Was haben Piloten von Düsenjets, Playstation-Spieler, Baumaschinenfahrer und Steuermänner gigantischer Kreuzfahrtschiffe gemeinsam? Sie haben Joysticks in der Hand. Im noch jungen 21. Jahrhundert kristallisiert sich immer deutlicher heraus, dass Joysticks eine ausgezeichnete Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine sind und damit auch bei der Bedienung von Baumaschinen aller Art neue Maßstäbe setzen.

Eigentlich handelt es sich bei Joysticks ja nur um eine „Kleinigkeit“, die irgendwann einmal mehrere Hebel, Knöpfe und Schalter im Fahrerhaus ersetzten und stattdessen zu einer einfach zu handhabenden Einheit kombinierten. Doch die Bedeutung von Joysticks wird weitestgehend unterschätzt und keineswegs gebührend gewürdigt. Bei Joysticks handelt es sich vielmehr um eine der ganz großen Erfindungen und technischen Errungenschaften des letzten Jahrhunderts, die uns heute längst zur Selbstverständlichkeit geworden sind.

Was zeichnet einen Joystick aus, was macht ihn gegenüber anderen Methoden wie Hebeln, Knöpfen und oft auch Lenkrädern so besonders? Es ist seine exakte, proportionale „Übersetzung“ aller, sogar kleinster Bewegungen des menschlichen Armes und einer oder beider Hände in die Bewegungen einer Maschine. Damit erfüllt der Joystick die drei wichtigsten Parameter einer jeden Eingabevorrichtung, die Bedieninformationen an eine Maschine weitergibt, nämlich Kontrolle, Einfachheit und Effizienz.

Aber Joysticks können bei Baumaschinen noch weit mehr: Für den Bediener ist die Topologie des Eingabegerätes, also seine momentane Stellung beziehungsweise Position, stets „blind“ zu erkennen und zu fühlen. Er muss demnach nicht hinschauen, sondern kann sich mit seinen Blicken voll und ganz auf die Tätigkeit, Umgebung und Arbeitsausrüstung konzentrieren. Zudem ist ein Joystick eine kompakte, übersichtliche 3-DSteuerung, bei der je nach Maschinenart und Aufgabenstellung unterschiedliche Belegungen möglich sind, ob in allen drei Raumachsen oder mit kleinen Tastern und Schaltern für Zusatzfunktionen.

Als Fahrer am längeren Hebel saßen, freuten sie sich, dass sich etwas verändert hatte. Nun mussten sie bei ihren Maschinen die meterlangen Hebel, die bis in die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts Stand der Technik waren, nicht mehr im Stehen bedienen und dazu kraftvoll vor und zurück zerren, sondern konnten dabei sitzen. Von Ergonomie war jedoch noch keinesfalls die Rede, und bei den Sitzen handelte es sich meist nur um simple Sitzschüsseln aus Stahl oder Holz, die manche Fahrer mit einem Sitzkissen in einen bequemen „Polstersessel“ verwandelten.

Anstrengend war der Alltag der Fahrer von den Urahnen unserer Baumaschinen, denn sie mussten an riesengroßen Lenkrädern kurbeln, um ohne hydraulische Lenkhilfe ausreichende Hebelkräfte zum Einschlagen der Räder aufzubringen, sie mussten dicke Kupplungspedale einen halben Meter weit durchtreten, und sie mussten sich tagein, tagaus an über einem Meter hohen Hebeln abmühen.

Doch irgendwo in Frankreich kam ein findiger Kopf auf eine Idee, die in den folgenden Jahrzehnten rund um die Welt gehen sollte und die bis heute die Steuerungstechnik maßgeblich beeinflusst. Der Flugpionier und Ingenieur Robert Esnault-Pelterie erfand 1907 zur besseren Kontrolle der damaligen Flugzeuge den Steuerknüppel und ließ ihn in Paris patentieren. Drei Jahre später benutzte wohl der englische Pilot Robert Bilcliffe Loraine erstmals das Wort „Joy-stick“ in der Schilderung eines Fluges.

Der elektrische Joystick mit Bewegungsmöglichkeiten in zwei Achsen wurde 1926 vom Amerikaner Mirick zum Patent angemeldet, um unbemannte Flugzeuge fernbedient steuern zu können. Später entwickelte das deutsche Militär 1944 kleine elektrische Steuerknüppel, mit denen von einem Flugzeug aus Schiffsabwehrraketen gesteuert werden sollten. Die wurden damals natürlich noch nicht als Joystick bezeichnet, sondern als „Kommandogeber mit einem beweglich gelagerten Lenkstab.“

Erstaunlicherweise wurden Joysticks dann erst wieder auf breiterer Basis in den 1960er- Jahren genutzt, aber „nur“ bei Funkfernsteuerungen für Modellflugzeuge und vereinzelt für elektrisch angetriebene Rollstühle. Erst im Rahmen des Appolo-Programms begann die NASA, Landemodule wie die Mondlandefähre in Testreihen mit Joysticks zu kontrollieren. 1967 folgten die ersten Joysticks für Videospiele, die an Fernsehapparate angeschlossen wurden.

Erst in den 1970er-Jahren wurde der große Nutzen von Joysticks in anderen Industriebereichen erkannt, sodass nun die ersten Hafenkrane und Maschinen für den untertägigen Bergbau mit kleinen „Steuerknüppeln“ ausgestattet wurden. Einer der kleinsten heute auf breiter Basis verwendeten Steuerknüppel ist der 1984 erfundene rote „Trackpoint“ in der Tastaturmitte bei IBM-Lenovo-Notebooks. Durch diese patentierte Vorrichtung kann der Cursor (Mauspfeil) schneller als mit dem Touchpad oder mit der Maus gesteuert werden.

Inzwischen sind Joysticks für die Lenkung auch bei Bau- und Gewinnungsmaschinen unverzichtbar geworden. Was aber heute bei vielen Fahrern zum vertrauten Arbeitsalltag gehört, sorgte in den frühen Jahren immer wieder für Erstaunen und – besonders beim ersten Kennenlernen – durchaus auch für Zweifel. Als zum Beginn der 1990er-Jahre der Nachfolger 992D des legendären Cat Radladers 992C erstmals optional mit Joystick, einer sogenannten Hebellenkung, angeboten wurde, gab es beim deutschen Exklusivpartner Zeppelin eifrige Diskussionen. „Ein Cat mit Steuerknüppel?“, wurde zweifelnd gefragt, und so mancher Mitarbeiter konnte sich nicht vorstellen, dass solch ein kleiner Hebel anstelle des Lenkrades bei einem Radlader mit 10,7 Kubikmeter Schaufelinhalt von den Kunden und Fahrern akzeptiert werden würde. Doch die Sache war, wie man dies von Entwicklungen bei Caterpillar kennt, sowohl ausgereift als auch praxistauglich.

„Ein Cat mit Steuerknüppel?“

Das für den 992D von Ingenieuren entworfene Lenk- und Kontrollsystem namens STIC (die Abkürzung steht für „Steering and Transmission Integrated Control“) war ihrer Zeit um Jahre voraus, handelte es sich doch um den ersten Radlader und wahrscheinlich auch um die erste Baumaschine, die in den Folgejahren in großen Stückzahlen rund um den Globus mit Joystick-Lenkung eingesetzt wurde. Dabei befand sich links vom Fahrersitz ein Joystick, mit dem sowohl die Lenk- als auch Getriebefunktionen betätigt wurden.

Die Erfolge der STIC-Lenkung und die weltweite Anerkennung durch die Fahrer sprachen für sich: Der Nachfolger des Radlader, der Cat 992G, hatte die praktische Lenkung bereits serienmäßig. Übrigens, erst in jener Zeit erlangten Videospiele und Spielkonsolen gewisse Verbreitung, doch bei Baumaschinen waren Joysticks für die Lenkung noch eine seltene Ausnahme.

Heute hingegen wandeln sich die Joysticks der neuen Cat Baumaschinen zu wahren High-Tech-Wundern. Die „Steuerknüppel“ werden immer kompakter und bieten dennoch immer mehr Funktionen, was das Bedienen und Lenken der Baumaschinen zunehmend komfortabler und ermüdungsärmer macht. Und, das sollte nicht übersehen werden, die Joysticks werden bis ins kleinste Detail den Basisfunktionen der jeweiligen Maschinengattung angepasst. Deshalb hat ein Kettendozer andere Joysticks als ein Radlader, ein Grader andere als ein Bagger. Daher gleicht kaum ein Cat Joystick einem anderen.

In den letzten Jahrzehnten ersannen Ingenieure von Caterpillar immer bessere und sinnvollere Bedienhilfen für Baumaschinen aller Art. Dazu gehört auch die berühmte hydraulische Direktlenkung („Formel- 1-Lenkung“) für Cat Radlader, die ab 1998 bei den 18- bis 30-Tonnen-Radladern 950G bis 980G umgehend zur Standardausrüstung wurde. Zuvor war in Vergleichstests ermittelt worden, dass ein Fahrer mit konventioneller Lenkung während eines Acht- Stunden-Tages beim Ladebetrieb mehr als 10 000 Lenkraddrehungen durchführt. Mit der Direktlenkung wurde dieser Bedienaufwand nun erheblich reduziert.

Das gute, alte Lenkrad hat ausgedient: Bei vielen Radladern verwenden die Ingenieure von Caterpillar ausgeklügelte Systeme, hier beim 966G die berühmte Formel-1-Lenkung mit Ministicks und beim 966K die Hebellenkung STIC, um den Fahrern das ständige „Kurbeln“ zu ersparen.

Bei den Radladern der neuen M-Serie bietet die serienmäßige Joystick-Lenkung sogar eine geschwindigkeitsabhängige Kraftrückmeldung. Dabei wird der zum Bewegen des Steuerhebels erforderliche Aufwand in Relation zum Fahrtempo automatisch angepasst, was bei sämtlichen Einsätzen und Betriebsbedingungen für ein angenehmes Kontroll- und Lenkgefühl sorgt. Auf Wunsch ist ein übliches Lenkrad erhältlich.

Selbst für die Mobilbagger entwickelten Ingenieure von Caterpillar eine ausgeklügelte, einzigartige Joysticklenkung. Sie bietet dem Fahrer die Möglichkeit, den Bagger mittels eines Schiebeschalters am rechten Steuerhebel im ersten Gang umzusetzen. Auf diese Weise kann der Fahrer gleichzeitig Ausleger und Arbeitsgeräte bedienen und den Mobilbagger bewegen, ohne dazu den Joystick loslassen zu müssen. Dieser technische Kniff erhöht die Sicherheit, außerdem kann der Fahrer merklich präziser und schneller arbeiten. Für das „normale“ Umsetzen und Fahren auf der Straße sind natürlich auch Lenksäule und Lenkrad vorhanden.

2017, Lenkrad vs. Joystick, Heinz-Herbert Cohrs
Die neuen Cat Mobilbagger haben optional eine Joysticklenkung mit Schiebeschalter, sodass der Fahrer beim Umsetzen im ersten Gang den Steuerhebel nicht mehr loslassen muss.

Bemerkenswert sind auch die Joysticks der Cat Kettendozer. So werden sämtliche Fahr- und Lenkfunktionen bei den Kettendozern der K-Serie bequem nur über den linken Joystick bedient. Im Knauf befinden sich ein Rändelrad zum Feinsteuern der Fahrgeschwindigkeit und eine gelbe Rückruftaste zum sofortigen Speichern und Abrufen einer bei der jeweiligen Arbeit optimalen Vor- und Rückwärtsgeschwindigkeit. Hinzu kommt die Einhebel-Schildsteuerung mit dem rechten Joystick.

2017, Lenkrad vs. Joystick, Cat Grader
Wie die beiden innovativen Joysticks für Lenkung, Antrieb und Scharbewegungen bei den Cat Gradern der M-Serie die Sicht auf Drehkranz, Schar und Boden verbessern, zeigt der Vergleich mit dem Fahrerhaus des Vorgängers 12H mit Hebelleisten links und rechts vom Lenkrad.

Als erster führender Graderhersteller ersetzte Caterpillar 2007 sogar bei den Modellen der M-Serie die zahlreichen Hebel und das Lenkrad durch zwei eigens dafür konstruierte, multifunktionale Joysticks. Dieses dreiachsige Joystickpaar verfügt über ein logisches und intuitives Schaltschema, vereinfacht damit die Steuerung des Graders erheblich und verringert die Arm- und Handbewegungen des Fahrers um bis zu 78 Prozent. Wegen der vielen Steuerungseingänge und der oft durchzuführenden Präzisionsarbeiten zählten Grader zu den kompliziertesten und am schwersten zu bedienenden Baumaschinen. Durch das Joystick-System können Fahrer nun die Graderfunktionen leichter erlernen und auch ermüdungsärmer bedienen. Immerhin ersetzen die beiden Multifunktions-Joysticks für die linke und rechte Hand etwa 15 Hebel und das Lenkrad. Zudem öffnete das innovative Bediensystem nun den Blickraum des Fahrerhauses nach vorne und ermöglicht so ausgezeichnete Sicht auf Zugrahmen, Drehkranz und Schar.

Der Autor des Beitrags, Heinz-Herbert Cohrs, gilt als renommierter Baufach-Journalist. Seit 1979 widmet sich der studierte Maschinenbauer in Fachbeiträgen der Baumaschinentechnik.

Kommentieren Sie den Artikel

Please enter your comment!
Please enter your name here