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APPAREIL DE CHAUFFAGE PAR INDUCTION DE BROCHES METALLIQUES ET MACHINE A FORGER DES BOULONS ET ANALOGUE COMPORTANT
CET APPAREIL.
La présente invention est relative au chauffage des broches ¯ métalliques et à la fabrication des boulons et analogue et a pour objet en premier lieu un appareil de chauffage de telles broches par induction par courants pouvant varier de 4.000 à 400.000 périodes et plus par seconde et en deuxième lieu une machine à forger des boulons et analogue comportant éventuellement cet appareil de chauffage.
On connaît le dispositif de chauffage de broches de boulonnerie comportant un tronc de cône creux renversé dans lequel du coke brûle sous l'effet d'une soufflerie.
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la paroi du tronc de cône est percée de trous dans lesquels on introduit les extrémités des broches à chauffer qui pénètrent d'autre part dans le coke en ignition. Un gamin retire les broches une à une et les présente à l'ouvrier presseur qui exécute les têtes des boulons à la presse.
Dans un autre système connu presqu'identique, le coke est remplacé par du mazout ( fuel oil).
Dans un troisième système connu, la broche est chauffée par effet Joule entre deux mâchoires dont l'une est fixe et l'autre,me par une pédale, presse la broche suivant son axe contre la mâchoire fixe.
Les systèmes connus présentent l'inconvénient de nécessiter une main-d'oeuvre importante. D'autre part, la chaleur du combustible est mal utilisée surtout dans le troisième système susdit dans lequel la broche entière est chauffée , alors que seule l'extrémité doit être travaillée.
L'appareil de chauffage suivant l'invention permet des conditions de travail meilleures du point de vue régularité de chauffe et propreté, et présente les grands avantages d'économie de combustible et de possibilité de pouvoir régler même au millimètre la longueur de la portion de la broche qui doit être chauffée.
La machine à fabriquer les boulons et analgue suivant l'invention comportant le dispositif susdit permet une fabrication rapide et automatique de telles pièces.
L'invention consiste d'abord en un appareil destiné à chauffer par induction les broches de boulonnerie et comportant outre la ou les spires de chauffage propre- ment dites, un système de distribution des broches sur un élément éventuellement mobile, ces broches étant expulsées
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de cet élément quand elles sont suffisamment chauffées.
L'invention consiste en outre en un appareil comportant outre le dispositif de chauffage ci-dessus, un dispositif de transport des broches chauffées, jusque sur la matrice de la presse qui exécute le forgeage du boulon ou analogue.
Suivant une première modalité de l'invention, dans un appareil de chauffage de broches de boulonnerie par induotion, un élément en rotation continue est alimenté en broches par un distributeur dans des rainures ménagées à la surface de cet élément, ces broches pénétrant l'une après l'autre par suite de la rotation de l'élément dans le champ d'une spire parcourue par un courant alternatif et sont chauffées graduellement sur tout leur parcours dans ce champ jusqu'à atteindre quand elles sortent du champ là température désirée pour le forgeage.
Suivant une première réalisation de cette moda- lité l'élément en rotation sur lequel sont placées les broches pour être chauffées comporte un plateau circulaire, faisant un angle avec l'horizontale, pourvu de rainures radiales dans lesquelles reposent les broches, celles-ci étant retenues sur tout leur parcours par une bande recour- bée en arc de cercle sauf en contre-bas où un éjecteur les fait tomber dans un entonnoir.
Suivant une deuxième m réalisation de cette modalité, l'élément en rotation sur lequel sont placées les broches pour être chauffées comporte un plateau circulaire horizontal sur lequel reposent verticalement par une de leurs extrémités et en arc de cercle les broches, celles-ci étant d'autre part appuyées dans des rainures verticales ménagées suivant les génératrices d'un disque parallèle au plateau et déplaçable parallèlement a. celui-ci
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suivant la longueur des broches à chauffer, ce disque ayant un diamètre moindre que celui du plateau susdit, les broches étant retenues sur tout leur parcours par une bande en arc de cercle, fixée au bâti, sauf en fin de oourse où elles sont culbutées par un ergot dans un entonnoir récepteur.
Suivant une troisième réalisation de cette modalité l'élément en retation sur lequel sont placées les broches pour être chauffées comporte un disque verti- cal en forme de bobine, la distance entre les joues de la bobine pouvant varier suivant la longueur des broches , les joues étant munies suivant leurs génératrices cylindriques de rainures se faisant vis-à-vis dans lesquelles on place les broches, celles-ci tombant par gravité en fin de course dans un entonnoir récepteur quand elles sont chauffées.
Dans la première et la troisième réalisations susdites, un distributeur pose automatiquement les broches dans les rainures du plateau rotatif, ce distributeur comportant un caisson supérieur parallélipipédique muni à sa partie inférieure d'une trémie pourvue d'un ajutage de section '. rectangulaire par lequel les broches sont distribuées une à une par taquet qui se dérobe dans les rainures de l'élément en rotation , un agitateur agitant les broches dans la trémie de manière à les empêcher de s'arcbouter l'une à l'autre.
Dans la deuxième réalisation susdite, un distri- buteur pose automatiquement les broches dans les rainures du disque supérieur rotatif, ce distributeur comportant
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supérieur sUérieur un caisson parallélipipédique muni à sa partie inférieure d'une trémié pourvue d'un ajutage en forme de colimaçon conduisant les broches une à une et les plaçant vertioa- lement sur le plateau inférieur et dans les rainures du disque supérieur.
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Suivant une deuxième modalité de l'invention, dans un appareil de chauffage de broches de boulonnerie par induction les broches sont distribuées l'une après l'autre et axialement dans au moins deux solénoldes placés côte-à-côte et parcourus par un courant alternatif, les spires inductrices étant concentrées au niveau de la portion des broches qui doit être chauffée, les broches étant alors évacuées pour être forgées.
Dans cette deuxième modalité de l'invention, le distributeur de broches dans les deux solénoides placés côte-à-côte comporte un chariot mû par un piston animé d'un mouvement de va-et-vient sur un chemin de roulement percé de deux ouvertures placées au-dessus des deux solénôides, ce chariot étant lui-même percé de deux ouvertures tubulai- res verticales forées à une distance l'une de l'autre égale à la moitié de la distance entre les deux axes des solénoïdes de telle sorte que quand l'une des ouvertures est arrêtée suivant le plan médian entre les deux solénoïdes elle reçoive une broche sortant d'un distributeur placé au-dessus dans ce plan médian,
l'autre ouverture lâchant la broche qu'elle contient dans le solénoide qui lui fait face en-dessous ou elle est chauffée pendant que le chariot se déplace et va lâcher la broche qu'il vient de recevoir dans l'autre solénoide où à son tour elle sera chauffée, la première broche susdite étant libérée et tombant dans un entonnoir récepteur lorsque le chariot étant revenu se placer sous le distributeur est alimenté par une nouvel- le broche destinée à remplacer celle qui vient d'être li- bérée, des taquets étant prévus sous les solénoldes pour se dérober au moment voulu.
Suivant une troisième modalité de l'invention, dans un appareil de chauffage de broches de boulonnerie par induction les broches sont distribuées l'une après
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l'autre et axialement dans au moins deux solénoïdes placés en prolongement l'un de l'autre de telle sorte qu'une brochqui doit être chauffée passe d'abord dans le solénoide supérieur ou elle subit un préchauffage et passe ensuite dans le solénoide inférieur où le chauffage est complété, les spires inductrices de chaque solénoide étant concentrées au niveau de la portion des broches qui doit être chauffée, les broches étant alors évacuées après chauffage pour être forgées.
Dans cette troisième modalité de l'invention, un distributeur de broches placé au-dessus et dans l'axe des solénoides distribue par taquet qui se dérobe les broches une à une dans le solénoide supérieur , ces broches étant retenues dans chaque solénoïde le temps voulu pour le préohauffage dans l'un et le chauffage définitif dans l'autre par des taquets qui se dérobent aussitôt que chaque phase de chauffage est terminée.
La machine suivant l'invention destinée à forger les boulons et analogue munie d'un appareil de chauffage, celui-ci étant éventuellementtel qu'il a été défini dans l'une ou l'autre réalisation ci-dessus, comporte un dispositif amenant l'ajutage de sortie des broches chauffées et l'axe de la matrice de forgeage de ces broches l'une en face de l'autre, la broche chauffée étant déposée automatiquement dans la matrice pour y être forgée et expulsée après forgeage.
Dans une réalisation un bras pivotant sur une de ses extrémités est animé d'un mouvement de va-et-vient recueille au moyen d'une pince fixée à l'autre extrémité chaque broche chauffée tombant dans l'entonnoir d'évacu- ation et la transporte sur la presse dans la position de forgeage , de bras pivotant étant actionné par la
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presse elle-même au moyen d'un renvoi de mouvement.
La pince qui recueille les broches chauffées comporte un balancier pivotant vers son milieu à l'extré- mité du bras, l'une de ses extrémités supportant la pince qui saisit la broche chauffée et l'autre extrémité étant taillée en biseau et s'appuyant quand elle se rapproche de la presse sur un ergot qui fait dévier la pince de telle sorte qu'elle vienne placer la broche chauffée juste dans l'axe de la presse à emboutir, un ressort de rappel ramenant le balancier en arrière pendant la course de retour du bras au fur et à mesure que le plan incliné se dégage de l'ergot, une vis de réglage étant en outre placée vers l'extrémité du bras pivotant afin de fixer le balancier de façon à ce que la pince vienne se placer juste sous l'entonnoir d'évacuation des broches arrivant de l'appareil de chauffage.
D'autres particularités de l'invention apparaîtront au cours de la description donnée ci-après avec référence aux dessins ci-annexés illustrant à titre d'exemples non limitatifs certaines formes de réalisation suivant ! l'invention.
Dans ces dessins :
Fig. 1 représente en perspective un appareil de chauffage par induction de broches de boulonnerie à plateau incliné.
Fig.2 représente en perspective un appareil de chauffage à plateau horizontal.
Fig. 3 représente en perspective un appareil de chauffage à tambour vertical.
Fig. 4 représente le tambour vu de profil.
Fig. 5 représente en élévation avec coupes partielles et brisures un appareil de chauffage à solénoïdes.
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Fig. 6 représente en plan avec coupe partielle et brisures le dispositif à bras pivotant transportant les broches chauffées de l'appareil de chauffage jusque sur la presse à forger.
Les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes éléments dans les différents dessins.
Les appareils de chauffage décrits ci-dessous peuvent fonctionner au moyen de courants de fréquence de 4000 à 400.000 périodes par seconde et même à plus haute fréquence.
Dans ces réalisations de l'invention, plusieurs cas ont été envisagés. a) suppression du coke, du gaz ou du mazout (fuel oil) de chauffage, b) suppression du chauffeur de broches, c) suppression du préposé à la presse (presseur)
Suivant une réalisation permettant la suppression du coke, du gaz, du mazout (fuel oil) et du chauffeur, l'appareil de chauffage par induction des broches de boulonneries comprend, figure 1, d'abord une trémie 1, dans laqeulle le gamin alimentant en broches la ligne des presses dépose les paquets de broches tels qu'ils ont été formés à leur chute de la machine à bouter, c'est- à-dire avec toutes les extrémités destinées à former les têtes des boulons du même côté du paquet.
En effet, à leur sortie de la machine à bouter, les broches tombent dans des récipients en forme arallélipipédique rectangle avec abouts coulissants. Il suffit de faire coulisser ces derniers pour obtenir un paquet de broches compaot de forme parallélipipédique rectangulaire avec toutes les extrémités convenablement orientées.
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Ce paquet est alors déposé par un seul gamin alimentant toutes les trémies , dans ces dernières.
Un agitateur mécanique 2 animé d'un mouvement de va-et-vient fait que les broches roulent les unes sur les autres et sur le fond 3 de la trémie, de façon à ce qu'il n'y ait jamais d'acboutement et qu'une broche se présente toujours horizontalement à la sortie de la trémie, exactement au-dessus du plateau 4 de la machine. Le pla- teau de la machine est non pas horizontal, mais assez fortement incliné et muni de rainures radiales 5. Les broches déposées par la trémie sont entraînées par la rotation du disque 4 et l'extrémité périphérique des broches pénètre donc à l'intérieur de la spire de chauffage 6 qui s'étend sur une certaine longueur de développement du disque rotatif 4. La spire 6 est donc fortement allongée suivant un secteur du plateau tournant et embrasse le rebord de celui-ci.
La spire 6 est en tube creux de cuivre ; parcouru par de l'eau de réfrigération. Un dispositif très simple permet de faire varier à volonté ou bien la lon- gueur développée de la circonférence du plateau rotatif le long de laquelle les broches sont chauffées ou bien la profondeur d'encastrement du plateau à l'intérieur de la spire. Dans le premier cas, on fait varier le temps de chauffage en fonction donc du diamètre des broches, dans le deuxième cas, on fait varier la longueur du chauffage de façon à pouvoir toujours porter à la tempéra- ture convenable une longueur de broche égale à au moins trois fois le diamètre.
Comme le disque est incliné, il s'agit d'empêcher les broches de s'échapper du plateau avant d'être arrivées à la hauteur de l'ajutage d'éohap- pement 6, ceci est obtenurà l'aide d'un rebord en acier plat à ressort 7 contre lequel les extrémités des broches
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frottent. Des précautions sont prises pour éviter la circu- lation de courants induits à l'intérieur de la dite bande.
A l'extrémité inférieure de celle-ci , les broches 'peuvent échapper librement et par l'inclinaison du plateau 4 et l'absence d'obstacle les retenant de sorte que chaque broche glisse au point le plus bas du disque dans l'entonnoir 8 conduisant sur le plateau de la presse à forger la tête des boulons. La rotation du disque 4 est obtenue au moyen d'un petit moteur électrique avec l'inter- postion d'un réducteur de vitesse 9 par exemple par l'intermédiaire d'une roue à dent 10 s'engageant dans les rainures 5 du plateau 4.
Suivant une autre réalisation l'appareil est constitué de la façon suivante figure 2. Le disque ou plateau rotatif 11 au lieu d'être incliné, est horizontal.
La trémie, non représentée, au lieu de présenter les brochee horizontalement, les présenterait verticalement, par la simple interposition d'un ajutage en forme de colimaçon entre le fond de la trémie et le plateau 11. Les broches verticales pressées par un ressort 12 dans les rainures 13 du plateau 11 sont entraînées par la rotation de celui-ci et bientôt saisies entre le rebord du plateau rotatif 11 et la bande de plat à ressort 12 qui retient les broches verticales pendant leur admission et leur parcours dans l'arc embrassé par la spire de chauffage électrique 14.
Il suffit de faire varier la hauteur de cette dernière pour faire varier la longueur chauffée des broches. De même, le temps de chauffage peut être modifié soit en changeant la vitesse de rotation du plateau, soit en changeant la longueur de l'arc d'embrassement de la spire 14 de chauffage. Au moment où la bande 12 en forme d'arc
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de cercle cesse de tenir les broches 15, celles-ci viennent heurter un petit ergot 16 formant arrêt qui les force à s'éleigner du plateau rotatif et à tomber dans l'entonnoir 17 conduisant au plateau de la presse à emboutir. La commande de la rotation du plateau 11 à rainures est la même que dans la réalisation précédente. Le tout est disposé sur une petite table de dimensions restreintes 18.
Il est bien entendu que, dans chacun des deux appareils ci-dessus et dans ceux dont la description suit, tout danger de brûler les broches peut être écarté grâce à l'emploi d'une cellule photo-électrique coupant le courant dans la spire de chauffage dès que l'éclat des broches dépasse une certaine intensité. Suivant une troisième réalisation figure 3 le disque 19 au lieu d'être incliné ou horizontal est vertical, dont à axe horizontal, La forme de la trémie de la première réalisation est conservée, mais les broches sont simplement déposées par gravité dans les rainures périphériques de deux disques verticaux d'écartement réglable 20 et 21 .
On peut ainsi adapter l'appareil aux diverses longueurs de broches, en changeant l'écartement des disques ; divers diamètres de broches , en changeant les disques eux-mêmes et en choississant des disques avec diamètres de rainures appropriées ; peut également changer la longueur du bout chauffé en faisant s'avancer plus ou moins profondément la boucle 22 de chauffage et l'on peut faire varier le temps de chauffage en faisant varier dans la mesure voulue l'arc d'ambrassement de la boucle de chauffage. Lorsque les broches se dégagent de la boucle de chauffage, elles tombent d'elles-mêmes par pesanteur dans l'entonnoir conduisant à la table de la presse de sorte qu'il n'y a même plus besoin d'éjecteur.
Suivant une autre réalisation d'un appareil de
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chauffage par induction de broches de boulonnerie, les broches sont distribuées l'une après l'autre et axialement dans deux solénoldes 28 et 29, figure 5, placés côte à côte et parcourus par un courant alternatif, les spires induc- trices étant concentrées comme représenté sur la figure à la partie supérieure des solénoldes afin de localiser en ces endroits la plus grande partie de l'énergie induite dans les broches.
L'alimentation en broches des deux solénoïdes 28 et 29 est effectuée par un distributeur 30 placé sous un ajutage 31 situé dans le plan médian entre les solénoïdes et par où arrivent les broches fraîches.
Ce distributeur comporte un chariot 32 commandé par un piston 42 et roulant par galets 33 et 34 sur un chemin de roulement 43 et est percé de deux ouvertures tubulaires verticales 35 et 36 forées à une distance l'une de l'autre égale à la moitié de la distance entre les deux axes des solénoides 28 et 29 de telle sorte que quand une des ouvertures est arrêtée suivant le plan médian entre les deux solénoides 28 et 29, elle recoive une broche 37 sortant de l'ajutage 31, l'autre ouverture 36, comme c'est le cas de la figure 5, lâchant à travers de l'ouverture 44 une broche 38 dans le solénolde 29, où elle est chauffée pendant que le chariot 30 se déplace et va lâcher à travers de l'ouverture 45 la broche 37, qu'il vient de recevoir dans le solénolde 28 où à son tour cette broche sera chauffée.
La première broche 38 est alors libérée et tombe dans un ehtonnoir récepteur 39 quand l'ouverture 36 étant revenue en arrière est prête à lâcher une broche fraîche dans le solénolde 29.
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Des taquets 40 et 41 sont prévus sous les solénoldes 28 et 29 et se dérobent au moment voulu, ces taquets étant commandés de même que le piston 42 qui actionne le chariot 30, par la presse forgeuse ou par électro-aimants.
Suivant une réalisation d'une machine à forger les boulons et analogue on passe au 3ème stade mentionné plus haut; la suppression du chauffeur lui-même. Cela postule l'introduction automatique de la broche chauffée dans la matrice de la presse et la commande automatique du levier contrôlant la descente de la tète de la presse.
Le dispositif de trémie reste le même que ceux décrits précédemment,mais les broches sont déposées, c'est-à-dire amenées à la matrice en position verticale à l'aide d'un ajutage en colimaçon comme nous avons vu plus haut. A l'aide d'un système de levier et de balancier , le dispositif de support et de centrage de la machine peut être animé d'un mouvement alternatif rectiligne, c'est-à- dire, que tout cet équipage peut s'avancer hors des deux montants de la presse de façon que l'axe de la matrich soit reporté à l'extérieur de la presse. La matrice s'a- vance sous l'axe de sortie de la trémie verticale, la broche tombe dans la matrice et tout l'équipage porte- matrice revient alors automatiquement se placer dans l'axe de la presse à forger. La frappe de la tête peut alors s'effectuer.
Le mouvement du chariot de la presse est lui-même rendu automatique très facilement à l'aide d'une came agissant sur le levier de commande, ce dernier mouvement étant synchronisé avec celui du déplacement alternatif de l'équipage porte-matrice. Ces dispositifs sont d'ailleurs employés dans les ébarbeuses.
Suivant une autre réalisation d'une machine à
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forger les boulons et analogue la broche est portée dans l'axe de la presse au moyen d'un bras pivotant muni d'une pince. La pince saisit la broche présentée verticalement à la sortie de l'orifice de la trémie de l'alimenteur automatique. La pince pivote ensuite jusqu'à ce qu'elle vienne présenter la broche dans l'axe de la matrice. Dans cette réalisation, la matrice est fixe. Le mouvement alter- natif du porte-broches, donc de la pince, est obtenu au moyen d'un ergot placé sur la tige commandant le dispositif d'éjection du boulon forgé, l'ergot en question voyage dans une rainure hélicoïdale pratiquée dans un écrou fixé sur la dite tige. Il y a donc moyen de réaliser facilement le synchronisme dans tout le mouvement de l'ensemble.
Liorsque le chariot de la presse remonte, le bras 24 pivote depuis la sortie de l'alimenteur jusque dans l'axe de la matrice, ce mouvement étant commandé par la translation verticale de l'ergot dans l'écrou à rainure hélicoïdale. Lorsque le chariot a repris contact avec la tête de la broche, le bras pivotant à déjà commencé son mouvement de retour. Dans cette dernière hypothèse donc, également, le chauffeur et le presseur sont tous deux supprimés. Des précautions sont prises pour que de nou- velles broches ne soient pas présentées par le bras pivo- tant si la précédente n'a pas été effectivement introduite dans la matrice pour l'une ou l'autre cause, tel que clouage, broches de diamètres trop gros, extrémités dilatées par la chaleur, etc...
Dans ce cas, le verrouillage peut se faire soit de façon électrique, soit de façon mécanique, par exemple, dans le dispositif décrit au paragraphe pré- cédent, le mouvement de retour de l'équipage porte-matrice doit pouvoir se faire à l'aide d'un taquet passant à travers l'axe de la matrice et disposé horizontalement.
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Dans le dispositif à mouvement alternatif de l'équipage porte-matrice , le retour de la matrice dans l'axe de forgeage ne peut se faire que si le taquet de ramenée trouve prise, o'est-à-dire s'il peut s'appuyer sur la nouvelle broche convenablement introduite dans la matrice dans l'axe du remplissage de celle-ci. Si la broche n'a pas été convenablement introduite et n'a pas atteint le fond de la matrice dans l'axe de remplissage, le taquet de ramenée ne trouve que le vide devant lui, la matrice n'est pas ramenée dans l'axe de forgeage, la tête de la presse frappe dans le vide et tout bris de machine r dû à une introduction défectueuse d'une broche falche dans la matrice est évité.
Suivant une troisième m réalisation d'une machine à emboutir les boulons et analogue la broche chauffée est portée dans l'axe 23 de la presse ( voir figure 6) par un bras - 24 pivotant autour de l'axe 46 et animé d'un mouve- ment de va-et-vient sur cet axe.
Ce bras 24 recueille au moyen d'une pince 25 chaque broche chauffée tombant en 26 hors de l'entonnoir dévaluation de l'appareil à chauffer et la transporte en 23 sur la presse 47 dans la position de forgeage , ce bras 24 étant actionné par la presse elle-même au moyen d'un renvoi de mouvement.
La pince 25 qui recueille en 26 les broches , chauffées comporte un balancier 48 pivotant lui-même vers son milieu en 49 à l'extrémité du bras 24.
L'une de ses extrémités supportant la pince 25 saisit la broche chauffée en 26 sous l'entonnoir d'ali- mentation et le bras 24 pivote alors dans le sens de la, flèche vers la matrice de forgeage.
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Pendant ce mouvement, le balancier 48 occuper par rapport au bras 24 la position représentée en trait mixte sur la figure.
Quand le plan incliné 48a du balancier vient buter contre une butée 27 au bàti de la prese; la pince 25 pivotant autour de son axe 49 se dirige vers le centre 23 de la matrice et y dépose la broche verticalement pour y être forgée.
Quand cette opération est terminée le bras 24 revient en arrière, le balancier 48 se dégage de l'action de la butée 27 et revient à sa position initiale sous l'ef- fet du ressort de rappel 50, la pince 25 revenant dès lors à sa position de début en 26 pour saisir une nouvelle broche.