Bachelor's Thesis

Design of a device for machine stringing wire into composite bee frames

Author of thesis: Bc. Miroslav Běhávka

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jakub Slavíček, Ph.D.

Reviewer: Ing. František Vlašic, Ph.D.

Abstract:

This bachelor's thesis deals with the design of a device for inserting wire into composite beehive frames, which, thanks to an innovative method of wire routing, enables the full automation of their production. The manufacturing of traditional wired wooden frames is a time-consuming and labor-intensive process, the full automation of which is difficult to imagine. The proposed device could therefore significantly increase the efficiency of producing new beehive frames. Since devices intended for the wiring of beehive frames are not publicly known, it was necessary to design both the device and its operating principle from scratch. In the research section of the thesis, an analysis of existing similar devices and possible design solutions for individual machine assemblies was first conducted. Based on the acquired findings, several conceptual designs of the device and its components were created, from which the most suitable final concept was developed. The output of the thesis is the mechanical design of the device, which is described in detail in the design section of the thesis and supplemented with assembly drawings of the main assembly, subassemblies, as well as drawings of selected components.

Keywords:

composite beehive frames, manufacturing automation, beehive frame wiring

Date of defence

11.06.2026

Date of publish

10.06.2031

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval výsledky své bakalářské práce a zodpověděl otázky oponenta. Vzhledem k vysokému zrychlení manipulátoru (10 m/s²), uvažoval jste, jaké setrvačné síly budou působit na vyplétací konzoli a zda mohou mít vliv na přesnost zavedení drátku, i přes vysokou tuhost zvoleného portálového systému? - zodpovězeno Doc.Svoboda - Kolik kusů rámků se vyrobí ročně? - zodpovězeno Doc.Omasta - Který pohon se používá v průmyslu k upínání? - zodpovězeno Doc.Svoboda - Jsou potřeba 4 krokové motory? - zodpovězeno

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Machine and Industrial Design

Study programme

Fundamentals of Mechanical Engineering (B-ZSI-P)

Specialization

Fundamentals of Mechanical Engineering (STI)

Composition of Committee

doc. Ing. Petr Svoboda, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Milan Omasta, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Milan Klapka, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Malý, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Šperka, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Jakub Slavíček, Ph.D.

Bakalářská práce se zabývala návrhem zařízení pro strojní vypletení drátku do kompozitních včelích rámků. Motivací pro řešení tohoto tématu byl nedávný vznik inovativního designu kompozitních rámků, jehož konstrukce byla navržena za účelem umožnění plné automatizace procesu přípravy včelích rámků.

V rámci práce autor provedl podrobnou rešerši, která potvrdila absenci komerčních zařízení tohoto druhu na trhu. Pozornost byla proto v rešeršní části dále logicky přesunuta na analýzu dílčích konstrukčních uzlů a obdobných mechanismů. Na základě těchto poznatků student vypracoval vlastní koncepční řešení, ze kterého po důkladném zhodnocení vybral nejvhodnější variantu a následně ji zpracoval do podoby finálního konstrukčního návrhu.

Všechny definované cíle práce byly splněny. Na práci cením zejména její ucelenost – od dobře provedené rešerše přes návrh konstrukce podložený výpočty a experimenty až po tvorbu výkresové dokumentace. Student k řešení přistupoval s vysokým pracovním nasazením, byl samostatný a postup pravidelně konzultoval. Práce je celkově na velmi dobré úrovni a doporučuji ji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods A
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory A
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level B
Work with used sources including quotations A
Student's independence when working on the topic A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. František Vlašic, Ph.D.

Předložená BP Miroslava Běhávky je na první pohled velmi zdařilým a uceleným inženýrským dílem, které má jasný cíl směřující k realizaci funkčního prototypu. Práce se čte velmi dobře, má logickou strukturu a autor v ní prokázal schopnost srozumitelně formulovat i složitější konstrukční problémy. Oceňuji zejména vlastní přínos v návrhu upínací desky s mechanismy klapek, které řeší unikátní potřebu fixace a srovnání louček kompozitního rámku.

Práce má však i své metodické nedostatky, které snižují celkovou úroveň práce. Jedná se např. o empirické metody měření pomocí kuchyňské váhy a ověřování přídržné síly svěrek pomocí kbelíku s vodou, což na technické univerzitě působí nepatřičně, očekával bych  u studenta analytický výpočet průhybu nosníku (loučky) nebo využití MKP simulace, příp. měření na trhacím stroji. Dále při výpočtu ohybu kapiláry (jehly) se omezil pouze na statickou úlohu, myslím, že při těch 10 m/s2 a rychlostech kolem 850 mm/s je nezbytné uvažovat vliv vibrací a rázů na přesnost polohování v takto jemné mechanice. I když student v diskuzi uvádí, že návrh řízení a elektroinstalace bylo nad rámec zadání, očekával bych alespoń blokové schéma zapojení. Posledním je ekonomická rentabilita, postrádám zde při jen materiálových nákladech až 170 000 Kč hlubší úvahu o návratnosti takové investice pro včelaře ve srování s manuálním vyplétáním kompozitního rámku, které trvá méně než minutu.

Jinak výkresová dokumentace je zpracována na dobré úrovni a obsahuje sestavy i vybrané výrobní výkresy. U některých dílů (např. držák jehly nebo uchopovací svěrky) by však bylo vhodné věnovat větší pozornost přesnému kótování a tolerování funkčních ploch s ohledem na technologii výroby. I přes výše uvedené kritické připomínky práce představuje solidní základ, který po dořešení detailů může sloužit jako podklad pro reálnou výrobu prototypu zařízení.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions C
Applicability of results in practice or theory B
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations A
Topics for thesis defence:
  1. Vzhledem k vysokému zrychlení manipulátoru (10 m/s²), uvažoval jste, jaké setrvačné síly budou působit na vyplétací konzoli a zda mohou mít vliv na přesnost zavedení drátku, i přes vysokou tuhost zvoleného portálového systému?

Grade proposed by reviewer: B

Reasons for publication postponement

The making available to the public of the bachelor’s thesis has been deferred in accordance with Section 47b(4) of Act No. 111/1998 Coll., on Higher Education Institutions. The reason for the deferral is that the bachelor’s thesis contains information constituting a trade secret of the entrepreneur Ing. Miroslav Běhávka within the meaning of Section 504 of Act No. 89/2012 Coll., the Civil Code.

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová