Die Grundlage der mechanischen Rechenmaschinen und somit die Technisierung des Rechnens wurde durch den römischen Abacus geschaffen. Auf diesen aufbauend entstanden weitere Rechenhilfsmittel, wie beispielsweise der Rechenstab, welcher vom Erfinder der Logarithmen Lord John Napier of Merchiston (1550-1617) entwickelt wurde (vgl.[2], S.2-5).
Eine neue Zeit brach mit der Erfindung der mechanischen Rechenmaschinen an. Bereits zu Beginn des 16.Jahrhunderts wurden Skizzen und Briefe über den Bau der ersten Rechenmaschine gefunden. Wilhelm Schickard (1592-1635) sandte 1623 einen Brief an Johannes Kepler (1571-1630), der die Aufzeichnungen einer Maschine enthielt, die die vier Grundrechenarten nach der Art der Napierschen Rechenstäbe beherrschte. Dies war die Basis der ersten Konstruktionen, die die Berechnungen mathematischer Aufgaben erleichtern sollten, ohne einen großen kognitiven Aufwand zu leisten. Die Hochzeit der Rechenmaschinen lässt sich zu Beginn des 20.Jahrhunderts erkennen, da es zu dieser Zeit zu schnellen Entwicklungs- und Erfindungsschüben kam. Die Herstellung und Weiterentwicklung wurde allerdings durch die Produktion kriegsbedingter Güter während des Ersten (1914-1918) und Zweiten Weltkriegs (1939-1945) erheblich gehindert. Im Jahre 1938 wurden etwa 75% der im Büro verwendeten Maschinen, insbesondere der Rechenmaschinen, in den heutigen neuen Bundesländern produziert. Jedoch kam deren Herstellung in den 60er Jahren zum Erliegen, da bereits 1958 der erste elektrische Rechenautomat mit Rechen-, Steuer- und Speicherwerk von Nikolaus Joachim Lehmann (1921-1998) entworfen wurde [6]. Dies weist darauf hin, dass die Vorläufer der heutigen Computer die Rechenmaschinen waren und auch Leibniz, unter anderem durch den binären Code, einen Beitrag dazu leistete.
Erste Ideen für den Bau einer Rechenmaschine fand man in Form von Skizzen und Briefen des Tübinger Professors Wilhelm Schickard (1592-1635). Die erste funktionstüchtige Rechenmaschine wurde allerdings von dem Mathematiker Blaise Pascale (1623-1662) im Jahre 1642 erfunden. Diese Pascaline konnte Rechenaufgaben mit Hilfe der Addition und Subtraktion (Additionsmaschine) lösen und war bereits mit einer Zehnerübertragung ausgestattet. Pascal konstruierte diese Maschine, um seinem Vater die Rechnungen als Steuerpächter zu erleichtern. Zu dieser Zeit erregte Pascal mit seiner Erfindung öffenliches Aufsehen, da die Rechenmaschine „als Naturwunder angesehen wurde, weil dadurch die Wissenschaft, die ganz und gar im Geiste wohnt, in eine Maschine eingefangen wurde und weil damit die Mittel gefunden wurden, alle Operationen der Wissenschaft mit absoluter Sicherheit auszuführen, ohne die Vernunft zu benütigen“ (vgl. [2], S.9-10). Doch trotz der Faszination für das Neue, stieß die Arbeit von Pascal an ihre Grenzen. Problematisch war die schnelle Entwicklung der geistigen Vorstellungen, die dann an der Umsetzung scheiterten, wie z.B. die Entwicklung des Zahnrades, welches bei der Pascaline laufrichtungsgebunden war (eine beidseitige Zahnraddrehung ermüglicht die Berechnung der vier Grundrechenarten).
Der Mathematiker und Philosoph Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) ermöglichte mit seiner Leibniz-Maschine komplexe Rechnungen, die durch die vier Grundrechenarten konstruiert wurden, zu lösen (sog. Vier-Spezies-Maschine). Der Hauptbestandteil der Rechenmaschine war die von ihm erfundene Staffelwalze, die sich über Zahnräder und Zahnstangen jeweils so verschob, wie die Einstellräder positioniert wurden. Unter anderem gilt Leibniz als Wegbereiter der moderenen Rechenmaschinen, da er durch die Einführung des binären Zahlensystems maßgeblich die Arbeit heutiger Computer prägte.
Zu Beginn des 18. Jahrhunderts folgten weitere Erfindungen, welche aber größtenteils auf der Ideengrundlage von Schickard, Pascal und Leibniz arbeiteten und nur geringfügige Veränderungen aufwiesen. Im Allgemeinen unterschied man zwischen Multiplikations- und a Addiermaschinen. Letztere konnten im Gegensatz zu den Multiplikationsmaschinen (Vier-Spezies-Maschinen) nur Rechenaufgaben mit Hilfe der Addition und Subtraktion berechnen.
Die industrielle Fertigung der mechanischen Rechenmaschinen begann mit der Gründung der „Ersten Deutschen Rechenmaschinenfabrik“ 1878 in Glashütte. Die Voraussetzung für diese Entwicklung begann mit dem Patent auf die Arithmomètre 1820, welche nach dem Leibnizschen Prinzip konzipiert war. Durch die Industrialisierung kam es zu grundlegenden Veränderungen des gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Lebens bezüglich der Technisierung der Büroarbeit (vgl.[2],S.10-13). Die Nachfrage nach Rechenmaschinen stieg zwischen 1800 und 1920 stark an, sodass dies der Höhepunkt der Produktion an Addier- und Vier-Spezies-Maschinen war. Besonderen Anteil an der Produktion hatten die Sprossenradmaschinen, auf die Wittgolt Theophil Odhner (1845-1905) ein Patent hatte. Nach dem Erwerb des Odhner-Patents wurden die Maschinen mit dem Namen Brunsviga von der Firma „Grimme, Natalis & Co.“ in Braunschweig produziert und in die Schweiz, Belgien, Österreich, Ungarn, England und die USA exportiert. Die Sprossenradmaschinen waren Vier-Spezies-Maschinen, von geringer Größe. Weiterhin war der Kauf einer solchen Maschine erschwinglich, ca.150 Reichsmark (etwa 615 Euro nach [15], Stand April 2013). Basierend auf dem Prinzip der Sprossenradmaschine Brunsviga entwickelte sich die Rechenmaschine Triumphator, welche günstiger und einfacher in der Handhabung war. Der Erfolg dieser beiden deutschen Marken wurde durch die Weiterentwicklung der von Charles Babbage (1791-1871) entwickelten Difference Engine und durch die elektronischen und speichernden Rechenmaschinen gebrochen [7]. In diesem Zusammenhang ist der Name Konrad Zuse (1910-1995) prägend, welcher den ersten vollautomatischen und programmierbaren Computer konstruierte und die heutige technisierte Arbeit beeinflusste.
Die Vier-Spezies-Maschinen, oder auch Multiplikationsmaschinen genannt, unterscheidet man nach den Funktionsprinzipien der Arbeitsweise: Rechenmaschinen die mit Multiplikationskörpern, einer Staffelwalze oder einem Sprossenrad arbeiten. Der Vorteil letzterer Methode liegt in der Minimierung der Gerätegröße und einer einfacheren Bedienung durch eine gemeinsame Antriebswelle und eine geringere Reibung bei der Kraftübertragung [5]. Die Triumphator-Maschinen sind mit einem Sprossenrad ausgestattet, welches erstmals bei Konstruktionen Mathematikers Giovanni Polenus (1685-1761) Anwendung fand. Das Sprossenrad besteht aus einem Zahnrad, dessen Zähnezahl ver änderbar ist. Der äußere Ring des Sprossenrades enthä:lt neun Z ähne, die je nach Einstellung der gewünschten Zahl aus dem Sprossenrad hervorstehen und das Zählrad um entsprechend viele Stufen weiter drehen kann.
Richard Kluge eröffnete 1900 in Lausen bei Leipzig die „Leipziger Röhrenwerke“. Ab 1903 begann man mit der Fertigung von Rechenmaschinen der Marke Triumphator. Im Jahr 1909 wurde die Firma in das Handelsregister mit dem Namen „Triumphator Rechenmaschinenfabrik GmbH“ eingetragen. Nach dem Konkurs der Leipziger Röhrenwerke im Jahre 1913 wurden in den Folgejahren ausschließlich Rechenmaschinen produziert. Die Produktion wurde durch den Ersten und Zweiten Weltkrieg erheblich eingeschränkt, so dass 1948 die Firma zu Gunsten des Landes Sachsens enteignet wurde und ab diesem Zeitpunkt den Namen „VEB Triumphator-Werk Rechenmaschinenfabrik Mölkau“ trug [9]. Die Besonderheit der Maschinen lag in der Existenz eines Einstellkontrollwerks (Patent-Nummer 155445 und 157591) und eines Zehnerübertrags im Umdrehungszählwerk (Patent-Nummer 204910) [5]. Laut [10] bildeten die Rechenmaschinen der Marken Triumphator, Brunsviga und Odhner das Dreigestirn der weltbekannten Sprossenradfabrikate.
Im Besitz der Göttinger Sammlung mathematischer Modelle und Instrumente befinden sich folgende Rechenmaschinen der Firma Triumphator:
Das Modell C der Triumphatorserie war das Nachfolgemodell des als „schweres Modell“ bezeichneten Modells I. Die Bezeichnung wurde verwandt, da diese Ausführung um die 16kg wog und somit eher zu den unpraktikablen Rechenmaschinen zählte. Das Modell C war das Ergebnis der Bemühungen, welche das Gewicht auf 7 kg reduzierten, die Größe minimierten und wurde somit in den 20er Jahren zur Standard- Multiplikationsmaschine des Unternehmens „Triumphator-Werk Heer & Co. KG“ [4], [3]. Diese neue Ausführung wurde 1913 in Leipzig-Mölkau in den Triumphator-Werken produziert. Das Modell CN (1938) besitzt neun Einstellhebel, acht Stellen im Umdrehungszählwerk und dreizehn Stellen im Resultatwerk. Zur weiteren Ausstattung zählt ein Einstellkontrollwerk, eine Zehnerübertragung in beiden Rechenwerken, eine Löschfunktion des Einstell-, Umdrehungs- und Resultatwerks mittels Hebel und eine Rasteinrichtung für die stellenweise Schlittenverschiebung. Die Zehnerübertragung wurde durch das Patent 204910 von 1906/1907 bei einigen Maschinen serienmäßig hinzugefügt. Auf Grund dieser Extras waren die Maschinen relativ teuer, weshalb die Triumphatorwerke auch Modelle ohne Zehnerübertrag herstellte, welche deutlich preiswerter waren [5].
Abb. 4: Triumphator CN [12]
Der Zusatz des Modells Triumphator CRN war eine Rückübertragung vom Resultatwerk ins Einstellwerk. Der Buchstabe R steht hier für die oben genannte Rücküubertragung [5], welche die CN Modelle nicht enthielten.
Eine Anleitung der Rechenmaschine Triumphator CN ist erhältlich unter folgendem Link (Stand 06:05:2013, 12:04 Uhr): http://www:rechnerlexikon:de/artikel/Triumphator_Anleitung.
Bei diesem Modell aus der Sammlung mathematischer Modelle und Instrumente liegt keine Information über den Bautyp vor. Anhand der Fabrikationsnummer 434 ist es möglich, dass diese Rechenmaschine ähnlich zum Modell B der " Triumphator Rechenmaschinenfabrik GmbH\ ist. Diese Vermutung basiert auf der Einreihung der Modellnummer in die Triumphator-Liste von Martin Reese (vgl.[8], S.9-11). Die ersten Modelle (ab 1903) der Rechenmaschinenfabrik waren vom Typ A und B. Sie verfügten über ein Einstellkontrollwerk, konnten jedoch keine Zehnerübertragung im Umdrehungszählwerk aufweisen. Abzugrenzen ist dieses Modell auch vom Typ C, da dieses 8 Stellen im Umdrehungszählwerk besitzt, unser Objekt aber nur 6 Stellen aufweist. Außerdem war das C Modell auch schon mit einer Zehnerübertragung ausgestattet. Auffällig ist weiterhin die in der linken oberen Ecke eingestanzte Ellipse mit den Worten „Patentrechenmaschine Triumphator“ und die seitliche Gravur des Firmensitzes in Leipzig Lausen (ab 1900). Diese ellipsenförmige Beschriftung findet sich auch in der Auflistung von Martin Reese wieder. Sein dort beschriebenes Modell ist vermutlich vom Typ B. Diese Rechenmaschine ist eine Additionsmaschine mit Sprossenrad, d.h. sie kann nur Rechnungen mit Hilfe der Addition und Subtraktion vollziehen.
Abb. 5: Das Modell mit der
Fabrikationsnummer 434 [14]
Abb. 6: Das Modell mit der
Fabrikationsnummer 434 ohne Abdeckplatte [11]
Die Maschine setzt sich aus einem Einstell-, Resultat- und Umdrehungszählwerk, sowie einer Einstellkontrolle und einer Kurbel zusammen (siehe Abb. 4 und 5). Nur Rechenaufgaben der Addition und Subtraktion können mit Hilfe der Maschine mit der Fabriknummer 434 gelost werden. Für die Realisierung der anderen Grundrechenarten muss die Rechenmaschine Triumphator CN verwendet werden.
Für die Multiplikation und Division mit den Triumphator-Maschinen gelten im Allgemeinen die Regeln der Dezimalstellenverschiebung. Beispielsweise sind bei der Berechnung von 6,51·4,13 zwei Stellen im Umdrehungszählwerk erkennbar (durch die Übertragung der Zahl 6,51) und zwei im Einstellwerk (die Dezimalstellen des zweiten Faktors). Die Summe aus beiden Stellen ergibt die Anzahl der Nachkommastellen der Lösung (4 Dezimalstellen) an, in dem man die vier Stellen von rechts beginnend von dem Ergebnis durch die Kommasetzung abtrennt. Das bedeutet, dass 26,8863 das Resultat der Rechnung ist. Bei der Division ist die Dezimalstellenverschiebung etwas komplexer. Bei neueren Modellen (ab dem Typ C) des Fabrikats Triumphator wurden sogenannte Kommaregler eingeführt, welche am Einstell-, Umdrehungszähl- und Resultatwerk angebracht wurden. Diese erleichterten die Platzierung des Kommas an der richtigen Stelle.
[1] Academic dictionaries and encyclopedias. Sprossenrad. http://de.academic.ru/
dic.nsf/dewiki/1314504, Zugriff 15.05.2013, 08:36 Uhr.
[2] Angela Klein. Der Ursprung des Computers. Aus der
Rechenmaschinensammlung
des Braunschweigischen Landesmuseums. 1994.
[3] Erhard Anthes. Die Triumphator-Rechenmaschinen der ersten Serie. http:
//www.rechnerlexikon.de/en/upload/b/b1/Triumphator\_ersteSerie.pdf, Zugriff 12.04.2013, 13:56 Uhr.
[4] Erhard Anthes und Ina Prinz. Historische Rechenmaschinen. Rheinische
Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, 2010.
[5] Manfred Eyßell. Sprossenrad-Rechenmaschinen. GWDG Nachrichten, Gesellschaft
für wissenschaftliche Datenverarbeitung mbh Göttingen, 2009.
[6] M. Ludwig. Von der mechanischen Rechenmaschine zum Computer.
http://www.math.tu-dresden.de/wir/staff/ludwig/sammlung/sammlung.htm, Zugriff 04.04.2013, 17:09 Uhr.
[7] Werner Künzel. Charles Babbage. Differenz- Maschinen. Exkurse zur Kartographie
der technischen Kultur im 19.Jahrhundert. Papyrus Druck, 1991.
[8] Erhard Anthens und Martin Reese. Triumphator-Liste. Baujahre, Seriennummern,
Modelle. HBw-aktuell 05/2001, 2001.
[9] Rechnerlexikon. Triumphator. http://www.rechnerlexikon.de/artikel/Triumphator, Zugriff 06.04.2013, 11:09 Uhr.
[10] Martin Reese. Neue Blicke auf alte Maschinen. Zur Geschichte mechanischer Rechenmaschinen.
Verlag Dr. Kovač, 2002.
[11] Bild und Beschriftung Carolin Wagner. Modell Nr. 512 "Rechenmaschine Triumphator".
http://www.uni-math.gwdg.de/modellsammlung/modell.php?MD=512&I=
1&LANG=de, Zugriff 24.06.2013, 16:35 Uhr.
[12] Bild Sven Wiese und Beschriftung Carolin Wagner. Modell Nr. 908 "Rechenmaschine
Triumphator". http://www.uni-math.gwdg.de/modellsammlung/modell.php?MD=
908&LANG=de, Zugriff 14.05.2013, 19:32 Uhr.
Dieser Artikel ist eine Ausarbeitung des Vortrags, den Carolin Wagner im Sommersemester 2013 im Rahmen eines Seminars zur Göttinger Sammlung mathematischer Modelle und Instrumente gehalten hat.