Master's Thesis

Design of a special welding positioner

Final Thesis 2.22 MB Appendix 1.51 MB

Author of thesis: Ing. Jan Blažek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Jan Pavlík, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jiří Tůma, Ph.D.

Abstract:

This master's thesis focuses on the structural design of a special welding positioner for welding three-dimensionally curved rails consisting of a supporting tube, a guide strip, and a gear rack. The main objective of the proposed device is to mechanically eliminate the natural material springback of the components following 3D CNC bending and to ensure their reliable fixation in the required position for the creation of a welded joint. Based on a theoretical overview of welding positioners and a multi-criteria evaluation of the proposed variants, the concept of a static clamping mechanism, in which the welded components are guided, was selected. This variant is elaborated in detail in the form of a detailed structural design.

Keywords:

welding positioner, static clamping mechanism, hydraulic clamping system, three-dimensionally bent tube, structural design of mechanism

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Prezentace: - Cíle práce - Svařovací polohovadla - Robotické svařovací buňky - Charakteristika svařované součásti - Koncepty řešení - Konstrukční návrh - Vizualizace pracoviště Student seznámil členy komise s výsledky své práce a odpověděl na otázky oponenta. Otázky členů komise: - Jaká je požadovaná přesnost na upínacích čelistech? Zodpovězeno. - Proč používáte tak přesné tolerance? Zodpovězeno s drobnými nedostatky. - Jak celá operace na pracovišti probíhá? Zodpovězeno. - Jaké jsou mezery pro průchod dílů přípravkem a proč nejsou použity nějaké naváděcí rolny? Zodpovězeno. - V jakých tolerancích musí být používané polotovary? Částečně zodpovězeno. - Jakou nosnost by musel použitý robot mít? Částečně zodpovězeno. Student odpověděl na otázky členů komise s drobnými nedostatky.

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Production Machines, Systems and Robotics

Study programme

Production Machines, Systems and Robots (N-VSR-P)

Composition of Committee

Ing. Tomáš Marek, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Vetiška, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Vlček (člen)
doc. Ing., Dipl.-Ing Michal Holub, Ph.D., FEng. (předseda)
Ing. Rostislav Huzlík, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Kolář, Ph.D. (místopředseda)

Supervisor’s report
Ing. Jan Pavlík, Ph.D.

Předložená diplomová práce se zabývá návrhem speciálního svařovacího polohovadla, které slouží k vzájemnému pozicování prostorově tvarovaných dílců.
Úvodní část práce je věnována obecné problematice standardních svařovacích polohovadel. S ohledem na atypičnost daného úkolu však nejsou dostupná komerční řešení, ze kterých by bylo možné rešeršně přímo čerpat. Autor proto navazuje podrobným rozborem zadaného problému a návrhem konceptů, ze kterých následně pomocí multikriteriální analýzy vybírá optimální variantu.

Samotné konstrukční řešení je doplněno potřebnými výpočty, návrhem odměřování a senzoriky nezbytné pro správnou funkci zařízení. Celý návrh vhodně doplňuje schéma pneumatického zapojení. Závěr je pak věnován prezentaci, jakým způsobem bude polohovadlo užito ve spojení s manipulačním a svařovacím robotem.
Student pracoval samostatně a dosažené výsledky pravidelně konzultoval. V některých ohledech by si však práce zasloužila větší pozornost – například hlubší zamyšlení nad rozměrovými řetězci a tolerancemi (jak samotných prvků polohovadla, tak i svařovaných dílců). Důslednějším uplatněním zásad technologičnosti konstrukce by bylo možné docílit jednodušších a snáze vyrobitelných dílců; to však souvisí především s menší praktickou zkušeností autora. Celkově však práci považuji za zdařilou.
Práce splnila všechny cíle zadání, a proto ji doporučuji k obhajobě s hodnocením B (velmi dobře).
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment A
Working process, extent and suitability of applied methods B
Scholarly contribution and originality A
Ability to interpret achieved results and draw conclusions B
Applicability of results in practice or theory B
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 B

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Jiří Tůma, Ph.D.

Problematika upínání specifické konstrukce zmíněné kolejnice s sebou přináší výzvy, kterými se již zabýval nejeden konstruktér. Předložený koncept se od stolu jeví vcelku provozuschopně, je ale otázkou s jakými problémy by se návrh potýkal v reálných podmínkách. Pro realizaci by bylo pravděpodobně nutné zasáhnout do konstrukce, zejména z důvodu složitosti některých dílů a jejich vyrobitelnosti. Vzhledem k rozsahu konstrukce bych očekával větší detailnost návrhu, jako například řešení pro instalace kabelů a hydraulických hadic. Zmíněný hydraulický obvod řešený pomocí dvou agregátů se jeví neekonomicky. Z hlediska názvosloví bych předložený návrh spíše pojmenoval upínacím přípravkem než polohovadlem. K výkresové dokumentaci mám výhrady k volbě materiálu upínacích segmentů.

Samotná práce je psána přehledně, je na poměry vcelku stručná. Výpočtová zpráva je vzhledem k navrhovanému přípravku zcela dostačující. Práci hodnotím jako dobrou a doporučuji k obajobě.
Evaluation criteria Grade
Fulfilment of requirements and objectives of assignment C
Working process, extent and suitability of applied methods C
Scholarly contribution and originality B
Ability to interpret achieved results and draw conclusions A
Applicability of results in practice or theory C
Logical arrangement of thesis and its layout A
Grafic layout, used style and language level A
Work with used sources including quotations B
Topics for thesis defence:
  1. Navrhněte a popište hydraulický obvod poháněný jedním agregátem tak, aby byla zachována požadovaná funkce upínače.
  2. Jaký bude odhadovaný čas jednoho svařovacího cyklu? Popište dílčí operace jednoho cyklu s jejich časy.

Grade proposed by reviewer: C

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová