کولیس

یک کولیس ورنیه.
کولیس ، یا قطرسنج یکی از ابزارهای بکار رفته در صنعت و مهندسی مکانیک است.
کولیس وسیله‌ای است که فاصله بین دو طرف یک شی را اندازه می‌گیرد. برای این منظور کولیس را بین دو نقطه مطلوب قرار می‌دهیم و دو نقطه به وسیله دو فک مشخص می‌شود. سپس کولیس را بر می‌داریم حدفاصل دو فک به وسیله یک ابزار اندازه‌گیری هم چون خط‌کش خوانده می‌شود.
تاریخچه کولیس
در سال ۱۳۶۳ میلادی یک نفر فرانسوی بنام 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 شده‌است. تاریخچه کشتی به شش قرن قبل از میلاد مسیح بر می‌گردد. قسمت‌های چوبی فک‌های متحرک و ثابت را نشان می‌داد. با اینکه استفاده از دسته‌ای از کولیس‌ها به ندرت وجود دارد، هنوز هم در روم و یونان از آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در زمان سلسله هان (۲۰۲قبل 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. کمپانی‌ای 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.
انواع
کولیس داخلی(Inside calipers).
کولیس داخلی-داخل سنج (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 کاملا گیر دار شده و ابعاد را مطالعه می‌کنیم.
کولیس پایینی در شکل به وسیله پیچ قابل تنظیم است که بدون تکان دادن وسیله از محل اندازه‌گیری قابل قرائت می‌باشد.
کولیس خارجی(Outside calipers).
کولیس خارجی-خارج سنج(Outside calipers)
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.
کولیس‌های مقسم(Divider calipers).
کولیس ورنیه
کولیس ورنیه‌ها، کولیس‌های دیجیتال و کولیس‌های عقربه‌ای ابعاد را به‌طور 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. فاصله بین جک‌ها به سه روش خوانده می‌شود.
ساده‌ترین روش این است که محل نشان گر قرائت گردد. هنگامی که نشان گر بین دو نشانه‌گذاری است، کاربر می‌تواند آن را درج کرده و از این روش دقت بیشتری را اعمال نموده‌است. روش دیگر این است که شی 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 بکار گرفته شده در صنعت تا ۰٫۰۱ میلی‌متر یا ۰٫۰۰۱ اینچ دقت دارند و در ابعادی موجودند که می‌توان از آن‌ها برای اندازه‌گیری تا ۱۸۲۹ میلی‌متر یا ۷۲ اینچ استفاده کرد.
فک خارجی برای اندازه‌گیری ابعاد خارجی از جمله قطر خارجی
فک داخلی برای اندازه‌گیری ابعاد داخلی از جمله قطر داخلی
پروب عمق که برای اندازه‌گیری ارتفاع و عمق به کار گرفته می‌شود.
مقیاس اصلی که تا ۱ میلی‌متر را اندازه می‌گیرد.
مقیاس اصلی بر حسب اینچ
مقیاس ورنیه که دقت آن تا ۰٫۱ میلی‌متر یا بیشتر است.
مقیاس ورنیه که دقت را تا کسری از اینچ می‌دهد.
گیره برای جلوگیری از حرکت قسمت متحرک یا آسان کردن حرکت آن
کولیس عقربه‌ای.
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 دیجیتال.
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 حافظه 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 بلند‌تر(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 همچنان جریان تا زمانی که تمام شود در آن‌ها برقرار است. جریان در حدود ۲۰ میکرو آمپر است که خیلی بیشتر از جریان در کولیسها 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 آن‌ها 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 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 ریزسنج
کولیس‌های میکرومتری به جای استفاده از قسمت افقی نظیر ورنیه یا عقربه یا نمایشگر  رقومی (دیجیتال)، از یک پیچ برای اندازه‌گیری استفاده می‌کنند و به آن‌ها میکرو متر یا ریز 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 تاثیر نمی‌پذیرند و بسیار ضد ضربه‌اند. . همچنین قرائت رقم آخر نسبتا 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 نسبتا راحت قرائت می‌شوند و می‌توانند برا ی مقایسه در هر نقطه‌ای روی صفر تنظیم گردند. آن‌ها شدیدا 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. اکثرا نیازمند باتری‌اند و در برابر سرما مقاومت خوبی ندارند. همچنین مقاومت معمولی در برابر ضربه دارند و در برابر کثیفی آسیب پذیراند.
نحوه استفاده.
استفاده
کولیس‌ها باید به درستی استفاده شوند تا بتوانند اندازه‌گیری دقیقی به ما بدهند. مثلا 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 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.