Die Staffelwalze Eine Anordnung von achsenparallelen Zahnrippen gestaffelter Länge. Je nach Position des zweiten verschiebbaren Zahnrades wird bei einer Umdrehung der Staffelwalze dieses um null bis neun Zähne weitergedreht. Erfinder war Gottfried Wilhelm von Leibniz 1646-1716 „Denn es ist ausgezeichneter Menschen unwürdig, gleich Sklaven Stunden zu verlieren mit Berechnungen."

Leibniz wünschte sich eine „Lebendige Rechenbank".

So entstand seine Rechenmaschine mit Staffelwalze und verstellbarem Schlitten, der erstmals eine mehrfache stellenrichtige Addition erlauben sollte. Zu Lebzeiten konnte er jedoch nie das Problem des Zehnerübertrags über mehrere Stellen lösen, obwohl ihm in Paris die besten Mechaniker seiner Zeit zur Verfügung standen. Das Original seiner Maschine wurde 1879 auf dem Dachboden der Universität Göttingen gefunden. Es steht heute im Landesmuseum Hannover. Nachbauten stehen im Deutschen Museum München und im Heinz Nixdorf MuseumsForum in Paderborn.

Detailzeichnung von Leibniz. Oben: Ergebniswerk Unten: Einstellwerk und Staffelwalzengetriebe

Phillip Mathäus Hahn 1739-1790 Pfarrer von Kornwestheim

Hahn gelang es 1770, eine voll funktionsfähige Staffelwalzenmaschine zu entwerfen. Gegenüber der Konstruktion von Leibniz ist sie wesentlich vereinfacht, so daß das hergestellte Exemplar auch einwandfrei funktionierte. Der Preis war aber auch beachtlich. Während bei Hahn eine Waage oder Sonnenuhr für 8 Gulden das Stück zu haben war, sollte seine Rechenmaschine 20000 Gulden kosten!

Nebenstehende Rechenmaschine Hahns stammt aus dem Jahre 1770. Sie zeigt eine kreisförmige Anordnung der Zählwerke um die zentrale Antriebskurbel für die Staffelwalzen. Rechen- und Ergebniswerk waren 11stellig. Um einen Ausspruch H. M. Enzensbergers aufzugreifen: "Ein Gedicht aus Messing". Obwohl die Rechenmaschine von Hahn in vielen Exemplaren von seinem Schwager Schuster in Uffenheim hergestellt wurde, konnte man noch nicht von einer industriellen Produktion sprechen.

Im Jahre 1820 erhielt der Franzose Charles Xavier Thomas de Colmar (1785-1870) ein Patent auf sein Arithmometer, welches auf dem Prinzip der Leibniz-Maschine beruhte. Ab 1858 wurde sie mit einem Umdrehungszählwerk ausgestattet. Für Subtraktionen mußte ein Getriebe umgestellt werden. Bekannt wurde sie auch unter dem Namen Thomas-Maschine. Über einen Zeitraum von mehr als 100 Jahren wurde sie verkauft. Viele Jahrzehnte war sie dabei die weltweit einzige produzierte Rechenmaschine! Man kann also vom ersten kommerziell erfolgreichen Produkt in der Geschichte der Rechenmaschinen sprechen. Später wurde sie oft kopiert, aber auch verbessert und weiterentwickelt.

Sprossenrad Der Italiener Polenius, Professor für Astronomie und Mathemathik an der Universität Padua, gilt als Erfinder des Sprossenrades. Ein Sprossenrad ist ein Zahnrad mit beweglichen Zähnen, die sich durch Verdrehen einer Kurvenscheibe herausschieben lassen. Je nach Hebelstellung sind also zwischen 0 und 9 Zähne im Eingriff mit dem Zählrad und dreht dieses um entsprechend viele Stufen weiter. Das Sprossenrad hat gegenüber der Staffelwalze den Vorteil, daß kein raumgreifendes Verschieben von Walzen bzw. Zahnrädern notwendig ist.

Im Jahre 1709 hat Polenius in dem Werk „Johannes Poleni, Miscellanea" eine Sprossenrad-Rechenmaschine beschrieben, die mit einem Gewichtsantrieb versehen war. Aber auch Poleni scheiterte an den Toleranzproblemen und zerstörte seine Maschine mit eigener Hand. Seine Aufzeichnungen ermöglichten jedoch diesen Nachbau durch IBM Italien.

Erst dem Instrumentenbauer Antonius Braun gelang 1727 in Wien der Bau einer arbeitsfähigen Rechenmaschine mit Sprossenrad für alle vier Grundrechenarten.

Proportionalhebel Chr. Hamann erfand 1905 den Proportinalhebel. Die Zahnstangen sind in einem Parallelogramm gelagert. Beim Schwenken des Antriebshebels werden sie jeweils 0 bis 9 Zähne verschoben. Das verschiebbare Zahnrad wird mit der gewünschten Zahnstange in Eingriff gebracht und um die entsprechende Anzahl Zähne mitgenommen. Im Jahre 1913 entstand nach diesem Prinzip mit der Mercedes Euklid der erste Vollautomat. Auf Tastendruck lief die Berechnung vollautomatisch ab!

Prinzip des Proportionalhebels

Multiplikationskörper Statt die Multiplikation mit einer einstelligen Zahl durch mehrfache Addition zu bewerkstelligen, kamen findige Köpfe auf die Idee, dies mit Hilfe eines Multiplikationskörpers auf einen Schlag zu erledigen. 1888 stellte Léon Bollé erstmals die Idee eines Multiplikationskörper vor. Otto Staiger erhielt 1892 ein Patent auf ein in Metall gegossenes 1x1 bis 9x9.

Die Millionaire Auf Basis dieses Patents wurden durch Zürcher Firma Egli unter dem Namen Millionaire Rechenmaschinen in großer Stückzahl hergestellt und weltweit vertrieben. Die Maschine hatte jedoch zwei entscheidende Nachteile: Sie hatte ein Gewicht von 30 Kilogramm. Für die Division mußte eine Hilfstabelle eingesetzt werden, die jeder Maschine beigegeben wurde.

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Rundgang

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