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Rechnerlexikon

Die große Enzyklopädie des mechanischen Rechnens

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Motorisierung und Automatisierung


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1 Motorisierung und Automatisierung der mechanischen Rechenmaschinen

Ehrhard Anthes, Markgröningen

Vortrag, gehalten beim 2. Greifswalder Symposium zur Entwicklung der Rechentechnik 12. - 14. September 2003, erschienen in Girbardt/Schmidt 9-2003
Im Rechnerlexikon mit freundlicher Genehmigung des Verfassers

1.1 Voraussetzungen zur Motorisierung

Bei der Motorisierung der RM ging es zunächst um den Ersatz der Handkurbel durch einen automatischen Kraftantrieb. Einzelne Konstrukteure schlagen einen Antrieb mit einem Federwerk vor, z.B. Stern (ca. 1818), Bieringer & Hebetanz (1873), Dietzschold ("durch Pedal aufzuziehendes Laufwerk zum Antrieb der Hauptwelle"), Cuhel (DRP 59377, 1890), Burroughs ("Federn, die durch einen Fußtritt gespannt und durch Tasten ausgelöst werden"). Mehmke (1902, S.975) erwähnt diese Vorschläge; es gibt in dieser Publikation keine Äußerung zu einem elektromotorischen Antrieb von Rechenmaschinen. Die Voraussetzungen für den Einsatz des Elektromotors, die Produkttion kleiner Elektromotore und die generelle Verfügbarkeit elektrischer Energie waren allerdings um 1900 noch kaum gegeben.

Exkurs: Elektromotor und Stromnetze

Bahnmotore: 1879 entwickelte Siemens & Halske die erste Versuchslokomotive mit E-Motor; 1881 baute S&H eine Versuchsbahn in Berlin, woraus sich ein Linienbetrieb ergab (Berliner Hoch- und U-Bahn, 1902; Siemens Jahrbuch 1928, S. 247 f.). 1887/88 wurde in Richmond / USA die erste Linie einer elektrischen Bahn von 20 km gebaut. 1891 entstand die elektrische Straßenbahn in Halle (AEG, Gleichstrom), 1896 die erste U-Bahn in Budapest. Die erste elektrische Vollbahnlok baute Siemens & Halske 1911 (Siemens Jahrbuch 1928, S.19).

Industriemotore wurden zunächst für Gleichstrom, dann ab den 1890er Jahren für Drehstrom und Wechselstrom entwickelt. Bis zur allgemeinen Verfügbarkeit von E-Motoren wurden die Bearbeitungs- und Fertigungsmaschinen über Transmissionen durch Dampfkraft oder Wasserkraft betrieben. Entscheidend für den Einsatz von Elektromotoren in Büromaschinen war die Existenz eines Stromnetzes: Einen Stromsystemkampf stellen die Technikhistoriker für die Jahre 1885 - 1890 fest, verschiedene Stromsysteme konkurrierten in den Licht- und Kraftnetzen noch 1890 bis 1913; in dieser Zeit waren meist Mischsysteme (Gleichstrom / Drehstrom / Einphasen-Wechselstrom) in Gebrauch (PTG, S. 340 ff). Der Aufbau des Stromnetzes in Deutschland begann 1891 (Kabelleitung Laufen/Neckar - Frankfurt a.M., 170 km; erste erfolgreiche Hochspannungskraftübertragung mit Drehstrom 8800 V, Siemens Jahrbuch 1927, S.11-30).

1.2 Motorisierung (bis 1930)

Zu Beginn des 20. Jh. hatten die druckenden Addiermaschinen aus den USA (z.B. Burroughs, Dalton, Wales) und die nichtdruckenden Vierspeziesrechenmaschinen aus Europa (z.B. Odhner, Burkhardt, Brunsviga) einen beachtlichen Interessenten- und Abnehmerkreis gefunden. Einige Produktionszahlen:

Fabrikat Zeitraum Anzahl Quelle
Burroughs 1895-1904 ca. 20 000 Cortada 34/35
Burroughs 1905-1908 ca. 40 000 Cortada
Burroughs 1909-1912 ca. 70 000 Cortada
Odhner 1886-1917 ca. 30 000 Wassen 41
Brunsviga 1892-1912 ca. 20 000 Brunsviga

Universal Anthes-02-ensign.jpg
Abb. 1: Universal mit Motorantrieb , Prospekt 1906
Foto: E. Anthes
Abb. 2: Emory S. Ensign: Ensign Mod.97, ab 1909
Foto: E. Anthes
Anthes-03-unitas.jpg Anthes-04-marchant.jpg
Abb. 3: Ludwig Spitz/Robert Rein: Unitas, 1913
Foto: E. Anthes
Abb. 4: Rodney & Alfred Marchant, 1915
Foto: E. Anthes
Anthes-05-sanders.jpg Anthes-06-monroe.jpg
Abb. 5: Roberto Piscicelli: Sanders (Eclair), 1912
Foto: E. Anthes
Abb. 6: Frank S. Baldwin / E. Plimney: Monroe 1921
Foto: E. Anthes
Anthes-07-madas-IX-e.jpg Anthes-08-rheinmetall-er.jpg
Abb. 7: Erwin Jahnz: Madas IXe, 1922
Foto: E. Anthes
Abb. 8: August Kottmann: Rheinmetall ER, 1926
Foto: E. Anthes
Anthes-09-walther-emkd.jpg Anthes-10-peerless-baby.jpg
Abb. 9: Walther EMKD, 1929
Foto: E. Anthes
Abb. 10: Brune & Stock: Peerless Baby, 1922
Foto: E. Anthes
Anthes-11-tauschek.jpg Anthes-12-euklid-7.jpg
Abb. 11: Gustav Tauschek: Sprossenradmasch., 1930
Foto: E. Anthes
Abb. 12: Christel Hamann: Euklid 7, 1913
Foto: E. Anthes
Anthes-13-rheinmetall.jpg Anthes-14-marchant-acr.jpg
Abb. 13: August Kottmann: Rheinmetall SAL, 1933
Foto: E. Anthes
Abb. 14: Harold T. Avery: Marchant ACR, 1933
Foto: E. Anthes

Die technische Kompliziertheit der Geräte erforderte allerdings im Herstellungsablauf eine Mischung aus maschineller und handwerklicher Produktionsweise; dies blieb auch so bis zum Ende des mechanischen Rechners. Der Elektromotor war inzwischen so weit verkleinert worden, dass er auch für den Einbau in Addier- und Multipliziermaschinen in Betracht gezogen werden konnte; es gab allerdings erhebliche Unterschiede in der Größe und im Gewicht der verwendeten Motore. In den frühen motorbetriebenen Maschinen wurde lediglich der Handhebelzug durch den Motorantrieb ersetzt; Zeitersparnis war dabei nicht das erste Argument, eher die Schonung des Materials durch den gleichmäßigen Lauf und die Entlastung des Bedienungspersonals von den starken Federkräften, gegen die der Handhebel bewegt werden musste. Im Jahre 1901 zeigte der US-Amerikaner Frank Charles Rinsche eine druckende Addiermaschine, die mit einem Zusatz elektrisch angetrieben werden konnte (Cortada, S.36; Turck, S.168); das Patent (Patent:US726803) datiert von 1901/03. Die erste verkaufsfähige Maschine erschien 1904, die Universal Accountant (Querschnitt bei Lenz, 1906, S.120; siehe auch McCarthy 1924, S.544); Burroughs übernahm 1908 die Herstellungsrechte und stellte die Produktion der Universal ein. Ferner wurde William Henry Pike bereits 1903 in Deutschland ein "Motorantrieb für Rechenmaschinen" patentiert (DRP 154914, 1903/04); Burroughs übernahm 1909 die Rechte (eine motorbetriebene Burroughs zeigt Halkowich 1911, S.638). Der Comptograph annoncierte 1908 Maschinen mit E-Motor (SMZ Nr. 123 (1908), S. 217; DP 232201, 1908/11). Die erste Vierspeziesmaschine mit elektrischem Antrieb war eine Konstruktion des Österreichers Alexander Rechnitzer, dem eine motorbetriebene, automatisch rechnende Maschine ab 1902 in Deutschland patentiert wurde (DRP 159317). Damit war auch schon die Zielrichtung der Motorisierung angedeutet: Automatisierung aller Rechenvorgänge. Rechnitzer konnte nach seiner Übersiedelung in die USA noch weitere Verbesserungen finden. Seine Maschine Autarith geriet in Vergessenheit, die Prototypen sind verschollen (siehe Chase 1952, S.13-15; Chase 1980, S.212-214 und Anm.2, S.199). Die erste kommerzielle Vierspeziesmaschine mit E-Motor war vermutlich die von dem Amerikaner Emory Seymour Ensign ab 1907 patentierte Maschine Ensign mit eigener Tastatur für die Multiplikation ("Wahltastatur", eigenes Schaltprinzip, DRP 218541) und Elektroantrieb eines zwischengeschalteten Federaufzugswerkes DRP 220562, 1907/10). Solche Maschinen sind aber wahrscheinlich nicht gebaut worden. Bekannt wurden aber die drei Modelle 54, 75 und 97, bei denen der Elektromotor die Hauptwelle der Konstruktion direkt antrieb (früheste Anzeige 1909 in der US-Zeitschrift "System"); sie wurde noch 1924 in zwei Modellen hergestellt (McCarthy 1924, S.73; Modell 97 im Arithmeum, äußerst umständliche Bedienung). Um 1910 lieferten die großen Hersteller von Addiermaschinen zu ihren Modellen in der Regel elektrische Antriebe, die als Zusätze zu den normalen Handmaschinen erworben werden konnten (Mehrpreis ca. 100 $: Burroughs, Dalton, Wales). Um dieselbe Zeit gelang es auch den ersten europäischen Herstellern von Vierspeziesmaschinen, ihre Produkte mit Motorantrieb auszustatten: Ludwig Spitz / Robert Rein (TIM, Unitas; DRP 227715, 1909/10: Motor und Wahltasten), Otto Steiger / Egli (Millionaire VIIIeTD, 1913, Prospekt), Samuel J. Herzstark (Austria "Electromens", DRP 246763, 1911/11, Anzeige 1913/14), Reinhold Pöthig (Archimedes, 1914). In den USA wurde 1915 bei Marchant an eine konventionelle Sprossenradmaschine ein Motor angeflanscht, die Produktion dieser Maschine wurde aber nicht aufgenommen. Einen anderen Weg ging der Italiener Roberto Piscicelli, der seine Neukonstruktion von vornherein mit einem eingebauten E-Motor betrieb (Eclair / Sanders, DRP 274744, 1912/14, DRP 420470, 1922/25; McCarthy 84, Exemplar im Arithmeum). In Deutschland konnte der Feinmechaniker und Instrumentenbauer Christel Hamann einen großen Erfolg verbuchen: Er entwickelte um 1905 sein Proportionalhebelprinzip, das ab 1910 serienmäßig in der Mercedes Euklid Verwendung fand, und das durch seinen sinusförmigen Bewegungsablauf hervorragend für den Motorantrieb geeignet war. Ab 1913 wurden die elektrisch angetriebenen Geräte gebaut (Mercedes Euklid 7, DRP 287770, 1914/15; SMZ Nr. 191 (1914), S.151; Anzeige in Horsburgh 1914); es war zugleich der erste kommerzielle vollautomatisch arbeitende Vierspeziesrechner. Weitere Erfindungen mit dem Ziel, eine Motorisierung zu ermöglichen, wurden von Carl Friden in den USA (Stellsegment-Prinzip, 1922, Marchant, DRP 393953, 1921/24) und noch einmal vonChristel Hamann (Schaltklinken-Prinzip, 1925, Hamann, DRP 418445, 1925/25) gemacht. Nach dem Ersten Weltkrieg konnten alle Gerätetypen im Prinzip mit elektrischem Antrieb gebaut werden: Monroe, Mod. K (Frank S. Baldwin / E. Plimney, 1921, DRP 451 693, 1923/27); Madas (Erwin Jahnz, 1922), Marchant (Carl M. Friden, 1924, DRP 450415, 1925/27), Astra (John Greve, 1924, DRP 367055, 1920/23), Austria / Badenia (Herzstark / Bäuerle, 1924), Rheinmetall ER (August Kottmann, DRP 460720, 1926/28, Wahltastatur, automatische Division), Kuhrt (Ernst Kuhrt / Karl Locke, 1927), Archimedes DEaD (Reinhold Pöthig / Hans Sabielny, DRP 457825, 1925/28; DRP 482657, 1927/29), Thales Electromat (Emil Schubert, 1928, Versuchsmaschine DRP 551807, 1929, einziges Exemplar im Arithmeum), Walther EMKD (1928; DRP 480805, 1926/29), Facit EK (Rudin/Annerén/Carlström; DRP 656737, 1933/38).

Anthes-15-hamann-selecta-spu.jpg Anthes-16-astra-9.jpg
Abb. 15: Christel Hamann: Hamann Selecta SPU, 1937Foto: E. Anthes Abb. 16: Lorenz Maier: ASTRA Mod. 9, 1936Foto: E. Anthes
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Abb. 17: Remington Rand DX, 1946Foto: E. Anthes Abb. 18: Natale Capellaro: Olivetti Divisumma 14, 1948Foto: E. Anthes
Anthes-19-ultra-804.jpg Anthes-20-olivetti-logos-27.jpg
Abb. 19: Gustav Schenk: Ultra 804, 1958Foto: E. Anthes Abb. 20: Olivetti Logos 27, 1966Foto: E. Anthes
Anthes-21-facit-1051.jpg Anthes-22-hamann-600.jpg
Abb. 21: Erik Konrad Grip: Facit 1051, 1966Foto: E. Anthes Abb. 22: Günter Hornauer: Hamann 600, 1969Foto: E. Anthes

Während einzelne dieser Konstruktionen bereits die Integration des Motors in das Gehäuse zum Ziel hatten, wurden - auch in späteren Jahren - noch sehr antiquierte Vorstellungen zum elektrischen Antrieb der Rechenmaschine entwickelt: So sah der Vorschlag von Brune & Stock die Kupplung eines externen Motors mit der Hauptwelle am Beispiel der Staffelwalzenmaschine Peerless Baby vor (DRP 383172, 1922/23); und der bekannte Computerpionier Gustav Tauschek hatte einen kuriosen Vorschlag zur Motorisierung der Sprossenradmaschine: die Bewegung der Kurbel durch den Motor, wobei ein zwischengeschaltetes Getriebe die beiden Drehrichtungen erzeugen sollte (DRP 519177, 1930/31). Auch Rheinmetall fertigte ab 1933 die dann weitverbreitete druckende Addiermaschine noch mit einem Außenbordmotor, der erst um 1950 in das Gehäuse integriert wurde. Im Jahr 1927 publizierte der britische Astronom und Rechenspezialist Leslie J. Comrie einen Vergleich von sechs in Großbritannien erhältlichen motorbetriebenen Rechenmaschinen. Er legte diesem Vergleich u.a. folgende Kriterien zugrunde:

Insgesamt 16 Kriterien wurden mit maximal 100 Punkten bewertet. Das Ergebnis lautete:

Euklid 8 Monroe K Marchant EB Millionär VIIIeT Madas IXeT Tasten TIM
81 71 67 63 58 36

1.3 Automatisierung (ab 1930)

"Automatisch rechnende Maschinen werden, wenn nötig, durch eine gleichförmige Bewegungskraft in Gang gesetzt und berechnen, nachdem sie mit den zu benutzenden Zahlen versorgt sind, richtige Ergebnisse, ohne weitere Aufmerksamkeit zu erfordern. Viele Addiermaschinen und sogar einige wenige Multipliziermaschinen gehören zu dieser Kategorie" (Ludgate in Horsburgh [1914], S.124; Original in englisch).

Wie schon angedeutet, hatte die Motorisierung nicht nur eine Entlastung des Bedienenden zur Folge, bedeutungsvoller war die Möglichkeit, weitere und komplexere Funktionen mit Hilfe des elektrischen Antriebes einbauen und die Ablaufgeschwindigkeit steigern zu können. Die Autarith von 1902 und von 1912 gelangte nicht zur Herstellung und so war der erste fabrikmäßig produzierte Automat das Modell 7 der Mercedes Euklid (1913), das aber erst nach dem ersten Weltkrieg in größeren Stückzahlen (vielleicht 2000 bis 3000 Exemplare) verkauft wurde. Um 1930 wurden von allen großen Firmen hervorragend ausgebaute Vollautomaten auf den Markt gebracht: Madas Modell VIIeTA (1927), Mercedes Euklid Modell 18V (DRP 567703, 1929/32), Rheinmetall Modell SAL (A. Kottmann, DRP 580027, 1930/33), Badenia Modell TEA 10 (ca.1930), Hamann Modell Selecta (DRP 648137, 1931/37), Archimedes Modell M (R. Pöthig, DRP 584811, 1931/33), Marchant Modell D (H.T. Avery, 1933). Die später so erfolgreichen automatischen Sprossenradmaschinen der schwedischen Firma Facit brachten den ersten Vollautomaten um 1949 auf den Markt: Facit ESA-O (E.K. Grip / S.T. Toorell, DBP 922553, 1947/54). Einige Sonderkonstruktionen der 1950er und 1960er Jahre sind noch erwähnenswert: Zuerst natürlich der einzige fabrizierte mechanische Rechner, der automatisch die Quadratwurzel ziehen kann, die von Friden gebaute Staffelwalzenmaschine Modell SRW (G.C. Ellerbeck, DAS 1165911, 1952); hierbei läuft das alte Toeplersche Verfahren durch einen vollständig automatisierten Mechanismus selbsttätig ab. Dann sei noch auf die Pendelradmaschine Olympia RA (K. Westinger, DAS 1147060, 1958) hingewiesen, die an Stelle von Staffelwalze oder Sprossenrad einen ganz neuen Übertragungs-mechanismus enthält, der besonders für Rückübertragungen aus den Zählwerken in das Einstellwerk geeignet ist. Diese Rückübertragung erleichtert vor allem im technischen und wissenschaftlichen Einsatz die Berechnungen von Produkten mit mehr als zwei Faktoren. Sprossenradmaschinen waren schon seit den 1920er Jahren damit ausgestattet (z.B. 1925 Brunsviga Nova III), Staffelwalzenmaschinen brachten diese Zusatzfunktion erst nach dem Zweiten Weltkrieg.

1.4 Der Printing Calculator

Als wesentliches Manko der Vierspeziesmaschinen beklagten die Benutzer die immer noch fehlende Schreibeinrichtung. Hier bahnten sich aber noch vor dem Zweiten Weltkrieg Lösungen an, deren Anknüpfungspunkte die druckende Addiermaschine lieferte: Der Chefkonstrukteur der deutschen Firma Astra, Lorenz Maier, baute ab 1936 in einer Versuchsserie das Modell 9, eine druckende Addiermaschine mit schneller Multiplizier- und Dividiereinrichtung (GBP 497833, 1937/38); Remington Rand und Olivetti waren zur selben Zeit dabei, aus Zweispeziesmaschinen den druckenden Vierspeziesrechner zu entwickeln. Nach dem Zweiten Weltkrieg war es dann soweit: Etwa 1946 erschien die Remington 96 und 1948 die von Natale Capellaro konstruierte Olivetti Divisumma 14 (u.a. DBP 915510, 1950/54). Diese beiden Maschinen bildeten den Ausgangpunkt für einen weiteren Entwicklungsschub mechanischer Rechenmaschinen, der eine Fülle konkurrierender Fabrikate hervorbrachte. Eine der kompakten und sehr zuverlässigen Printing Calculators diesen Typs war die schweizerische Precisa 166 von Helmut Gelling. Die Idee von Lorenz Maier fand ihre Fortsetzung in der Ultra 804 von Gustav Schenk, der 1958 als schnelle Multipliziereinrichtung eine Sprossenradwalze in eine druckende Addiermaschine einbaute (DAS 1247049, 1954/67). Die Division wurde allerdings noch, wie in den Maschinen von Remington oder Olivetti, von den langsam bewegten Addiersegmenten bewältigt. Erst mit der Transmatic der Fa. Diehl (R. Steinmeyer / R. Eggebrecht, u.a. DBP 1218190, 1962) war dann ein gewisser Abschluss der Zusammenführung von druckenden Addiermaschinen mit den schnell arbeitenden Multipliziergeräten erreicht. Die Ultra 804 wurde ab 1962 als Mach 1.07 (später Monroe 570) von der amerikanischen Firma Monroe gebaut und vertrieben und erreichte ebenso wie die Transmatic (in den USA bei Marchant im Programm) eine weltweite Verbreitung. Die letzten mechanischen Geräte sind die Walther 600 ( mit den Varianten 620 und 640, ab 1958, Konstrukteur Dr. Helmut Gelling, DAS 1096651, 1955/61), die Logos 27 (Olivetti, 1965), die Facit 1051 (E.K.Grip, DOS 1524033, 1966) und die Hamann 1630 (1969, Günter Hornauer u.a.; DOS 1449965, 1964). Es sind hoch ausgebaute druckende mechanische Superrechner, die aber gegen die aufkommenden elektronischen Tischrechner (1962: Anita von Norman Kitz, gebaut bei der Bell Punch Company, London) keine Chance mehr hatten.

1.5 Literatur

"Für die Genehmigung zum Abdruck der Bilder der Rechenmaschinen Ensign, Unitas, Madas und Sanders danke ich dem Arithmeum Bonn; das Bild der Universal mit Motor verdanke ich Timo Leipälä."

Anschrift des Verfassers : Prof. Erhard Anthes, D - 61706 Markgröningen, Ulmenweg 2

1.6 Copyright

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