برقرار است. جریان در حدود ۲۰ میکرو آمپر است که خیلی بیشتر از جریان در کولیس ها با برندهای معروف است. بعضی از مواقع وقتی که ولتاژ باتری خیلی کم شود، کولیس دیگر کار نمی‌کند. سلول‌های نقره‌ای با سلول‌های قلیایی ولتاژ برابری ایجاد می‌کنند،اما عمر آن ها برای کارایی بیشتر است. پس آن‌ها جایگزین مناسبی برای سلول‌های قلیایی هستند. کولیس‌های دیجیتال این قابلیت را دارند که یک سری از خروجی‌ها را با اتصال به کامپیوتر، در اختیار قرار دهند. یک سری مبدل‌ها وجود دارند که می‌توان با استفاده از آن‌ها خروجی‌ها را وارد برنامه‌های آماری یا جداول و یا نرم‌افزارهای مشابه نمود. همانند کولیس‌های عقربه‌ای پیچی وجود دارد که می‌تواند کولیس را در حالت اندازه‌گیری ثابت نگه دارد و از حرکت آن جلوگیری نماید. |
کولیس داخلی
کولیس خارجی
کولیس ورنیه
کولیس عقربه ای
کولیس رقمی (دیجیتال) |
مقایسه:
هر کدام از انواع کولیس مذکور در بالا مزیت ها و خطاهای نسبی مخصوص خود را دارند. کولیس ورنیه‌ها با دوام اند، در بلند مدت با دقت عمل می‌کنند، از میدان‌های مغناطیسی تأثیر نمی‌پذیرند و بسیار ضد ضربه‌اند. همچنین قرائت رقم آخر نسبتاً راحت می‌باشد. آن ها ممکن است هر دو مقیاس سانتی‌متر و اینچ را داشته باشند. اما کولیس ورنیه نیازمند دید مناسب چشم یا عینک بزرگ کننده برای قرائت است و ممکن است در قرائت از فاصله دور و زوایای نا مناسب، آزمایشگر دچار مشکل شود. در محیط‌های تولیدی قرائت کولیس ورنیه در طول روز مستعد خطا بوده و کارگران را آزار می‌دهد. کولیس‌های عقربه‌ای نسبتاً راحت قرائت می‌شوند و می‌توانند برا ی مقایسه در هر نقطه‌ای روی صفر تنظیم گردند. آن ها شدیداً به ضربه حساس اند و بسیار مستعد کثیف شدن چرخ دنده‌ها هستند که می‌تواند مو جب کاهش دقت شود. کولیس‌های دیجیتالی به راحتی از سیستم سانتی‌متر به سیستم اینچ تغییر می‌کند. آن ها به سادگی در هر نقطه صفر می‌شوند و در هر دو جهت قرائت را انجام می‌دهند. و در صورتی که امکان مشاهده صفحه کولیس نباشد با فشردن دکمه “ Hold ” یا با صفر کردن و بستن کولیس (که مقدار منفی اندازه‌گیری مورد نظر را نشان می‌دهد) امکان قرائت مهیا می‌شود. آن ها از نظر مکانیکی و الکترونیکی شکننده‌اند. اکثراً نیازمند باتری اند و در برابر سرما مقاومت خوبی ندارند. همچنین مقاومت معمولی در برابر ضربه دارند و در برابر کثیفی آسیب پذیر اند.
استفاده و روش استفاده:
برای خواندن اعداد روی آن ابتدا باید دقت کنیم که ردیف بالایی سیستم اینچی است و ردیف پایینی سیستم متریک است. فرض کنید میخواهیم قطر خارجی یک میله استوانه را اندازه گیری کنیم. برای اینکار استوانه را بین دو فک پایینی قرار می دهیم و سپس عدد مربوط خط کش اصلی مرکزی می خوانیم و برای شمارش خرده عدد به خط کش پایینی مراجعه می کنیم و عدد مربوط به جایی که خط های دو خط کش اصلی و خط کش پایینی دقیقا روبروی هم قرار گرفته اند را می خوانیم و با عدد اصلی جمع می کنیم تا قطر خارجی به دست آید. در اینجا عدد اصلی ۱۳ است و عدد خط کش پایینی را خوانده و در ۰.۰۲ ضرب می کنیم و با عدد اصلی جمع می کنیم. علت اینکه در ۰.۰۲ ضرب می کنیم این است که هر تقسیم بندی روی خط کش پایینی معادل ۰.۰۲ میلی متر است.
کولیس‌ها باید به درستی استفاده شوند تا بتوانند اندازه‌گیری دقیقی به ما بدهند. مثلاً برای اندازه‌گیری ضخامت یک بشقاب، کولیس ورنیه بایستی در زاویه درستی قرار گیرد تا به ما ابعاد دقیق را بدهد. برای اندازه‌گیری ابعاد گرد شکل و یا با شکل نامشخص، احتیاج به تمرین بیشتر است. دقت اندازه‌گیری برای استفاده از کولیس به شدت به مهارت کاربر بستگی دارد. فک دستگاه کولیس ورنیه باید محکم به قسمتی که می‌خواهد اندازه‌گیری شود بچسبد.
انواع کولیس ها برای اندازه گیری دقیق قطعات تولیدی یا هر چیزی که می خواهیم اندازه بگیریم به کار می رود. انواع مختلف کولیس ها، بر حسب شکل ظاهری، کاربرد (مثل کولیس ارتفاع سنج، کولیس عمق سنج، کولیس شیارسنج، کولیس شعاع سنج و…)، دﺳﺘﮕﺎه یکاهای اندازه گیری یا سیستم های اندازه گیری (مثل سیستم متریک و اینچی) دسته بندی می شوند که عبارتند از: