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Storia della calcolatrice meccanica

Calcolatrice meccanica, pascalina, aritmografo: protagonisti dell'economia per 350 anni.

La prima calcolatrice meccanica fu forse immaginata da Leonardo da Vinci, Pascal inventò l'economica e diffusa pascalina, rimasta 350 anni sul mercato.

A questi modelli seguirono l'aritmografo, l'addizionatrice, il Comptometer fino alla calcolatrice meccanica perfetta: Olivetti Divisumma. Vediamone brevemente la storia della calcolatrice meccanica.

"For the world and our country: 90 degrees north! The Nautilus had accomplished the impossible"

così alle 23.15 GMT del 3 Agosto 1958 il capitano Anderson annunciava all'equipaggio che il Nautilus, primo sottomarino nucleare, aveva raggiunto in immersione il Polo Nord. A bordo si utilizzava una calcolatrice meccanica, l'ultimo modello di una serie di macchine, progettate nel 1600, che furono protagonisti per 350 anni allo sviluppo dell'economia mondiale. Vediamone la storia.

Nel 1966 furono trovate a Madrid due raccolte di manoscritti leonardeschi considerate perdute. Ricercate in tutto il mondo giacevano da secoli nella Biblioteca Reale con un riferimento di inventario errato. Tra i tanti progetti un disegno sembra rappresentare una calcolatrice meccanica.

La calcolatrice meccanica di Leonardo

La calcolatrice meccanica di Leonardo, Codex Madrid I ca. 1500

Una riproduzione della calcolatrice meccanica di Leonardo venne costruita dalla IBM negli anni '60, ma l'originale non avrebbe potuto funzionare a causa degli eccessivi attriti. La prima vera calcolatrice meccanica è attribuibile allo scienziato tedesco Schickard nel 1623. Il suo "Orologio Calcolatore" andò distrutto in un incendio.

Fu Pascal che nel 1640 riuscì finalmente a produrre un'addizionatrice funzionante, la famosa pascalina. Nel 1673 Leibniz progettò una sofisticata calcolatrice meccanica. L'architetto Perrault aveva già disegnato un paio di anni prima una pratica addizionatrice tascabile. L'era del calcolo meccanico stava cominciando.

Calcolatrice meccanica a tamburo     Calcolatrice meccanica Curta

Principi uguali: calcolatrice meccanica del '600 e Curta del 1960

Questi prototipi erano troppo complessi per la tecnologia dell'epoca e potevano essere realizzati solo artigianalmente in pezzi quasi unici. I modelli che ne derivarono furono costruiti fino al 1975. Il brevetto di Pascal diede vita alla economica pascalina, quello di Perrault all'aritmografo. Il progetto di Leibniz, ripreso da Thomas de Colmar nel suo Arithmometer e migliorato da Odhner, fu adottato dalle principali marche per i modelli più prestigiosi e versatili.

Le tastiere apparvero alla fine dell'800 e la storia si conclude nel 1956 con l'innovativa Olivetti Divisumma, un perfetto condensato di tutte le caratteristiche da sempre cercate. All'inizio degli anni '70 la comparsa delle calcolatrici elettroniche cancellò in un attimo queste macchine dal mercato.

Presento solo la storia dei modelli più importanti. Ci furono infatti innumerevoli varianti: impossibile nominarle tutte.


Pascal e la pascalina

Nel 1642, a soli 19 anni, Blaise Pascal costruì la prima calcolatrice meccanica commerciale. Questa macchina, concepita per il sistema monetario francese e chiamata da tutti pascalina, eseguiva rapidamente le addizioni. Si doveva però sottrarre col metodo del complemento a 10 e moltiplicare o dividere non era facilissimo. Con la Rivoluzione la Francia si convertì al decimale ma le tradizioni sono dure a morire: fiori e uova si comprano ancora a dozzine. In questa pascalina il display è diviso in Migliaia, Centinaia, Decine, Nombres Simples (unità), Sols (20 Sols = 1 Nombre Simple) e Deniers (12 Deniers = 1 Sol).

Replica della pascalina di Pascal

Pascalina del 1650 (replica Guatelli - Museo Leonardo - Milano)

L'invenzione di Pascal non ebbe successo, al tempo non si riusciva a risolvere il problema dell'attrito e gli sforzi. Molti provarono a migliorarla, creando spesso pezzi bellissimi, ma rimase poco utilizzata fino a quando i progressi della tecnologia permisero la realizzazione di modelli affidabili.

Gli esemplari più belli ispirati al progetto di Pascal furono eseguiti da Tito Livio Burattini e Samuel Morland, entrambi regalati a Cosimo III de' Medici. La pascalina rimase però nell'ombra fino a quando lo sviluppo economico degli Stati Uniti non spinse gli inventori a ridisegnare la calcolatrice meccanica in modo più razionale e moderno.

Pascalina di Burattini

pascalina di Burattini, ca. 1660 (@ Museo Galileo - Firenze)

Nel 1901 apparve sul mercato statunitense "The Calcumeter", la prima pascalina economica e funzionale. Questa addizionatrice incontrò grande successo. Fu copiata da molti produttori nonostante fosse sempre difficile eseguire sottrazioni, moltiplicazioni e divisioni.

Pascalina Calcumeter

Stilo pascalina Calcumeter

The Calcumeter, 1901, la prima pascalina funzionante

La pascalina cambiò poco nel corso degli anni e la produzione terminerà verso il 1975. La calcolatrice meccanica di Pascal era stata costruita, nelle varie versioni, in oltre 5 milioni di unità.

Addizionatrice o pascalina Lightning

pascalina Lightning, ca. 1935,rimase sul mercato per 60 anni

Moltiplicare resterà però sempre poco intuitivo, fatto ininfluente visto il semplice uso contabile a cui queste macchinette erano destinate. La pascalina venne costruita anche con scale esadecimali, destinata ai primi programmatori di computer. Le vendite cessarono verso il 1980.


La pascalina in colonna singola

Alla fine dell'800 fu di gran moda un modello di pascalina col display di sole due o tre cifre che permetteva di eseguire la contabilità in colonna singola. Cioè sommando i numeri di ogni colonna ed effettuando il riporto a memoria. Così semplificata non soffriva il problema dell'attrito e se ne costruirono di molto curiose. Il Webb Adder si manovrava infilandolo nel pollice. Lo Stephenson era più piccolo e sottile di una moderna carta di credito. L'Adix possedeva una rudimentale tastiera.

Tutte ebbero grande successo e l'Adix veniva ancora commercializzato negli anni '50.

Addizionatrice Webb Adder  Lo stilo dell'addizionatrice Webb Adder

Webb Adder, ca. 1891: una rudimentale addizionatrice

Addizionatrice Adix

La piccola Adix con tastiera, ca. 1901


Leibniz e successori

Nel 1673 Leibniz, ispirandosi al brevetto di Pascal, progettò una sofisticata calcolatrice meccanica utilizzando il suo innovativo "tamburo" (o stepped drum). Addizioni e sottrazioni si eseguono come nella pascalina.

La moltiplicazione si effettua tramite addizioni ripetute: per ottenere il risultato di 15x4 bisogna sommare 15+15+15+15, operando inversamente si può dividere. La tecnologia impiegata è complessa, basta sapere che non è necessario eseguire tutte le somme in quanto il procedimento è meccanizzato.

Nella pascalina i numeri vengono subito addizionati mentre il tamburo (chiamato in seguito traspositore) li conserva in una memoria che permette di riutilizzarli. Inoltre i tamburi, uno per ogni colonna, sono scorrevoli e permettono di moltiplicare automaticamente per potenze di 10. Volendo eseguire 540x123 non serve eseguire 123 addizioni, ma basta impostare 540 sui cilindri, sommarlo 3 volte, spostare i tamburi di una posizione a sinistra, sommare 2 volte, spostare e sommare una volta. Il numero di addizioni o sottrazioni consecutive è controllato da una lancetta. Per eseguire una moltiplicazione è sufficiente puntarla sul numero di addizioni desiderato, che il calcolatore eseguire poi autonomamente.

Calcolatrice meccanica di Leibniz

La calcolatrice meccanica di Leibniz, stampa di fine '800

Immaginando una super calcolatrice meccanica Leibniz inventò anche il sistema binario, presentato il 15 marzo 1679 nel manoscritto di sole tre pagine "De Progressione Dyadica". Troppo moderno per i tempi non venne compreso e la prima macchina di questo tipo fu costruita nel 1936. Oggi è la base matematica del computer, ideato per questo scopo quando ancora non si conosceva l'elettricità.

Il progetto di Leibniz era difficile da costruirsi ma ebbe molti emulatori come Poleni, Leupold e Braun, che produssero opere d'arte destinate alle corti, anche se poco funzionali. Le basi concettuali erano valide, solo troppo avanzate per l'epoca, ed i modelli che ne derivarono furono poi utilizzati fino al 1970.

Calcolatrice meccanica di Braun

La calcolatrice meccanica di Braun, 1736

Thomas de Colmar brevettò la sua modifica al progetto di Leibniz nel 1820, ma difficoltà tecniche ne rimandarono la commercializzazione al 1851. Ingombrante e costoso il suo Arithmometre era però molto affidabile e fu prodotto fino al 1915 in ben 1.500 unità. Rimase negli uffici fino al secondo dopoguerra.

Aritmometro Payen

L'Aritmometro, ca. 1900

Infine non si può dimenticare la piccola Curta, progettata da Kurt Herzstark durante la seconda guerra mondiale. 230 grammi per eseguire le quattro operazioni con un display di 11 cifre, un gioiello miniaturizzato di grande successo nonostante il costo proibitivo.
I principi delle grandi calcolatrici meccaniche progettate 300 anni prima si erano finalmente realizzati grazie alla moderna tecnologia costruttiva.


Willgodt Odhner

Willgodt Odhner, ingegnere ed imprenditore svedese, lavorava a San Pietroburgo nell'azienda del fratello di Alfred Nobel. Nel 1871, riparando un Arithmometre, si accorse che era possibile ridisegnare il tamburo di Leibniz in modo più pratico. Ci vollero 19 anni prima di iniziare la produzione, ma la sua calcolatrice meccanica ebbe un immediato successo. Questa macchina si basa sulla "Pin Whell", ingegnosa modifica al tamburo di Leibniz, che velocizza le ripetute addizioni necessarie per moltiplicare.

Calcolatrice meccanica Brunsviga

Odhner, ca. 1920 (@ Kees Nagtegaal)

Fu copiata da molte ditte, le principali furono Brunsviga, Triumphator, Walther, Thales, Muldivo, Felix, Tiger e Busicom. Quest'ultima è rimasta famosa in quanto nel 1970 commissionò alla Intel un chip per creare una macchina moderna, destinata a sostituire il vecchio progetto di Odhner.

Federico Faggin, direttore tecnico della Intel, sviluppo il rivoluzionario microprocessore 4004. Il nuovo Busicom141-PF fu la prima calcolatrice elettronica non scientifica di piccole dimensioni. La minuscola firma "F.F.", nascosta al suo interno, ne certificava l'origine italiana.

Interno di calcolatrice meccanica

L'interno con le "Pin Wheel" (@ Kees Nagtegaal)

Negli anni '50, con milioni di esemplari costruiti dalle diverse ditte, l'erede della macchina calcolatrice di Leibniz era regina del mercato. La produzione aumentò fino a raggiungere le 10.000 unità al giorno nel 1970. Con la comparsa delle calcolatrici elettroniche il declino fu immediato e dal 1972 non vennero più commercializzate. In due anni era cambiato il mondo.

Calcolatrice meccanica Busicom

L'ultimo Busicom meccanico, 1970 (@ John Wolff)


Perrault e l' aritmografo

Torniamo un po' indietro nel tempo. L'architetto Claude Perrault, noto per la facciata del Louvre, aveva disegnato attorno al 1670 una addizionatrice tascabile, l'Abaque Rhabdologique, passata all'epoca inosservata. Alla fine dell'800 questo progetto costituì la base per tutta una serie di piccole Slide e Chain Adder, nelle quali i numeri si inseriscono facendo scorrere dei cursori con l'aiuto di uno stilo.

Le differenze fra i due modelli sono solo tecniche. Le Slide Adder utilizzano un cursore mobile, le Chain Adder una piccola catena. Il disegno di Perrault venne inoltre semplificato nel 1847 da Kummer, ma solo nel 1889 Louis Troncet riuscì a commercializzare con successo questa modifica. Nasceva una linea di piccoli e praticissimi aritmografi, copiati da molte ditte col nome di addiator e costruiti senza modifiche fino al 1988.
Una lunga vita per uno strumento semplice e geniale. A quei tempi non uscivano certo novità ogni 6 mesi.

Aritmografo Comptator

Il Comptator, aritmografo tascabile di inizio '900

Aritmografo     Addiator

Il Troncet del 1889 e l'Addiator del 1979

Gli aritmografi furono estremamente popolari per quasi 100 anni. Non più commercializzati in Europa dopo il 1979 rimasero in produzione per il mercato sovietico fino al 1988.
Le rimanenze erano ancora in vendita all'inizio degli anni '90. I Russi, infatti, non avevano pile per le nuove calcolatrici elettroniche!

Addizionatrice esadecimale

addizionatrice esadecimale per programmatore di computer


Felt e la tastiera estesa

Dopo vari tentativi, come quelli di Luigi Torchi e Tito Gonnella agli inizi dell'800, nel 1887 nacque una nuova categoria di calcolatrici. Le Key Driven erano munite di una grande tastiera che aziona direttamente il meccanismo e la manovella serve solo per azzerare. I tasti sono disposti in colonne, una per ogni posizione decimale, con le cifre da 1 a 9. Una calcolatrice con 6 colonne calcola quindi fino a 999. 999, una con 10 fino a 9. 999. 999. 999. Il Duodecillion arrivava a questo numero: 9. 999. 999. 999. 999. 999. 999. 999. 999. 999. 999. 999. 999. 999!

Burroughs Duodecillion

360 tasti per il Burroughs Duodecillion,
presentato all'Esposizione di Panama del 1915

Il progetto, ispirato alla pascalina, venne brevettato dall'americano Dorr Felt. Divertente ricordare che il prototipo del suo Comptometer fu costruito dentro una scatola di legno per spaghetti comprata in drogheria e queste macchine sono ricordate come "Macaroni Box".
Felt costituì la sua fabbrica con l'amico e finanziatore Robert Tarrant, entrando subito in lite con William Bourroghs che nel 1905 aveva cominciato a produrre delle macchine molto simili e di pari successo.

Antico Comptometer     Moderno Comptometer

First Comptometer (@ Mark Richards) e mod. 1960 (@ J. Wolff)

Nelle Key Driven la pressione di un tasto dà la somma del corrispondente valore nella corretta posizione decimale. Per lo zero si salta semplicemente la colonna, e tutte le cifre sono immesse simultaneamente con entrambe le mani.
Un comptometrista esperto è rapidissimo nell'eseguire lunghe serie di addizioni e questa tastiera rimase in uso per quasi un secolo anche nelle prime calcolatrici elettroniche. Si possono effettuare, con difficotà, anche moltiplicazioni e divisioni.

Comptometer Torpedo

La tastiera dimezzata, ca. 1947 (@ John Wolff)

Le tastiere estese erano cosi complesse e costose che si realizzarono anche calcolatrici "Half Keyboard" con numerazione fino a 5.
Si risparmiavano metà macchina e metà spesa, ma 7 si doveva digitare come 4+3. Pensate di eseguire 6.789,77 + 9.876,96 + 8.690,89. Facile commettere errori.

I costruttori principali furono Felt & Tarrant, Borroughs e Bell Punch. Tutti i modelli venivano chiamati Comptometer dal nome ideato da Felt nel 1887. Molti furono dotati di stampante e la tastiera estesa ebbe grande diffusione in altri tipi di calcolatori, anche elettronici.

Calcolatrice elettronica ANITA

La prima calcolatrice elettronica utilizzabile negli uffici:
Bell Punch "ANITA" (A New Inspiration To Arithmetic), 1961


La moltiplicazione diretta

Tutti i modelli di calcolatrice meccanica che abbiamo visto finora sono in realtà semplici addizionatrice in grado, ripetendo all'infinito addizioni e sottrazioni, di eseguire le 4 operazioni.
Era necessaria una grande attenzione da parte dell'operatore e si era molto cercato di superare questo limite.

Finalmente lo svizzero Hans W. Egli, ispirandosi ai principi di Leibniz, brevettò nel 1893 il primo calcolatore in grado di funzionare efficacemente. Il suo "Millionaire" ebbe un discreto successo e dal 1913 incominciò a produrre un modello soprannominato MADAS (Multiplication, Automatic Division, Addition, and Subtraction).
Il Millionaire terminò la carriera nel 1920 ma per la sua estrema robustezza (pesava ca. 40 kg) rimase in uso più di 30 anni in molti uffici.
Queste calcolatrici, faticose da azionare, vennero dotate di servomotore elettrico.

Comptometer Millionaire

Il Millionaire (@ John Wolff)

Cercando di migliorare le prestazioni delle MADAS l'americano J.R. Monroe costruì dal 1914 una sua linea di calcolatrici meccaniche.
Composti da oltre 4.000 pezzi erano logicamente costosissime e furono utilizzate principalmente nei laboratori scientifici o dove ci fosse necessità di effettuare numerose moltiplicazioni con operatori non allenati.
La perfetta funzionalità in tutte le operazioni fu raggiunta solo nel 1956 con la Olivetti Divisumma. La moltiplicazione diretta venne sviluppata anche da altre fabbriche come la Friden. L'italiana Lagomarsino è da ricordare per i suoi primi calcolatori elettronici.

Calcolatrice meccanica Monroe 1     Calcolatrice meccanica Monroe 2

Le prime ed ultime Monroe, 1920 - 1970 (@ John Wolff)

Calcolatrice meccanica Monroe

pubblicità Monroe degli anni '20 che elogia la facilità d'uso
delle sue calcolatrici, oggi in pochi saprebbero utilizzarla


Capellaro, Olivetti e la Divisumma

Natale Capellaro entrò in Olivetti nel 1916 come apprendista operaio. Nel 1943 divenne direttore dell'Ufficio Progetti e nel 1960 assunse la Direzione Tecnica. Due anni dopo gli venne conferita la laurea ad honorem in ingegneria. Per le sue straordinarie realizzazioni merita un posto di primo piano fra i grandi inventori.

Da operaio era addetto al montaggio delle macchine da scrivere. Da progettista sarà il creatore di quasi tutte le calcolatrici Olivetti. Il suo primo modello fu l'Elettrosumma del 1945 a cui seguì nel 1956 la Divisumma che pose l'Olivetti ai vertici del mercato mondiale.
Era la prima calcolatrice in grado di compiere le quattro operazioni senza operatori specializzati e senza derivare dai principi del 1600.
L'obiettivo di tanti inventori si era finalmente realizzato, purtroppo in ritardo. L'elettronica stava ormai giungendo a maturità e le ultime Divisumma non furono più meccaniche.

Olivetti Divisumma

Olivetti Divisumma, ca. 1960 (@ John Wolff)

La serie comprendeva Multisumma (somma, sottrazione e moltiplicazione) Divisumma (anche divisione), Tetractys (dal nome della successione pitagorica dei numeri naturali), dotata di memoria meccanica, motore elettrico e doppio totalizzatore.
Nessuna aveva il display e sia i numeri inseriti che i risultati si potevano leggere solo dopo essere stati stampati. Trovavano il modo più rapido per operare a seconda dell'operazione richiesta, riducendo per esempio 3 x 99.999 a 3 x 100.000 - 1, impiegando quindi tempi ridottissimi.
Marcello Nizzoli, Ettore Sottsass e Mario Bellini ne curarono il design, creando opere di riferimento per lo stile dell'epoca.

Display di calcoltrice meccanica

Niente display, risultati solo su carta

Si tratta di apparecchi complessi ma commercializzati a 10 volte il costo di produzione. Pur avendo il prezzo di una Fiat 500, ne furono venduti oltre un milione e mezzo. La Divisumma fu quindi fondamentale per la prosperità dell'Olivetti e venne definita scherzosamente "La gallina dalle uova d'oro".
Gli elevati guadagni rallentarono l'azienda nello sviluppo delle calcolatrici elettroniche. La Direzione era convinta, come Henry Ford con la sua "T", che le calcolatrici tradizionali si sarebbero sempre vendute senza ulteriori investimenti. Un'occasione perduta per la Olivetti.


La fine di un'epoca

Negli anni '60 la calcolatrice meccanica veniva utilizzata in tutte le applicazioni commerciali e finanziarie. Nei centri di calcolo più importanti si lavorava coi modelli a moltiplicazione diretta. Nei grandi uffici c'erano le Odhner, derivate dal progetto di Leibniz, e le Key Driven inventate alla fine dell'800.

I piccoli negozi avevano le pratiche pascaline e nel taschino erano sempre presenti gli aritmografi, disegnati da Perrault nel 1600. Le prime calcolatrici elettroniche avevano costi ed ingombri eccessivi. Non vi fu concorrenza fino al 1970, quando la diffusione del transistor e dei LED permise la realizzazione di apparecchi piccoli ed economici.

Calcolatrice meccanica Logos

Olivetti Logos, fino al 1990 negli uffici postali (@ John Wolff)

La transizione fu lenta: ingegneri e scienziati sostituirono immediatamente i loro regoli calcolatori, ma negli uffici queste macchine venivano cambiate solo quando si rompevano.
Vi era infatti una generazione di operatori esperti ed allenati ad utilizzarle. Per questo motivo ancora oggi scriviamo con la stessa tastiera inventata nel 1878. Usandone una più moderna non saremmo più veloci, ma solo disorientati.

Alla fine degli anni '80 le calcolatrici meccaniche si potevano ancora vedere negli uffici postali, poi sono definitivamente scomparse. Ci hanno accompagnato per secoli ma nessuno si ricorda più della loro esistenza.

Calcolatrice meccanica      Calcolatrice elettronica

Nel 1973 si poteva scegliere fra questi due modelli ...

Nuova Olivetti Divisumma

... e la nuova Divisumma elettronica: l'era
del calcolo meccanico stava tramontando

La calcolatrice meccanica del Nautilus

A bordo dei primi sottomarini nucleari si utilizzava
esclusivamente una calcolatrice meccanica

Links sulla calcolatrice meccanica:

The mechanical calculator on Wikipedia
Prehistoria de la Informatica
Vintage calculators
Tutto sulla calcolatrice meccanica
La Bibbia della calcolatrice meccanica
John Wolff: Web Museum
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