生产或工具机床和用于运行生产或工具机床的方法

技术领域

本发明涉及一种接下来也被简称成机床的可编程控制的生产或工具 机床，以及一种用于运行这样的机床的方法。在此，生产或工具机床通常 被理解为可编程控制的自动化系统并进而例如理解为工业机器人。

背景技术

生产或工具机床本身是已知的。已知的是所有的机床都被描述为工具 机床，其通常用于在机械制造和工具制造中用于利用工具对工件进行加 工。因此特定的还有所谓的NC或者CNC机床也属于工具机床。生产机 床的一个实例是印刷机。工业机器人已知是一种可编程的通用机床，其用 于加工和处理工件以及确定和配备用于装配目的。

在开头所述类型的机床中，在由其包括的组件之间的实时通讯是必要 的，例如在用于轴驱动装置或者类似物的驱动组件之间的通讯，如例如在 20101年4月10日在Networking，SensingandControl(ICNSC)中由Haibo Yang等撰写的论文“AnOpenCNCsystembasedonswitchedinternet”中所 描述的那样。由JustinMenga的：CCNPPracticalStudies:Layer-3-Switching“, CiscoPress,26.11.2003公开了网络节点，其作为第三层交换机作用。

在实时通讯的框架中应满足的条件是特别苛刻的。通常，循环时间(＝ 反应时间)为250μs或者125μs。在个别情况中，也能够设置或需要在 31.23μs之下的循环时间。对接下来简称为循环时间的循环/反应时间的损 坏都导致相应地传输的数据的无效性。也必须监控循环时间的损坏。通常 的容差为低于100ns。

循环时间不仅仅涉及通讯，而且也涉及相应的机床的整个系统。具有 多个轴的机床包括作为驱动组件的、具有相应的功率部件的多个所谓的电 机单元并且为每个电机单元分配一个或者多个传感器。电机单元和传感器 在接下来被单独地称谓并且共同地称为组件。对于具有多个轴和相应的多 个组件的机床来说，在循环时间内必须完整地依次执行以下的步骤：

1.测定和处理在组件中的测量值

2.通过网络将测量值传输给相应的机床的中央单元

3.通过中央单元基于该测量值计算新的额定值(例如以执行(计算) 控制算法的形式)

4.通过网络将该额定值从中央单元传输给组件

5.在组件中处理和使用新的额定值

接下来，根据步骤编号也就是“步骤1”，“步骤2”等等引用这些步 骤。所使用的/获得的通讯关系不仅仅涉及各个电机模块(MM)，而且还 涉及由电机模块包括的单元，也就是例如所谓的电机测量系统(MMS) 和直接测量系统(DMS)的形式的传感器机构。这导致，在循环时间方面， 比较多的组件需要相应的以较小的数据量进行的多次传输。

该要求可以仅仅在所谓的时隙方法中得到满足。这样的时隙方法基本 上是已知的。在此，在相应的机床的加速(Hochlauf)中在机床内部测定 出精确的通讯需求，并且各个传输在相对于循环时间的时间点(时隙)方 面被精确地计划。在运行中，该计划现在仅仅还循环地工作。每个组件在 此精确地“知道”，对于自有的待发送的报文的之前计划的时隙处于哪里 并且总是精确地在该相应的时间点将其发送。甚至在因为例如数据、尤其 是局部记录的测量值还不可用而也许不存在前提条件时，也实现该发送。 上面还提及的对循环时间的监控因此导致在该种情况中标记为无效的数 据被发送。

在时隙方法中报文的发送的前提是所有组件的精确同步。即所有的组 件以相同的时基工作。这通过同步报文和数字PLLs实现。非同步性的容 差多数小于50ns。

尽管在时隙方法中的报文的发送是已经实施的和被证实的技术，在该 实践中还是存在一些问题。因此，具有能通讯地连接的组件的网络常常包 括以下区域，其具有变得困难的机械或者电方面的条件。这种变得困难的 电学方面的条件的实例是强烈的干扰场。在这样的区域中，能防干扰地实 现的数据速率是有限的。此外，在该网络中通常需要在具有危险的电压的 区域和具有较低的电压的区域之间的连接，在较低电压中必须能无危险地 接触。因为需要高电压固定的电分离，在这种连接中高的数据速率是非常 昂贵的。最后，通常不允许大量的不同组件，所有的组件总是配备有最新 的网络技术。当然在新投建的设备中，组件彼此之间必须经常以不同版本 的网络技术进行通讯。这同样经常导致在网络的部分中的不同的数据速 率。

此外，在功率部件的并联连接时有对于通讯的特定的要求。对这些功 率部件的特性中的不可避免的区别的必要补偿以硬件(电感)和软件(补 偿调节器)实现。这样的补偿调节器的性能越高，那么电感的尺寸就可以 设计得越小。然而，性能高的补偿调节器的前提是，在参与的功率部件的 电机模块之间的通讯具有超过常规标准的要求。由此导致通讯网络的附加 的负载。

发明内容

本发明的目的相应在于，给出一种生产或工具机床以及一种用于运行 该机床的方法，其中能够特别高效地对满足通讯要求。

该目的在接下来偶尔简称为机床的生产或工具机床方面由此实现。为 此，开头所述类型的机床包括多个在此普遍称为组件的功能单元、例如电 机模块、终端模块、传感器机构等等，其中，用于以预设的或者可预设的 循环时间进行实时通讯的组件联接在网络中并且直接或者间接地彼此能 通讯地连接，在该机床中设置，组件中的至少一个组件作为第三层交换机 (Layer-3-Switch)起作用，也就是具有至少一个功能，其中，收到 (eingehen)的报文被缓存在内部的存储器中并且随后在预设的或者可预 设的时间点转发。

上述的目的同样通过用于运行开头所述类型的机床的方法实现，该机 床包括多个彼此能通讯地连接的组件，其中，这些组件在实时通讯的框架 下和在预设的或者可预设的循环时间期间交换报文，并且其中报文或者被 直接或者被间接地发送给由生产或工具机床包括的中央单元，该方法通过 以下方式实现，即组件中的至少一个组件对由另外的组件接收的报文进行 缓存并且缓存的报文在与循环时间相关的预设时间点转发。

用于转发缓存的报文的时间点在此与机床的加速相关地被求出，也就 是在与作为用于至今的时隙方法的基础的计划一样的计划的框架中，并且 预设给相应的组件。每个缓存的组件然后纯时隙控制地工作。

本发明的优点在于，通过缓存和随后转发缓存的报文，实现了由相应 的机床所包括的组件的退耦。对所收到的报文进行缓存并且在随后的、与 循环时间相关的时间点转发所收到的报文的、由机床包括的组件在接下来 被简称为缓存组件或者相应于通常的专业术语，然而不放弃广泛的普遍性 地称为第三层交换机。这样的缓存组件和在其上直接或者间接地连接的机 床的另外的组件在通讯网络(网络)的内部共同形成基于缓存组件而基本 上不相关的子网，在该通讯网络中联接了机床的所有的组件。在此，由该 子网包括的另外的组件是否同样是缓存组件是不重要的。重要的是，在固 定的、相关于循环时间的时间点实现报文从缓存组件向机床的中央单元的 传输。因此，缓存组件不是事件相关地、例如基于收到的报文，而是基于 固定预设的相应的发送时间点进行发送。在此，相应的发送时间点的预设 如在已知的时隙通讯一样地实现。因此，缓存组件不是事件控制的，而更 多的是时隙控制的。缓存组件因此无线地融合到时隙方法中并借此融合到 至今通用的用于在开头所述类型的机床内部传输报文的原理中。利用至少 一个缓存组件获得用于驱动系统的改善的(理想的)通讯网络，该驱动系 统满足在机床内部的通讯要求，而不必附加地加载对与通常组件进行通讯 而必需的网络部件。

在机床的实施方式中，组件以树状结构与生产或工具机床的中央单元 直接或者间接连接，并且其中至少与中央单元直接连接的组件作为缓存的 组件(第三层交换机)起作用，其中通过该组件为另外的组件构造通向中 央单元的间接连接。

当与中央单元直接连接的组件作为缓存组件起作用时，机床的整个网 络不包括中央单元地获得与中央单元无关的子网。缓存组件例如可以将所 收到的并缓存的报文组合成单个的或者所有的报文并且将其组合地在预 设的发送时间点传输给中央单元。通过将多个报文组合，可以优化地使用 在中央单元和直接与之连接的缓存组件之间的通讯连接的带宽。通过该连 接的数据速率可以在此例如明显地高于子网中的单个的或者所有的连接 的数据速率。在与中央单元直接连接的这样的缓存组件处可以连接有另外 的缓存组件。由此产生具有等级的另外的子网，该等级相应于缓存组件的 由中央单元出发的顺序。对于每个子网来说获得了退耦的优点和能够组合 所缓存的报文的优点。

在机床的替代的或者附加的实施方式中，组件同样以树状结构与机床 的中央单元连接。但是在该实施方式中，与中央单元直接连接的组件作为 缓存组件起作用不是必需的。取而代之的是，直接或间接地与中央单元连 接的组件作为缓存组件起作用。另外的组件与这些缓存组件连接。如此连 接的并组合成子网的组件例如是在机床内部并联连接的功率部件的电机 模块。该实施方式的优点在于，利用缓存组件和每个连接在其上的另外的 组件获得了在子网的内部能够实现与整个网络中的通讯无关的通讯，也就 是例如这样的通讯，如其在功率部件的并联连接的开头描述的情形中是必 需的一样。在子网中，因此例如可以实施实时通讯，该实时通讯不取决于 在整个网络中的实时通讯并且其必须满足比在整个网络中的实时通讯更 加严格的边界条件。

在用于运行其中机床包括多个彼此直接和间接能通讯地连接的组件 的、开头所述类型的机床的方法的实施方式中，其中，这些组件彼此在实 时通讯的框架中并且在预设的或者可预设的循环时间期间交换报文，并且 其中报文或者直接或者间接地发送给由生产或工具机床包括的中央单元， 提出，组件中的至少一个组件缓存了由另外的组件接收的报文并且缓存的 报文能够在预设的、与循环时间相关的时间点被转发。利用对缓存报文的 缓存和随后在固定预设的、自身与为实时通讯预设的循环时间相关的发送 时间点的转发，缓存组件在机床的运行方法中如以上所述的那样结合到根 据时隙方法的实时通讯的至今为止的方案中，然后相应的固定预设的发送 时间点如在时隙方法中那样给出。

在方法的实施方式中，缓存组件将多个缓存的报文组合并且将组合的 报文在随后的、预设的并且与循环时间相关的时间点转发。利用该组合的 报文，缓存的组件也无线地结合到根据时隙方法的实时通讯的至今为止的 方案中。在组合缓存的报文时，至今为止在根据时隙方法的通讯中在各个 报文之间一直保留的间隙消失。循环时间通过组合多个报文而被优化地使 用并且使得在同一循环时间内部实现了较大的有效数据量的传输或者附 加报文的传输。

在方法的另外的一个实施方式中，为在缓存的组件中收到的并且为中 央单元确定的报文中央地计划出两个与循环时间相关的发送时间点。该中 央的、例如在机床加速时计划的发送时间点是用于将报文发送到相应的缓 存组件的第一发送时间点和用于将缓存的数据通过相应的组件转发的第 二发送时间点。在此，适用这样的边界条件，即第一发送时间点处于第二 发送时间点之前。通过这种方式，能够中央地计划在相应的机床中的通讯 网络内部的整个通讯，从而能够遵守严格的实时条件，并且缓冲数据的不 取决于第一发送时间点的在第二时间点的转发进一步无线地结合到根据 时隙方法的实时通讯的至今为止的方案中。在此，每个缓存组件也都是纯 时隙控制地工作。

上述目的还利用缓存的组件通过以下方式实现，该组件作为在开头所 述类型的相应的机床中的通讯网络中的通讯用户起作用并且为此与相同 机床的另外组件能通讯地连接或者能与其能通讯地连接，该组件根据在此 和接下来描述的方法工作并未为此包括用于执行该方法的部件，即用于缓 存所收到的报文的至少有效数据的内部存储器和用于监控一个预设的发 送时间点或者多个预设的发送时间点的微处理器形式的或者微处理器类 型的处理单元，从而能够将缓存的数据在相应预设的发送时间点转发并且 在运行中转发。

组件的该功能在此优选地以软件实施。由此，本发明一方面也是具有 通过微处理器或者类似物执行的程序编码命令的计算机程序并且另一方 面是具有这种类型的计算机程序的存储介质，也就是具有程序编码件的计 算机程序产品，以及最后还是缓存部件，例如生产或工具机床的电机模块， 在其作为用于执行该方法和其设计方案的部件的存储器中加载有或者能 加载这样的计算机程序。

取代具有各个程序编码命令的计算机程序，在此和接下来描述的方法 的实施也能够以固件的形式实现。对于本领域技术人员来说已知的是，取 代以软件来实施该方法，还可以在固件中实施或者以固件和软件或者固件 和硬件的方式来实现。因此，对于在此展示的描述来说合适的是，概念软 件或者概念计算机程序还包括另外的实施可行性，即尤其是以固件或者以 固件和软件或者以固件和硬件的方式来实施。

附图说明

下面根据附图对本发明的实施例进行详细说明。彼此相应的对象或者 部件在所有的附图中配以相同的参考标号。

该实施例不应被理解为对本发明的限制。更多的是在本公开的范畴中 可以作为补充或者修改，尤其是那些例如通过组合或者修改各个结合通常 的或者特定的描述部分描述的以及在附图中包含的或者方法步骤对于本 领域技术人员来说在实现本发明的目的方法是可获取的并且通过可组合 的特征获得新的主题或者新的方法布置或者方法步骤顺序。

图中示出：

图1是生产或工具机床的一个实例，

图2是由生产或工具机床包括的各个组件以及具有在组件之间的通讯 连接的通讯网络，

图3是用于在组件之间根据基本上已知的时隙方法进行的通讯的方 案，

图4是用于在组件之间根据在此提出的方案进行通讯的方案，

图5是在使用在此应用的方案时的根据图2的通讯网络，

图6是所谓的交换机，以及

图7是在功率部件的并联连接时的具有由生产或工具机床包括的组件 的通讯网络。

具体实施方式

图1中的图示以示意性的简化形式示出了作为用于生产或工具机床的 实例的、在接下来简称为机床M的装置，其具有三个接下来称为电机模 块MM1，MM2，MM3的驱动单元。借助电机模块MM1-MM3和由其包 括的、并未单独示出的功率部件，在示例性地示出的机床M中以原理上 已知的方式实现了工具保持装置W在x方向，y方向和z方向上的可移动 性。

在示出的实施例中，电机模块MM1-MM3的驱动装置分别驱动丝杠， 并且借助丝杠分别以已知的方式和方法使得滑座在线性方向上移动。以这 种方式，相关于在图1的附图中示出该机床的观察方向，实现了工具保持 装置W的上和下移动(z方向；第三电机模块MM3)，工具保持装置W 的向左和向右移动(y方向，第二电机模块MM2)，以及工具保持装置W 的向前和向后移动(x方向，第一电机模块MM1)。然而，在此提出的方 案不以任何方式对机床M的具体运动性能进行限制，并且就此而言在图1 中的图示明确地应仅仅理解为实例并且应理解为用于对机床M以及多个 由其包括的电机模块MM1-MM3进行说明的基础。

在机床M运行时，对于工具保持装置W的协调运动来说，需要协调 地控制各个电机模块MM1-MM3。为此以已知的方式和方法设置了在图1 中并未示出的中央单元CU(图2)。中央单元CU以同样原理上已知的方 式和方法根据相应的加工程序或者子程序控制各个电机模块MM1-MM3。 在此，中央单元CU对来自机床M的测量数据进行处理(步骤1)并且以 此为基础、通常在使用控制算法的情况下求出用于各个电机模块 MM1-MM3的额定值(步骤3)。

在各个电机模块MM1-MM3中，这样的测量值或者通过各个电机模 块记录并且发送到中央单元CU(步骤2)。额定值由中央单元CU发送到 相应的电机模块MM1-MM3(步骤4)。为了发送这样的数据，在各个组 件之间(中央单元CU，电机模块MM1-MM3以及相应的传感器机构)交 换报文。各个组件为此以基本上已知的方式和方法彼此能通讯地连接，并 且例如各个组件接通到其上的总线系统形成了用于该能通讯的连接的基 础。总体上，由此获得用于相应的机床M的下面简称为网络的通讯网络。

这样网络的实例在图2的示图中示出。该网络包括已经提及的中央单 元CU以及各个电机模块MM1-MM3，MMn。每个电机模块MM1-MM3， MMn包括未单独示出的功率部件，例如用于轴的驱动装置，或者为每个 电机模块MM1-MM3，MMn至少功能性地分配一个这样的功率部件。

在图1中示出的机床M中，网络刚好包括三个电机模块MM1-MM3。 图2的图示中示出了具有至少一个另外的电机模块MMn，即网络不局限 于三个电机模块MM1-MM3并且至少在理论上可以包括任何数量的电机 模块MM1-MM3，MMn。

在各个组件处示出的数字(在中央单元CU处的“0”，“1”和“2” 以及在电机模块MM1-MMn处的“0”，“1”，“2”，“3”和“4”)示出了 相应组件的所谓的接口。网络的连接导线连接到接口处。通过这种方式， 第一电机模块MM1与中央单元CU连接。第二电机模块MM2与第一电 机模块MM1连接并且通过其间接地与中央单元CU连接。第三电机模块 MM3与第二电机模块MM2连接并且通过其以及第一电机模块MM1同样 与中央单元CU连接。

所谓的电机测量系统MMS和所谓的直接测量系统DMS作为传感器 机构示出。其功能性地分别分配给电机模块MM1-MMn并且分别通过接 口连接到所涉及的电机模块MM1-MMn处。为了明确地表明各个测量系 统MMS，DMS，缩写“MMS”或者“DMS后缀有第一数字和第二数字， 第一数字表示相应的电机模块MM1-MMn，第二数字表示测量系统MMS， DMS连接到其上的相应接口。缩写DMS2.3相应地表示直接测量系统 DMS，其在第二电机模块MM2处连接到接口3处。

在网络中各个通讯路径在附图中以DQx以及DQx.y示出，其中， “DQ”用于例如能够在网络内部使用的所谓的DRIVE-CLiQ连接 (DRIVE-CLiQ是Siemens公司提交的德国商标，注册号30146056)。当 然，在此提出的方案也可以考虑用于其他通讯连接。

具有在图2中示例性示出的类型的网络结构称为树状结构，因为从中 央单元CU出发，在中央通讯路径(DQ1，DQ2，DQ3..DQn)中联接了 电机模块MM1-MM3，MMn。传感器机构MMSx.y，DMSx.y树枝状地或 者叶状地连接到电机模块MM1-MM3，MMn处。中央单元CU形成树状 结构的根部。

在图3中示出的图示示出了用于根据图2的网络的根据已知的时隙方 法的通讯。示出的矩形框代表了在网络的部件之间交换的各个报文，其中， 在每个框中的文字标识了相应的报文的发送者。报文分别被分配给各个水 平的线，接下来被称为时间束或者缩写为束，并且其代表在网络内部的通 讯路径/通讯连接(见图2)，通过该连接实现相应的报文的传输。在水平 方向中示出了时间。

从上方看的第三束在左侧标有DQ1并且因此代表在第一电机模块 MM1和中央单元CU之间的连接。在该束上示出了以规则的间距隔开的 报文。其是通过连接DQ1从第一电机模块MM1向中央单元CU发送的报 文。报文的规则的时间分布基于作为基础的时隙通讯而产生，并且每个为 连接DQ1示出的报文的开始时间点等于之前根据通讯要求在整个系统中 确定的时隙的开始时间点。全局的时隙计划在此通过在整个系统中作为主 机起作用的组件、即中央单元CU实现。

在开始称为步骤2的步骤期间的通讯因此在示出的场合中如下地运 行：首先第一电机模块MM1发送数据到中央单元CU(在束DQ1上的报 文MM1)。随后，第一电机模块MM1的电机测量系统MM1.2通过连接 DQ1.2将数据发送到第一电机模块MM1(在束DQ1.2上的报文MMS1.2)。 这由第一电机模块MM1根据为此设置的时隙转发到中央单元CU(在束 DQ1上的报文MMS1.2)。在这两个报文之间的箭头(和每个另外的相应 的箭头)示出，其涉及同一有效数据并且在两个报文的发送开始之间的时 间间距等于数据穿过相应的组件的穿过时间，在此为穿过电机模块MM1 的穿过时间。数据在此比特地或者字节地从相应的输入接口拷贝至相应的 输出接口。在电机模块MM1内部对有效数据的缓存在此并不进行并且也 不是必需的。

随后，第一电机模块MM1的直接测量系统DMS1.3通过连接DQ1.3 再一次将数据发送到第一电机模块MM1(在束DQ1.3上的报文DMS1.3)。 这也由第一电机模块MM1根据为此设置的时隙通过将所收到的数据比特 地或者字节地进行拷贝而转发到中央单元CU处的相关的输出接口处(在 束DQ1上的报文DMS1.3)。

这也相应地适用于另外的电机模块MM2-MMn。对此还有，由测量系 统MMSx.y，DMSx.y发送的数据首先在相应的电机模块MM2-MM3中收 到并且从那里通过到相应的前面的电机模块(对于连接DQ2和DQ3示出) 的连接被转发直至中央单元CU为止。由另外的电机模块MM2，MM3在 电机模块MM2，MM3中收到的报文的数据在此也通过比特地或者字节地 进行拷贝而转发到相关的输出接口上、即没有缓存地转发。

上面描述的场合相应地适用于开始称为步骤4的步骤，区别在于，中 央单元CU作为发送器起作用并且电机单元MM1-MM3以及其传感器机构 MMSx.y，DMSx.y是相应的报文的接收器。在步骤2中的通讯，在于组件 中检测并处理了测量值(步骤1)之后，在每个循环的开始时运行。在步 骤4中的通讯在每个循环即将结束之前运行并且然后在循环结束之前立即 还实现在组件中处理(aufbereitung)并使用新的额定值(步骤5)。

在图4中的示图为同一网络示出了在使用在此提出的方案时产生的情 况。在图4中的示图又(如在图3中)示出了在数据传输的框架中在中央 单元CU处发生的在第二步骤中的通讯，以及在每个循环中在循环即将结 束之前接通相应的从中央单元CU出发的通讯，以用于将额定值传输给组 件(步骤4，未示出)。

由测量系统MMS，DMS发送到相应的电机模块MM1-MM3的报文 可以在基本上任意的时间点发送，只要确保了每个报文在该时间点之前在 电机模块MM1-MM3中被收到，在该时间点通过电机模块MM1-MM3进 行对接收到的数据的转发。在图4的附图中，以简单的关系示出了测量系 统MMSx.y，DMSx.y的报文的同时发送。

在此提出的方案的特殊性在于，每个电机模块MM1-MM3都对收到 的报文进行缓存并且缓存了的报文在随后的时间点被转发。电机模块 MM1-MM3因此在网络中作为缓存组件起作用。所收到的数据进行缓存和 随后发送的功能作为所谓的第三层交换机基本上是已知的。缓存组件因此 在接下来或许也被称为第三层交换机或者缩写为交换机SW，尽管如此， 因为第三层交换机的功能也可以超过在此必需的缓存器，所以不放弃广泛 的普遍性。

在图5的示图中为了说明基本上重复了图2的网络的示例图。在图5 中，为每个电机模块MM1-MM3示出了一个交换机SW，其包括接口0至 4。也可以设置，即电机模块MM1-MM3，MMn还具有至少一个接口，其 未被分配给交换机SW。在图5的示图中没有示出的是，中央单元CU也 可以具有这样的交换机。上面的表述，即由此每个电机模块MM1-MM3， MMn作为缓存组件(作为第三层交换机)起作用，应该理解为，即电机 模块MM1-MM3，MMn或者(如在图5中简化地示意性示出的)包括这 样的第三层交换机SW，或者为电机模块MM1-MM3，MMn分配一个这 样的第三层交换机SW。为此示出了终端模块TM作为用于具有较早版本 的网络技术的组件的实例。

在图6中以示意性简化的方式示出了交换机SW。其除了多个输出和 输出接口之外还包括存储器SP，以用于至少缓存所收到的报文的有效数 据以及用于随后对其进行转发。为了简化说明而假设，交换机SW具有微 处理器形式的或者符合微处理器类型的处理单元V，并且其在交换机SW 运行时处理在存储器中加载的计算机程序P，其中计算机程序P确定交换 机SW的功能。在实践中由此出发，即处理单元V和计算机程序P以固件 的形式或者固件和硬件的形式组合，从而对计算机程序P和处理单元V的 描述不设计为限制性的。

数据D1，D2，也就是所收到的报文的至少有效数据被缓存在存储器 SP中。在随后转发缓存的数据D1，D2时，读取了存储器SP中的相同的 数据区域。示例性示出的并且从接口中的一个接口(输入接口)出发且指 向接口中的一个接口(输出接口)的箭头应该在此指明，即所收到的数据 连续地写入到相应的数据区域D1，D2中，并且输出的数据在随后的转发 时同样连续地从相应的数据区域中读取出。示出的箭头在此根据所谓的写 /读指针的类型来理解，其中每个指针分别对存储器SP中的存储位置和所 涉及的数据区域D1，D2进行寻址，该数据区域涉及实际的写操作或者读 操作。借助交换机SW自动地转发接收到的数据D1，D2的时间点，在外 部预设给交换机SW，例如通过中央单元CU。为此，在存储器SP中写入 至少一个时间值T，其借助处理单元V在计算机程序P的检查(kontrolle) 下被监控。当达到了通过时间值T定义的、与循环时间相关的时间点时， 交换机SW自动地促使相关的数据通过相应的输出接口被转发。交换机 SW可以管理和监控多个这种类型的时间值T。

回到图4中的示图，电机模块MM1-MM3，MMn作为第三层交换机 SW的功能因此在第一电机模块MM1方面意味着，通过连接DQ1.2和 DQ1.3从测量系统MMS1.2，DMS1.3在接口2或接口3处接收的数据首 先缓存在交换机SW中并且然后在预设的固定发送时间点转发。该预设的 固定时间点(见图6：时间点T)(如在图3中的情况那样)基于用于整个 系统的时隙计划和所导致的固定时隙而产生。

同样适用于另外的电机模块MM2-MMn，区别在于，其数据在内部缓 存和组合之后还分别通过连接DQ2，DQ3向相应的前面的电机模块MM1， MM2发送，直至其最后进入在第一电机模块MM1中。其根据时隙计划 和所导致的固定时隙将接收到的数据发送到中央单元CU。

在将图4中的通讯情况与图3中的基于已知的时隙方法的通讯场合进 行比较时得出，即在此提出的方案中(图4，图5)产生了较低数量的时 隙。在示出的实施例中产生三个时隙，即用于报文序列MM1，MMS1.2， DMS1.3的第一时隙，用于报文序列MM2，MMS2.2，DMS2.3的第二时 隙以及用于报文序列MM3，MMS3.2，DMS3.3的第三时隙。相反，在至 今的时隙方法中在同一网络中需要九个时隙，即用于报文MM1，MMS1.2， DMS1.3，MM2，MMS2.2，DMS2.3，以及MM3，MMS3.2，DMS3.3的 各一个报文的相应时隙。

交换机SW或者作为附加的组件或者作为在现有的组件内部的、尤其 是在电机模块MM1-MM3，MMn内部的附加功能集成到网络中。网络的 树状结构以及中央的时隙计划保持不被扫描。通过主机、即例如中央单元 CU确定时隙的原理被扩展到交换机SW上。由此，交换机SW并不事件 触发地(ereignisgetrieben)工作，而是时隙触发地(zeitschlitzgetrieben) 工作。通过交换机SW，网络被分成子网，其时隙彼此退耦。该解决方案 同样满足开头所描述的实时性要求。一个或者每个交换机SW必须在数据 包能够被转发之前完整地缓存每个数据包。尽管由此增加了恢复时间，然 而由此产生一种可行性，即网络基本上弹性地匹配于驱动装置网络的开头 所述的特殊性。

具体来说：

当相应的机床M的组件、即例如电机模块MM1-MM3，MMn应该转 发报文、即例如来自已接通的传感器机构的报文时，计划两个报文。例如 来自传感器机构的报文(第一报文)应该在第一时间点t1在接口1-4的一 个接口处，例如在接口2处被接收。用于转发该数据而设置的报文(第二 报文)应该在第二时间点t2通过另外的接口、例如接口0发送。当t1＜t2 时，此时组件刚好为该报文扮演交换机的角色并且在发送第二报文时，使 用了第一报文的数据、至少有效数据。在这两个报文之间实际的相关性并 不存在且仅仅间接地通过相应的数据和每个单个报文的时间监控来产生。 两个报文在网络中被传输的时间点由作为主机起作用的单元、即例如中央 单元CU在考虑到必要的边界条件的情况下、在此即t1＜t2的情况下被计 划和确定。

在交换机SW中缓存报文的数据以及时隙在子网中的不相关性允许了 不同组件的多个数据包在子路径上组合成无缝隙的报文，而在此不放弃数 据包的独立性。这在图4中通过组合在连接DQ1，DQ2和DQ3上的报文 来示出。通过放弃在报文之间的间歇时间获得了对可用的数据速率的更好 的充分利用。

具有不同的物理边界条件的子网能够以不同的数据速率运行。

报文仅仅在子网中交换，在子网中其是实际需要的。

最后，报文仅仅必须在相应的子网内部由所有被子网包括的组件“理 解”。这使得能够在每个子网中尽量完全利用最新网络版本的可行性，而 在另外的子网中能够与和老网络版本兼容的报文通讯，如其在图5的附图 中以终端模块TM示出的那样。因为交换机SW作为第三层交换机重新构 造了来自于例如终端模块TM或者具有较早版本的网络技术的其他组件的 报文的、对于兼容性起决定性作用的第二层，报文自动地将传输转换成对 于相应的子网来说正确的报文格式。

总体上，借此能够领会，即利用在此提出的方案，第三层交换机SW 的已知的技术第一次被用于有效地处理在开头所述类型的机床M的组件 之间的或者通常的在驱动组件之间的技术上的和物理上的特殊性。在此特 别重要的是，在同时满足极限的实时要求时保持网络的树状结构。环形的 网络拓扑结构，如其在另外的高性能实时网络中所应用的那样，在驱动组 件的情况中通常是不可能的，因为技术上决定了一些组件仅仅能够具有一 个网络接口。

树状拓扑结构、第三层交换机SW和高精度的时隙的组合也允许了交 换机SW在并联-串联转换的意义上的使用。在此，交换机组件、即例如 包括交换机SW的电机模块MM1-MM3，MMn或者相应的机床M的其余 的组件收集或者分散了多个并联连接的驱动组件的数据包，这些驱动组件 例如基于特殊的边界条件(参见以上：曳滑电缆、干扰场、电位分离)不 允许高的数据速率。在交换机SW或者具有这样的交换机SW的组件与中 央单元CU之间的数据传输以高的数据速率在时分制多路传输中通过相应 的连接实现。通过使用交换机SW，其相对于在驱动环境中的另外的解决 方案来说可以不中断通讯网络的统一的结构。

交换机SW也实现了提高在网络的以下部分上的数据速率，这些部分 不受到另外的上述类型的限制，也就是不受到导致降低数据速率的限制。 至少一个交换机SW的使用因此代表了用于在保持循环时间/反应时间时 提高驱动网络的组件数量的决定性的步骤。

当参与到并联连接中的功率部件在子网中组合并且通过交换机SW与 剩余的网络连接时，对于功率部件的并联连接所追求的附加通讯不会对剩 余的网络产生负载。为此，图7中的图示示意性简化地示出了两个附加的 电机模块MM1.2，MM1.3并且其应该由此出发，即其功率部件与现在利 用MM1.1标示的电机模块的功率部件一起以并联连接运行(该并联连接 不涉及通讯网络)。在功率部件的这种并联连接中必要的、在涉及的电机 模块MM1.1，MM1.2，MM1.3之间的通讯，现在能够基于以下事实而与 整个网络中的通讯无关地运行，即至少处于网络的主分支(DQ1，DQ2， DQ3)中的电机模块MM1.1作为缓存的组件(交换机SW)起作用。

尽管本发明在细节上通过实施例进一步地被描述和说明，但是本发明 并不局限于公开一个或者多个实例，并且本领域技术人员可以由此推导出 其他变体，而不会脱离本发明的保护范围。

在此递交的说明书的各个在前面部分中提出的观点可以借此简单地 如下进行总结：提出了一种生产或工具机床M以及一种用于运行这样的 机床M的方法，其中，在能通讯地连接的组件MM1-MM3，MMn，MMSx.y， DMSx.y之间交换的报文通过至少一个组件MM1-MM3，MMn，MMSx.y， DMSx.y缓存。这些或者每个所涉及的组件MM1-MM3，MMn，MMSx.y， DMSx.y因此作为缓存组件MM1-MM3，MMn，MMSx.y，DMSx.y起作 用，并且缓存的数据通过该组件在随后的、为缓存组件MM1-MM3，MMn， MMSx.y，DMSx.y固定预设的时间点转发。该缓存组件MM1-MM3，MMn， MMSx.y，DMSx.y以第三层交换机SW的类型工作。所收到的数据被缓存 并在随后转发。但是在此，缓存组件MM1-MM3，MMn，MMSx.y，DMSx.y 并不是事件触发地工作，而是纯通过相应地预设的时间点触发地工作。借 此，该缓存组件MM1-MM3，MMn，MMSx.y，DMSx.y能够无线地应用 在至今为止的时隙控制的通讯方法中并且在此引起由相应的机床M包括 的组件MM1-MM3，MMn，MMSx.y，DMSx.y退耦以及允许对在机床M 的内部运行的实时通讯的优化。