DE1060018B

DE1060018B - Control for work machines, especially machine tools

Info

Publication number: DE1060018B
Application number: DES56408A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Georg Sichling; Viktor Hofmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1957-12-24
Filing date: 1957-12-24
Publication date: 1959-06-25

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerung für Maschinen, welche mehrere zeitlich aufeinanderfolgende Arbeitsvorgänge nach einem vorgegebenen, von Fall zu Fall verschieden einstellbaren Programm ausführen sollen. Solche Aufgaben, liegen insbesondere bei der Steuerung von Werkzeugmaschinen vor. Es ist aber auch möglich, bei anderen Einrichtungen, bei denen in stetigem Ablauf ganz bestimmte Vorgänge zu wiederholen sind, Programmsteuerungen der nachfolgend beschriebenen Art anzuwenden. So können sich in verschiedenen Arten von Fertigungsprozessen Möglichkeiten ergeben, irgendwelche Vorgänge in einer bestimmten Reihenfolge zu wiederholen, oder es geht darum, bei einem einmaligen Arbeitsgang verschiedene Funktionen so ablaufen zu lassen, daß sie hinsichtlich ihrer Reihenfolge und ihrer zeitlichen Dauer in definierter Weise gestaffelt sind. Schließlich ist es auch möglich, auf diese Weise für Zwecke der Werbung, für die Programmsteuerung von Springbrunnen od. dgl. auf die Erfindung zurückzugreifen. The invention relates to a control for machines which have several consecutive Work processes according to a given program that can be set differently from case to case should perform. Such tasks are particularly important when it comes to controlling machine tools. But it is also possible with other facilities where very specific processes take place continuously must be repeated to use program controls of the type described below. So Possibilities or operations can arise in different types of manufacturing processes to repeat in a certain order, or it is about a one-off Operation to run various functions in such a way that they are in terms of their order and their duration are staggered in a defined manner. After all, it is also possible this way for advertising purposes, for the program control of fountains or the like. To fall back on the invention.

Bei der Programmsteuerung für Werkzeugmaschinen hat man sich bisher vielfach zweier verschiedener Systeme bedient. Im einen Fall hat man verschiedenartige Befehle von einem Kommandogerät aus in zeitlicher Reihenfolge auf die einzelnen befehlausführenden Einheiten, wie Hubmagnete, Magnetkupplungen, Hydraulikmotoren usw. sowie Vorschub- und Hilfsmotoren, ausführen lassen, wobei die Speicherung beispielsweise in einer Schaltwalze od. dgl. vorgenommen werden konnte. Dabei kann man eine solche Schaltwalze entweder durch einen innerhalb zeitlich definierter Abschnitte ablaufenden Motor drehen lassen, so daß dann in vorher absehbaren Zeitpunkten die einzelnen Arbeitsvorgänge zu erwarten wären. Man hat dann zum Teil auch diese Speicher in ihrem Antrieb mit der Arbeitsmaschine gekuppelt, so daß erst nach Beendigung eines bestimmten Arbeitsvorganges der nächste zur Wirkung gebracht werden konnte, also ein zu frühes Übergehen auf den nächsten Arbeitsschritt mit Sicherheit zu vermeiden war, andererseits aber auch zur wirtschaftlichen Ausnutzung der Arbeitsmaschine keine unnötigen Betriebspausen entstanden. Als Speicherrorrichtungen kamen dabei Programmträger in Form von Walzen, Scheiben, Lochstreifen od. dgl. zur Verwendung.When it comes to program control for machine tools, two different approaches have so far been adopted Systems operated. In one case you have different types of commands from a command device in time Order on the individual command-executing units, such as lifting magnets, magnetic couplings, Hydraulic motors, etc., as well as feed and auxiliary motors, can run, with the storage For example, in a shift drum. The like. Could be made. You can do that Rotate the shift drum either by a motor running within defined periods of time so that the individual work processes can then be expected at times that can be foreseen beforehand. One has then partly also coupled this memory in its drive with the working machine, so that only after completion of a certain work process the next can be brought into effect could, so a too early transition to the next work step was to be avoided with certainty, on the other hand, there were no unnecessary breaks in operation for the economic utilization of the machine. As storage facilities Program carriers in the form of rollers, disks, punched strips or the like were used.

Die zweite bekannte und gebräuchliche Art für Programmsteuerungen besteht darin, daß man beispielsweise von einem Endschalter aus oder von einer sonstigen mit dem Bewegungsspiel der Arbeitsmaschine verknüpften Schaltkontakt neutrale Signale abgibt, welche einem Schrittschaltwerk zugeleitet werden. Das Schrittschaltwerk registriert dann jedesmal die Beendigung des vorher laufenden Arbeits-Steuerung für Arbeitsmaschinen,
insbesondere WerkzeugmaschinenThe second known and common type of program control consists in emitting neutral signals, for example from a limit switch or from another switching contact linked to the movement of the machine, which signals are fed to a stepping mechanism. The stepping mechanism then registers each time the completion of the previously running work control for work machines,
in particular machine tools

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Dr. Georg Sichling und Viktor Hofmann,Dipl.-Ing. Dr. Georg Sichling and Viktor Hofmann,

Erlangen,
sind als Erfinder genannt wordenGain,
have been named as inventors

Vorganges und schaltet einen Schritt weiter, wobei darm durch ein dem Schrittschaltwerk nachgeschaltetes Klinkenfeld, einen Kreuzschienenverteiler oder durch eine ähnliche Anordnung von Fall zu Fall je nach dem eingestellten Programm Steuerbefehle auf Vorschubmotoren, Magnetkupplungen, Hydraulikmagnete usw. gegeben werden können. Die einzelnen Möglichkeiten, die diese bekannte Steuerung bietet, sind hinsichtlich der Anzahl der Arbeitsvorgänge lediglich durch die Stufenanzahl der Schrittschaltwerke beschränkt. Die einzelnen für die Durchführung der Arbeitsvorgänge notwendigen Maßnahmen (Einschaltung der Vorschubmotore, Magnetkupplungen usw.) hängt von der Anzahl der dazu benötigten Einrichtungen ab, wobei man den Kreuzschienenverteiler oder das Klinkenfeld entsprechend groß bemißt. Um eine solche Anlage vielseitig verwendbar gestalten zu können, kann das Arbeitsprogramm durch Herstellen der Kontaktverbindungen auf dem Klinkenfeld mit Hilfe von durch vorbereitete Lochkarten gesteckten Kontaktstücke herbeigeführt werden. Dabei tritt unter Umständen an die Stelle von Lochkarten jeweils eine Platte mit lokal die Bildung von Kontakten erlaubenden und lokal isolierenden Eigenschaften. Process and advances one step, with darm by a step-by-step switch mechanism Klinkenfeld, a crossbar distributor or a similar arrangement depending on the case according to the set program control commands on feed motors, magnetic couplings, hydraulic magnets etc. can be given. The individual possibilities that this well-known control offers, are with regard to the number of work processes only through the number of steps of the stepping mechanisms limited. The individual measures necessary to carry out the work processes (Switching on the feed motors, magnetic clutches, etc.) depends on the number of required Facilities, whereby the crossbar distributor or the jack panel is dimensioned accordingly large. In order to be able to make such a system versatile, the work program can go through Establishing the contact connections on the jack field with the help of prepacked punch cards Contact pieces are brought about. Punch cards may take the place of this one plate each with locally the formation of contacts and locally insulating properties.

Bei der Verwendung von Steuerungen nach dem zuletzt beschriebenen System bestehen Fehlerquellen, die einerseits in der Konstruktion und der Arbeitsweise der mechanischen Schrittschaltwerke begründet sind, andererseits aber auch von der Sicherheit der Kontaktgabe des Steuerschalters überhaupt abhängen. Der Steuerschalter, der die neutralen Befehle erteilt und beispielsweise ein Endschalter eine Arbeits-When using controls according to the system described last, there are sources of error, which is based on the one hand in the construction and the mode of operation of the mechanical stepping mechanisms are, but on the other hand also depend on the security of the contact of the control switch in general. The control switch that issues the neutral commands and, for example, a limit switch a working

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maschine ist, muß mit großer Exaktheit schalten Die Gedächtnisschaltungen 10, 11, 12 und 13 dienen können, da bei einer Fehlschaltung nicht nur ein.ein- der Speicherung verschiedener Kommandos, die einziger Arbeitsvorgang, sondern sämtliche nachfolgen- zelnen Arbeitsvorgängen entsprechen. Die Ausgänge den Vorgänge nicht mehr dem gewünschten Programm der Gedächtnisschaltungen 10 bis 13 führen auf einen entsprechen. Bei einer Fehlschaltung kann das Schritt^ 5 zweiten Kreuzschienenverteiler 18, an dessen Ausschaltwerk einen Schritt zu wenig oder zu viel aus- gangs leitungen' die Verstärker, Relais oder sonstige führen, so daß dann für den eigentlich vorgesehenen Auswertungsgeräte 19, 20, 21 und 22 angeschlossen Ablauf ein ganz anderer Arbeitsvorgang, nämlich der sind. Diese arbeiten auf die Leitungen 23 bis 26, vorhergehende oder der nächstfolgende wirksam wird. welche zu Vorschubmotoren, Magnetkupplungen, Dies kann unter Umständen erhebliche Störungen und io Hydraulikmagneten u. dgl., gegebenenfalls unterBeschädigungen der Maschinen sowie der zu ver- Zwischenschaltung von Schaltschützen führen. Außerarbeitenden Güter zur Folge haben. dem sind noch die beiden Gedächtnisschaltungen 27machine, must switch with great precision. The memory circuits 10, 11, 12 and 13 are used can, since in the event of a faulty switching, not only one of the different commands is stored, the only one Work process, but all subsequent work processes. The exits the processes no longer lead to the desired program of the memory circuits 10 to 13 on one correspond. In the event of a faulty switching, the step ^ 5 second crossbar distributor 18 can be connected to its switch-off mechanism One step too few or too many output lines - the amplifiers, relays or other lead, so that then connected to the actually intended evaluation devices 19, 20, 21 and 22 Process a completely different work process, namely the are. These work on lines 23 to 26, previous one or the next one takes effect. which to feed motors, magnetic clutches, Under certain circumstances, this can cause considerable malfunctions and hydraulic magnets and the like, possibly with damage of the machines as well as the interconnection of contactors. Outside workers Result in goods. there are still the two memory circuits 27

Ähnliche Verhältnisse sind auch zu erwarten, wenn- und 28 sowie eine Gatterschaltung 29 vorgesehen, durch irgendwelche ungewollten Ereignisse die Strom- welche als sogenanntes »Und«-Gatter der Gedächtniszuführung an irgendeiner Stelle unterbrochen wird. 15 schaltung 27 vorgeschaltet ist. Ein Schalter oder Beim Wiedereinschalten ist zwar die Reihenfolge der Drucktaster 30 dient der Abgabe eines Startimpulses, aufeinanderzufolgenden Arbeitsvorgänge gewahrt, es Weiterhin ist noch ein Zeitelement 31 und ein Gatter kann aber unter Umständen eine Unsicherheit insofern 32 vorgesehen, wobei das Zeitelement 31 noch mit den bestehen, als nicht genau definiert ist, welcher Arbeits- Gattern 33 bis 37 in Verbindung steht,
schritt gerade vollendet oder begonnen wurde. 20 Der Einfachheit der Darstellung halber ist nur eineSimilar conditions are also to be expected if and 28 as well as a gate circuit 29 are provided, due to any undesired events the current is interrupted at any point as a so-called "and" gate of the memory feed. 15 circuit 27 is connected upstream. A switch or when switching on again, the sequence of the pushbuttons 30 is used to issue a start pulse, successive work processes are preserved, there is also a time element 31 and a gate but under certain circumstances an uncertainty insofar 32 is provided, with the time element 31 still exist with the , as it is not precisely defined which working gate 33 to 37 is connected,
step has just been completed or started. 20 For the sake of simplicity of illustration, there is only one

Man hat zwar schon Abhilfe zu schaffen versucht, geringe Anzahl von Gedächtnisschal tungen gezeichnet, indem man bei solchen Steuerungen Maßnahmen ge- wobei es im Rahmen des Ermessens liegt, in beliebiger troffen hat, um bei jeglicher Stromunterbrechung die Weise deren Anzahl zu vergrößern, so daß demgemäß ganze Steuerung selbsttätig wieder in die Ausgangs- auch die beiden Kreuzschienenverteiler 6 und 18 mit stellung zurückzubringen. Beim Wiederkehren der 25 einer größeren Anzahl waagerechter Leitungen und Betriebsspannung kann also kein Schaden entstehen, dementsprechend mit einer erhöhten Kontaktzahl zu da die Arbeitsfolge wieder von der Ursprungsstellung versehen sind. Die Größe des Kreuzschienenverteilers 18 ausgeht. Dies ist aber nicht in allen Fällen wirklich richtet sich darüber hinaus noch nach der Anzahl der eine Sicherheitsmaßnahme, da z.B. bei Unterbrechung notwendigen befehlausführenden Elemente (Motoren, kurz vor Vollendung der gesamten Bearbeitung beim 3° Magnetkupplungen usw.), wobei gegebenenfalls eine Wiederanfahren von der Ausgangsstellung aus Arbeits- große Anzahl von senkrechten Leitungen des Kreuzvorgänge wiederholt werden, die bereits einmal aus- Schienenfeldes erforderlich wird. So sind in vielen geführt sind und dadurch unter Umständen ein Un- Fällen, z. B. für Werkzeugmaschinenbewegungen, wie brauchbarwerden der Güter herbeigeführt werden »Eilgang vorwärts«, »Eilgang rückwärts«, »Arbeitskann. Abgesehen davon bedeutet die Rückkehr in die 35 gang«, »Kriechgang«, in beiden Richtungen häufig Ausgangsstellung stets einen Zeitverlust, der um so viele gesonderte Leitungen erforderlich. Mit Hilfe größer wird, je weiter sich der Gesamtarbeitsvorgang von Verbindungssteckern od. dgl. kann auf dem schon seinem Ende genähert hat. Klinkenfeld des Kreuzschienenverteilers 28 ein vor-Attempts have already been made to remedy this by drawing a small number of memory circuits, by taking any measures in such controls where it is within the scope of the discretion has taken to increase the number of them in the event of any power interruption, so that accordingly entire control automatically returns to the output and the two crossbar distributors 6 and 18 with to bring back position. When returning to the 25 a larger number of horizontal lines and Operating voltage can therefore not cause any damage, accordingly with an increased number of contacts since the work sequence is provided again from the original position. The size of the matrix switcher 18 goes out. But this is not really in all cases still depends on the number of a safety measure, because e.g. in the event of an interruption, necessary command-executing elements (motors, shortly before the completion of the entire processing for 3 ° magnetic clutches, etc.), with a Return to the starting position from working large number of vertical lines of the cross operations be repeated, which is already required once from the rail field. So are in many are performed and thus under certain circumstances an accident, z. B. for machine tool movements, such as If the goods are usable, »rapid traverse forwards«, »rapid traverse backward«, »working can. Aside from that, going back to gear "means" creeping gear, "often in both directions Starting position always a loss of time, which is required by so many separate lines. With help The greater the overall work process of connectors od. The like. Can on the has already neared its end. Jack panel of the crossbar distributor 28 a front

Diese Nachteile werden durch die Erfindung ver- bestimmtes Programm abgesteckt werden,
mieden. Die Erfindung besteht darin, daß unter Ab- 40 Die Wirkungsweise der Anordnung läßt sich leicht gehen vom Einkontaktsystem unter Ausnutzung des übersehen, wenn man sich zunächst den Kontakt 30 Prinzips mit getrennten Kontakten eine Mehrzahl von betätigt denkt. Dieser Kontakt wirkt zunächst ungleich oder gleichartig aufgebauten, unterschiedliche mittelbar auf die Gedächtnisschaltung27, wobei durch Kommandos speichernder Gedächtnisschal tungen vor- eine vorher hergestellte Kontaktverbindung 38 der gesehen sind, die sowohl eingangs- als auch ausgangs- 45 Verstärker 19 und damit die Leitung 23 stromführend seitig mit Gatterschaltungen und Anordnungen nach wird. Der Ausgang der Gedächtnisschaltung 27 gibt Art von Kreuzschienenverteilern od. dgl. in Verbin- den Eingang der Gedächtnisschaltung 10 über das dung stehen. »Und«-Gatter 14 frei. Somit ist die Anordnung be-These disadvantages will be marked out by the invention specific program,
avoided. The invention consists in the fact that the principle of operation of the arrangement can easily be overlooked by the single-contact system taking advantage of the fact that if one first thinks of the principle of contact 30 with separate contacts a plurality of actuated. This contact initially has an unequal or similarly structured, different indirect effect on the memory circuit27, whereby memory circuits that store commands are seen in front of a previously established contact connection 38 that carries both the input and output 45 amplifier 19 and thus the line 23 current-carrying side with gate circuits and arrangements according to will. The output of the memory circuit 27 is the type of crossbar distributors or the like in connection with the input of the memory circuit 10 via the manure. "And" gate 14 free. Thus the arrangement is

Nähere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand triebsbereit, sobald über die Leitung 39 ein Steuer-More details of the invention should be ready to operate as soon as a control via line 39

der Zeichnung erläutert werden. Die Zeichnung zeigt 50 befehl von der Kontakteinrichtung E₁ bis E₅ gegebenwill be explained in the drawing. The drawing shows 50 commands given by the contact device E ₁ to E ₅

ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wird. Die Leitungen 39 bis 43 werden durch diesean embodiment in its for the invention. The lines 39 to 43 are through this

wesentlichen Teilen in vereinfachter schemarischer Kontakte der Reihe nach stromführend, wobei es nichtessential parts in simplified schematic contacts in sequence current-carrying, whereby it is not

Darstellung. notwendig ist, daß die einzelnen Endschalter in ihrerDepiction. it is necessary that the individual limit switches are in their

Mit E₁ bis E₅ ist eine Reihe von Schaltkontakten, Reihenfolge mit dieser Reihenfolge übereinstimmen. z.B. Endschaltern, bezeichnet, welchevon der Arbeits- 55 Das Klinkenfeld 6 ermöglicht es, jeden beliebigen maschine aus gesteuert werden. Es ist dabei für die Schaltkontakt E₁ bis E₅ in seiner zeitlichen Reihen-Erfindung unwesentlich, ob es sich um mechanische folge an jede beliebige Stelle zwischen die anderen zu Schaltkontakte oder um elektronische oder sonstige legen. Die einzelnen Kontakte E₁ bis E₅ kann man Schalter handelt, welche keine mechanisch bewegten sich wegmäßig aufeinanderfolgend denken, so daß Kontakte aufweisen. Jeder dieser Schaltkontakte ist 60 durch einen Kreuzschienenverteiler 6 eine zeitliche mit einer Leitung versehen, die zu einem Kreuz- Zuordnung der Ausgangslei tungen 39 bis 43 zu diesen Schienenverteiler führt, der mit 6 bezeichnet ist. Als bewerkstelligt wird. Dabei kann es unter Umständen Kreuzschienenverteiler kann ein Klinkenfeld oder eine aber auch durchaus möglich sein, daß ein und dieähnliehe Anordnung an sich bekannter Art verwendet selbe Ausgangsleitung verschiedenen Schaltkontakten werden. Die anderen Anschlüsse des Kreuzschienen- 65 zugeordnet wird.With E ₁ to E _{5 there} is a series of switching contacts, the order of which corresponds to this order. For example, limit switches, which can be controlled by the working 55 The ratchet panel 6 allows any machine to be controlled. It is irrelevant for the switching contacts E ₁ to E ₅ in its chronological series invention whether it is a mechanical sequence at any point between the other switching contacts or an electronic or other set. The individual contacts E ₁ to E ₅ can be thought of as switches that do not move mechanically, so that they have contacts. Each of these switching contacts is provided with a time line 60 through a crossbar distributor 6, which leads to a cross assignment of the output lines 39 to 43 to this busbar distributor, which is denoted by 6. As is accomplished. In this case, under certain circumstances, crossbar distributors, a jack panel or a jack panel, but also quite possible that one and the similar arrangement of a type known per se, the same output line, different switching contacts are used. The other connections of the crossbar 65 is assigned.

Verteilers sind über eine Gatterschaltung jeweils mit Wird nun bei dem dargestellten Ausführungs-Distributors are each connected via a gate circuit.

dem Eingang von Gedächtnisanordnungen verbunden. beispiel durch den Kontakt E₃ die Leitung 39 strom-connected to the input of memory arrangements. example through the contact E ₃ the line 39 current-

Die Gatterschaltungen sind als sogenannte »Und«- führend, so wird über das freigegebene »Und«-GatterThe gate circuits are so-called "and" - leading, this is how the released "and" gate

Gatter ausgebildet und mit 14 bis 17 und 17 a be- 14 die Gedächtnisschaltung 10 betätigt. "Über denGates are formed and the memory circuit 10 is actuated with 14 to 17 and 17 a. "On the

zeichnet. 70 Kreuzschienenverteiler 18 und die zuvor betätigtedraws. 70 crossbar distributors 18 and the one previously operated

Claims

Contact connection 44 is the amplifier 20 and the line 24 current-carrying. However, since the output of the memory circuit 10 is connected to a second input of the memory circuit 27, the effect is that the memory circuit 27 is returned to its rest position. As a result, the amplifier 19 and the line 23 are de-energized. The memory circuits are constructed in such a way that they are able to assume two stable operating states. When an input signal is applied to the input of the individual memory circuits 10 to 13 as well as 27 and 28 shown at the bottom left in each case, the memory circuit is brought into its rest position if it was not already in the same position. An input signal at the upper input means tilting into the working position. The memory circuits are designed in such a way that the two stable operating states are maintained by themselves after they have been initiated, until an opposite command is received. The output of the memory circuit 10 is, however, also, as the illustration shows, connected to the "and" gate 15, so that the next step is prepared in this way. The second operation can now begin. Depending on the number of individual memory circuits, a large number of such operations is made possible. As the illustration shows, the individual connections between the memory circuits are designed in the same way, so that in a constant sequence from top to bottom each of the memory circuits returns the previous circuit to its idle position and prepares the next one for the next step. In this way, it is possible to have each work step immediately follow the preceding one in terms of time, with the individual work steps only being able to take place in the order in which they are placed. This means that the actuation of any limit switch that does not take place in the previously selected and inserted sequence cannot cause the machine to work incorrectly. With a larger number of limit switches, it is possible, if necessary, to reduce the number of memory circuits by translating the progressive counting into a dual counting process. For example, instead of eight memories, which correspond to eight operations, only three memories would be required. The last operation is initiated by the fact that the line 42 is energized and sends an input signal to the memory circuit 13 via the "And" gate 17. Simultaneously with the tipping over in the memory circuit 13 from the rest position to the working position, the “and” gate 17 a is prepared and the memory circuit 28 used as an auxiliary memory is also prepared. The last end contact E5 clears the memory circuit 13 by a current pulse via the connecting line 43 when the memory circuits 28 are actuated. The memory circuit 28 can be deleted from the memory circuit 10 or, as shown in the exemplary embodiment shown, from the memory circuit 27. When the entire arrangement is switched on for the first time, care is taken that the memory circuit 28 is in its starting position, because the gate 29 is only enabled when the memory circuit 28 has assumed its rest position. This is because it is easily possible to establish a connection at the points 46, 47, 48 and 49 by repositioning the second input of the memory circuit 28, which is routed to the connection point 45. This allows you to cancel the work cycle at any memory circuit and in this way bring the device into its starting position. The delay relay labeled 31 is connected to an "or" gate 32 and a series of "and" gates 33 to 37. This relay has the task of bringing about a pause between the de-energization of one of the lines 23 to 26 and the reactivation for the next operation. Patent claims:

1. Control for work machines, in particular machine tools, according to a predetermined one adjustable program for several consecutive work processes, characterized in that that a plurality of identically or similarly structured, different commands storing memory circuits both on the input and output side with gate circuits and crossbar type arrangements.

2. Controller according to claim 1, characterized in that the memory circuits through a number of contacts, e.g. B. in the form of limit switches, and gate circuits via a Crossbar distributors can be acted upon.

3. Control according to claim 1 or 2, characterized in that the memory circuits as bistable transistor flip-flops are formed.

1 sheet of drawings