Calculadora mecanica

Una calculadora mecánica, o máquina calculadora, es un dispositivo mecánico utilizado para realizar las operaciones básicas de aritmética de forma automática o (históricamente) una simulación como una computadora analógica. o una regla de cálculo. La mayoría de las calculadoras mecánicas eran comparables en tamaño a las pequeñas computadoras de escritorio y quedaron obsoletas con la llegada de la calculadora electrónica y la computadora digital.

Las notas supervivientes de Wilhelm Schickard en 1623 revelan que él diseñó y construyó el primero de los intentos modernos de mecanizar el cálculo. Su máquina estaba compuesta por dos conjuntos de tecnologías: primero un ábaco hecho con los huesos de Napier, para simplificar las multiplicaciones y divisiones descritas por primera vez seis años antes en 1617, y para la parte mecánica, tenía un podómetro marcado para realizar sumas y restas. Un estudio de las notas supervivientes muestra una máquina que se habría atascado después de unas pocas entradas en el mismo dial, y que podría dañarse si un acarreo tuviera que propagarse a unos pocos dígitos (como sumar 1 a 999). Schickard abandonó su proyecto en 1624 y nunca volvió a mencionarlo hasta su muerte, 11 años después, en 1635.

Dos décadas después del intento supuestamente fallido de Schickard, en 1642, Blaise Pascal resolvió decisivamente estos problemas particulares con su invención de la calculadora mecánica. Incorporado al trabajo de su padre como recaudador de impuestos en Rouen, Pascal diseñó la calculadora para ayudar con la gran cantidad de tediosa aritmética requerida; se llamó Calculadora de Pascal o Pascalina.

En 1672, Gottfried Leibniz comenzó a diseñar una máquina completamente nueva llamada Stepped Reckoner. Usó un tambor escalonado, construido por él y que lleva su nombre, la rueda de Leibniz, fue la primera calculadora de dos movimientos, la primera en usar cursores (creando una memoria del primer operando) y la primera en tener un carro móvil. Leibniz construyó dos Calculadores escalonados, uno en 1694 y otro en 1706. La rueda de Leibniz se utilizó en muchas máquinas calculadoras durante 200 años, y hasta la década de 1970 con la calculadora manual Curta, hasta la llegada de la calculadora electrónica a mediados de la década de 1970. Leibniz también fue el primero en promover la idea de una calculadora de molinete.

Tomás' El aritmómetro, la primera máquina comercialmente exitosa, se fabricó doscientos años después, en 1851; Fue la primera calculadora mecánica lo suficientemente fuerte y confiable para ser utilizada diariamente en un entorno de oficina. Durante cuarenta años, el aritmómetro fue el único tipo de calculadora mecánica disponible para la venta hasta la producción industrial del más exitoso aritmómetro Odhner en 1890.

El comptómetro, introducido en 1887, fue la primera máquina en utilizar un teclado que constaba de columnas de nueve teclas (del 1 al 9) para cada dígito. La máquina sumadora Dalton, fabricada en 1902, fue la primera en tener un teclado de 10 teclas. Se utilizaron motores eléctricos en algunas calculadoras mecánicas a partir de 1901. En 1961, una máquina tipo comptómetro, la Anita Mk VII de Sumlock comptometer Ltd., se convirtió en la primera calculadora mecánica de escritorio en recibir un motor de calculadora totalmente electrónico, creando el vínculo entre estos dos industrias y marcando el comienzo de su declive. La producción de calculadoras mecánicas se detuvo a mediados de la década de 1970, cerrando una industria que había durado 120 años.

Charles Babbage diseñó dos nuevos tipos de calculadoras mecánicas, que eran tan grandes que requerían la potencia de una máquina de vapor para funcionar, y que eran demasiado sofisticadas para ser construidas durante su vida. La primera era una calculadora mecánica automática, su motor diferencial, que podía calcular e imprimir tablas matemáticas automáticamente. En 1855, Georg Scheutz se convirtió en el primero de un puñado de diseñadores que logró construir un modelo más pequeño y simple de su motor diferencial. La segunda fue una calculadora mecánica programable, su motor analítico, que Babbage comenzó a diseñar en 1834; “En menos de dos años había esbozado muchas de las características más destacadas de la computadora moderna. Un paso crucial fue la adopción de un sistema de tarjetas perforadas derivado del telar Jacquard" haciéndolo infinitamente programable. En 1937, Howard Aiken convenció a IBM para que diseñara y construyera la ASCC/Mark I, la primera máquina de este tipo, basada en la arquitectura del motor analítico; cuando la máquina estuvo terminada, algunos la aclamaron como "el sueño de Babbage hecho realidad".

Historia antigua

El deseo de economizar tiempo y esfuerzo mental en computaciones aritméticas, y de eliminar la responsabilidad humana al error, es probablemente tan viejo como la ciencia de la aritmética misma. Este deseo ha llevado al diseño y la construcción de una variedad de ayudas para calcular, comenzando con grupos de objetos pequeños, como piedras, usados por primera vez, más tarde como contadores en tablas gobernadas, y más tarde aún como cuentas montadas en alambres fijos en un marco, como en el abaco. Este instrumento fue probablemente inventado por las razas semitas y adoptado posteriormente en la India, de donde se extendió hacia el oeste por toda Europa y hacia el este hacia China y Japón.
Después del desarrollo del abaco, no se hicieron nuevos avances hasta que Juan Napier diseñó sus varas de numeración, o los Huesos de Napier, en 1617. Varias formas de los Huesos aparecieron, algunas acercando el comienzo de la computación mecánica, pero no fue hasta 1642 que Blaise Pascal nos dio la primera máquina calculadora mecánica en el sentido de que el término se utiliza hoy.

—Howard Aiken, máquina de cálculo automática propuesta, presentada a IBM en 1937

Una breve lista de otros precursores de la calculadora mecánica debe incluir un grupo de ordenadores mecánicos analógicos que, una vez configurados, sólo se modifican por la acción continua y repetida de sus actuadores (manivela, peso, rueda, agua...). Antes de la era común, existen los odómetros y el mecanismo de Antikythera, un reloj astronómico de engranajes único, aparentemente fuera de lugar, seguido más de un milenio después por los primeros relojes mecánicos, astrolabios de engranajes y seguidos en el siglo XV por los podómetros. Todas estas máquinas estaban hechas de engranajes dentados unidos por algún tipo de mecanismo de transporte. Estas máquinas siempre producen resultados idénticos para configuraciones iniciales idénticas, a diferencia de una calculadora mecánica donde todas las ruedas son independientes pero también están unidas por reglas aritméticas.

El siglo XVII

Descripción general

El siglo XVII marcó el comienzo de la historia de las calculadoras mecánicas, ya que vio la invención de sus primeras máquinas, incluida la calculadora de Pascal, en 1642. Blaise Pascal había inventado una máquina que presentaba como capaz de realizar cálculos que antes se pensaba que sólo eran humanamente posibles.

En cierto sentido, la invención de Pascal era prematura, ya que las artes mecánicas en su tiempo no estaban suficientemente avanzadas para permitir que su máquina se hiciera a un precio económico, con la precisión y la fuerza necesaria para un uso razonablemente largo. Esta dificultad no se superó hasta bien entrado en el siglo XIX, por el cual también se dio un renovado estímulo a la invención por la necesidad de muchos tipos de cálculo más intrincado que los considerados por Pascal.

—S. Chapman, Pascal tercentenary celebration, London, (1942)

El siglo XVII también vio la invención de algunas herramientas muy poderosas para ayudar en los cálculos aritméticos, como los huesos de Napier, las tablas logarítmicas y la regla de cálculo que, por su facilidad de uso para los científicos al multiplicar y dividir, regía y impidió el uso y desarrollo de calculadoras mecánicas hasta el lanzamiento de la producción del aritmómetro a mediados del siglo XIX.

Invención de la calculadora mecánica

En 1623 y 1624, Wilhelm Schickard, en dos cartas que envió a Johannes Kepler, informó sobre su diseño y construcción de lo que denominó un “arithmeticum organum” (“instrumento aritmético”), que más tarde sería descrito como un Rechenuhr (reloj calculador). La máquina fue diseñada para ayudar en las cuatro funciones básicas de la aritmética (suma, resta, multiplicación y división). Entre sus usos, Schickard sugirió que ayudaría en la laboriosa tarea de calcular tablas astronómicas. La máquina podía sumar y restar números de seis dígitos e indicaba un desbordamiento de esta capacidad tocando una campana. La máquina sumadora en la base se proporcionó principalmente para ayudar en la difícil tarea de sumar o multiplicar dos números de varios dígitos. Para ello se montó sobre él una ingeniosa disposición de huesos de Napier giratorios. Incluso tenía un "registro de memoria" para registrar cálculos intermedios. Mientras Schickard constataba que la máquina sumadora estaba funcionando, sus cartas mencionan que había pedido a un profesional, un relojero llamado Johann Pfister, que le construyera una máquina terminada. Lamentablemente, fue destruido en un incendio cuando aún estaba incompleto o, en cualquier caso, antes de la entrega. Schickard abandonó su proyecto poco después. Él y toda su familia fueron aniquilados en 1635 por la peste bubónica durante los Treinta Años. Guerra.

La máquina de Schickard utilizaba ruedas de reloj que se hicieron más fuertes y, por lo tanto, más pesadas, para evitar que se dañaran por la fuerza de la acción del operador. Cada dígito utilizaba una rueda de visualización, una rueda de entrada y una rueda intermedia. Durante una transferencia de acarreo, todas estas ruedas se engranaron con las ruedas del dígito que recibió el acarreo.

Blaise Pascal inventó una calculadora mecánica con un sofisticado mecanismo de transporte en 1642. Después de tres años de esfuerzo y 50 prototipos, presentó su calculadora al público. Construyó veinte de estas máquinas en los diez años siguientes. Esta máquina podía sumar y restar dos números directamente y multiplicar y dividir por repetición. Dado que, a diferencia de la máquina de Schickard, los diales Pascaline solo podían girar en una dirección, ponerlo a cero después de cada cálculo requería que el operador marcara todos los 9 y luego (método de volver a poner a cero) propagara un acarreo a través de la máquina. Esto sugiere que el mecanismo de acarreo habría demostrado su eficacia en la práctica muchas veces. Esto es un testimonio de la calidad de la Pascaline porque ninguna de las críticas a la máquina de los siglos XVII y XVIII mencionó un problema con el mecanismo de transporte y, sin embargo, fue completamente probada en todas las máquinas, mediante sus reinicios, todo el tiempo.

La invención de Pascal de la máquina calculadora, hace apenas trescientos años, fue hecha mientras era un joven de diecinueve años. Fue estimulado por ver la carga del trabajo aritmético involucrado en el trabajo oficial de su padre como supervisor de impuestos en Rouen. Concibió la idea de hacer el trabajo mecánicamente, y desarrolló un diseño apropiado para este propósito; mostrando aquí la misma combinación de ciencia pura y genio mecánico que caracterizó toda su vida. Pero era una cosa concebir y diseñar la máquina, y otra para hacerla y ponerla en uso. Aquí se necesitaban los regalos prácticos que él exhibió más adelante en sus invenciones...

—S. Chapman, Pascal tercentenary celebration, London, (1942)

En 1672, Gottfried Leibniz comenzó a trabajar en la suma de la multiplicación directa a lo que él entendía era el funcionamiento de la calculadora de Pascal. Sin embargo, es dudoso que alguna vez haya visto completamente el mecanismo y el método no pudo haber funcionado debido a la falta de rotación reversible en el mecanismo. En consecuencia, finalmente diseñó una máquina completamente nueva llamada Stepped Reckoner; usó sus ruedas Leibniz, fue la primera calculadora de dos movimientos, la primera en usar cursores (creando una memoria del primer operando) y la primera en tener un carro móvil. Leibniz construyó dos Calculadores escalonados, uno en 1694 y otro en 1706. Sólo se sabe que existe la máquina construida en 1694; Fue redescubierto a finales del siglo XIX, olvidado en un ático de la Universidad de Göttingen.

En 1893, se pidió al inventor de la máquina de cálculo alemán Arthur Burkhardt que pusiera la máquina de Leibniz en estado operativo si fuera posible. Su informe fue favorable excepto por la secuencia en el port.

Leibniz había inventado la rueda que lleva su nombre y el principio de una calculadora de dos movimientos, pero después de cuarenta años de desarrollo no pudo producir una máquina que fuera completamente operativa; esto convierte a la calculadora de Pascal en la única calculadora mecánica en funcionamiento en el siglo XVII. Leibniz también fue la primera persona en describir una calculadora de molinete. Una vez dijo: "Es indigno de hombres excelentes perder horas como esclavos en el trabajo de cálculo que podría ser relegado a cualquier otra persona si se utilizaran máquinas".

Otras máquinas calculadoras

Schickard, Pascal y Leibniz se inspiraron inevitablemente en el papel del mecanismo de relojería, que fue muy celebrado en el siglo XVII. Sin embargo, la sencilla aplicación de engranajes entrelazados no fue suficiente para ninguno de sus objetivos. Schickard introdujo el uso de un "engranaje mutilado" para permitir que se lleve a cabo el acarreo. Pascal mejoró eso con su famoso sautoir ponderado. Leibniz fue aún más lejos en relación con la capacidad de utilizar un carro móvil para realizar la multiplicación de manera más eficiente, aunque a expensas de un mecanismo de transporte completamente funcional.

... He ideado un tercio que funciona en primaveras y que tiene un diseño muy simple. Este es el que, como ya he dicho, he usado muchas veces, escondido a la vista de un infinito de personas y que todavía está en orden operativo. Sin embargo, mientras siempre mejora en ella, encontré razones para cambiar su diseño...

—Pascal, Anuncio Necesario para aquellos que tienen curiosidad para ver la máquina Aritmética, y para operarla (1645)

Cuando, hace varios años, vi por primera vez un instrumento que, cuando se lleva, registra automáticamente el número de pasos por un peatón, se me ocurrió a la vez que toda la aritmética podría ser sometida a un tipo similar de maquinaria de modo que no sólo contar, sino también añadir y restar, multiplicar y división podría ser realizada por una máquina arreglada convenientemente fácil, rápida y con resultados seguros

—Leibniz, en su máquina de cálculo (1685)

El principio del reloj (ruedas de entrada y ruedas de visualización agregadas a un mecanismo similar a un reloj) para una máquina calculadora de entrada directa no podría implementarse para crear una máquina calculadora completamente efectiva sin una innovación adicional con las capacidades tecnológicas de el siglo XVII. porque sus engranajes se atascaban cuando un acarreo tenía que moverse varios lugares a lo largo del acumulador. Los únicos relojes calculadores del siglo XVII que han sobrevivido hasta el día de hoy no tienen un mecanismo de transporte que abarque toda la máquina y, por lo tanto, no pueden considerarse calculadoras mecánicas totalmente efectivas. Un reloj de cálculo mucho más exitoso fue construido por el italiano Giovanni Poleni en el siglo XVIII y era un reloj de cálculo de dos movimientos (primero se escriben los números y luego se procesan).

• En 1623, Wilhelm Schickard, profesor alemán de Hebreo y Astronomía, diseñó un reloj calculador que dibujó en dos cartas que escribió a Johannes Kepler. La primera máquina a construir por un profesional fue destruida durante su construcción y Schickard abandonó su proyecto en 1624. Estos dibujos habían aparecido en varias publicaciones a lo largo de los siglos, a partir de 1718 con un libro de cartas de Kepler de Michael Hansch, pero en 1957 se presentó por primera vez como una calculadora mecánica perdida por el Dr. Franz Hammer. El edificio de la primera réplica en la década de 1960 mostró que la máquina de Schickard tenía un diseño inacabado y por lo tanto se agregaron ruedas y resortes para que funcionara. El uso de estas réplicas mostró que la rueda de un solo golpe, cuando se utiliza dentro de un reloj calculador, era un mecanismo de carga inadecuada. (ver Pascal versus Schickard). Esto no significaba que tal máquina no se pudiera utilizar en la práctica, pero el operador cuando se enfrentaba al mecanismo resistiendo la rotación, en las circunstancias inusuales de un port siendo requerido más allá (por ejemplo) 3 diales, tendría que "ayudar" el posterior transporte para propagar.
• Alrededor de 1643, un relojero francés de Rouen, después de escuchar el trabajo de Pascal, construyó lo que afirmó ser un reloj calculador de su propio diseño. Pascal despidió a todos sus empleados y dejó de desarrollar su calculadora tan pronto como oyó hablar de las noticias. Sólo después de estar seguro de que su invención estaría protegida por un privilegio real que él reiniciaba su actividad. Un examen cuidadoso de este reloj calculador mostró que no funcionó correctamente y Pascal lo llamó un avorton (feto abortado).
• En 1659, el italiano Tito Livio Burattini construyó una máquina con nueve ruedas independientes, cada una de estas ruedas fue emparejado con una rueda de transporte más pequeña. Al final de una operación el usuario tuvo que agregar manualmente cada carga al siguiente dígito o agregar mentalmente estos números para crear el resultado final.
• En 1666, Samuel Morland inventó una máquina diseñada para añadir sumas de dinero, pero no era una máquina de adición verdadera ya que el porte se agregó a una pequeña rueda de transporte situada sobre cada dígito y no directamente al siguiente dígito. Era muy similar a la máquina de Burattini. Morland creó también una multiplicidad de máquinas con discos intercambiables basados en los huesos de Napier. Juntos estas dos máquinas proporcionaron una capacidad similar a la de la invención de Schickard, aunque es dudoso que Morland haya encontrado el reloj calculador de Schickard.
• En 1673, el relojero francés René Grillet describió en Curiositez mathématiques de l'invention du Sr Grillet, horlogeur à Paris una máquina calculadora que sería más compacta que la calculadora de Pascal y reversible para la resta. Las únicas dos máquinas Grillet conocidas no tienen mecanismo de carga, mostrando tres líneas de nueve diales independientes que también tienen nueve varilla giratoria para la multiplicación y división. Contrariamente a la afirmación de Grillet, no era una calculadora mecánica después de todo.

El siglo XVIII

Descripción general

El siglo XVIII vio la primera calculadora mecánica que podía realizar una multiplicación automáticamente; Diseñado y construido por Giovanni Poleni en 1709 y fabricado en madera, fue el primer reloj calculador exitoso. En todas las máquinas construidas en este siglo, la división todavía requería que el operador decidiera cuándo detener una resta repetida en cada índice y, por lo tanto, estas máquinas solo proporcionaban una ayuda para dividir, como un ábaco. Tanto las calculadoras de molinete como las calculadoras de rueda de Leibniz se construyeron con algunos intentos fallidos de comercialización.

Prototipos y tiradas limitadas

• En 1709, el italiano Giovanni Poleni fue el primero en construir una calculadora que podría multiplicarse automáticamente. Usaba un diseño de pinwheel, era el primer operativo calcular reloj y estaba hecho de madera; lo destruyó después de oír que Antonius Braun había recibido 10.000 guldens por dedicar una máquina de pinwheel de su propio diseño al Santo Emperador Romano Carlos VI en Viena.
• En 1725, la Academia Francesa de Ciencias certificó una máquina calculadora derivada de la calculadora de Pascal diseñada por Lépine, un artesano francés. La máquina era un puente entre la calculadora de Pascal y un reloj calculador. Las transmisiones de carga se realizaron simultáneamente, como en un reloj calculador, y por lo tanto "la máquina debe haber atascado más allá de algunas transmisiones simultáneas de carga".
• En 1727, Anton Braun alemán presentó la primera máquina de cuatro operaciones totalmente funcional al emperador Carlos VI en Viena. Era cilíndrica en forma y estaba hecha de acero, plata y bronce; estaba bien decorado y parecía un reloj de mesa de renacimiento. Su dedicación al emperador grabado en la parte superior de la máquina también lee "...para facilitar a la gente ignorante, adición, resta, multiplicación e incluso división".
• En 1730, la Academia Francesa de Ciencias certificó tres máquinas diseñadas por Hillerin de Boistissandeau. El primero utilizó un mecanismo de carga de un solo topo que, según Boistissandeau, no funcionaría correctamente si un porte tuviera que mover más de dos lugares; las otras dos máquinas utilizaron fuentes que fueron gradualmente armadas hasta que liberaron su energía cuando un porte tenía que ser movido hacia adelante. Era similar a la calculadora de Pascal, pero en lugar de utilizar la energía de la gravedad Boistissandeau usó la energía almacenada en los muelles.
• En 1770, Philipp Matthäus Hahn, pastor alemán, construyó dos máquinas de cálculo circular basadas en cilindros de Leibniz. J. C. Schuster, cuñado de Hahn, construyó algunas máquinas del diseño de Hahn a principios del siglo XIX.
• En 1775, Lord Stanhope del Reino Unido diseñó una máquina de pinwheel. Fue colocado en una caja rectangular con un mango en el lado. También diseñó una máquina usando ruedas Leibniz en 1777. "En 1777 Stanhope produjo Logic Demonstrator, una máquina diseñada para resolver problemas en la lógica formal. Este dispositivo marcó el comienzo de un nuevo enfoque de la solución de problemas lógicos por métodos mecánicos".
• En 1784, alemán Johann-Helfrich Müller construyó una máquina muy similar a la máquina de Hahn.

El siglo XIX

Descripción general

Luigi Torchi inventó la primera máquina de multiplicación directa en 1834. Esta fue también la segunda máquina accionada por llave del mundo, después de la de James White (1822).

La industria de las calculadoras mecánicas comenzó en 1851. Thomas de Colmar lanzó su Arithmomètre simplificado, que fue la primera máquina que podía usarse diariamente en un entorno de oficina.

Durante 40 años, el aritmómetro fue la única calculadora mecánica disponible para la venta y se vendió en todo el mundo. En 1890, se habían vendido alrededor de 2.500 aritmómetros y algunos cientos más de dos fabricantes de clones de aritmómetros autorizados (Burkhardt, Alemania, 1878 y Layton, Reino Unido, 1883). Felt and Tarrant, el único otro competidor en verdadera producción comercial, había vendido 100 comptómetros en tres años.

El siglo XIX también vio los diseños de las máquinas calculadoras de Charles Babbage, primero con su motor diferencial, iniciado en 1822, que fue la primera calculadora automática ya que utilizaba continuamente los resultados de la operación anterior para la siguiente, y segundo con su motor analítico, que fue la primera calculadora programable, que utilizaba tarjetas de Jacquard para leer programas y datos, que puso en marcha en 1834 y que dio el modelo de las computadoras centrales construidas a mediados del siglo XX.

Calculadoras de escritorio producidas

• En 1851, Thomas de Colmar simplifica su aritmometro eliminando el multiplicador de un dígito/dividente. Esto lo hizo una simple máquina de adición, pero gracias a su carro móvil utilizado como acumulador indexado, todavía permitió la fácil multiplicación y división bajo control del operador. El aritmometer se adaptó ahora a las capacidades de fabricación de la época; Thomas podría fabricar consistentemente una máquina robusta y fiable. Se imprimieron manuales y cada máquina recibió un número de serie. Su comercialización lanzó la industria de la calculadora mecánica. Bancos, compañías de seguros, oficinas gubernamentales comenzaron a utilizar el aritmometer en sus operaciones cotidianas, llevando lentamente calculadoras mecánicas de escritorio a la oficina.
• En 1878 Burkhardt, de Alemania, fue el primero en fabricar un clon del aritmometro de Thomas. Hasta entonces Thomas de Colmar había sido el único fabricante de calculadoras mecánicas de escritorio en el mundo y había fabricado alrededor de 1.500 máquinas. Eventualmente veinte empresas europeas fabricarán clones del aritmometro de Thomas hasta la Segunda Guerra Mundial.
• Dorr E. Felt, en Estados Unidos, patentó el Comptometer en 1886. Fue la primera exitosa máquina de adición y cálculo. ["Key-driven" se refiere al hecho de que sólo presionar las teclas hace que el resultado sea calculado, no hay palanca separada o manivela tiene que ser operada. Otras máquinas se llaman a veces "key-set".] En 1887, se unió a Robert Tarrant para formar la Compañía de Fabricación Felt & Tarrant. La calculadora de tipo comptometer fue la primera máquina en recibir un motor de calculadora todo-electrónica en 1961 (la marca ANITA VII lanzada por el comptometro de Sumlock del Reino Unido).
• En 1890 W. T. Odhner tiene los derechos de fabricar su calculadora de nuevo Königsberger " C ", que los había mantenido desde que se patentó por primera vez en 1878, pero realmente no había producido nada. Odhner utilizó su taller de San Petersburgo para fabricar su calculadora y construyó y vendió 500 máquinas en 1890. Esta operación de fabricación se cerró definitivamente en 1918 con 23.000 máquinas producidas. El Arithmometer Odhner fue una versión rediseñado del Arithmometer de Thomas de Colmar con un motor de pinwheel, que hizo más barato para fabricar y le dio una huella más pequeña manteniendo la ventaja de tener la misma interfaz de usuario.
• En 1892 Odhner vendió la rama de Berlín de su fábrica, que había abierto un año antes, a Grimme, Natalis & Co. Trasladaron la fábrica a Braunschweig y vendieron sus máquinas bajo el nombre de marca de Brunsviga (Brunsviga es el nombre latino de la ciudad de Braunschweig). Esta fue la primera de muchas empresas que venderían y fabricarían clones de la máquina de Odhner en todo el mundo; eventualmente millones fueron vendidos bien en la década de 1970.
• En 1892, William S. Burroughs comenzó la fabricación comercial de su calculadora agregando la calculadora Burroughs Corporation se convirtió en una de las empresas líderes en la máquina de contabilidad y las empresas de computadoras.
• La calculadora "Millionaire" fue introducida en 1893. Permitió la multiplicación directa por cualquier dígito – "un giro de la manivela para cada figura en el multiplicador". Contuvo una mesa de búsqueda mecánica de productos, proporcionando unidades y diez dígitos por diferentes longitudes de puestos. Otro multiplicador directo fue parte de la máquina de facturación Moon-Hopkins; esa empresa fue adquirida por Burroughs a principios del siglo XX.

Calculadoras mecánicas automáticas

• En 1822, Charles Babbage presentó una pequeña asamblea de cogwheel que demostró el funcionamiento de su motor de diferencia, una calculadora mecánica capaz de sostener y manipular siete números de 31 dígitos decimales cada uno. Fue la primera vez que una máquina calculadora podría funcionar automáticamente utilizando como resultados de entrada de sus operaciones anteriores. Fue la primera máquina de cálculo para usar una impresora. El desarrollo de esta máquina, más tarde llamada "motor de diferencias No 1", se detuvo alrededor de 1834.
• En 1847, Babbage comenzó a trabajar en un diseño de motor de diferencia mejorado, su "motor de diferencias No. 2". Ninguno de estos diseños fue completamente construido por Babbage. En 1991 el Museo de las Ciencias de Londres siguió los planes de Babbage para construir un motor de diferencias de trabajo No. 2 utilizando la tecnología y los materiales disponibles en el siglo XIX.
• En 1855, Per Georg Scheutz completó un motor de diferencia de trabajo basado en el diseño de Babbage. La máquina era el tamaño de un piano, y se demostró en la exposición Universelle en París en 1855. Se usó para crear tablas de logaritmos.
• En 1875, Martin Wiberg rediseñó el motor de diferencia Babbage/Scheutz y construyó una versión que era el tamaño de una máquina de coser.

Calculadoras mecánicas programables

• En 1834, Babbage comenzó a diseñar su motor analítico, que se convertirá en el antepasado indiscutible del moderno ordenador mainframe con dos secuencias de entrada separadas para datos y programa (una arquitectura primitiva de Harvard), impresoras para resultados de salida (tres tipos diferentes), unidad de procesamiento (mill), memoria (store) y el primer conjunto de instrucciones de programación. En la propuesta que Howard Aiken dio a IBM en 1937 mientras solicitaba financiación para el Harvard Mark I que se convirtió en la máquina de entrada de IBM en la industria de la computadora, podemos leer: "Pocos máquinas de cálculo han sido diseñados estrictamente para la aplicación a investigaciones científicas, las excepciones notables son las de Charles Babbage y otros que lo siguieron. En 1812 Babbage concibió la idea de una máquina calculadora de un tipo más alto que los anteriormente construidos para ser usados para calcular e imprimir tablas de funciones matemáticas.... Después de abandonar el diferencia motor, Babbage dedicó su energía al diseño y construcción de un motor analítico de poderes mucho más altos que los diferencia motor..."
• En 1843, durante la traducción de un artículo francés sobre el motor analítico, Ada Lovelace escribió, en una de las muchas notas que incluyó, un algoritmo para calcular los números de Bernoulli. Esto se considera el primer programa informático.
• Desde 1872 hasta 1910, Henry Babbage trabajó intermitentemente en la creación del molino, la "unidad central de procesamiento" de la máquina de su padre. Después de algunos contratiempos, dio en 1906 una exitosa demostración del molino que imprimió los primeros 44 múltiplos de pi con 29 lugares de figuras.

Cajas registradoras

La caja registradora, inventada por el tabernero estadounidense James Ritty en 1879, abordó los viejos problemas de desorganización y deshonestidad en las transacciones comerciales. Se trataba de una pura máquina de sumar combinada con una impresora, un timbre y una pantalla de dos caras que mostraba al pagador y al dueño de la tienda, si así lo deseaba, la cantidad de dinero intercambiada en la transacción en curso.

La caja registradora era fácil de usar y, a diferencia de las calculadoras mecánicas genuinas, fue necesaria y rápidamente adoptada por un gran número de empresas. "Ochenta y cuatro empresas vendieron cajas registradoras entre 1888 y 1895, sólo tres sobrevivieron durante algún tiempo".

En 1890, seis años después de que John Patterson fundara NCR Corporation, sólo su empresa había vendido 20.000 máquinas, frente a un total aproximado de 3.500 de todas las calculadoras originales combinadas.

En 1900, NCR había construido 200.000 cajas registradoras y había más empresas que las fabricaban, en comparación con la empresa "Thomas/Payen" empresa de aritmómetros que acababa de vender alrededor de 3.300 y Burroughs sólo había vendido 1.400 máquinas.

Prototipos y tiradas limitadas

• En 1820, Thomas de Colmar patentó el Aritmometer. Fue una verdadera máquina de cuatro operaciones con un multiplicador/divider de un dígito (La calculadora Millionaire lanzada 70 años después tenía una interfaz de usuario similar). Pasó los próximos 30 años y 300.000 francos desarrollando su máquina. Este diseño fue reemplazado en 1851 por el aritmometro simplificado que era sólo una máquina de adición.
• Desde 1840, Didier Roth patentó y construyó algunas máquinas de cálculo, una de las cuales fue descendiente directo de la calculadora de Pascal.
• En 1842, Timoleon Maurel inventó el Arithmaurel, basado en el Aritmometer, que podría multiplicar dos números simplemente entrando sus valores en la máquina.
• En 1845, Izrael Abraham Staffel exhibió por primera vez una máquina que pudo añadir, restar, dividir, multiplicar y obtener una raíz cuadrada.
• Alrededor de 1854, Andre-Michel Guerry inventó el Ordonnateur Statistique, un dispositivo cilíndrico diseñado para ayudar a resumir las relaciones entre los datos sobre variables morales (crimen, suicidio, etc.)
• En 1872, Frank S. Baldwin, en Estados Unidos, inventó una calculadora.
• En 1877 George B. Grant de Boston en Estados Unidos comenzó a producir la máquina de cálculo mecánico Grant capaz de añadir, restar, multiplicar y división. La máquina midió 13x5x7 pulgadas y contenía ochenta piezas de trabajo de latón y acero templado. Fue introducida por primera vez al público en la Exposición Centenaria de 1876 en Filadelfia.
• En 1883, Edmondson del Reino Unido patentó una calculadora circular del tambor.

Década de 1900 a 1970

Las calculadoras mecánicas alcanzan su cenit

Para entonces se habían establecido dos clases diferentes de mecanismos, alternativos y rotativos. El primer tipo de mecanismo se accionaba normalmente mediante una manivela de recorrido limitado; algunas operaciones internas detalladas se llevaron a cabo en la parte de extracción y otras en la parte de liberación de un ciclo completo. La máquina ilustrada de 1914 es de este tipo; la manivela está vertical, en su lado derecho. Más tarde, algunos de estos mecanismos fueron operados por motores eléctricos y engranajes reductores que accionaban una manivela y una biela para convertir el movimiento giratorio en alternativo.

Este último tipo, rotativo, tenía al menos un eje principal que hacía una [o más] revoluciones continuas, una suma o resta por vuelta. Numerosos diseños, en particular las calculadoras europeas, tenían manivelas y cerraduras para garantizar que las manivelas volvieran a sus posiciones exactas una vez que se completaba un giro.

La primera mitad del siglo XX vio el desarrollo gradual del mecanismo de calculadora mecánica.

La máquina sumadora de listas Dalton introducida en 1902 fue la primera de su tipo en utilizar sólo diez teclas y se convirtió en el primero de muchos modelos diferentes de 'listas sumadoras de 10 teclas'. fabricado por muchas empresas.

En 1948 se introdujo la calculadora Curta cilíndrica, que era lo suficientemente compacta como para sostenerla con una mano, después de haber sido desarrollada por Curt Herzstark en 1938. Este fue un desarrollo extremo del mecanismo de cálculo de engranajes escalonados. Se restó sumando complementos; entre los dientes para sumar había dientes para restar.

Desde principios del siglo XX hasta la década de 1960, las calculadoras mecánicas dominaron el mercado de la informática de escritorio. Los principales proveedores en Estados Unidos fueron Friden, Monroe y SCM/Marchant. Estos dispositivos eran impulsados por motor y tenían carros móviles donde los resultados de los cálculos se mostraban mediante diales. Casi todos los teclados estaban llenos: cada dígito que se podía ingresar tenía su propia columna de nueve teclas, 1..9, más una tecla para borrar columnas, lo que permitía ingresar varios dígitos a la vez. (Vea la ilustración a continuación de un Marchant Figurematic.) Se podría llamar a esta entrada paralela, a modo de contraste con la entrada en serie de diez teclas que era común en las máquinas sumadoras mecánicas y ahora es universal en las calculadoras electrónicas. (Casi todas las calculadoras Friden, así como algunas Diehl rotativas (alemanas) tenían un teclado auxiliar de diez teclas para ingresar el multiplicador al realizar la multiplicación). Los teclados completos generalmente tenían diez columnas, aunque algunas máquinas de menor costo tenían ocho. La mayoría de las máquinas fabricadas por las tres empresas mencionadas no imprimían sus resultados, aunque otras empresas, como Olivetti, sí fabricaban calculadoras impresas.

En estas máquinas, la suma y la resta se realizaban en una sola operación, como en una máquina sumadora convencional, pero la multiplicación y la división se lograban mediante sumas y restas mecánicas repetidas. Friden creó una calculadora que también proporcionaba raíces cuadradas, básicamente haciendo división, pero con un mecanismo añadido que incrementaba automáticamente el número en el teclado de forma sistemática. Es probable que las últimas calculadoras mecánicas tuvieran multiplicaciones abreviadas, y algunas de diez teclas con entrada en serie tenían teclas de punto decimal. Sin embargo, las claves de punto decimal requerían una complejidad interna adicional significativa y solo se ofrecieron en los últimos diseños que se realizaron. Las calculadoras mecánicas de mano, como la Curta de 1948, continuaron utilizándose hasta que fueron desplazadas por calculadoras electrónicas en la década de 1970.

Las máquinas europeas típicas de cuatro operaciones utilizan el mecanismo Odhner o variaciones del mismo. Este tipo de máquina incluía la Odhner original, Brunsviga y varios imitadores posteriores, desde Triumphator, Thales, Walther, Facit hasta Toshiba. Aunque la mayoría de ellos funcionaban con manivelas, existían versiones con motor. Las calculadoras Hamann se parecían externamente a máquinas de molinete, pero la palanca de ajuste colocaba una leva que desconectaba un trinquete de accionamiento cuando el dial se había movido lo suficiente.

Aunque Dalton introdujo en 1902 la primera máquina de impresión suma (dos operaciones, la otra siendo la resta) de 10 teclas, estas características no estaban presentes en la computación (cuatro operaciones). máquinas durante muchas décadas. Facit-T (1932) fue la primera máquina informática de 10 teclas vendida en grandes cantidades. Olivetti Divisumma-14 (1948) fue la primera computadora con impresora y teclado de 10 teclas.

Hasta la década de 1960 también se construyeron máquinas con teclado completo, incluidas las accionadas por motor. Entre los principales fabricantes se encontraban Mercedes-Euklid, Archimedes y MADAS en Europa; En Estados Unidos, Friden, Marchant y Monroe fueron los principales fabricantes de calculadoras rotativas con carro. Remington Rand y Burroughs, entre otros, fabricaron calculadoras alternativas (la mayoría de las cuales eran máquinas sumadoras, muchas de ellas con impresoras integrales). Todos estos estaban configurados con claves. Fieltro y amp; Tarrant fabricó Comptómetros, así como Victor, que funcionaban con teclas.

El mecanismo básico de Friden y Monroe era una rueda de Leibniz modificada (más conocida, quizás informalmente, en los EE. UU. como "tambor escalonado" o "calculador escalonado"). El Friden tenía un mecanismo de inversión elemental entre el cuerpo de la máquina y los diales del acumulador, por lo que su eje principal siempre giraba en la misma dirección. El MADAS suizo fue similar. El Monroe, sin embargo, invirtió la dirección de su eje principal para restar.

Los primeros Marchant eran máquinas de molinete, pero la mayoría de ellas eran del tipo rotativo notablemente sofisticados. Funcionaron a 1300 ciclos de suma por minuto si se mantiene presionada la barra [+]. Otros estaban limitados a 600 ciclos por minuto, porque sus diales acumuladores arrancaban y se detenían para cada ciclo; Los diales Marchant se movían a una velocidad constante y proporcional durante ciclos continuos. La mayoría de los Marchants tenían una fila de nueve llaves en el extremo derecho, como se muestra en la foto de Figurematic. Estos simplemente hacían que la máquina sumara el número de ciclos correspondientes al número de la llave y luego desplazaban el carro un lugar. Incluso nueve ciclos de adición requirieron poco tiempo.

En un Marchant, cerca del comienzo de un ciclo, los diales del acumulador se movían hacia abajo "hacia la depresión", alejándose de las aberturas de la tapa. Engranaron engranajes impulsores en el cuerpo de la máquina, que los hacía girar a velocidades proporcionales al dígito que se les alimentaba, con movimiento adicional (reducido 10:1) de los transportes creados por los diales a su derecha. Al finalizar el ciclo, los diales quedarían desalineados como los punteros de un medidor de vatios-hora tradicional. Sin embargo, cuando salieron de la depresión, una leva de disco de avance constante los realineó por medio de un diferencial de engranaje recto (de recorrido limitado). Además, los transportes para pedidos inferiores se sumaron mediante otro diferencial planetario. (¡La máquina que se muestra tiene 39 diferenciales en su acumulador [de 20 dígitos]!)

En cualquier calculadora mecánica, de hecho, un engranaje, sector o algún dispositivo similar mueve el acumulador por el número de dientes del engranaje que corresponde al dígito que se suma o resta: tres dientes cambian la posición contando hasta tres. La gran mayoría de los mecanismos básicos de calculadora mueven el acumulador arrancando, luego moviéndolo a velocidad constante y deteniéndose. En particular, la parada es crítica, porque para obtener un funcionamiento rápido, el acumulador necesita moverse rápidamente. Las variantes de las unidades de Ginebra normalmente bloquean el exceso (lo que, por supuesto, generaría resultados incorrectos).

Sin embargo, dos mecanismos básicos diferentes, el Mercedes-Euklid y el Marchant, mueven los diales a velocidades correspondientes al dígito que se suma o resta; un [1] mueve el acumulador más lento, y un [9], el más rápido. En el Mercedes-Euklid, una larga palanca ranurada, pivotada en un extremo, mueve nueve cremalleras ("engranajes rectos") en los extremos a distancias proporcionales a su distancia desde el pivote de la palanca. Cada bastidor tiene un pasador de accionamiento que se mueve mediante la ranura. Por supuesto, el bastidor para [1] está más cerca del pivote. Para cada dígito del teclado, un engranaje selector deslizante, muy parecido al de la rueda de Leibniz, activa la cremallera que corresponde al dígito ingresado. Por supuesto, el acumulador cambia en la carrera de avance o de retroceso, pero no en ambas. Este mecanismo es notablemente sencillo y relativamente fácil de fabricar.

El Marchant, sin embargo, dispone, para cada una de sus diez columnas de teclas, de una "transmisión preselector" con su engranaje recto de salida en la parte superior del cuerpo de la máquina; ese engranaje engrana el engranaje del acumulador. Cuando se intenta calcular el número de dientes de una transmisión de este tipo, un método sencillo lleva a considerar un mecanismo como el de los registros mecánicos de las bombas de gasolina, que se utilizan para indicar el precio total. Sin embargo, este mecanismo es muy voluminoso y totalmente impráctico para una calculadora; Es probable que se encuentren engranajes de 90 dientes en la bomba de gasolina. Los engranajes prácticos de las partes informáticas de una calculadora no pueden tener 90 dientes. Serían demasiado grandes o demasiado delicados.

Dado que nueve relaciones por columna implican una complejidad significativa, un Marchant contiene unos cientos de engranajes individuales en total, muchos de ellos en su acumulador. Básicamente, el dial del acumulador tiene que girar 36 grados (1/10 de vuelta) para un [1], y 324 grados (9/10 de vuelta) para un [9], sin permitir acarreos entrantes. En algún punto del engranaje debe pasar un diente por [1] y nueve dientes por [9]. No hay manera de desarrollar el movimiento necesario a partir de un eje de transmisión que gira una revolución por ciclo con pocos engranajes que tengan un número práctico (relativamente pequeño) de dientes.

El Marchant, por lo tanto, tiene tres ejes de transmisión para alimentar las pequeñas transmisiones. Durante un ciclo, giran 1/2, 1/4 y 1/12 de revolución. [1]. El eje de 1/2 vuelta lleva (para cada columna) engranajes de 12, 14, 16 y 18 dientes, correspondientes a los dígitos 6, 7, 8 y 9. El eje de 1/4 de vuelta lleva (también, cada columna) engranajes de 12, 16 y 20 dientes, para 3, 4 y 5. Los dígitos [1] y [2] son manejados por engranajes de 12 y 24 dientes en el eje de 1/12 de revolución. El diseño práctico coloca la 12.ª rev. El eje está más distante, por lo que el eje de 1/4 de vuelta lleva engranajes locos de 24 y 12 dientes que giran libremente. Para la resta, los ejes de transmisión invirtieron la dirección.

En la primera parte del ciclo, uno de los cinco colgantes se mueve fuera del centro para acoplar el engranaje impulsor apropiado para el dígito seleccionado.

Algunas máquinas tenían hasta 20 columnas en sus teclados completos. El monstruo en este campo fue el Duodecillion fabricado por Burroughs con fines de exhibición.

Para la moneda esterlina, £/s/d (e incluso cuartos de penique), había variaciones de los mecanismos básicos, en particular con diferentes números de dientes de engranaje y posiciones del dial del acumulador. Para dar cabida a chelines y peniques, se agregaron columnas adicionales para los dígitos de las decenas, 10 y 20 para chelines y 10 para peniques. Por supuesto, estos funcionaban como mecanismos radix-20 y radix-12.

Una variante del Marchant, llamado Marchant Binario-Octal, era una máquina radix-8 (octal). Se vendió para comprobar la precisión de las primeras computadoras binarias de tubos de vacío (válvulas). (En aquel entonces, la calculadora mecánica era mucho más confiable que una computadora de tubo/válvula).

Además, había un Marchant gemelo, compuesto por dos Marchant de molinete con una manivela común y una caja de cambios reversible. Las máquinas gemelas eran relativamente raras y aparentemente se utilizaban para cálculos topográficos. Se fabricó al menos una máquina triple.

La calculadora Facit, y una similar, son básicamente máquinas de molinete, pero el conjunto de molinetes se mueve hacia los lados, en lugar del carro. Los molinetes son biquinarios; los dígitos del 1 al 4 hacen que el número correspondiente de pasadores deslizantes se extienda desde la superficie; Los dígitos del 5 al 9 también extienden un sector de cinco dientes, así como los mismos pines del 6 al 9.

Las llaves operan levas que accionan una palanca oscilante para desbloquear primero la leva de posicionamiento del pasador que forma parte del mecanismo de molinete; Un movimiento adicional de la palanca (en una cantidad determinada por la leva de la llave) hace girar la leva de posicionamiento de pasadores para extender el número necesario de pasadores.

Los sumadores operados por lápiz óptico con ranuras circulares para el lápiz óptico y ruedas de lado a lado, como los fabricados por Sterling Plastics (EE. UU.), tenían un ingenioso mecanismo anti-sobrepaso para garantizar acarreos precisos.

El fin de una era

Las calculadoras mecánicas continuaron vendiéndose, aunque en cantidades rápidamente decrecientes, hasta principios de la década de 1970, y muchos de los fabricantes cerraron o fueron absorbidos. Las calculadoras tipo comptómetro a menudo se conservaban durante mucho más tiempo para su uso en tareas de suma y listado, especialmente en contabilidad, ya que un operador capacitado y capacitado podía ingresar todos los dígitos de un número con un solo movimiento de las manos en un comptómetro más rápido de lo que era posible en serie. con una calculadora electrónica de 10 teclas. De hecho, era más rápido ingresar dígitos más grandes en dos trazos usando sólo las teclas con números más bajos; por ejemplo, un 9 se ingresaría como 4 seguido de 5. Algunas calculadoras accionadas por teclas tenían teclas para cada columna, pero sólo del 1 al 5; eran correspondientemente compactos. La difusión del ordenador en lugar de la simple calculadora electrónica puso fin al comptómetro. Además, a finales de la década de 1970, la regla de cálculo se había vuelto obsoleta.