自动旋盖机理盖器的设计.docx

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自动旋盖机理盖器的设计

摘要

旋盖机理盖系统作为旋盖机的重要组成部分，其作用是将杂乱堆积的皇冠瓶盖进行快速整理和排序并准确地输送到旋盖位置，其理盖的准确性和速度直接影响到灌装生产线的产量。

本文首先介绍了理盖器设计，接着介绍了上、下滑道设计，随后针对正盖输出反盖挡回的问题，瓶盖连续送给问题以及反盖自动剔除问题进行改进完善，最后对文章进行总结。

关键词自动旋盖机理盖系统理盖器

Abstract

Cappingmechanismcoversystemasanimportantpartofthecappingmachine,itsroleistobedisorderlydepositscrowncapforrapidcollationandsortandaccuratetransmissiontothecappingposition,itscoversortingaccuracyandspeedaffectsdirectlythefillingproductionlineoutput.Thispaperintroducesthedesignofthecover,andthendescribesthedesign,theglidepath，afterthepositivecoveroutputreversecoverretainingbackproblems,andthecovercapcontinuoustoautomaticeliminationproblemsisimproved.Finally,thesummaryofthearticle.Cappingmechanismcoversystemasanimportantpartofthecappingmachine,itsroleistobedisorderlydepositscrowncapforrapidcollationandsortandaccuratetransmissiontothecappingposition,itscoversortingaccuracyandspeedaffectsdirectlythefillingproductionlineoutput.Thispaperintroducesthedesignofthecover,andthendescribesthedesign,theglidepath，afterthepositivecoveroutputreversecoverretainingbackproblems,andthecovercapcontinuoustoautomaticeliminationproblemsisimproved.Finally,thesummaryofthearticle.

KeyWordsautomaticcappingmachinecoverarrangingsystemcapsorter

目录

摘要

Abstract

第1章绪论1

1.1课题背景1

1.2主要研究内容2

1.3设计方案与技术要求2

第2章自动旋盖机的发展3

2.1自动旋盖机的发展背景3

2.2我国的发展现状4

第3章理盖器的发展6

3.1理盖器的用途6

3.2我国的发展现状6

3.3国外发展现状6

3.4瓶盖的种类7

3.5理盖器的种类8

第4章理盖器的设计10

4.1理盖器的结构和工作过程10

4.2瓶盖定向原理14

第5章上、下滑道的设计18

5.1反盖自动剔除原理18

5.2保证盖子的正确性18

第6章主要参数的计算20

6.1生产能力20

6.2底盘转速20

6.3上转盘与下转盘之间的间距21

6.4储盖筒倾角22

第7章结论23

致谢24

参考文献25

第1章绪论

1.1课题背景

自动旋盖机理盖器是一种应用在饮料包装生产工厂的设备机器。

它的作用是通过一系列的整理，传送，实现饮料瓶盖的自动化供料，其中瓶盖的状态是统一朝上或朝下的，然后通过输出滑道供料给其他装置。

在液体饮料自动灌装生产线上，需要采用理盖器和供送机构将料斗中杂乱堆置的酒瓶盖整理成定向正确的瓶盖流，供送到封口机的机头处；因此，理盖器和供送机构就成为整条灌装生产线的“咽喉”，其理盖的准确性和供送速度直接影响到灌装生产线的产量。

理盖系统由于处于饮料生产的一环，缺它不可：

使用它，可以提高工厂的作业效率，减少人力成本，实现无人化，自动化操作，同时也提高安全性，所以它的重要性与日俱增，研究它的重要性也迫在眉睫。

目前很多企业都缺少相应的理盖器产品，市场前景很大，相对于国外的理盖器技术，目前发展具有自主产权的理盖器技术意义重大。

液体罐装机械有相当一部分用于食品行业，尤其是饮料制造业，以PET瓶为包装容器的饮料包装，占整个饮料行业包装市场的60％以上。

近年来，随着食品饮料工业向大规模高效率方向发展，国际上先进的灌装线生产能力一般都在300—500瓶／min，旋盖机是自动灌装生产线的主要设备之一，用于PET瓶的螺纹封口，理盖系统作为旋盖机的重要组成部分，其作用是将杂乱堆积的瓶盖进行快速整理和排序并准确地输送到旋盖位置，因此，理盖系统就成为整条灌装生产线的“咽喉”，而理盖的准确性和供送速度直接影响到该灌装生产线的产量。

常用的理盖形式有电磁振动式和回转式，其中电磁振动式理盖器由于结构复杂、振动噪音大、瓶盖磨损大、效率低等原因难以满足现代包装机械的需要；

理盖形式可整理金属盖、塑料盖等，但还存在结构复杂、装配维修困难、理盖速度可调范围小等不足。

有必要设计一种结构简单、效率高、调速范围大、制造、安装方便的理盖系统。

饮料灌装线理盖器由于处于饮料生产的一环，缺它不可：

使用它，可以提高工厂的作业效率，减少人力成本，实现无人化，自动化操作，同时也提高安全性，所以它的重要性与日俱增，研究它的重要性也迫在眉睫。

鉴于理盖器的重要性，有不少工程技术人员对此进行了认真的研究，提出来多种不同的设计方案。

虽然这些设计方案各有特色，但也存在一些不足之处：

如“斜斗式理盖器”，不能用于瓶盖高度大于直径的场合，定向正确的瓶盖在通过“瓶盖定向通道”时，可能会出现卡盖现象，瓶盖尺寸改变时，瓶盖定向通道的间隙调整不太方便等。

包装是食品生产中必不可少的一个环节，而啤酒及其他碳酸饮料在人们的生活中已占据了重要的地位，从而也带动了灌装机械的发展。

目前很多企业都缺少相应的理盖机产品，市场前景很大，相对于国外的理盖机技术，目前发展具有自主产权的理盖机技术意义重大。

1.2主要研究内容

第一部分是根据要求，确定上转盘、下转盘、出盖口的结构。

重点解决正盖输出反盖挡回的问题。

第二部分是设计上、下滑道板，支板，出盖口等部件，重点解决瓶盖连续送给问题，反盖自动剔除问题。

第三部分是对理盖器的整体进行调整与完善。

1.3设计方案与技术要求

皇冠盖理盖器作为供送系统的一种，在灌装机械方面有广泛的应用。

在日常生活中，生产量大的瓶装啤酒、汽水、白酒等基本上采用的是皇冠盖，这就使我们研究皇冠盖理盖的方法有一定的普遍性。

通过对理盖器的设计将杂乱堆积的皇冠瓶盖进行快速整理和排序并准确地输送到旋盖位置，有效提高灌装生产线的工作效率。

第2章自动旋盖机的发展

2.1自动旋盖机的发展背景

包装机械是为商品进入市场提供保护、方便流通、促进销售及提高附加值而完成生产过程的技术装备。

它是包装工业，同时也是机械工业的重要组成部分，可以说没有现代化的包装机械，就没有现代化的包装工业。

液体灌装是包装的重要组成部分，液体灌装机械有相当大的部分用于食品行业，尤其是饮料行业。

灌装就是将特定量的液态产品加注到一定容积和形状的容器中，以便于贮存、运输和使用的一种产品包装形式。

随着包装工业的发展，特别是化工、饮料工业的迅猛发展，我国对高品质罐装机械的需求量不断增加。

伴随人们的需求不断变化，灌装容器的形状和样式也千变万化。

灌装形式的多样化，对灌装机械的自动化、现代化提出了挑战。

目前国内灌装生产线中广泛使用的旋开盖封口机大多为直线式旋盖机，由皮带对盖顶部搓压摩擦而将盖旋紧，而且多为单头。

这种结构紧凑，机构简单，但在使用实践中，旋盖力度较难把握，生产效率较低。

如果能够实现自动选盖、旋盖，旋盖力度合适，则可以适合目前市场上大多数塑料瓶盖的旋紧和效率要求。

我国罐装机械制造行业起步较晚，20世纪60年代前，基本上是空白，那时国内啤酒厂和汽水厂都是使用美国和日本30～40年代的设备，设备陈旧，工艺落后。

70年代我国先后引进了一些国外灌装生产线，在一些饮料生产企业提高技术装备的同时，也促进了我国罐装机械的发展。

一些企业在消化吸收国外技术的基础上，仿制开发了各种中、小型灌装设备。

80年代，我国采用技术贸易方式，引进日本三菱公司18000瓶/h寒气饮料灌装线制造技术，推出了国产化生产线，技术进步成为当时国内灌装生产线的主流和代表；随后又在消化吸收的基础上自行研制出20000瓶/h的啤酒罐生产线，产品技术和质量指标达到国际80年代末水平，满足了国内中型啤酒厂的需求。

直到2001年广东轻工业集团公司、安徽龙津啤酒有限责任公司和江南大学生物工程学院等单位共同开发出我国首条啤酒无菌灌装设备，用于纯生啤酒的灌装。

可见，我国灌装机械的艰难。

我国现有的旋盖机得到大量应用，发展迅猛，每年以10%以上的平均增长速度发展，高于同期国民经济增长速度，产品水平上了新台阶，开始出现规模化、成套化、自动化的趋势，传动复杂、技术含量高的设备开始出现。

但是与国外先进水平仍然存在一定差距，高新技术应用少，新材料、新工艺推广慢。

基本上还处于消化吸收国外先进技术的基础上，然后进行改造和仿制，自主开发和创新能力有限。

旋盖机是自动灌装机械系统中的主要部件，主要用于玻璃瓶或PET瓶的螺纹盖封口。

由于螺纹盖具有封口快捷、开启方便及开启后可以重新封好等优点，使其在许多产品的包装中应用越来越广泛，诸如饮料、酒类、调味料、化妆品及药品等瓶包装的封口就大量采用螺纹盖封口。

因此，设计一台常压式自动灌装旋盖机具有一定的实际意义和良好的经济效益。

2.2我国的发展现状

我国罐装机械制造行业起步较晚，20世纪60年代前，基本上是空白，那时国内啤酒厂和汽水厂都是使用美国和日本30～40年代的设备，设备陈旧，工艺落后。

70年代我国先后引进了一些国外灌装生产线，在一些饮料生产企业提高技术装备的同时，也促进了我国罐装机械的发展。

一些企业在消化吸收国外技术的基础上，仿制开发了各种中、小型灌装设备。

80年代，我国采用技术贸易方式，引进日本三菱公司18000瓶/h寒气饮料灌装线制造技术，推出了国产化生产线，技术进步成为当时国内灌装生产线的主流和代表；随后又在消化吸收的基础上自行研制出20000瓶/h的啤酒罐生产线，产品技术和质量指标达到国际80年代末水平，满足了国内中型啤酒厂的需求。

直到2001年广东轻工业集团公司、安徽龙津啤酒有限责任公司和江南大学生物工程学院等单位共同开发出我国首条啤酒无菌灌装设备，用于纯生啤酒的灌装。

可见，我国灌装机械的艰难。

我国现有的旋盖机得到大量应用，发展迅猛，每年以10%以上的平均增长速度发展，高于同期国民经济增长速度，产品水平上了新台阶，开始出现规模化、成套化、自动化的趋势，传动复杂、技术含量高的设备开始出现。

但是与国外先进水平仍然存在一定差距，高新技术应用少，新材料、新工艺推广慢。

基本上还处于消化吸收国外先进技术的基础上，然后进行改造和仿制，自主开发和创新能力有限。

旋盖机是自动灌装机械系统中的主要部件，主要用于玻璃瓶或PET瓶的螺纹盖封口。

由于螺纹盖具有封口快捷、开启方便及开启后可以重新封好等优点，使其在许多产品的包装中应用越来越广泛，诸如饮料、酒类、调味料、化妆品及药品等瓶包装的封口就大量采用螺纹盖封口。

因此，设计一台常压式自动灌装旋盖机具有一定的实际意义和良好的经济效益。

如图2.2所示：

图2.2hyxg-1型全自动旋盖机

第3章理盖器的发展

3.1理盖器的用途

理盖器利用盖子重量的不均衡性将符合条件的盖子提升，不符合条件的盖子落下再提升，直到符合提升条件，所以理盖这部分直接将要理顺的瓶盖直接倒入放盖槽就可以，设备直接通过理盖传送带将符合条件的盖子理顺提升到传送带里，放盖装置将理顺的盖子直接挂靠在随传送带移动的瓶子顶端，然后用定位装置将盖子定位，即完成理盖落盖的过程，全部理盖落盖过程不需要人工干预。

理盖器一般主要由两部分构成，自动理盖部分跟落盖部分。

它包括瓶盖提升输送带及料仓，所述提升输送带设有承载瓶盖的横向挡条，所述提升输送带有一部份区段的倾斜角度和挡条之间具有以下配合关系：

处于该区段的反盖重心位于挡条之外，处于该区段的正盖重心位于挡条之内。

本发明利用瓶盖的重心与其几何中心不重合的特点，使反盖在自身重力的作用下，在提升输送带的上述区段跌出挡条，自由落回料仓，完成理盖，因此，对瓶盖影响较小，在理盖时瓶盖不易破损，并且可以同时对多个盖子整理，能成倍地提高理盖效率。

3.2我国的发展现状

纵观国内理盖机的设计、制造和生产使用情况，其发展前景是很光明的，特别是目前国内已拥有一批专门从事理盖机科研、设计和制造的技术队伍，以及制造理盖机的单位，积累了一定的生产使用经验，为发展、完善和提高理盖机的生产技术水平，打下了良好的基础，因此，发展国产理盖机具有很多有利条件。

发展国产理盖机有如下几个有利条件：

国内已拥有一批专业科技队伍；已有一批专业制造单位；国产机型已基本能满足生产需要；已能生产与理盖机配套的控制元器件；国产理盖机价格较便宜；国产理盖机的备品备件容易解决；售后服务较周到及时。

但现实中也依然存在很多不足，最主要就是体现在我们的自主研发能力较德国、日本等发达国家而言尚且太过薄弱，实际上许多中小企业如今正深陷在仿造国外理盖机的泥潭中。

今天的整体机械自动化设备越来越复杂，速度越来越快，理盖机面临的挑战是越来越多，首先其一就是作业效率的问题，这是每个国家科研工作者们共同面临的问题。

3.3国外发展现状

60年代始，在工业发达的德国、意大利、日本等国家，已相继研出半自动、全自动理盖机，后来在结构和机型方面，还不断作了改进和完善，其中最显著的是磁力回转式王冠理盖机，作为供送系统的一种，在灌装机械方面有广泛的应用。

到70年代，西德勒斯（MOLLERS）公司于1976年在瓶盖同向排列设计上，为了快速，连续的生产，发明了在瓶盖进入旋盖机前用专门的设备将其同向列，单列输出的技术。

从80年代初期开始，我国大型饮料企业先后从日本、西德和意大利等国家引进了几十台饮料自动化理盖机设备。

其中除了从西德勒斯（MOLLERS）公司和意大利OCME公司引进几台外，其余大部分理盖机均系从日本OKURA公司和不二公司进口的。

纵观国内理盖机的设计、制造和生产使用情况，其发展前景是很光明的，特别是目前国内已拥有一批专门从事理盖机科研、设计和制造的技术队伍，以及制造理盖机的单位，积累了一定的生产使用经验，为发展、完善和提高理盖机的生产技术水平，打下了良好的基础，因此，发展国产理盖机具有很多有利条件。

发展国产理盖机有如下几个有利条件：

国内已拥有一批专业科技队伍；已有一批专业制造单位；国产机型已基本能满足生产需要；已能生产与理盖机配套的控制元器件；国产理盖机价格较便宜；国产理盖机的备品备件容易解决；售后服务较周到及时。

但现实中也依然存在很多不足，最主要就是体现在我们的自主研发能力较德国、日本等发达国家而言尚且太过薄弱，实际上许多中小企业如今正深陷在仿造国外理盖机的泥潭中。

今天的整体机械自动化设备越来越复杂，速度越来越快，理盖机面临的挑战是越来越多，首先其一就是作业效率的问题，这是每个国家科研工作者们共同面临的问题。

3.4瓶盖的种类

目前饮料行业常见的瓶盖种类主要有两种，一是PET塑料盖，二是皇冠盖。

3.4.1PET塑料盖

PET瓶盖主要由塑料材料制成，广泛应用于液体灌装食品行业，尤其是饮料制造业。

以PET瓶为包装容器的饮料包装，占整个饮料行业包装市场的60％以上。

近年来，随着食品饮料工业向大规模高效率方向发展，国际上先进的灌装线生产能力一般都在300—500瓶／min，旋盖机是自动灌装生产线的主要设备之一，能用于PET瓶的螺纹封口，塑料盖理盖系统作为旋盖机的重要组成部分，其作用是将杂乱堆积的瓶盖进行快速整理和排序并准确地输送到旋盖位置，因此，理盖系统就成为整条灌装生产线的“咽喉”，而理盖的准确性直接影响到灌装生产线的产量。

如图3.1所示：

图3.1PET塑料瓶盖

3.4.2皇冠盖

目前通用的皇冠盖亦称王冠盖，主要应用于酒类饮料中，特别是啤酒行业，啤酒瓶采用可循环利用的玻璃瓶，与之最为匹配的就是皇冠盖。

因为皇冠盖有其独特的优势：

第一皇冠盖加工工艺简单，方便于大批量的生产，成本较低。

第二能够进行回收循环利用，减少了资源的浪费，有利于生态平衡和可持续发展。

第三冠盖边缘的波褶形盖裙能保证啤酒瓶的密封，使啤酒保持长时间的质量合格，口感顺滑。

铁统的皇冠盖的基材为0.23-0.28mm厚的镀铬或镀锡钢板，经冲压成型。

冠盖边缘带有21-24个波褶形盖裙。

另外还要在基材上涂一层防锈漆，以防止啤酒与瓶盖接触导致瓶盖生锈。

冠盖内侧带有pvc粒料和浆料的垫片。

封盖时，盖裙的相邻折角相互夹持并向瓶口的凹槽内弯曲紧紧包住瓶口。

这样，密封效果非常好。

并且加工工艺简单，成本较低。

如图3.2所示：

图3.2皇冠盖

3.5理盖器的种类

常用的理盖形式有电磁振动式和回转式，因此，理盖器也可分成两大类电磁振动类和回转类。

3.5.1电磁类理盖器

电磁振动式理盖器主要利用瓶盖的外形特征和本身的材质属性（它的材料为锡游离钢或马口铁），并且利用电磁原理使理盖转盘周边形成均匀的磁场，利用磁力对瓶盖进行方向的选定，进而实现盖子的定位、定向，并把理出的正向盖逐步送到滑道，供给压盖机构。

但是由于结构复杂、振动噪音大、瓶盖磨损大、效率低等原因难以满足现代包装机械的需要，并且需要先进的制造与生产水平。

3.5.2回转式理盖器

回转式理盖器主用是通过利用理盖器的上下转盘进行转动，作复合式运动，加以一定合理的定向筛选方式进行理该。

常见的定向筛选方式有“E”形缺口方式（如图3.3）和斜斗式（如图3.4）所示：

图3.3“E”形缺口

图3.4斜斗式

第4章理盖器的设计

理盖装置是自动封盖机的重要组成部分,它保证向封盖机的封盖头提供稳定的定向正确的瓶盖流，并直接影响封盖机的适应性、可靠性和产量。

由于结构复杂、振动噪音大、易卡盖、效率低等诸多原因将难以满足现代包装机械的需要。

由于不同产品所使用的包装容器差异较大，瓶盖的几何形状和尺寸也不尽相同，设计一种既能适应不同形状和尺寸的瓶盖，又具有高效率、高可靠性的理盖装置是非常必要的。

4.1理盖器的结构和工作过程

理盖器一般主要由两部分构成，自动理盖部分跟落盖部分。

它包括瓶盖提升输送带及储盖筒，所述提升输送带设有承载瓶盖的横向挡条，所述提升输送带有一部份区段的倾斜角度和挡条之间具有以下配合关系：

处于该区段的反盖重心位于挡条之外，处于该区段的正盖重心位于挡条之内。

利用瓶盖的重心与其几何中心不重合的特点，使反盖在自身重力的作用下，在提升输送带的上述区段跌出挡条，自由落回料仓，完成理盖。

本文所介绍的自动旋盖机理盖器主要由储盖筒、上转盘、下转盘、支架及其其他一些零件组成。

4.1.1上转盘

上转盘是自动旋盖机理盖器的关键部分，它通过连接盘与电机驱动轴相联。

工作时，上转盘在驱动电机的带动下以一定的速度（转速可以调，也就是理该能力可以调节）顺时针转动。

上转盘的结构上比较规则，都是常规的平面和圆孔组成，加工工艺比较简单，加工成本低。

同时，上转盘兼容盖子的形状和尺寸都有大幅度的增加，更有力的保证了多种产品的自动化生产。

在上转盘上设置有一个由许多锥形凸起和相对应的锥形环槽构成的特殊通道。

由于瓶盖具有一端开口，且中空的几何构形，对盖口朝上的瓶盖将很容易穿过通道；而对盖口朝下的瓶盖将受到锥形凸起的阻碍，并随圆盘带到上半区域后滑落进散堆中，再重新定向。

上转盘是瓶盖定向的重要组成部分。

如图4.1所示：

图4.1上转盘

4.1.2下转盘

下转盘与上转盘一样，是自动旋盖机理盖器的关键部分，与上转盘共同组成了进行正盖通过反盖剔除的关键部件。

上转盘与下转盘由3～4个可调间隔套联结。

上转盘内侧有3～4个凸爪，其底面沿边缘有若干个锥形凸起。

底板具有相对应的锥形环槽。

因此在上转盘与下转盘之间形成一特殊通道，其间隙由可调间隔套保证。

当瓶盖充入储盖筒后，通过微型电机带动上转盘和下转盘转动，盖口朝上的瓶盖穿过通道进入集盖槽，再通过滑道供给封盖头或瓶口。

盖口朝下的瓶盖将由下转盘带进上半圆区域，滑落进入储盖筒中重新进行选择。

如图4.2所示：

图4.2下转盘

4.1.3理盖器支架

理盖器支架相当于理盖器的机架，它安装在连接体上（连接体固定在旋盖机机顶的安装盘），上方外沿用螺栓与储料筒相联，内侧通过螺栓、螺母和托盖导轨调整块与托盖导轨相连接，旋转该螺栓可以调节托盖导轨和上转盘之间的间距来适应不同厚度的盖子，常规的啤酒瓶皇冠盖厚度一定，因此在出厂前调整至合适的位置后一般不用再调节。

理盖器支架在与出盖滑道对接端开一坡口，使理好的盖子能够通过和出盖滑道连接块相连接的出口滑道进入旋盖机的取盖工位。

底座下方焊接有法兰盘，一侧与驱动电机连接，另一侧通过推力轴承和驱动轴相连接。

支架的顶端带有一凸块并开孔，方便调试完毕后与旋盖机组衔接时的吊装。

由于理盖器支架的功能仅仅作为机架连接用，它的材质和加工工艺要求就不必太高，该理盖器支架整体采用Q235表面镀锌处理，这样既能满足使用性能又降低了成本。

4.1.4储盖筒

储盖筒作为盛装瓶盖的主要容器，是盖子自动排队、自动输出的重要“仓库”。

储盖筒的上方放置储盖筒盖子，与下方的理盖器上转盘一起形成一个封闭的腔体，防止储盖筒中的盖子在电机带动的上转盘的旋转离心力的作用下飞出储盖筒，确保理盖器的周围工作环境的安全。

储盖筒倾斜放置，在重力、惯性力或离心力作用下使其集中于平面接合处，瓶盖将从任意状态转变到表面的几何形状所决定的某种稳定状态。

保证瓶盖连续输送至理盖器的上转盘中，进行瓶盖定向。

储料筒由有机玻璃制成，干净透明，保证工作人员能从外部时刻观察到内部的瓶盖数量及其工作情况，对出现的问题及时进行处理。

储盖筒内侧光滑，减小了瓶盖与储盖筒内壁之间的摩擦。

外侧美观大方。

如图4.3所示：

图4.3储盖筒

4.1.5出盖口

出盖口是连接理盖器整体的主要部件，存在于上下转盘与滑道的连接处。

其作用主要是保证瓶盖正常顺利的从出盖口通过，进入滑道中，是瓶盖通过进入滑道的出口，因此名为"出盖口"。

出盖口的宽度是经过严格测量的，要与瓶盖的直径相匹配，保证合格瓶盖能顺利通过，而不合格的则不能通过，具有一定的检验作用。

如图4.4所示：

图4.4出盖口

4.2瓶盖定向原理

理盖器的工作原理是：

利用皇冠盖的外形特征和本身的材质属性（它的材料为锡游离钢或马口铁）来实现盖子的定位、定向，并把理出的正向盖逐步送到滑道，供给压盖机构。

我们所处理的皇冠盖标准尺寸及外形如图所示，盖缘标准褶数21个，其整个盖子的重心靠上。

瓶盖在定向之