کولیس

کولیس یا قُطر/عُمق‌سنج یکی از ابزارهای به کار رفته در صنعت و مهندسی مکانیک است.
کولیس دستگاهی است که فاصله‌ی میان دو سوی یک جسم را اندازه می‌گیرد. برای این کار دو شاخک کولیس را میان دو نقطه دل‌خواه می‌گذاریم، سپس کولیس را بر می‌داریم فاصله‌ی میان دو شاخه از روی خط‌کش خوانده می‌شود.

تاریخچه کولیس

در سال ۱۳۶۳ میلادی یک فرانسوی بنام پیرورنیه دستگاهی برای اندازه‌گیری طراحی کرد که براساس اختلاف بین دو تقسیم‌بندی کار می‌کرد.
کولیس‌های آغازین در لابه‌لای لاشه‌های بازمانده از کشتی در نزدیکی کرانه‌های ایتالیا یافت شده‌است. پیشینه‌ی کشتی به شش سده پیش از میلاد مسیح بر می‌گردد. بخش‌های چوبی شاخک‌های متحرک و ثابت را نشان می‌داد. با این که به‌کارگیری دسته‌ای از کولیس‌ها به کمی وجود دارد، در روم و یونان هنوز هم با آن‌ها کار می‌کنند.
در زمان سلسله‌ی هان (۲۰۲ پیشامیلاد تا ۲۲۰ میلادی) چینی‌ها از کولیس‌های کشویی که آن‌ها را از برنز ساخته و روز، ماه و سال (بر پایه‌ی تاریخ و سال چینی) را بر رویش می‌کندند، به کار می‌بردند.
کولیس ورنیه‌های جدید که تا هزارم اینچ را می‌خوانند، به دست فردی آمریکایی به نام جوزف آر. براون (Joseph R. Brown) در سال ۱۸۵۱ اختراع شده‌اند. کمپانی‌ای به نام Brown and Sharpe برای ساخت دستگاه‌های با دقت بالا در ایالات متحده بازگشایی شد. این دستگاه نخستین ابزار برای اندازه‌گیری دقیق بود که می‌توانست به قیمت ماشین‌آلات معمولی به فروش برود.

کولیس خارجی-خارج سنج

این دسته از کولیس‌ها برای اندازه‌گیری ابعاد خارجی به کار می‌روند. به‌کارگیری این وسیله قابلیت تکرارپذیری و نیز دقت بالایی دارد. در اندازه‌گیری ابعاد بزرگ همچون قطر یک لوله بزرگ بسیار مفید می‌باشد.

کولیس عقربه‌ای

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 دنده دقیق و کوچک موجود است که بدون نیاز به قرائت مقیاس در ورنیه به همان اندازه دقیق را نشان می‌دهد. نشانگر هر یک اینچ یا هر میلی‌متر 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.

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 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 سنج می‌گویند.
ریز سنج (میکرو متر)
موارد استفاده
برای اندازه‌گیری ضخامت ورقه‌های نازک و سیم‌های نازک یا برای بدست آوردن قطر ساچمه را با اسبابی به نام ریز سنج اندازه می‌گیرند.
ساختمان ریز سنج (میکرو متر)
این اسباب از ترکیب یک پیچ و مهره مدرج ساخته شده‌است. در این وسیله، مهره استوانه‌ای است تو خالی که سطح خارجی آن مدرج شده‌است. این استوانه به کمانی متصل است در انتهای دیگر کمان زایده‌ای وجود دارد که به آن سندان می‌گویند.
پیچ در داخل کلاهکی قرار دارد و در داخل مهره حرکت می‌کند، کلاهک پیچ بر روی سطح خارجی مهره جابجا می‌شود. در صورتی که پای پیچ ۰٫۵ میلی‌متر باشد دور کلاهک پیچ به پنجاه قسمت و اگر پای پیچ یک میلی‌متر باشد دور کلاهک پیچ به صد قسمت تقسیم می‌شود به آن قسمت از پیچ که از داخل مهره خارج شده و در داخل کمان جابه جا می‌گردد زبانه می‌گویند. اگر پیچ یک دور بپیچد در نوع اول زبانه ریزسنج نیم میلی‌متر جابجا می‌شود بنابراین وقتی پیچ به‌اندازه یک درجه بپیچد دهانه ریزسنج به اندازه یک صدم میلی‌متر باز یا بسته می‌شود. بنابراین با استفاده از ریزسنج دقت اندازه‌گیری تا۰٫۰۱ میلی‌متر بالا می‌رود.
روش کار ریز سنج
برای اندازه‌گیری جسم مورد نظر را از بین زبانه و سندان قرار می‌دهند و پیچ کلاهک آنقدر می‌چرخانند تا جسم با زبانه و سندان تماس پیدا کند. برای چرخاندن کلاهک پیچ، پیچ هرز گرد را می‌پیچانند پس از تماس با زبانه با جسم، پیچ هرز گرد صدا می‌کند، با شنیدن صدا عمل پیچاندن را متوقف می‌کنند. در غیر این صورت از حساسیت اسباب کاسته می‌شود درجات میلی‌متر داروی مهره و درجات صدم میلی‌متر داروی کلاهک پیچ می‌خوانند درجه‌ای از کلاهک پیچ خوانده می‌شود که در امتداد خط افقی مهره قرار دارد.

مقایسه

هر کدام از انواع کولیس مذکور در بالا مزیتها 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. آن‌ها ممکن است هر دو مقیاس سانتی‌متر و اینچ را داشته باشند. اما کولیس ورنیه نیازمند دید مناسب چشم یا عینک بزرگ‌کننده 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. آن‌ها 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. آن‌ها 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. آن‌ها 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 پذیراند.

به‌کارگیری

کولیس‌ها باید به‌درستی به کار گرفته شوند تا بتوانند اندازه‌گیری دقیقی به ما بدهند. برای نمونه برای اندازه‌گیری ضخامت (کلفتی) یک بشقاب، کولیس ورنیه بایستی در زاویه درستی جای بگیرد تا اندازه‌های دقیق را به ما بدهد. برای اندازه‌گیری اندازه‌های گرد یا با شکل نامشخص، نیاز به تمرین بیش‌تر است.
دقت اندازه‌گیری برای به‌کارگیری کولیس به مهارت کاربر بستگی فراوان دارد. شاخه دستگاه کولیس ورنیه باید به بخشیی که می‌خواهد اندازه‌گیری بشود سفت بچسبد.