بهمن
انواع کولیس ورنیه، اصول کارکرد و نحوه خواندن آن
انواع کولیس ورنیه
کولیس ورنیه به ابزاری گفته‌می‌شود که معمولاً برای انواع اندازه‌گیری‌های دقیق استفاده‌می‌شود و لزوماً فقط مربوط به امور مهندسی‌نیست.
سه نوع کولیس ورنیه وجوددارد که معمولاً در آزمایشگاه برای اندازه‌گیری دقیق طول اجسام کوچک استفاده‌می‌شود که با استفاده از مقیاس متر یا هر ابزار دیگری نمی‌توان این کار را انجام‌داد.
انواع کولیس ورنیه
- نوع A
- نوع B
- نوع C
انواع کولیس ورنیه، اصول کارکرد و نحوه خواندن آن
مهمترین کاربرد هر کولیس ورنیه اندازه‌گیری قطر داخلی و خارجی یک جسم‌است. کلمه کولیس مشتق‌شده‌است که به معنای هر ابزاری با دو فک‌است که برای تعیین قطر اجسام استفاده‌می‌شود.
این ابزاری‌است که برای به دست آوردن اندازه‌گیری‌های دقیق که برای آزمایش‌های علمی بسیار مورد نیازاست به خوبی شناخته‌شده‌است.
قطعات کولیس ورنیه
کولیس ورنیه در مکان‌هایی که نیاز به اندازه‌گیری بسیار دقیق وجوددارد، بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین در اینجا نیاز به شناخت صحیح عناصر کولیس ورنیه که در زیر به آنها اشاره‌می‌شود، احساس‌می‌شود.
عناصر اصلی کولیس ورنیه به شرح زیر است:
- مقیاس اصلی
- مقیاس ورنیه
- پیچ شست
- پیچ قفل
- میله عمق
- فک ثابت
- فک کشویی
-
مقیاس اصلی
کولیس ورنیه بیشتر از دو قاعده فولادی تشکیل‌شده‌است که می‌توانند در کنار یکدیگر بلغزند.
یکی از آنها یک نوار فلزی مستطیل شکل دراز است‌که در یک انتها، فک ثابتی‌دارد و در انتهای بالایی آن بر حسب اینچ و در انتهای پایینی آن برحسب سانتی‌مترمدرج‌شده‌است که البته سانتی متر به عنوان مقیاس اصلی شناخته‌می‌شود.
علامت‌گذاری ها به 20 قسمت تقسیم‌می‌شوند به طوری که یک تقسیم کوچک می‌تواند برابر با 0.05 سانتی مترباشد. این همان چیزی‌است که امکان بهبود تکنیک‌های اندازه‌گیری رایج را همراه با اندازه‌گیری‌های مستقیم با استفاده از روش درجه‌بندی خط می‌دهد.
-
مقیاس ورنیه
یک نوار فلزی مستطیلی کوچک دیگر وجوددارد که به همراه یک رابطه خاص با یک متر اصلی که به آن مقیاس ورنیه می‌گویند، درجه‌بندی شده‌است و بر روی نوار فلزی بلند می‌لغزد. در کولیس ورنیه دو فک وجوددارد که یکی فک بالا و دیگری فک پایین‌است. این تجهیز دارای آرواره‌هایی‌است که برای محکم نگه‌داشتن جسم در اندازه‌گیری طول آن استفاده‌می‌شوند که با استفاده از مقیاس متر غیرممکن‌است.
فک خارجی که به عنوان فک پایین نیز شناخته‌می‌شود معمولاً برای اندازه‌گیری قطر یک کره یا استوانه استفاده‌می‌شود در حالی که فک‌های داخلی یا فک‌های بالایی آنهایی‌هستند که معمولاً برای اندازه‌گیری قطر داخلی یک استوانه توخالی استفاده‌می‌شوند.
همچنین، یک نوار فلزی وجود دارد که در پشت کولیس ورنیه وصل‌شده‌است که برای اندازه‌گیری عمق داخلی یک استوانه مفید‌است.
انواع کولیس ورنیه، اصول کارکرد و نحوه خواندن آن
اصل کولیس ورنیه
متر نمی‌تواند اجسام کوچکتر از 1 میلی‌متر را اندازه‌گیری‌کند درحالیکه کولیس ورنیه می‌تواند اجسام تا 1 میلی متر را اندازه‌گیری‌کند. کولیس ورنیه دارای دو مقیاس اصلی و مقیاس ورنیه‌است، هر دوی اینها ترتیبی برای اندازه‌گیری طول‌های بسیار کوچک مانند 0.1 میلی متر و غیره دارند.
مقیاس اصلی دارای کمترین تعداد 1 میلی متراست در حالی که مقیاس ورنیه دارای کمترین تعداد 0.9 میلی متراست. 10 واحد از مقیاس اصلی معادل 1 سانتی متراست در حالی که 10 واحد مقیاس ورنیه معادل 0.9 میلی متراست.
واحد مقیاس ورنیه میلی متراست. این به عنوان تفاوت اصلی در مقیاس اصلی و مقیاس ورنیه که 0.1 میلی متراست، شناخته میشود و به عنوان اصل کار کولیس ورنیه نیز خوانده‌می‌شود.
کمترین تعداد کولیس ورنیه
تفاوت بین مقادیر یک تقسیم مقیاس اصلی و یک تقسیم مقیاس ورنیه به عنوان کمترین تعداد کولیس ورنیه نامیده میشود. کمترین تعداد کولیس ورنیه به عنوان کوچکترین مقداری است که می‌توان از این دستگاه اندازه‌گیری کرد. برای محاسبه کمترین تعداد کولیس ورنیه، مقدار یک قسم از مقیاس اصلی باید بر تعداد کل قسم های موجود در مقیاس ورنیه، تقسیم‌شود.
به عنوان مثال، اگر مقدار یک تقسیم‌بندی اصلی مقیاس 1 میلی مترباشد و تعداد کل تقسیم‌ها در مقیاس ورنیه 10 میلی مترباشد، کمترین شمارش 0.1 میلی متر خواهدبود. بنابراین، کمترین شمارش کوچکترین فاصله‌ای‌است که می‌توان از ابزاری به نام کولیس ورنیه اندازه‌گیری‌کرد.
خطای صفر در کولیس ورنیه
خطای صفر در کولیس ورنیه به خطای ریاضی گفته‌می‌شود که به دلیل آن، صفر مقیاس ورنیه با صفر مقیاس اصلی منطبق‌نمی‌شود. در صورتی که علامت صفر در مقیاس ورنیه با علامت صفر در مقیاس اصلی منطبق‌نباشد، خطای رخ داده به عنوان خطای صفر نامیده‌می‌شود. خطاهای صفر 2 نوع هستند که به شرح زیر است:
- خطای مثبت صفر
- خطای منفی صفر
.
-
خطای مثبت صفر
در خطای صفر مثبت، اگر این فک‌ها کنار هم‌قرارگیرند، ناظر می‌تواند صفر مقیاس ورنیه را از مقیاس اصلی صفر جلوترببیند. می‌توان گفت که صفر مقیاس ورنیه در سمت راست مقیاس اصلی صفراست. در هر دو مورد یا جلوتر از مقیاس اصلی صفراست یا در سمت راست مقیاس اصلی صفر قراردارد.
-
خطای منفی صفر
در صورت خطای صفر منفی، هنگامی که هر دو فک به هم نزدیک شوند، ناظرمی‌تواند صفر مقیاس ورنیه را که در پشت مقیاس اصلی صفراست یا می‌تواند در سمت چپ مقیاس اصلی صفرباشد، ببیند. بنابراین اگر مقیاس ورنیه صفر در پشت یا سمت چپ مقیاس اصلی صفرباشد، در هر دو مورد، خطای صفر به عنوان خطای منفی در نظر گرفته‌می‌شود.
-
بدون خطای صفر
بدون خطای صفر، هنگامی که هر دو فک به هم نزدیک‌شوند، ناظرمی‌تواند صفر مقیاس اصلی را با صفر مقیاس ورنیه منطبق‌کند. اگر دقیقاً در یک خط مستقیم‌باشند، می‌گویند کولیس ورنیه عاری از خطای صفر است یا می‌توان گفت که هیچ خطای صفر در این کولیس ورنیه وجودندارد.
انواع کولیس ورنیه
در زیر انواع مختلف کولیس ورنیه ذکرشده‌است:
- کولیس لبه صاف ورنیه
- لبه چاقو کولیس ورنیه
- کولیس دندانه دنده ورنیه
- عمق سنج ورنیه
- کولیس ورنیه لبه صاف و چاقو
- ارتفاع سنج ورنیه
- کولیس صفحه ورنیه
-
کولیس ورنیه لبه تخت
کولیس لبه تخت ورنیه به نوعی از ورنیه گفته‌می‌شود که برای عملکردهای معمولی مانند اندازه‌گیری بیرونی طول، عرض، ضخامت و قطر استفاده‌می‌شود. از آنجایی که لبه آن از نوع خاصی‌است، اندازه‌گیری داخلی را نیز می‌توان همراه با آن انجام داد. در حالی که از آن اندازه‌گیری، عرض باید کم شود. این نوع اندازه‌گیری اغلب روی فک نوشته‌می‌شود در غیر این صورت باید با میکرومتر اندازه‌گیری‌شود.
انواع کولیس ورنیه، اصول کارکرد و نحوه خواندن آن
-
کولیس ورنیه لبه چاقو
لبه چاقو کولیس ورنیه، ورنیه‌ای‌است که لبه هایی مانند چاقودارد. این کولیس ورنیه عمدتاً در مکان‌هایی که فضاهای باریک، فاصله سوراخ های پیچ و غیره وجود دارد، استفاده‌می‌شود. اهمیت آن به دلیل لبه نازک فک آن‌است که به سرعت فرسوده‌‌شده و شروع به اندازه‌گیری نادرست‌‌می‌کند. استفاده از این نوع ورنیه باید کم و با احتیاط باشد.
-
کولیس ورنیه لبه صاف و چاقو
کولیسهای ورنیه لبه چاقویی به آنهایی گفته‌می‌شود که از یک طرف، فک همانند کولیس معمولی ورنیه است در حالی که از طرف دیگر دارای فک لبه چاقو است. از این نوع کولیسهای ورنیه می‌توان برای انجام انواع کارها استفاده کرد، زیرا می‌تواند همه چیز را به راحتی اندازه‌گیری کند.
-
کولیس دنده ای ورنیه
کولیس دندانه دنده ورنیه به نوع خاصی از ابزار گفته‌می‌شود که از فرم ترکیبی دو کولیس ورنیه ساخته‌می‌شود. این نوع ورنیه از دو متر مجزا تشکیل‌شده‌است که یکی مقیاس عمودی و دیگری مقیاس افقی‌است. در کولیس ورنیه می‌توان ضخامت یک دندانه چرخ دنده را از دایره گام برداشت و یا می‌توان گفت که از کولیس ورنیه برای اندازه‌گیری قسمت‌های مختلف چرخ دنده استفاده‌کرد.
-
عمق سنج ورنیه
عمق سنج ورنیه به ابزاری گفته‌می‌شود که برای اندازه‌گیری عمق شکاف مانند سوراخ یا شیار استفاده‌می‌شود. این نوع ورنیه تقریباً شبیه کولیس ورنیه است و برای قرائت آن نیز به همین صورت گرفته‌می‌شود. اما دارای پایه‌ای صاف است که به جای فک استفاده‌می‌شود.
عمق سنج با استفاده‌از یک تیر نازک مانند یک قاعده باریک ساخته‌شده‌است و مقیاس اصلی و ورنیه نیز در هر دو سیستم اینچ یا متریک یافت‌می‌شود. هدف اصلی چنین ورنیه ای این‌است که ناظر بتواند سه نوع را با آن اندازه‌گیری‌کند.
مقیاس اصلی در قسمت هایی از اینچ مشخص شده‌است و همچنین به 64 بخش فرعی تقسیم میشود.
انتهای دیگر دارای 40 بخش فرعی‌است و هر خط چهارم کمی بزرگتراست، و شامل اندازه محلی با حداقل اندازه‌گیری 0.001 است و با کمک مقیاس ورنیه گرفته‌می‌شود.
خوانش‌ها بر حسب میلی متر می‌باشد که می‌توانند حداقل اندازه‌گیری 0.02 میلی متر را به همراه مقیاس ورنیه انجام دهند.
-
ارتفاع سنج ورنیه
از ارتفاع سنج‌های ورنیه برای اندازه‌گیری دقیق ارتفاع و یا هر علامت گذاری با بالاترین دقت مورد نیاز، استفاده‌می‌شود. این نوع ابزار کاملاً شبیه به کولیس ورنیه‌است در حالی که با اتصال برخی از ضمائم اضافی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ارتفا سنج ورنیه، خط گیر افست روی خود تیر ثابت میشود که با استفاده از آن ارتفاع کار، اندازه‌گیری‌شده یا علامت گذاری میشود. اینها بیشتر به دو نوع مختلف طبقه بندی می‌شوند:
- پایه جامد
- پایه متحرک
در نوع جامد ورنیه امکان تنظیم تیر یا پایه طبق نیاز محل وجودندارد در حالی که در پایه متحرک ورنیه این امکان وجوددارد. این نوع ارتفاع سنج ورنیه به صورت ست بوده و دارای کولیس پایه ورنیه، پیچ ثابت‌کننده افست و غیره می‌باشد که با جداکردن پایه آن می‌توان به عنوان یک کولیس معمولی ورنیه استفاده کرد. برای استفاده از هر دو نوع ارتفاع سنج ورنیه، رعایت نکات زیر الزامی است:
اطمینان حاصل کنید که از آن بر روی سطح صاف استفاده‌کنید.
از وارد کردن فشار بیش از حد هنگام علامت گذاری برای جلوگیری از شکستگی خودداری‌کنید.
فقط روی صفحه سطحی استفاده‌شود.
فقط برای علامت گذاری یا اندازه‌گیری دقیق استفاده‌شود.
قرائت‌ها باید یادداشت شود.
-
کولیس ورنیه
در کولیس ورنیه تا آنجا که مربوط به خواندن‌است، احتمال اشتباه وجوددارد. بنابراین برای جلوگیری از این موارد، امروزه از کولیسهای شماره‌گیر ورنیه استفاده‌می‌شود که جایگزین مقیاس ورنیه شده‌اند و برای جلوگیری از خطای خواندن، یک صفحه درجه‌بندی نیز دارد.
مشابه کولیس های ورنیه، این ابزارها می‌توانند برای اندازه‌گیری ابعاد در اینچ و همچنین میلی متر استفاده‌شوند. مشابه نشانگر تست شماره گیری، قفسه و پینیون نیز در این ونیرها استفاده‌می‌شود. قفسه در متر اصلی‌است که به پینیون صفحه وصل‌شده‌است. این نوع فک‌های متحرک، آنهایی هستند که توسط غلتک شست حرکت‌می‌کنند تا قرائت شوند، برای این کار باید تعداد اصلی و فرعی موجود، بررسی شود.
نوع A، B و C ورنیه کولیس
کولیسهای ورنیه به طور کلی بر اساس استاندارد بین المللی طبقه‌بندی می‌شوند. بر اساس این استاندارد سه نوع کولیس ورنیه وجوددارد که برای برآوردن نیازهای اندازه‌گیری خارجی و داخلی تا 2000 میلی متر با دقت 0.02، 0.05 و 0.1 میلی متر مشخص شده‌است. انواع مختلف کولیس ورنیه به انواع A، نوع B و نوع C طبقه بندی می‌شوند.
1 . نوع A Vernier
این نوع ورنیه تنها با یک ترازو ساخته‌می‌شود که در جلوی تیر قرار دارد و امکان خواندن مستقیم را فراهم‌می‌کند. این ورنیه ها دارای فک در دو طرف برای محاسبه اندازه‌گیری های خارجی و داخلی هستند. همچنین یافت میشود که دارای تیغه ای برای اندازه‌گیری عمق‌هستند. کولیس ها از فولاد بسیار مرغوب و با سطوح اندازه‌گیری سخت شده تا 650 HV ساخته شده‌اند. تیر به طور مسطح طراحی شده‌است به طوری که طول آن در محدوده تحمل طول های اسمی از 900 تا 1000 میلی متر، برای اندازه های 1500 و 2000 میلی متر می‌باشد.
سطح هدایت‌کننده تیر به منظور اندازه‌گیری محدوده 200 میلی متر و 0.01 میلی متر به صورت خطی در 0.01 میلی متر ساخته شده‌است. طبق استاندارد IS 3651-1974 اندازه های اسمی برای اندازه‌گیری وجود دارد که به شرح زیراست:
0-125 میلی متر، 0-200 میلی متر، 0-250 میلی متر، 0-300 میلی متر، 0-500 میلی متر و 0-750 میلی متر.
این مقیاس هم برای اندازه‌گیری های خارجی و هم برای اندازه‌گیری های داخلی به خوبی عمل می‌کند. فک ثابت به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از تیر ساخته شده‌است که در آن فک کشویی با تناسب خوب همراه با تیر ساخته شده و به طور آزادانه در طول میله حرکت می‌کند.
2. نوع B Vernier
نوع B به ورنیههایی گفته‌می‌شود که فقط از یک مقیاس ساخته شده‌اند و در جلوی تیر قرار دارند تا بتوان خواندن مستقیم را به درستی انجام داد. اینها نوعی از ورنیه هستند که دارای فک در دو طرف برای اندازه‌گیری خارجی و همچنین داخلی هستند. این تیر عمداً در تمام طول خود مسطح ساخته میشود تا تحمل 0.05 میلی متر برای طول های اسمی تا 300 میلی متر، 0.08 میلی متر از 900 تا 1000 میلی متر و 0.015 میلی متر برای اندازه های 1500 و 2000 میلی متر را تحمل کند.
ترازو اصلی، به عنوان اندازه‌گیری خارجی استفاده‌می‌شود و اندازه‌گیری‌های داخلی آنهایی هستند که با افزودن عرض فک‌های اندازه‌گیری داخلی برای به دست آوردن قرائت روی ترازو ساخته‌می‌شوند.
طبق کد IS 3651-1974 اندازه های اسمی برای اندازه‌گیری به شرح زیراست:
این ترازو هم به اندازه‌گیری‌های خارجی و هم اندازه‌گیری داخلی عمل می‌کند. سطوح اندازه‌گیری دارای سطح زمین کاملاً ظریفی‌هستند. فک ثابت به بخش جدایی ناپذیر از تیر اطلاق‌می‌شود، در حالی که فک کشویی به همراه تیر به صورت کشویی ساخته‌شده و آزادانه در طول میله حرکت دارد. اندازه‌گیری با این نوع ورنیه کاملاً شبیه اندازه‌گیری نوع Aاست.
3. نوع C Vernier
ورنیه‌های نوع C به ورنیههایی گفته‌می‌شود که کاملاً شبیه به نوع A و Bهستند که فقط از یک مقیاس که در جلوی تیر قراردارد، ساخته‌می‌شوند. اینها ورنیههایی هستند که در دو طرف فک‌دارند تا بتوان عملیات اندازه‌گیری و علامت گذاری را انجام‌داد.
این تیر عمداً در طول خود مسطح ساخته‌می‌شود تا تحمل 0.05 میلی متر برای طول های اسمی متفاوت از 300 میلی متر، 0.08 میلی متر از 900 تا 1000 میلی متر و 0.15 میلی متر برای اندازه های 1500 و 2000 میلی متر را تداشته باشد.