Optimal spacing of flower bulbs (summary)

(1)

3

Summary

Gourmet B.V. is specialized in the cultivation, selection and packaging of shallots and other allium cultivars. Shallots are called flower bulbs in practice, a proud symbol of the Netherlands. The company continually works on the development and improvement of his processes. One of those processes is the planting of flower bulbs. In short, the goal is to go from drill planting to precision drill planting. That means that bulbs are planted arbitrary spaced in ploughed furrows on the field nowadays and Gourmet cultivates several particular type of bulbs of which the yield potential could be improved considerable with uniformity of plant spacing. Optimum spacing improve soil nutrition distribution and reduces shape deformities and losses due to skipping.

In order to do so, the cultivating equipment is in need of an upgrade. There is no machine available jet on the market that is able to plant flower bulbs with such precision on the land. Therefore Gourmet has asked the Technical University Delft to first provide a broad literature research on existing

mechanisms that could aid with any kind of precision planting and be used for a new planter design. On request, this assignment consists of research in many different industries besides agriculture. The problem is divided into two distinct parts. First, the mass flow type of feeding need to be changed to precise flow of bulbs and secondly the mechanized speed lead into dynamic motions of the bulbs which introduces the problematic seed roll. Therefore the research of mechanisms is subdivided in separation of individual bulbs and delivery of bulbs to the furrow. The latter being both placing and prevention of seed roll in the furrow. The mechanisms are subdivided into working principals which include conveying, rotating, pick and place and several miscellaneous types of equipment.

Conveyors guide in different directions and make use of speed differences or vibration to align articles in a line. In combination with pockets, cups, grippers or even screw, the articles get more individual separated or guided within processes. The rotating equipment come in many variants such as plates, disks, drums and types with mechanical or vacuum grippers. Several of these separate articles in a good and sufficient way. If used as a wheel then the placing could be precise and controlled. Pick and place mainly include robots which are lacking in speed but make up with their precision. The coupled mechanism can provide the capacity although they require more space. Furthermore, dispensers and shuffle feeders maintain a good separation feed of articles. Lastly several simple things like chutes, flaps and firmers can assist in the guiding of bulbs and furrow opening devices such as different shaped runners or punch openers can improve the prevention of seed roll.

Three mechanisms stand out with their performances and are recommended for an improved precision planter. The cup conveyor for its excellent separation, the wheel for probably the best and simplest placing mechanism and the screw conveyor as an alternative which is able to provide both separation and delivering but is easy to use in combination with the other mechanisms as well.

(2)

4

Summary (in Dutch)

Gourmet B.V. is gespecialiseerd op het gebied van de teelt, selectie en verpakking van sjalotten en andere allium varianten. Sjalotten worden ook wel bloembollen genoemd in the praktijk, een van de trotse symbolen van Nederland. Het bedrijf werkt continu aan de ontwikkeling en verbetering van zijn processen. Een van deze processen is het planten van bloembollen. Kort gezegd is het doel om van ‘drill planting’ naar ‘precision drill planting’ over te stappen. Dat wil zeggen dat op dit moment de bollen onregelmatig in een geul worden geplaatst en Gourmet wil enkele speciale type bloembollen optimaal gespreid in diezelfde geul gaan planten. Een meer optimale spreiding verhoogd de opbrengst aanzienlijk doordat de bollen geen voedingswaarden uit de grond meer hoeven te delen, het

verminderd vervormingen en verminderd verliezen door lege plekken in de geul.

Om tot een resultaat te komen heeft het bestaande materiaal een stevig herontwerp nodig. Er is tot op heden nog geen machine verkrijgbaar waarmee het mogelijk is om bloembollen met precisie op het land te planten. Daarom heeft Gourmet de Technische Universiteit Delft gevraagd om een literatuur onderzoek uit te voeren naar bestaande mechanismen die gebruikt zouden kunnen worden voor een nieuw ontwerp van een plantmachine. Op verzoek wordt het onderzoek erg breed gehouden en worden daarom buiten landbouw juist ook andere industrieën bekeken.

De oplossingen zijn verdeeld in twee aparte onderdelen. Ten eerste de ongecontroleerde toevoer zal moeten veranderen in precieze timing van individuele bollen. En ten tweede zijn de dynamische bewegingen een probleem omdat deze ervoor zorgen dat bloembollen gaan rollen wanneer ze de grond raken. Daarom is het onderzoek verdeeld in mechanismen die de bollen verenkelen en mechanismen die de bollen op de grond plaatsen. Een verdere onderverdeling is gemaakt naar de werking van elke techniek: transportbanden, puur draaiende mechanismen, ‘pick ’n place’ en enkele overige technieken.

Transportbanden geleiden bollen in verschillende richtingen en maken gebruik van trillingen en snelheidsverschillen om artikelen op een lijn te brengen. In combinatie met uithollingen, lepels, grijpers en zelfs wokkels of schroeven zijn artikelen beter individueel te verenkelen of te begeleiden. Roterende mechanismen komen in meerdere varianten voor en kunnen bestaan uit platen, schijven, trommels of combinaties met grijpers of vacuüm oplossingen. Meerdere varianten vormen heel degelijke verenkeling van artikelen, ook veel voorkomend in de landbouw. Als wiel kan het zorgen voor een precieze en gecontroleerde plaatsing van bollen. Onder ‘Pick ’n place’ vallen oplossingen als robots welke snelheid missen maar wel heel precies werken. Gekoppelde mechanismen hebben juist voldoende capaciteit maar zijn over het algemeen grote machines. ‘Dispensers’ en ‘shuffle feeders’ zijn mechanismen die een goed kunnen verenkelen. En als laatste zijn er enkele simpele technieken zoals glijgoten, flappen en aandrukplaten die de bollen helpen te begeleiden en geul openers zoals speciaal gevormde ‘runners’ en ‘punch openers’ welke het rollen in de geul kunnen helpen tegen te gaan. Drie mechanismen vallen positief op met hun prestaties en worden aanbevolen voor een verbeterde plantmachine. De lepeltjesband levert een uitstekende verenkeling van artikelen. Een wiel zal waarschijnlijk de beste en simpelste techniek zijn om bloembollen op het land te plaatsen. En de schroef of wokkel maakt het mogelijk om zowel een goede verenkeling als plaatsing te verzorgen en is ook goed in combinatie te gebruiken met andere oplossingen.