I den senaste händelsen rymde en man med en tresiffrig summa efter att ha hotat två medarbetare med en hammare på McColl's i West Doura Court, Kilwinning, omkring 18:20 på lördag.
Polisen sa att personalen var oskadad men "extremt plågad".
I december rånade en man samma affär under knivhot medan han bar en jokermask.
Den misstänkte i det senaste rånet beskrevs som vit, 5ft 10in, med en rejäl byggnad. Han hade mörka byxor och en svart huva med "McKenzie"-logotypen.
Det Sgt Craig Semple sade: "Jag skulle vilja tala med alla som kan ha sett den misstänkte hänga runt området innan rånet äger rum eller någon som såg honom springa ut ur butiken efteråt."
En närbutik i North Ayrshire har rånats för andra gången på fem månader.