電子レンジや冷蔵庫など、多くの家電製品でカムヒンジが使用されています。カムヒンジの機能は、開閉操作時にドアを自由に任意の開放位置に保持することです。これによって、その家電製品の開閉に必要な力の量が最小限になります。
次の図は、簡素化した電子レンジの側面図です。ポイントOを中心に緑色のドアがヒンジによって動き、ここに示すように開閉します。ドアを開くと、底部サーフェスAB（黄色でハイライト表示）がピンP上をスライドします。
- 目的
- カムプロファイルABを変更して、閉じた位置から開いた位置への移動に必要なトルクが最小になるようにします。開閉操作のすべての過程でトルクを最小化することを目指します。コスト関数は以下のとおりです：
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cost=∫T=FinalT=0τ(t)2dt
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τ(t)
は、開いた位置におけるトルクの瞬時値です。
- 設計変数
- カムプロファイルはパラメトリックな曲線として定義します。例えば、Bスプラインのノット位置の関数としてパラメトリックに定義します。ノット係数が設計変数です。ノット係数のセットを指定すると、一意の滑らかな曲線を再現できます。この例では、８つのノット係数があります。プロファイルの初期推定は直線です。
- 結果
- 最適化したカムプロファイルを次の図に示します：
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図 2.
- ドアを開くために必要な力を、初期設計と最適化後の設計で比較した結果を次に示します。
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図 3.
