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Rechenmaschine von Wilhelm SchickardISER

Rechenmaschine von Wilhelm Schickard
Diese erste bekannte Rechenmaschine der Welt konstruierte 1623 Wilhelm Schickard, Professor für orientalische Sprachen, Astronomie, Mathematik und Geodäsie in Tübingen. Auf diese Weise wollte er vor allem seinem Freund Johannes Kepler, dem berühmten Astronomen, die Arbeit bei den sehr aufwendigen Planetenbahnberechnungen erleichtern.

Um nicht ein ähnliches Schicksal zu erleiden wie seine Mutter, die wg. Hexerei in Leonberg vor Gericht stand, verzichtete Schickard auf eine Publikation seiner "Rechenuhr". Nur einer Beschreibung und Skizzen in Briefen an Johannes Kepler ist es zu verdanken, daß diese Maschine 1957 von Prof. von Freytag Löringhoff nachgebaut werden konnte.

Der obere Teil der Maschine stellt das Multiplizier- und Dividierwerk dar. Es besteht aus drehbar angeordneten Zylindern – pro Dezimalstelle einer. Mittels der horizontal beweglichen Schieber können die Produkte der ganz oben eingestellten Zahl mit der am Schieber angebrachten direkt abgelesen werden.

Im mittleren Teil verbirgt sich das Rechenwerk für Addition und Subtraktion. Es besteht aus einem Zahnradgetriebe, das über "Zahlräder" mit zehn Zähnen zur Zahlendarstellung und jeweils ein zusätzliches Übertragungszahnrad mit nur einem Zahn verfügt. Mittels dieses "Übertragungszahns" und eines Zwischenrads wird im Bedarfsfall das nächste Zahlrad um einen Schritt weiter gedreht, es erfolgt also bereits ein automatischer "Zehnerübertrag".

Im unteren Teil sind zusätzlich noch sechs Merkscheiben untergebracht, zum Notieren der einzelnen Stellen eines Faktors oder eines Quotienten – sozusagen ein "Datenspeicher". Somit waren - neben den anderen bereits erwähnten Teilen wie Rechenwerke und Eingabe- und Ausgabevorrichtungen - im Prinzip alle Teile vorhanden, die auch einen modernen Computer auszeichnen.


Beschreibung der Konstruktion
Der obere Teil der Maschine stellt das Multiplizier- und Dividierwerk dar. Es besteht aus sechs senkrecht stehenden, drehbar gelagerten Zylindern - für jede Dezimalstelle einer. Mit Hilfe der auf der Maschinenoberseite angebrachten Drehknöpfe können sie jeweils um ihre Achse gedreht werden.Rastfedern sorgen stets für eine klare Stellung der Zylinder. Auf ihren Manteloberflächen sind ganz oben ringsum die Zahlen von 0 bis 9 aufgetragen und jeweils darunter deren Vielfache von zwei- bis neunfach. Durch Fenster auf der Vorderseite sind die Zahlen des "obersten Stockwerks" ständig sichtbar, während ihre darunter stehenden Vielfachen durch die normalerweise rechts stehenden Schieber verdeckt sind. Schiebt man nun einen der Schieber nach links, so können die Produkte der einzelnen ganz oben eingestellten Zahlen mit derjenigen, die am Schieber angebracht ist, direkt abgelesen werden - allerdings nur in der sog. Neperschen Schreibweise, d.h. in jedem Fenster steht eine zweiziffrige Zahl, bei der die Zehnerstelle hochgestellt ist.

Zum Überführen des Ergebnisses in die "normale" Form dient das im mittleren Teil der Maschine verborgene Rechenwerk für Addition und Subtraktion. Es verfügt über Zahlräder mit zehn Zähnen zur Zahlendarstellung und einzahnige Übertragungsräder, die jeweils beide auf einer Achse montiert sind. Auf der gleichen Achse drehen sich auch sehr flache Zylinder mit den Zahlen 0 bis 9 auf ihren Manteloberflächen (im Bild rechts oben am unteren Bildrand). Diese Zahlen können durch von oben einsehbare Fenster im waagrechten Teil in der Mitte der Maschine abgelesen werden. Mittels des einen Zahn eines Übertragungsrads (im Bild rechts oben etwas links oberhalb derBildmitte sichtbar), der in ein Zwischenzahnrad (rechts oben im gleichen Bild) eingreift, wird im Bedarfsfall das nächste Zahlrad um einen Schritt weiter gedreht (automatischer "Zehnerübertrag"!). Federnde Metallstreifen drücken an ihren Enden angebrachte Nocken bei den Zwischenrädern jeweils in eine Lücke zwischen zwei Zähnen, so daß die Stellungen der Zwischenräder und damit auch die aller übrigen Räder immer deutlich einrasten und somit klar definiert sind (im rechten oberen Bild: s. oberer Bildrand). Die im unteren Bild rechts außen sichtbare "Fahrradglocke" ertönt beim Überschreiten der Million oder Unterschreiten der Null. Angeschlagen wird sie durch den ganz rechts außen im Bild sichtbaren Hammer, der vom Übertragungszahn des auf der Achse rechts außen montierten Übertragungsrades betätigt wird.

Die im unteren Teil der Maschine verborgenen Merkscheiben sind rastend gelagert, so daß ebenfalls wie bei den Rechenwerken immer eine klare Stellung und damit Zahlenangabe erreicht wird. Die dargestellten Zahlen können - wie die des Additions- und Subtraktionswerks - nur durch Fenster von oben abgelesen werden. Die Merkscheiben dienen lediglich zum Notieren der einzelnen Stellen eines Faktors oder eines Quotienten; für die eigentlichen Rechenvorgänge sind sie ohne Belang.

Beschreibung der Bedienung

Hier soll beispielhaft die Multiplikation von 2427 mit 37 gezeigt werden:

Erster Schritt: Durch Drehen an den auf der Oberseite angebrachten Drehgriffen stellt man in den obersten Fenstern die Zahl 002427 ein.
Zweiter Schritt: Durch Drehen des Drehgriffes ganz unten rechts stellt man die Einerstelle des Faktors, mit dem man zu multiplizieren gedenkt, an der rechten unteren Merkscheibe ein.
Dritter Schritt: Man schiebt den 6. Schieber von oben , an dessen beiden Enden die Zahl "7" eingeschnitzt ist, nach links, und es werden dadurch die Fenster mit dem jeweils Siebenfachen der oben eingestellten Ziffern sichtbar (wie in der Konstruktionsbeschreibung bereits erwähnt: In Neperscher Schreibweise, d.h. die Zehnerstelle ist jeweils hochgestellt).
Vierter Schritt: Nun werden die Einerstellen der in den Fenstern sichtbaren Teilprodukte jeweils nacheinander, von rechts nach links fortschreitend, in die darunterliegenden Drehscheiben übertragen, indem man diese entsprechend viele Schritte nach rechts dreht. Mit den hoch gestellten Zehnerstellen verfährt man genauso, sie werden jedoch nicht in die darunterliegenden Drehscheiben, sondern in die jeweils links daneben "eingedreht". Nun kann man in den Sichtfenstern des Addier- und Subtrahierwerkes das Ergebnis: 016989 ablesen.
Fünfter Schritt: Unten an den Merkscheiben stellt man links neben der 7 jetzt die 3 ein, schiebt oben den Schieber mit der 7 nach rechts und den Schieber mit der 3 nach links. Dadurch werden die Fenster mit dem Siebenfachen der oben eingestellten Zahlen geschlossen und die Fenster mit dem jeweils Dreifachen geöffnet.
Sechster Schritt: Nun müssen die Einzelprodukte wiederum, genauso wie im vierten Schritt, in das Rechenwerk übertragen werden. Man beginnt jedoch um eine Drehscheibe nach links versetzt, wg. der Multiplikation mit einer Zehnerstelle, und schreitet - wie gehabt - nach links fort. Sind alle Ziffern ordnungsgemäß übertragen worden, so kann man in den Fenstern des Rechenwerkes das korrekte Ergebnis der Multiplikation mit 37, nämlich 089799, ablesen.
Das Dividieren funktioniert auf ähnliche Weise. Nur müssen hierbei die Räder des Rechenwerks links herum, also subtrahierend, gedreht werden. Bei einiger Übung kann man, ohne großes Nachdenken, sehr schnell und effektiv arbeiten. Auch Potenzen, Wurzeln und anderes können mit Hilfe der Maschine und geeigneter Rechenvorschriften sehr schnell berechnet werden.